王輝 熊夢(mèng)日 楊震

摘? ?要：為探究廢膠粉復(fù)合改性瀝青性能與改性機(jī)理，采用軟化點(diǎn)、5 ℃延度、彈性恢復(fù)、動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)指標(biāo)等來(lái)評(píng)價(jià)其性能，通過(guò)微觀形貌觀測(cè)、紅外光譜圖、差示掃描量熱法進(jìn)行微觀分析，將其與普通膠粉改性瀝青、基質(zhì)瀝青進(jìn)行對(duì)比，分析廢膠粉復(fù)合改性瀝青的改性機(jī)理. 結(jié)果表明，廢膠粉復(fù)合改性瀝青具有更高的PG高溫等級(jí)，表現(xiàn)出更好的高溫性能;儲(chǔ)存48 h廢膠粉復(fù)合改性瀝青僅有少量的廢膠粉大顆粒開(kāi)始被瀝青膠團(tuán)吸附并下沉，至儲(chǔ)存72 h后才出現(xiàn)明顯的離析現(xiàn)象，儲(chǔ)存穩(wěn)定性能得到明顯改善;微觀形貌下廢膠粉復(fù)合改性瀝青大部分膠粉顆粒均勻分散在瀝青中，排列致密，形成亞均相結(jié)構(gòu);廢膠粉復(fù)合改性瀝青表現(xiàn)為物理共混改性的同時(shí)存在化學(xué)反應(yīng);相較于單一的物理改性，在復(fù)合改性的作用下，整個(gè)體系呈致密交聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，使得分子間結(jié)合牢固，低溫性能方面表現(xiàn)更好.

關(guān)鍵詞：改性瀝青;廢膠粉;化學(xué)改性;路用性能;儲(chǔ)存穩(wěn)定性;改性機(jī)理

中圖分類(lèi)號(hào)：U414? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Research on Performance and Mechanism of Crumb Rubber

Composite Modified Asphalt with Chemical Modifier

WANG Hui?，XIONG Mengri，YANG Zhen

（School of Traffic and Transportation Engineering，Changsha University of Science and Technology，Changsha 410114，China）

Abstract：In order to investigate the performance and modification mechanism of crumb rubber composite modified asphalt with chemical modifier，the conventional indexes such as softening point，5 ℃ ductility，elastic recovery rate，dynamic shear rheology test indexes are used to evaluated its performance. Compared with ordinary rubber-modified asphalt and SBS modified asphalt，the microscopic modification mechanism of crumb rubber composite modified asphalt was conducted by scanning electron microscope，F(xiàn)ourier infrared spectroscopy，and differential scanning calorimetry. The results show that crumb rubber composite modified asphalt has a higher failure temperature for performance grade（PG） of asphalt binder and shows better high-temperature performance. It can be known from the fluorescence microscope test，after 48 hours of storage，only some large rubber powder particles began to be adsorbed by the asphalt micelles and sank in the crumb rubber composite modified asphalt. After 72 hours of storage，the segregation has occurred obviously. Under the microscopic morphology， most of the rubber powders were evenly dispersed in the asphalt，arranged densely，and formed a sub-homogeneous structure in the crumb rubber composite modified asphalt. The infrared spectroscopy and the differential scanning calorimetry tests show that the physical blending modification and the chemical reaction existed simultaneously in the crumb rubber composite modified asphalt. Compared with a single physical modification， under the action of compound modification，the entire system appears a dense cross-linked network structure，which makes the intermolecular bonding firm，and performs better in terms of low-temperature properties.

Key words：modified asphalt;crumb rubber;chemical modification;pavement performance;storage stability;modification mechanism

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年我國(guó)廢棄的輪胎約為4億條，達(dá)1 600多萬(wàn)噸，并以8%～10%的速度快速增長(zhǎng). 輪胎的廢棄一方面嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境，同時(shí)引起輪胎中豐富的橡膠資源廢棄，進(jìn)而引發(fā)越來(lái)越多的安全與環(huán)境問(wèn)題[1-3]. 廢舊輪胎回收再利用可緩解環(huán)境壓力，且對(duì)我國(guó)資源節(jié)約、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展起到支持作用，具有廣泛的發(fā)展空間，同時(shí)滿(mǎn)足生態(tài)本位、協(xié)調(diào)性等綠色交通發(fā)展原則[4-6]. 將橡膠（廢膠粉）加入瀝青制成橡膠瀝青，具有生態(tài)環(huán)保、節(jié)約資源、優(yōu)化路面性能等理論意義和工程價(jià)值[7]. 近幾十年來(lái)對(duì)膠粉改性瀝青的探索表明，膠粉改性瀝青可顯著提升路面耐久性和抗裂性，改善瀝青低溫柔性，提高瀝青黏度以及路面疲勞壽命[8-10]. 但也存在膠粉與瀝青反應(yīng)不夠充分，以簡(jiǎn)單的物理共混形成的膠粉改性瀝青易離析、體系穩(wěn)定性較差，經(jīng)過(guò)化學(xué)改性后的膠粉加入瀝青后制成的膠粉改性瀝青，不僅具備一些優(yōu)良的常規(guī)性能，同時(shí)能較好地改善儲(chǔ)存穩(wěn)定性能等路用性能[11-12]. 采用差示掃描、微觀形貌觀測(cè)及紅外光譜圖分析等結(jié)果表明，化學(xué)助劑的加入使得改性劑與瀝青之間的溶脹程度得到提升，瀝青中改性劑的分散程度更加均勻，基質(zhì)瀝青與改性劑的機(jī)械混合和溶脹的過(guò)程發(fā)生了化學(xué)變化[13];彭煜等[14]研究表明，加入主要包含促溶劑、雜原子化學(xué)交聯(lián)劑、催化劑和密度調(diào)節(jié)劑的化學(xué)改性穩(wěn)定劑可使改性劑與基質(zhì)瀝青發(fā)生化學(xué)縮合、交聯(lián)反應(yīng)，可改善改性劑與基質(zhì)瀝青間的相容性，并提高高溫性能和儲(chǔ)存穩(wěn)定性. 盡管近年來(lái)對(duì)于膠粉瀝青的化學(xué)改性方法進(jìn)行了有益的探索，但在微觀改性機(jī)理等方面有待進(jìn)一步深化.

本文針對(duì)廢膠粉物理化學(xué)復(fù)合改性瀝青，通過(guò)測(cè)試其常規(guī)性能及流變性能，并與普通膠粉改性瀝青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（Styrene-Butadiene-Styrene Block Copolymers，SBS）改性瀝青的高、低溫性能、儲(chǔ)存穩(wěn)定性等性能進(jìn)行對(duì)比，利用微觀形貌觀測(cè)、紅外光譜圖，以及差示掃描量熱法進(jìn)行微觀機(jī)理分析，探究其微觀改性機(jī)理.

1? ?實(shí)驗(yàn)材料及改性瀝青制備

1.1? ?實(shí)驗(yàn)材料

本文采用的是粒徑為0.25 mm廢膠粉和70號(hào)A級(jí)基質(zhì)瀝青，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)分別如表1和表2所示.

參照Ghavibazoo等人[15]的研究，本文采用活化劑、交聯(lián)劑和軟化劑3種改性劑對(duì)膠粉瀝青進(jìn)行改性. 活化劑選用能提高膠粉脫硫降解效率和縮短脫硫時(shí)間的再生高效活化劑B-450;交聯(lián)劑選用能使膠粉表面的活性硫與瀝青質(zhì)的活性位發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)、有助于膠粉分散穩(wěn)定的不溶性硫磺IS-60;軟化劑選用有助于膠粉滲透膨脹并能增黏增塑的精制妥爾油.

1.2? ?改性瀝青制備

廢膠粉復(fù)合改性瀝青是在普通膠粉改性瀝青基礎(chǔ)上改進(jìn)而成，添加了軟化劑、活化劑與交聯(lián)劑等化學(xué)助劑，旨在對(duì)其進(jìn)行化學(xué)改性. 制備工藝流程如圖1所示.

普通膠粉改性瀝青制備流程與廢膠粉復(fù)合改性瀝青制備流程相似，區(qū)別在于普通膠粉改性瀝青除膠粉外沒(méi)有加入任何其他改性劑，也就是將基質(zhì)瀝青加熱至170～180 ℃后，緩慢加入28%的廢膠粉，并攪拌均勻，而后保持180 ℃，以5 000 r/min轉(zhuǎn)速剪切30 min，再在175 ℃烘箱中發(fā)育45 min，制得普通膠粉改性瀝青.

2? ?結(jié)果與討論

2.1? ?常規(guī)性能分析

對(duì)廢膠粉復(fù)合改性瀝青、普通膠粉改性瀝青、SBS改性瀝青分別進(jìn)行瀝青三大指標(biāo)測(cè)試，且同樣對(duì)A級(jí)基質(zhì)瀝青做這些測(cè)試進(jìn)行對(duì)比. 結(jié)果如表3所示.

由表3可知，在軟化點(diǎn)指標(biāo)上，廢膠粉復(fù)合改性瀝青高于普通膠粉改性瀝青與SBS改性瀝青，說(shuō)明經(jīng)復(fù)合改性的瀝青相較于普通膠粉改性瀝青和SBS改性瀝青均表現(xiàn)出良好的高溫性能.

在針入度方面，SBS改性瀝青測(cè)試結(jié)果要大于廢膠粉復(fù)合改性瀝青，大于普通膠粉改性瀝青. 可知膠粉改性瀝青黏度大于SBS改性瀝青，而添加化學(xué)助劑之后使得膠粉與基質(zhì)瀝青能更好地相溶、反應(yīng)更加完全，所以其黏度要大于普通膠粉改性瀝青.

在5 ℃延度指標(biāo)上，廢膠粉復(fù)合改性瀝青高于普通膠粉改性瀝青，說(shuō)明其低溫延展性較好. 而SBS改性瀝青的結(jié)果更大，是因?yàn)樵诘蜏匦阅芊矫?，SBS這種材料本身就較好，讓其加入到基質(zhì)瀝青中經(jīng)過(guò)溶脹等作用交聯(lián)而成聚丙乙烯鏈狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得體系結(jié)構(gòu)完整.

由表3可知，廢膠粉復(fù)合改性瀝青彈性恢復(fù)性能較強(qiáng)，主要是因?yàn)殡S著交聯(lián)劑的加入，交聯(lián)劑的增黏性抑制了廢膠粉的沉降，并且高溫高速攪拌使得廢膠粉復(fù)合改性瀝青中的膠粉顆粒均勻分散在瀝青中.

離析實(shí)驗(yàn)設(shè)置的儲(chǔ)存時(shí)間分別為24 h、48 h、72 h. 由表3可知，普通膠粉改性瀝青的離析值最大，廢膠粉復(fù)合改性瀝青離析值與SBS改性瀝青相差不大. 在72 h以?xún)?nèi)，除普通膠粉改性瀝青之外，另外兩種改性瀝青都體現(xiàn)出良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性. 在儲(chǔ)存前中期，廢膠粉復(fù)合改性瀝青的穩(wěn)定性要略微優(yōu)于SBS改性瀝青，而后期儲(chǔ)存穩(wěn)定性則二者相反，普通膠粉改性瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性在全儲(chǔ)存過(guò)程中都很差.

2.2? ?儲(chǔ)存穩(wěn)定性分析

利用熒光顯微鏡對(duì)廢膠粉復(fù)合改性瀝青離析試驗(yàn)中48 h、72 h儲(chǔ)存時(shí)間試件上、下部分瀝青進(jìn)行觀測(cè)，圖2為不同儲(chǔ)存時(shí)間的上、下部離析試樣熒光顯微鏡觀測(cè)圖像.

由圖2（b）可知，在儲(chǔ)存48 h后，有極少數(shù)廢膠粉大顆粒被瀝青膠團(tuán)吸附并下沉，開(kāi)始出現(xiàn)離析現(xiàn)象.

從圖2（c）（d）中可以發(fā)現(xiàn)，在儲(chǔ)存72 h后，其下部出現(xiàn)更多黑色膠粉顆粒，且更大，已經(jīng)出現(xiàn)很明顯的離析現(xiàn)象. 究其原因，可能是在儲(chǔ)存72 h后，有少部分大顆粒膠粉并沒(méi)有完全溶脹，交聯(lián)劑的效果有限，導(dǎo)致在自身重力作用下開(kāi)始向離析管底部下沉. 熒光顯微圖像結(jié)果基本符合離析實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

2.3? ?高溫流變性能分析

分別對(duì)廢膠粉復(fù)合改性瀝青、SBS改性瀝青、普通膠粉改性瀝青以及A級(jí)70號(hào)基質(zhì)瀝青進(jìn)行動(dòng)態(tài)剪切流變實(shí)驗(yàn)，溫度為46 ～ 94 ℃，實(shí)驗(yàn)溫度間隔為6 ℃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3和圖4所示.

由圖3可知，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)溫度情況下，4種瀝青的相位角從小到大排列均為：廢膠粉復(fù)合改性瀝青<普通膠粉改性瀝青

從圖4中可以看出，實(shí)驗(yàn)溫度提升的同時(shí)，4種試樣的車(chē)轍因子G*/sin δ都下降，且在同樣的實(shí)驗(yàn)溫度條件下，4種瀝青的G*/sin δ大小關(guān)系為：廢膠粉復(fù)合改性瀝青>普通膠粉改性瀝青>SBS改性瀝青>基質(zhì)瀝青. 究其原因，一方面，廢膠粉為瀝青提供了較SBS更大的勁度模量，使瀝青具有更大的G*;另一方面，廢膠粉本身具有的良好彈性加之經(jīng)過(guò)化學(xué)改性劑的作用使得瀝青具有更好的彈性響應(yīng)（即δ更?。?，二者的綜合作用使得其在同一溫度作用下具有更大的G*/sin δ，更能有效抗車(chē)轍. 在高溫狀態(tài)下，基質(zhì)瀝青材料的失效溫度為64 ℃，按照美國(guó)SHRP的分級(jí)為PG64，SBS改性瀝青和普通膠粉改性瀝青的失效溫度分別為78 ℃、87 ℃，屬于PG76和PG82，而廢膠粉復(fù)合改性瀝青失效溫度達(dá)91 ℃，參照PG分級(jí)體系，可以認(rèn)為比PG82還高一個(gè)等級(jí). 因此，廢膠粉復(fù)合改性瀝青具有更好的高溫流變性能. 結(jié)合圖3和圖4可知，在實(shí)驗(yàn)溫度下，將3種改性瀝青與基質(zhì)瀝青相比，其相位角均變小，而G*/sin δ均明顯增大，說(shuō)明3種改性瀝青在經(jīng)過(guò)改性后，均表現(xiàn)出良好的彈性性能和抗變形能力，其中廢膠粉復(fù)合改性瀝青表現(xiàn)最佳.

3? ?微觀實(shí)驗(yàn)分析

微觀實(shí)驗(yàn)旨在通過(guò)對(duì)比來(lái)分析廢膠粉復(fù)合改性瀝青的微觀改性機(jī)理，而廢膠粉復(fù)合改性瀝青中沒(méi)有SBS，因此，不將其與SBS改性瀝青進(jìn)行對(duì)比.

3.1? ?微觀形貌觀測(cè)

圖5為基質(zhì)瀝青、普通膠粉改性瀝青、廢膠粉復(fù)合改性瀝青利用掃描電子顯微鏡形貌觀測(cè)圖.

由圖5（a） （b）可以看出，基質(zhì)瀝青在微觀下十分均質(zhì)、光滑，部分位置稍有開(kāi)裂. 這是因?yàn)?，在試樣制備過(guò)程中，瀝青中輕質(zhì)組分長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中而揮發(fā)，導(dǎo)致瀝青表面稍有裂開(kāi)，但基本上還是均相結(jié)構(gòu).

圖5（c）中發(fā)光部分為廢膠粉，相比于基質(zhì)瀝青，普通膠粉改性瀝青微觀表面凹凸不平、不均質(zhì). 在剪切過(guò)程中，將膠粉加入后，基質(zhì)瀝青中的輕質(zhì)組分被膠粉所吸收，填滿(mǎn)小孔和褶皺，同時(shí)在剪切作用下，膠粉本身發(fā)生脫硫降解，膠粉顆粒自身分裂，膠粉顆粒原有的褶皺和小孔消失. 如圖5（d）所示，使用儀器放大到2 000倍后觀察，可以看出膠粉顆粒表面被瀝青致密包裹，表面有較薄的一層油膜，說(shuō)明膠粉與瀝青共混存在，但是不能完全溶解在瀝青中. 膠粉顆粒分散在瀝青中，且可看到膠粉顆粒形狀和尺寸均有不同，這是因?yàn)?，溫度較高時(shí)，膠粉把瀝青中成分相近的輕質(zhì)組分吸收掉，然后發(fā)生溶脹反應(yīng)，在剪切機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)剪切下，顆粒改變了原有形狀，并且通過(guò)凝膠膜連接，因此在瀝青中呈均勻分散狀，成為半固態(tài)連續(xù)相體系，由此推斷普通膠粉改性瀝青是一種非均相結(jié)構(gòu)，整個(gè)瀝青體系不均勻[16].

如圖5（e）（f）所示，對(duì)于廢膠粉復(fù)合改性瀝青，在不同放大倍數(shù)下可以清晰觀察到，個(gè)別位置有膠粉顆粒的聚集成團(tuán)，蓬松突起，可能由于剪切不徹底導(dǎo)致，在化學(xué)改性劑的作用下，膠粉與瀝青還未能完全反應(yīng)，但大部分膠粉顆粒均勻地分散在瀝青中，排列致密，形成亞均相結(jié)構(gòu). 在2 000 nm級(jí)別上，由于活化劑與交聯(lián)劑的作用，使膠粉與瀝青充分溶脹溶解，活化劑使膠粉脫硫降解既快速又徹底，交聯(lián)劑用于黏結(jié)脫硫降解后膠粉大分子鏈中斷裂的化學(xué)鍵，從而形成致密的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，使其穩(wěn)定性更強(qiáng).結(jié)合離析實(shí)驗(yàn)和熒光顯微鏡觀測(cè)結(jié)果可知，廢膠粉復(fù)合改性瀝青短時(shí)間儲(chǔ)存期內(nèi)不會(huì)發(fā)生離析現(xiàn)象.

3.2? ?紅外光譜圖分析

圖6為廢膠粉復(fù)合改性瀝青、基質(zhì)瀝青和普通膠粉改性瀝青的紅外光譜圖，圖7為其紅外光譜圖的局部放大圖.

由圖6可以看出，飽和烴存在于這3種瀝青當(dāng)中，這是因?yàn)槲辗逶? 500 ～ 3 000 cm-1內(nèi)，而其是由環(huán)烷烴與烷烴C—H伸縮振動(dòng)所造成的;芳烴中的C=O伸縮振動(dòng)與C=C苯環(huán)骨架振動(dòng)共同導(dǎo)致了1 450 ～ 1 600 cm-1附近的吸收峰的出現(xiàn);所以基質(zhì)瀝青、普通膠粉改性瀝青、廢膠粉復(fù)合改性瀝青中不僅都含有飽和烴，還含有毒芳香族化合物;芳烴的C=O伸縮振動(dòng)引起1 455 cm-1處有很強(qiáng)的吸收峰. 被稱(chēng)為苯環(huán)取代區(qū)域的是指650～1 000 cm-1區(qū)域，均是取代苯類(lèi)中C—C骨架振動(dòng)和C—H面外彎曲振動(dòng)的結(jié)果，在此處苯環(huán)上C—H面外不規(guī)則振動(dòng)的結(jié)果造成出現(xiàn)了兩處吸收峰810 cm-1、720 cm-1，這也進(jìn)一步證明了3種瀝青中存在芳香族化合物[17].

由圖6可知，對(duì)比基質(zhì)瀝青，因?yàn)轱柡蜔N—CH2—伸縮振動(dòng)引起了普通膠粉改性瀝青2 920 cm-1周?chē)休^強(qiáng)的吸收峰，烷烴中C—H的不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)造成了2 850 cm-1周?chē)霈F(xiàn)了較強(qiáng)峰;C=C伸縮振動(dòng)造成了1 455 cm-1周?chē)霈F(xiàn)較強(qiáng)峰;苯環(huán)取代區(qū)域內(nèi)有兩處，即810 cm-1和720 cm-1，周?chē)形辗?，是因?yàn)楸江h(huán)上C—H（=C—H）面外不規(guī)則振動(dòng). 如圖7所示，波數(shù)2 360.13 cm-1處普通膠粉改性瀝青出現(xiàn)一處基質(zhì)瀝青所沒(méi)有的吸收峰，它是磷化物P—H伸縮振動(dòng)和CO2反對(duì)稱(chēng)伸縮的結(jié)果，這種磷化物存在于膠粉中，可認(rèn)為膠粉中的活性物質(zhì)與基質(zhì)瀝青中羥基、脂基等發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，生成的新物質(zhì)含有官能團(tuán)，所以會(huì)出現(xiàn)新的吸收峰. 因此，普通膠粉改性瀝青的微觀改性機(jī)理主要以物理共混為主，同時(shí)伴隨有化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生.

如圖7所示，與基質(zhì)瀝青和普通膠粉改性瀝青相比，廢膠粉復(fù)合改性瀝青出現(xiàn)了兩處新的吸收峰，其余相似吸收峰處峰的強(qiáng)弱與普通膠粉改性瀝青基本相同，峰所處位置基本沒(méi)變. 在1 539.85 cm-1處為第一處，為醛、酮、酸的羥基C=O與C=C伸縮振動(dòng)共同作用所造成的;苯環(huán)上不飽和C—H（=C—H）面外不規(guī)則振動(dòng)造成1 092.24 cm-1處出現(xiàn)第二處.

綜上所述，瀝青主要包含飽和烴、環(huán)烷烴、芳烴、芳香族等成分. 與基質(zhì)瀝青相比普通膠粉改性瀝青出現(xiàn)新的吸收峰，這是因?yàn)槟z粉與瀝青發(fā)生少量化學(xué)反應(yīng)，但仍以物理混溶為主. 而廢膠粉復(fù)合改性瀝青出現(xiàn)兩處新的吸收峰，這是由于活化劑加速了膠粉的脫硫降解、交聯(lián)劑使膠粉表面的活性硫與瀝青的活性位發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)造成的[18]. 所以廢膠粉復(fù)合改性瀝青的微觀改性機(jī)理是化學(xué)反應(yīng)和物理共混同時(shí)發(fā)生.

3.3? ?差示掃描量熱法分析

本文利用差示掃描量熱儀測(cè)得了基質(zhì)瀝青和上述兩種膠粉改性瀝青在各溫度下的吸熱量以及玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg . 實(shí)驗(yàn)條件：測(cè)量起始溫度-50 ℃，測(cè)量結(jié)束溫度200 ℃，升溫速率為10 ℃/min，氣氛為氮?dú)?，其流?0 mL/min.

通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了基質(zhì)瀝青、廢膠粉復(fù)合改性瀝青、普通膠粉改性瀝青的差示掃描量熱法（Differential Scanning Calorimetry，DSC）曲線圖，其中玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg在圖中已標(biāo)出，連接曲線中吸熱峰的起點(diǎn)與終點(diǎn)，即為吸熱面積A，并計(jì)算出吸熱面積值A(chǔ). 表4為DSC實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖8為3種瀝青DSC曲線圖.

由表4可知，普通膠粉改性瀝青和廢膠粉復(fù)合改性瀝青的玻璃轉(zhuǎn)變溫度較基質(zhì)瀝青均有小幅下降，這表示因改性劑的加入使兩種改性瀝青低溫性能在一定程度上得到了提升.

通過(guò)進(jìn)一步對(duì)比兩種改性瀝青的玻璃轉(zhuǎn)變溫度，可知普通膠粉改性瀝青Tg略大于廢膠粉復(fù)合改性瀝青Tg，這主要是由于在普通膠粉改性瀝青中膠粉吸附瀝青中的輕組分、油分發(fā)生吸附溶脹的作用. 由于膠粉的脫硫和降解作用，已斷裂的S—S、C—S鍵在無(wú)外加劑或外力作用下無(wú)法重新交聯(lián)，使整個(gè)體系結(jié)構(gòu)較差，導(dǎo)致低溫性能下降. 本文中的廢膠粉復(fù)合改性瀝青是由廢膠粉、基質(zhì)瀝青、活化劑B-450、交聯(lián)劑不溶性硫磺、軟化劑妥爾油經(jīng)過(guò)復(fù)合改性而形成交聯(lián)狀網(wǎng)絡(luò)三維結(jié)構(gòu)，體系整體性強(qiáng). 因此，在低溫情況下，廢膠粉復(fù)合改性瀝青能表現(xiàn)出優(yōu)良的低溫性能，這與5 ℃低溫延度的實(shí)驗(yàn)結(jié)論一致.

由表4和圖8可知，通過(guò)比較兩種改性瀝青與基質(zhì)瀝青的總吸熱量，發(fā)現(xiàn)兩種改性瀝青的熱穩(wěn)定性較基質(zhì)瀝青均有較大的提升，廢膠粉復(fù)合改性瀝青提升幅度相對(duì)來(lái)說(shuō)更大，因此，廢膠粉復(fù)合改性瀝青有更優(yōu)秀的吸熱穩(wěn)定性. 比較廢膠粉復(fù)合改性瀝青和普通膠粉改性瀝青，在溫度超過(guò)65 ℃后，兩者的DSC曲線圖都沒(méi)有出現(xiàn)很明顯的吸熱峰，這說(shuō)明在達(dá)到一定的溫度后，兩種改性瀝青組分的內(nèi)部聚集狀態(tài)已發(fā)生轉(zhuǎn)變，呈黏流狀. 這也說(shuō)明了瀝青中一定量的輕質(zhì)組分被吸收，是因?yàn)閺U膠粉和化學(xué)改性劑的摻入，導(dǎo)致瀝青質(zhì)和膠質(zhì)所占的比重增加，使得瀝青溫度敏感性降低，這兩種改性瀝青的DSC曲線的變化及差異進(jìn)一步說(shuō)明了化學(xué)改性劑對(duì)廢膠粉和瀝青共混體系的影響.

4? ?結(jié)? ?論

本文以廢膠粉復(fù)合改性瀝青為研究對(duì)象，在對(duì)其性能、微觀改性機(jī)理等方面展開(kāi)一系列深入的研究和分析，得到如下主要結(jié)論：

1）高溫性能方面，廢膠粉復(fù)合改性瀝青相比普通膠粉改性瀝青與SBS改性瀝青具有更高的軟化點(diǎn)和更高的PG高溫等級(jí)，表現(xiàn)出更好的高溫性能;在低溫延伸性能方面，SBS改性瀝青強(qiáng)于廢膠粉復(fù)合改性瀝青，二者都強(qiáng)于普通膠粉改性瀝青;儲(chǔ)存穩(wěn)定性能方面，廢膠粉復(fù)合改性瀝青與SBS改性瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通膠粉改性瀝青;彈性性能方面，廢膠粉復(fù)合改性瀝青具有更強(qiáng)的彈性恢復(fù)能力.

2）廢膠粉復(fù)合改性瀝青中膠粉顆粒在化學(xué)助劑的復(fù)合改性作用下，既能快速脫硫降解又能重新交聯(lián)，形成交聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出亞均相結(jié)構(gòu).

3）從改性機(jī)理分析，普通膠粉改性瀝青通常表現(xiàn)為單一的物理共混改性為主，而廢膠粉復(fù)合改性瀝青表現(xiàn)為物理共混改性和化學(xué)改性同時(shí)發(fā)生. 廢膠粉復(fù)合改性瀝青中，由于整個(gè)體系是致密交聯(lián)型網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，使得分子間結(jié)合牢固，同時(shí)加上膠粉中橡膠烴提供的彈性性能，因而表現(xiàn)出更好的高低溫性能.

參考文獻(xiàn)

[1]? ? 季節(jié)，董陽(yáng)，楊躍琴，等. 不同溫拌劑對(duì)橡膠瀝青性能的影響[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，44（6）：133—140.

JI J，DONG Y，YANG Y Q，et al. Effect of different warm additives on rubber asphalt performance[J]. Journal of China University of Petroleum（Edition of Natural Science），2020，44（6）：133—140. （In Chinese）

[2]? ? 薛永超，錢(qián)振東，夏榮輝. 基于低溫性能的橡膠顆粒環(huán)氧瀝青混合料研究[J]. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，43（9）：120—128.

XUE Y C，QIAN Z D，XIA R H. Research on rubber particles epoxy asphalt mixture based on low temperature performance[J]. Journal of Hunan University（Natural Sciences），2016，43（9）：120—128. （In Chinese）

[3]? ? 張明，吳俊青，劉俊亮. 廢棄橡膠膠粉化工藝及膠粉再生利用研究進(jìn)展[J]. 橡膠工業(yè)，2020，67（1）：3—9.

ZHANG M，WU J Q，LIU J L. Development of rubber powder processing and applications of waster rubber[J]. China Rubber Industry，2020，67（1）：3—9. （In Chinese）

[4]? ? 譚華，胡松山，劉斌清，等. 基于流變學(xué)的復(fù)合改性橡膠瀝青黏彈特性研究[J]. 土木工程學(xué)報(bào)，2017，50（1）：115—122.

TAN H，HU S S，LIU B Q，et al. Study on viscoelastic properties of rubber modified asphalt based on rheology[J]. China Civil Engineering Journal，2017，50（1）：115—122. （In Chinese）

[5]? ? 楊軍，張佳運(yùn)，朱浩然，等. 剪切溫度對(duì)生物廢油改性膠粉瀝青的影響[J]. 中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，42（3）：162—169.

YANG J，ZHANG J Y，ZHU H R，et al. Influence of shear temperature on waste bio-oil modified crumb rubber asphalt[J]. Journal of China University of Petroleum （Edition of Natural Science），2018，42（3）：162—169. （In Chinese）

[6]? ?YANG X，YOU Z P，HASAN M R M，et al. Environmental and mechanical performance of crumb rubber modified warm mix asphalt using evotherm[J]. Journal of Cleaner Production，2017，159：346—358.

[7]? ?VISSER A T，DUHOVNY G S，SACHKOVA A V. Comparison of bitumen-rubber use in extreme conditions in Russia and South Africa[J]. Road Materials and Pavement Design，2017，18（5）：1190—1199.

[8]? ? 王淋，郭乃勝，溫彥凱，等. 幾種改性瀝青疲勞破壞評(píng)價(jià)指標(biāo)及性能研究[J]. 土木工程學(xué)報(bào)，2020，53（1）：118—128.

WANG L，GUO N S，WEN Y K，et al. Study on fatigue damage evaluation indexes and properties of several improved asphalts[J]. China Civil Engineering Journal，2020，53（1）：118—128. （In Chinese）

[9]? ? 王淋，郭乃勝，溫彥凱，等. 改性瀝青疲勞破壞判定指標(biāo)適用性[J]. 交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2020，20（4）：91—106.

WANG L，GUO N S，WEN Y K，et al. Applicability of determination indexes for fatigue failure of modified asphalt[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering，2020，20（4）：91—106. （In Chinese）

[10]? 張恒龍，段海輝，唐俊成，等. 不同抗剝落劑對(duì)膠粉改性瀝青性能的影響[J]. 長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，40（5）：1—14.

ZHANG H L，DUAN H H，TANG J C，et al. Effects of different anti-stripping agents on properties of crumb rubber modified asphalt[J]. Journal of Changan University （Natural Science Edition），2020，40（5）：1—14. （In Chinese）

[11]? 陳文生. 穩(wěn)定型橡膠粉/SBS復(fù)合改性瀝青的制備及混合料性能研究[J]. 新型建筑材料，2020，47（10）：103—107.

CHEN W S. Study on preparation of stabilized rubber powder/SBS composite modified asphalt and properties of mixture[J]. New Building Materials，2020，47（10）：103—107. （In Chinese）

[12]? 李誠(chéng)，王小偉，田松柏. 化學(xué)添加劑對(duì)瀝青質(zhì)的穩(wěn)定分散效果[J]. 石油學(xué)報(bào)（石油加工），2016，32（5）：1005—1012.

LI C，WANG X W，TIAN S B. Dispersion and stabilization effectiveness of chemical additives on asphaltene[J]. Acta Petrolei Sinica （Petroleum Processing Section），2016，32（5）：1005—1012. （In Chinese）

[13]? 云慶慶，曹康，陸江銀，等. 廢橡塑復(fù)合改性瀝青的研究[J]. 石油煉制與化工，2017，48（12）：83—87.

YUN Q Q，CAO K，LU J Y，et al. Peroperties of asphalt modified with waste rubber-plastics composite powder[J]. Petroleum Processing and Petrochemicals，2017，48（12）：83—87. （In Chinese）

[14]? 彭煜，熊良銓?zhuān)瑓挝逆?，? 化學(xué)法改性克拉瑪依瀝青研究[J]. 石油煉制與化工，2019，50（3）：92—96.

PENG Y，XIONG L Q，L? W S，et al. Study of modification of Karamay asphalt by chemical method[J]. Petroleum Processing and Petrochemicals，2019，50（3）：92—96. （In Chinese）

[15]? GHAVIBAZOO A，ABDELRAHMAN M. Effect of crumb rubber dissolution on low-temperature performance and aging of asphalt-rubber binder[J]. Transportation Research Record：Journal of the Transportation Research Board，2014，2445（1）：47—55.

[16]? 郭朝陽(yáng)，何兆益，曹陽(yáng). 廢胎膠粉改性瀝青改性機(jī)理研究[J]. 中外公路，2008（2）：172—176.

GUO C Y，HE Z Y，CAO Y. Study on modification mechanism of waste tire rubber powder modified asphalt[J]. Journal of China & Foreign Highway，2008（2）：172—176. （In Chinese）

[17]? 康成生，李良英，張星宇，等. 廢舊膠粉改性瀝青的紅外圖譜特征[J]. 中國(guó)建材科技，2016，25（5）：46—47.

KANG C S，LI L Y，ZHANG X Y，et al. Infrared spectrum characteristics of waste rubber powder modified asphalt[J]. China Building Materials Science & Technology，2016，25（5）：46—47. （In Chinese）

[18]? YAO H R，ZHOU S，WANG S F. Structural evolution of recycled tire rubber in asphalt[J]. Journal of Applied Polymer Science，2016， 133（6）：42954.