摘 要

随着经济的飞速发展，我国的道路建设技术也不断提高，对道路建材的性能要求也越来越高。与此同时，我国的家庭用车逐年增多，带来的是大量废旧轮胎的丢弃问题，得不到妥善处理。而橡胶是高分子材料，类似于沥青，具有一定的亲和性。因而研究橡胶沥青有很大的前景。

在本实验中，我们首先针对70#基质沥青与90#基质沥青的三大指标测试，对比二者的高低温稳定性能。其次我们对基质沥青以及改性沥青进行延度、软化点、针入度实验，并且对比基质沥青与橡胶改性沥青的三大指标性能，验证掺加胶粉后沥青具有改性效果，且使得橡胶沥青的粘度增大，塑性增强，稠度变大。最后，通过高温蠕变实验与单轴压缩动态模量实验分别对沥青混合料的高低温性能进行测试。

研究结果表明，在掺加胶粉制备的改性沥青的结构发生改变，经三大性能指标实验得到，橡胶改性沥青的塑性增强，粘度变大，具有更优良的高低温稳定性能。橡胶沥青混合料通过单轴压缩动态模量实验得到随温度增加以及频率的降低，动态模量逐渐减小，相位角增大。蠕变试验中，橡胶沥青混合料达到破坏时的循环次数相比基质沥青提高了十倍，其高温稳定性能得到大幅提高。

关键词：橡胶改性沥青；混合料；动态模量；相位角；高温蠕变

Abstract

With the rapid development of the economy, China's road construction technology has also been continuously improved, and the performance requirements for road building materials are also increasing.At the same time, with the popularization of private cars and the development of the transportation industry, the disposal of a large number of waste tires has become increasingly urgent. Rubber is a polymer material, similar to asphalt, with a certain degree of affinity. Therefore, research on rubber asphalt has great prospects.

In this experiment, we first tested the three indicators of 70# base asphalt and 90# base asphalt and compared their high and low temperature stability. Secondly, we tested the ductility, softening point, and penetration of the prepared rubber modified asphalt. By comparing the performance of the three indexes of the matrix asphalt and the rubber modified asphalt, it was verified that the modified asphalt has the modification effect after adding the rubber powder. As a result, the viscosity of rubber asphalt increases, plasticity increases, and the consistency increases. Finally, the high and low temperature performance of the asphalt mixture was tested by the high temperature creep test and the uniaxial compression dynamic modulus experiment, respectively.

The results show that the structure of the modified asphalt prepared by adding rubber powder is also more uniform and compact. It can be seen from the comparison of the data of the three indicators that the plasticity of the rubber modified asphalt is enhanced, the viscosity is increased, and the viscosity is higher. Low temperature stability. The uniaxial compression dynamic modulus experiment of the rubber asphalt mixture shows that as the temperature increases and the frequency decreases, the dynamic modulus gradually decreases and the phase angle increases. In the creep test, the number of cycles when the rubber asphalt mixture reached destruction was ten times higher than that of the base asphalt, and its high temperature stability was greatly improved.

Key words:rubber modified asphalt; mixture; dynamic modulus; phase angle; high temperature creep

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外发展现状 2

1.3 研究意义 3

1.4 技术路线 4

第2章 实验原材料及仪器设备 5

2.1原材料 5

2.2实验仪器设备 7

第3章 改性沥青的制备及性能测试 8

3.1 改性沥青的制备 8

3.2 改性沥青的性能测试 8

3.3橡胶改性沥青的改性机理 11

第4章 混合料的制备及性能测试 12

4.1混合料的制备 12

4.1.1 级配的确定 12

4.1.2 混合料的制备以及最大理论密度的测定 13

4.1.3 旋转压实试件的制备及空隙率的测定 13

4.2 沥青混合料的性能研究 16

4.2.1 单轴动态模量和相位角实验 16

4.2.2 高温蠕变实验 20

第5章 结论与展望 23

5.1 结论 23

5.2 展望 23

第1章 绪论

1.1 研究背景

中国经济的高速发展中，伴随着汽车保有量的飞速增长，废旧轮胎数量不断增加。直到2017年末，我国机动车保有量达3.10亿辆。在机动车保有量中汽车占据了大部分比例，相比上年增加近12%。根据数据显示，在2017年，新增加的机动车达到了3352万辆，且汽车在其中的比例也达到了历史最高，并且有着持续增加的趋势，随着家庭用车拥有量持续的增加，其在机动车的比例呈现出了飞速的增加，在机动车里占据着主导地位。更具近几年的废旧轮胎数目以及汽车的增长速率，估计在2018年废旧轮胎数量将达到3.798亿条，重量达1459万t。其中废旧轮胎分布见下表^[1]（如表1.1所示）。所以，现如今人们对于废旧轮胎的处理表示堪忧，已经成为了重点研究对象。并且据有关统计，采用橡胶沥青路面可以减少交通事故概率达49%^[2]。

表1.1 2018年我国汽车废旧轮胎产生量

现如今，我国修建的沥青路面，在许多地区由于环境和人为的因素，已经遭到了大面积的破坏，因此需要及时的维护和改建。并且我国需要修复的路面数目已经十分巨大，所需费用也数不胜数。因此，我国在道路修复方面为了节省资金，提高道路的寿命以及各方面性能，必须探讨经济型且优良的路面建设方案。

当前废旧轮胎的利用处理方式通过炼制得到能够回收利用的再次资源^[3]。废旧轮胎中，存在许多橡胶成分，这些在加入到沥青时都可以作为良好的改性剂。所以，利用废旧轮胎的橡胶成分的特性，加大其利用率，这不仅能够有利于环境的保护，而且也能大大提高沥青路面的路用性能。

根据国内外的研究进展以及实际应用来看，利用废旧轮胎橡胶粉作为沥青改性剂，能够为道路建设提供更有效的施工方案。进一步研究橡胶改性沥青的性能，加大其市场潜力，在道路建设能够较为广泛的利用。在橡胶技术工艺不断进步和改善，橡胶沥青路面随即在大多数地区普遍利用。

1.2 国内外发展现状

国内外的学者经过许多次实验和研究，主要是为了改善橡胶沥青路面以往的各种损坏问题，研究的方向主要是通过加入各种改性物质改变沥青自身结构从而影响其相关性能，如橡胶等，其次得到了更好的沥青混合料相关技术。其中在沥青中胶粉的加入得到改性就是一种可靠的方法。

如今，橡胶沥青已成为处理废旧轮胎以及改善废旧轮胎带来的污染的最有效的方法^[4]， 不但极大效率的保护了环境，而且具有优良的高低温稳定性、耐久性，延长沥青路面寿命。

废胶粉是废橡胶经过粉碎研磨后的产物，而废橡胶的主要来源是大量的废旧轮胎^[5]。目前主要有两种方式来回收废胶轮胎:一是对废旧轮胎重新加工利用;另一个是利用废旧轮胎生产再生胶以及当做燃料使用^[6]。国外，在英国出现了对于橡胶沥青最早的记录。现如今，美国是废旧轮胎回用率的世界之首，高达80%以上。并且南非的废旧轮胎橡胶粉应用也很显著，有60%以上的道路利用了橡胶沥青。在国内，橡胶沥青的研究主要分为三个阶段：第一是八十年代的起步阶段，主要在江西，四川，辽宁等地在筑路利用了胶粉，但当时的废旧轮胎总量小，大多数都是丢弃，所以没有广泛普及和利用；第二是九十年代的技术积累阶段，此阶段我国经济发展十分迅速，也带动我国加工制造产业的飞速发展，对于橡胶改性沥青技术取得了一定的进步，但其中的最重要部分仍未掌握，还在不断积累经验和不停探索；第三是21世纪的快速发展阶段，21世纪我国汽车工业的飞速发展，政府对于环境保护也更为重视，对于橡胶沥青的研究提供了良好的社会基础。

崔洪等^[7]研究发现废旧轮胎的经过热解后得到三种状态的产物,并且通过热重分析仪(TGA)对废旧轮胎样品进行分析发现在低温和高温发生的是两种不同的橡胶的裂解。这说明将废旧轮胎再利用的可能性很大,值得研究；Li Xiang等^[8]对橡胶沥青进行了许多性能测试如：SEM、荧光电子显微镜等,研究发现相对于基质沥青，橡胶沥青有着更优良的性能。