辛烯聚合物橡膠反應(yīng)劑(TOR)對(duì)濕法橡膠瀝青混合料的性能及改性機(jī)理

趙　潔

(內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 內(nèi)蒙古 呼和浩特　010010)

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辛烯聚合物橡膠反應(yīng)劑(TOR)對(duì)濕法橡膠瀝青混合料的性能及改性機(jī)理

趙潔

(內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 內(nèi)蒙古 呼和浩特010010)

為改善橡膠瀝青施工難度大，對(duì)瀝青混合料高溫性能改善有限等問題，采用DSR、BBR、軟化點(diǎn)、177 ℃黏度、儲(chǔ)存穩(wěn)定性試驗(yàn)研究了TOR和橡膠粉摻量對(duì)橡膠瀝青性瀝青針入度的體系指標(biāo)和PG分級(jí)的影響，確定了適宜的TOR摻量，基于車轍、低溫彎曲、浸水馬歇爾、凍融劈裂和四分點(diǎn)加載疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)評(píng)價(jià)了TOR橡膠瀝青混合料的路用性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，摻加TOR可以有效提高橡膠瀝青的高溫和低溫性能，而且可以改善橡膠瀝青的相容性，提高施工和易性；摻加TOR后橡膠瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗水損害能力和抗疲勞性能均有較大提高。實(shí)體工程和試驗(yàn)段檢測(cè)結(jié)果表明，摻加TOR可改善橡膠改性瀝青混凝土的綜合路用性能，延長(zhǎng)了道路的使用壽命，推薦最佳橡膠粉摻量為20%～22%，TOR摻量為橡膠粉摻量的4%～5%。TOR對(duì)橡膠改性瀝青的改性機(jī)理在于，TOR與橡膠粉改性瀝青，TOR雙鍵結(jié)構(gòu)可以與橡膠粉發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)和接枝反應(yīng)，形成環(huán)狀和鏈狀聚合物組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

道路工程； 橡膠粉改性瀝青； 辛烯聚合物橡膠反應(yīng)劑； 改性機(jī)理； 路用性能

0　引言

國(guó)際公認(rèn)橡膠瀝青應(yīng)用于瀝青路面中具有優(yōu)良低溫性能、疲勞韌性、降噪和再生環(huán)保性能優(yōu)勢(shì)，能減少?gòu)U舊輪胎污染、加大資源的循環(huán)使用、改善路面受力狀態(tài)，抗老化，延長(zhǎng)使用壽命，降噪3-5分貝，減振，行車舒適，是真正意義上的綠色環(huán)保型路面[1-4]。目前橡膠瀝青路面技術(shù)已經(jīng)形成較為完善的濕法和干法兩大工藝，橡膠粉改性瀝青混合料技術(shù)相對(duì)成熟，但仍有不足，傳統(tǒng)干法中橡膠粉僅是一種填料，膠粉與瀝青拌合時(shí)間較短的情況下，化學(xué)反應(yīng)并不充分。濕法橡膠粉改性瀝青存在高溫存儲(chǔ)穩(wěn)定性差、黏度大、易離析、質(zhì)量不穩(wěn)定，此外干濕法橡膠瀝青混合料對(duì)路面的高溫性能改善效果不明顯，這些都成為其規(guī)?；茝V應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。為了解決濕法、干法橡膠瀝青混合料存在的問題，國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者進(jìn)行了關(guān)于橡膠粉與瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性、通過添加纖維、SBS、高模量劑等措施綜合改善橡膠瀝青路用性能方面的研究，取得了一些成果，使?jié)穹ㄏ鹉z瀝青的性能得到提高，但是將這些成果用于干法橡膠瀝青混合料時(shí)存在對(duì)橡膠瀝青綜合路用性能效果不明顯，對(duì)橡膠改性瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性改善不徹底、施工成本高等問題[5-8]。VESTENAMER橡膠反應(yīng)劑Trans-Polyoctenamer Rubber (TOR) Reactive Modifier，簡(jiǎn)稱TOR是一種具有雙鍵結(jié)構(gòu)的聚合物，目前國(guó)內(nèi)關(guān)于TOR橡膠改性瀝青的研究較少，也鮮見TOR橡膠改性瀝青混合料實(shí)體工程應(yīng)用，為此，本文研究了TOR橡膠改性瀝青及混合料性能、改性機(jī)理等可以支撐其工程規(guī)模化推廣應(yīng)用的技術(shù)，為該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

1　摻加TOR橡膠瀝青制備及性能

1.1原材料及試驗(yàn)方案

選用克拉瑪依90號(hào)A級(jí)道路石油瀝青，瀝青各項(xiàng)技術(shù)性能均滿足規(guī)范要求。橡膠粉為徐州橡膠粉加工廠生產(chǎn)的40目硫化膠粉，其由常溫粉碎法生產(chǎn)工藝制備，初選的橡膠粉摻量為18%、20%、22%、24%。試驗(yàn)采用德國(guó)Degussa公司研發(fā)的“VESTENAMER”橡膠反應(yīng)劑Trans- Polyoctenamer Rubber (TOR) Reactive Modifier，簡(jiǎn)稱TOR。TOR反應(yīng)劑是一種具有雙鍵結(jié)構(gòu)的聚合物，它可以將硬瀝青質(zhì)和軟瀝青質(zhì)中的硫與橡膠屑表面的硫交聯(lián)起來，形成環(huán)狀和鏈狀聚合物組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，根據(jù)廠商提供的3%～4.5%最佳摻量，本文選擇2%、3%、4%、5%共4種TOR摻量。研究不同橡膠粉和TOR摻量下改性瀝青的針入度指標(biāo)性能和PG分級(jí)，優(yōu)化出最佳的TOR和橡膠粉摻量。

1.2摻加TOR橡膠瀝青制備

采用美國(guó)進(jìn)口的DALWORTH膠體磨生產(chǎn)TOR/橡膠粉改性瀝青，生產(chǎn)工藝流程主要包括：先將基質(zhì)瀝青到加熱到170～175 ℃(加熱溫度視所加入的冷橡膠屑數(shù)量多少而定)，然后加入預(yù)定質(zhì)量的橡膠粉和TOR(TOR連接劑與橡膠屑應(yīng)分別按比例稱量后再混合在一起加入攪拌容器)，為避免一次性加入改性劑過多導(dǎo)致瀝青溫度下降過低，提高加熱裝置的試驗(yàn)溫度，同時(shí)邊加入橡膠粉邊快速攪拌，使加入的橡膠粉能在短時(shí)間內(nèi)與基質(zhì)瀝青混合均勻，并快速加熱到所需的試驗(yàn)溫度，待膠粉顆粒/TOR全部加入后以4800 r/min剪切速率剪切反應(yīng)45 min，然后在175 ℃條件下發(fā)育45 min，制成TOR橡膠粉改性瀝青后備用。

1.3摻加TOR橡膠瀝青性能

1.3.1橡膠瀝青評(píng)價(jià)指標(biāo)

我國(guó)現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》采用針入度體系評(píng)價(jià)改性瀝青技術(shù)性能。研究室內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由于橡膠粉中所含的灰分并不能完全被瀝青所溶解，灰分大量聚集處于一種不均勻狀態(tài)，沉淀于針入度試件底部，在用濕法工藝進(jìn)行瀝青混合料設(shè)計(jì)時(shí)改性瀝青穩(wěn)定性差，離析問題嚴(yán)重。此外，針入度試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)針頭在下降時(shí)可能會(huì)碰到灰分聚集區(qū)，影響試驗(yàn)結(jié)果，針人度試驗(yàn)和低溫延度試驗(yàn)并不能真實(shí)地衡量橡膠粉的改性效果。5 ℃延度指標(biāo)并不能很好表征橡膠瀝青的低溫延展性，同時(shí)延度作為評(píng)價(jià)改性瀝青低溫指標(biāo)的合理性還有待進(jìn)一步研究和完善，基于我國(guó)現(xiàn)行針入度指標(biāo)評(píng)價(jià)橡膠改性瀝青性能的局限性，采用BBR和DSR試驗(yàn)研究不同改性劑摻量的復(fù)合改性瀝青PG分級(jí)，同時(shí)采用針入度評(píng)價(jià)指標(biāo)中的黏度、軟化點(diǎn)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)橡膠粉和TOR摻量對(duì)復(fù)合改性瀝青高低溫性能的影響。試驗(yàn)方法嚴(yán)格按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20 — 2011)和AASHTO T315相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1.3.2TOR橡膠改性瀝青性能試驗(yàn)結(jié)果及分析

BBR試驗(yàn)結(jié)果見表1，PG分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果見表2，針入度指標(biāo)體系試驗(yàn)結(jié)果見圖1、圖2(a)。

表1 BBR試驗(yàn)結(jié)果Table1 BBRtestresultsTOR摻量/%橡膠粉摻量/%勁度模量S/MPa蠕變斜率/m-6℃-12℃-18℃-24℃-6℃-12℃-18℃-24℃18861652874120.4630.4220.3940.374220701542543210.4810.4590.4030.38222611342342930.4920.4610.4110.39224571222262760.4980.4700.4280.39518771472563680.5000.4560.4260.404320631382272870.5190.4960.4350.41322541202092620.5310.4980.4440.42324511092022460.5380.5080.4620.42718681302273260.5500.5010.4680.444420551222012540.5710.5450.4790.45422481061852320.5840.5480.4880.4662445961792180.5920.5580.5080.46918621192062960.5610.5110.4770.453520501111822310.5830.5560.4880.4632244961682100.5960.5590.4980.4752441881621980.6030.5700.5190.479

表2 TOR橡膠改性瀝青PG分級(jí)Table2 TORcrumbrubbermodifiedasphaltPGgradeTOR摻量/%橡膠粉摻量/%182022242PG70-18PG70-24PG76-24PG76-243PG70-18PG76-24PG76-24PG76-284PG82-24PG84-24PG88-24PG88-245PG82-24PG88-24PG88-24PG88-244.5%SBS改性瀝青PG82-24

從表2、圖2(b)可知: ①相同TOR摻量下隨著橡膠粉摻量增大,TOR橡膠改性瀝青蠕變勁度模量減小,同時(shí)彎曲蠕變速率增大, 勁度模量越小，瀝青相對(duì)更有柔性，同時(shí)勁度模量變化率m值較大，說明該瀝青的溫度應(yīng)力能夠更快地釋放，相應(yīng)的瀝青低溫抗裂性能越好,因此可認(rèn)為摻加橡膠粉會(huì)對(duì)基質(zhì)瀝青低溫性能有明顯的改善作用。相同橡膠粉摻量情況下,隨著TOR摻量增大,復(fù)合改性瀝青蠕變勁度模量減小,同時(shí)蠕變速率增大,可見增大TOR摻量可改善TOR橡膠改性瀝青的低溫抗裂性,雙因素方差分析結(jié)果表明橡膠粉和TOR摻量均對(duì)復(fù)合改性瀝青低溫性能有顯著影響。②以反映復(fù)合改性瀝青高溫性能的抗車轍因子和軟化點(diǎn)來看，抗車轍因子用來表征瀝青抵抗高溫永久變形的能力，其值越大表明瀝青的高溫性能越好，由表2試驗(yàn)結(jié)果可知,相同橡膠粉摻量下，隨著TOR摻量增大抗車轍因子增大,再者相同TOR摻量下，抗車轍因子隨著橡膠粉摻量的增大而增大。摻加TOR后橡膠改性瀝青的PG分級(jí)普遍可達(dá)到82 ℃，可見其具有優(yōu)良的高溫性能。③軟化點(diǎn)是一個(gè)等黏溫度的概念，能夠反映瀝青的高溫性能，由圖2(a)可知：相同TOR摻量條件下，隨著橡膠粉摻量增大復(fù)合改性瀝青軟化點(diǎn)增大，TOR和橡膠粉摻量均對(duì)復(fù)合改性瀝青軟化點(diǎn)有顯著的影響。④177 ℃旋轉(zhuǎn)黏度用于表征復(fù)合改性瀝青的施工和易性，由圖2(a)試驗(yàn)結(jié)果表明: 橡膠粉和TOR摻量均對(duì)復(fù)合改性瀝青的177℃旋轉(zhuǎn)黏度有顯著影響，相同橡膠粉摻量情況下，隨著橡膠摻量增大TOR橡膠改性瀝青旋轉(zhuǎn)黏度呈二次函數(shù)關(guān)系增大，TOR摻量相同條件下，尤其橡膠粉摻量超過22%后黏度增加幅度較大，相同橡膠粉摻量情況下，隨著TOR摻量增大，黏度越大瀝青在高溫荷載作用下的剪切變形越小，黏度與混合料的高溫性能有一定的關(guān)系，同時(shí)黏度增大，瀝青混合料的施工和易性變差，施工難度增大，對(duì)復(fù)合改性瀝青的黏度上限有一定的要求。參考國(guó)內(nèi)外對(duì)聚合物改性瀝青旋轉(zhuǎn)黏度的要求，以改性瀝青黏度3.5～4.5 Pa·s作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，復(fù)合改性瀝青方案中橡膠粉摻量不宜超過22%，適宜的TOR摻量3%～5%。⑤從反映瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性指標(biāo)48 h軟化點(diǎn)差來看，相同橡膠粉摻量下，由圖2b可知，隨著TOR摻量增大，橡膠改性瀝青軟化點(diǎn)差減小，此外增大橡膠粉摻量TOR橡膠粉復(fù)合改性瀝青軟化點(diǎn)差增大，可見增大橡膠粉可降低復(fù)合改性瀝青的均勻性，而增大TOR摻量可改善復(fù)合改性瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，TOR橡膠改性瀝青體系熱穩(wěn)定性較好，摻加TOR可改善橡膠瀝青的熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性，這與其各成分間表面張力降低有關(guān)。

圖1　軟化點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果Figure 1　　　　TOR crumb rubber modified asphalt softening point test results

圖2　TOR橡膠改性瀝青177 ℃和儲(chǔ)存穩(wěn)定性黏度試驗(yàn)結(jié)果Figure 2　TOR crumb rubber modified asphalt 177 ℃ viscosity and storage stability test results

2　TOR橡膠改性瀝青馬歇爾試驗(yàn)

瀝青性能指標(biāo)滿足要求并不能確?；旌狭闲阅芤欢ㄗ罴?，復(fù)合改性瀝青的性能最終要以改性瀝青混合料的路用性能來體現(xiàn)，選用實(shí)體工程中采用的ARHM — 13斷級(jí)配橡膠改性瀝青混合料，混合料試驗(yàn)級(jí)配見表3，粗集料選用玄武巖，細(xì)集料采用石灰?guī)r機(jī)制砂，礦粉由石灰?guī)r磨制而成。試驗(yàn)選取4種不同TOR和橡膠粉摻量的改性瀝青用于試驗(yàn)研究。按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004)馬歇爾法試驗(yàn)流程確定TOR橡膠改性瀝青混合料的最佳油石比，馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表4，表5。

表3 ARHM—16(O)混合料試驗(yàn)級(jí)配組成Table3 ARHM—16AsphaltMixtureSynthesisgradation篩孔/mm合成級(jí)配規(guī)范上限規(guī)范下限191001001001696.31009513.278.485779.557.364544.7531.335252.3622.328191.1819.622150.615.918110.312.31490.158.21170.0756.295

表4 TOR橡膠粉改性瀝青混合料室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)參數(shù)控制Table4 TORrubberpowdermodifiedasphaltmixtureMarshalltestparametercontrol施工環(huán)節(jié)控制參數(shù)礦料加熱溫度195～200℃TOR橡膠改性瀝青加熱溫度175～180℃改性瀝青與集料拌合時(shí)間60s出料溫度180～185℃馬歇爾擊實(shí)溫度170～175℃

表5 ARHM—16(O)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果Table5 ARHM—16(O)TORcrumbrubbermodifiedasphaltmarshalltestresults瀝青復(fù)配方案OAC/%VV/%VMA/%VFA/%MS/kNFL/mm22%橡膠粉5.864.0014.5466.7410.32.654.5%SBS4.754.0014.8768.129.92.64

3　TOR橡膠改性瀝青混合料路用性能

路用性能試驗(yàn)時(shí)固定橡膠改性瀝青的摻量為5.86%，按照現(xiàn)行施工規(guī)范要求采用車轍試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，采用-10 ℃小梁彎曲試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫抗裂性，采用浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗(yàn)評(píng)價(jià)復(fù)合改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性。車轍試驗(yàn)參數(shù)為：試驗(yàn)溫度60 ℃，試驗(yàn)輪行走速率(42±1)次/min，試件尺寸為300 mm(長(zhǎng))×300 mm(寬)×100 mm(高)；低溫彎曲試驗(yàn)參數(shù)為：試驗(yàn)溫度為-10 ℃，加載速率為50 mm/min，試驗(yàn)時(shí)采用單點(diǎn)加載方式，支點(diǎn)間距200 mm；浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗(yàn)試件制備和試驗(yàn)方法嚴(yán)格按照《公路瀝青路面施工規(guī)范》(JTG F40—2004)和《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTGE20-2011)執(zhí)行，TOR橡膠改性瀝青混合料路用性能試驗(yàn)結(jié)果見圖3、圖4、表6。

圖3　車轍試驗(yàn)結(jié)果Figure 3　Rutting test results

圖4　低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果Figure 4　Low temperature bending test results

車轍試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著TOR和橡膠粉摻量增大，TOR橡膠改性瀝青混合料車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度增大，摻加TOR可顯著改善橡膠瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，TOR橡膠改性瀝青的車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定可滿足施工規(guī)范不小于3000次/mm的要求。低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果表明，相同橡膠粉摻量，隨著橡膠粉摻量的增大，改性瀝青混合料抗彎拉強(qiáng)度增大，而彎曲應(yīng)變?cè)?/p>

表6 TOR橡膠改性瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果Table6 TORcrumbrubbermodifiedasphaltwaterstabili-tytestresultsTOR摻量/%橡膠粉摻量/%浸水馬歇爾試驗(yàn)凍融劈裂試驗(yàn)MS/kNMS1/kNMSo/%RT1/MPaRT2/MPaTSR/%188.98.089.71.1130.99589.42208.78.091.41.1210.96786.3228.87.787.41.1320.98687.1248.57.689.61.1411.01388.8188.77.586.61.1200.98187.63209.68.891.31.1391.01989.5229.58.487.91.1411.04391.4249.58.286.21.1521.02889.2189.68.285.71.1500.99886.84209.58.690.11.1611.06791.9229.47.984.51.1741.04889.32410.49.389.91.1781.02887.3189.68.790.61.1611.04189.752011.510.087.21.1731.10093.82211.410.490.81.1861.05388.82411.410.491.21.1931.07389.9

大，彎曲勁度模量減小，可見增大TOR摻量會(huì)增強(qiáng)橡膠改性瀝青混合料的柔性，提高釋放應(yīng)力的能力，4%TOR摻量下橡膠瀝青混合料的破壞應(yīng)變普遍可達(dá)到3000 εμ甚至超過SBS改性瀝青混合料，這主要與TOR增強(qiáng)了瀝青混合料的抗破壞強(qiáng)度，而橡膠改性劑增強(qiáng)了瀝青混合料的釋放荷載的能力和提高了柔韌性有關(guān)。浸水馬歇爾、凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果表明，TOR橡膠改性瀝青混合料的浸水馬歇爾殘留強(qiáng)度比和凍融劈裂強(qiáng)度均可達(dá)到90%以上，滿足規(guī)范要求。

4　抗疲勞性能

目前評(píng)價(jià)瀝青混合料疲勞性能的試驗(yàn)方法有四點(diǎn)彎曲法、簡(jiǎn)支梁法、懸臂梁法、扭剪法、旋轉(zhuǎn)法、貫入剪切法和三軸壓力法等，加載方式有控制應(yīng)力和控制應(yīng)變兩種形式[13-18]，每種疲勞試驗(yàn)方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，其中四點(diǎn)彎曲控制應(yīng)變疲勞試驗(yàn)方法過程中瀝青混合料的受力狀態(tài)更接近瀝青路面的實(shí)際情況，瀝青層底拉應(yīng)變也是計(jì)算路面結(jié)構(gòu)厚度的重要控制指標(biāo)之一，且試驗(yàn)方法可操作性強(qiáng)，對(duì)瀝青結(jié)合料敏感性強(qiáng)。本部分疲勞試驗(yàn)采用中四分點(diǎn)加載彎曲試驗(yàn)法，加載模式為應(yīng)變控制方式，按照現(xiàn)行瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程JTG E20 — 2011中的要求成型大車轍板試件，室溫放置48 h后切割尺寸為400 mm×300 mm×80 mm小梁試件，在UTM疲勞試驗(yàn)機(jī)上采用三點(diǎn)加載方式，試驗(yàn)選用200、300、400、500 με共4個(gè)應(yīng)變水平，試驗(yàn)溫度為15 ℃，疲勞試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 疲勞試驗(yàn)結(jié)果Table7 Fatiguetestresults改性瀝青類型應(yīng)變水平/με20030040050022%橡膠粉5195341890465254762965113%TOR+18%橡膠粉668784011650183371681288744%TOR+20%橡膠粉822279814499374232641628685%TOR+22%橡膠粉775813113624663965871522634.5%SBS改性瀝青71510521315296362631145055

表7試驗(yàn)結(jié)果表明: 各應(yīng)變水平下，4%TOR+20%橡膠粉和5%TOR+22%橡膠粉兩種TOR橡膠改性瀝青混合料疲勞性能相當(dāng)，二者疲勞性能均較好，3%TOR+18%橡膠粉和4.5%SBS改性瀝青混合料疲勞性能次之，18%橡膠粉改性瀝青混合料的抗疲勞性能最差，可見在適宜的TOR和橡膠粉摻量情況下，TOR橡膠改性瀝青混合料的疲勞性能要優(yōu)橡膠粉單一改性瀝青，且優(yōu)于4.5%SBS改性瀝青混合料。分析TOR對(duì)橡膠粉改性瀝青混合料抗疲勞性能的改善作用主要與TOR其本身也具有雙鍵結(jié)構(gòu)，可與橡膠改性瀝青硫化產(chǎn)生交聯(lián)，形成共混網(wǎng)絡(luò)體系，起到改性瀝青的作用有關(guān)。由圖5可見: 在TOR橡膠粉改性瀝青體系中，TOR加速了膠粉脫硫和降解速度，橡膠粉部分溶解后分布更加均勻。TOR與橡膠粉改性瀝青發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)和接枝反應(yīng)，從而降低基質(zhì)瀝青 — 橡膠粉 — TOR改性劑三者之間的表面張力，提高改性瀝青的性能和熱穩(wěn)定性，這也是TOR橡膠粉改性瀝青改性效果更好，摻加TOR改性劑后橡膠改性瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定的主要原因。

(a) 橡膠顆粒形貌 (b) 基質(zhì)瀝青形貌

(c) 橡膠粉在基持瀝青中的溶脹 (d) 橡膠粉改性瀝青形貌

(e) 復(fù)合改性瀝青形貌 (f) 熒光電鏡圖

5　現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

為評(píng)價(jià)TOR橡膠改性瀝青的實(shí)際應(yīng)用效果，課題組于2012年在赤錫高速(G303)赤峰段鋪設(shè)了5 kmTOR橡膠改性瀝青混凝土，試驗(yàn)段采用4%TOR+20%橡膠粉ARHM-16(O)，鋪設(shè)厚度5cm，相比普通橡膠改性瀝青混合料，每噸TOR橡膠改性瀝青需增加成本12元。鋪設(shè)完成1周后現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)壓實(shí)度、平整度等各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)3 a的試驗(yàn)路檢測(cè)，5 cm4%TOR+20%橡膠粉改性瀝青混合料有效地減少了瀝青路面的早期破壞，目前沒有明顯的車轍和開裂病害，路面使用狀況良好?？梢姴捎肨OR橡膠改性瀝青混凝土延長(zhǎng)了道路的使用壽命，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著。

6　結(jié)論

① 系統(tǒng)研究了TOR和橡膠粉摻量對(duì)TOR橡膠改性瀝青針入度和PG分級(jí)體系的影響，提推薦了TOR橡膠改性瀝青生產(chǎn)工藝流程的關(guān)鍵控制參數(shù)。提出采用針入度和PG分級(jí)雙指標(biāo)控制TOR橡膠改性瀝青的性能。結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果TOR橡膠改性瀝青中推薦最佳橡膠粉摻量為20%～22%，TOR摻量為橡膠粉摻量的4%～5%。

② 摻加TOR可以有效提高橡膠瀝青的高溫和低溫性能，而且可以改善橡膠瀝青的相容性，提高施工和易性。路用性能試驗(yàn)結(jié)果表明，摻加TOR后橡膠瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗水損害能力和抗疲勞性能均有較大提高。

③ 通過長(zhǎng)達(dá)3 a的試驗(yàn)路觀測(cè)，TOR橡膠改性瀝青混凝土延長(zhǎng)了道路的使用壽命，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著。TOR與橡膠粉改性瀝青發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)和接枝反應(yīng)，從而降低基質(zhì)瀝青-橡膠粉-TOR改性劑三者之間的表面張力，提高改性瀝青的性能和熱穩(wěn)定性，這也是TOR橡膠粉改性瀝青改性效果更好，摻加TOR改性劑后橡膠改性瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定的主要原因。

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Modification Mechanism and Effect of Trans-Polyoctenamer Rubber (TOR) Reactive Modifier on Wet-process Crumb Rubber Asphalt Mixture

ZHAO Jie

(Inner Mongolia Technical College of Construction，Huhehot， Inner Mongolia 010010, China)

in order to improve the rubber asphalt construction difficult, limited to improve the high temperature performance of asphalt mixture, using DSR, BBR, softening point and viscosity of 177℃, storage stability test to study the TOR and rubber powder content of rubber asphalt penetration of the system parameters and the influence of PG grade, determined the suitable dosage of TOR, based on rutting, low temperature bending, immersion Marshall, freeze-thaw splitting and quartile loading fatigue test system to evaluate the TOR rubber asphalt mixture of road performance. The test results show that adding TOR can effectively improve the high temperature and low temperature performance of rubber asphalt, and can improve the compatibility of rubber asphalt, improving construction workability; After adding TOR rubber asphalt mixture of high temperature stability, low temperature crack resistance, water damage resistance and fatigue resistance are improved greatly. Entity engineering and test section test results show that adding TOR can improve the road performance of rubber modified asphalt concrete, extend the service life of the road, and recommend the best dosage of rubber powder is 20%～22%, the dosage of TOR for rubber powder content 4%～5%. TOR the modification mechanism of rubber modified asphalt is that TOR and rubber powder modified asphalt, TOR can double bond structure and rubber powder and grafting reaction, crosslinking reaction network structure composed of a circular and linear polymer.

road engineering； rubber powder modified asphalt； Trans-Polyoctenamer Rubber (TOR)； modification mechanism； road performance

2016 — 04 — 22

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(5137845609、5110080311)

趙潔(1980 — )，女，內(nèi)蒙古呼和浩特人，講師，研究方向：建筑工程研究方面。

U 414.1

A

1674 — 0610(2016)04 — 0279 — 07