有關(guān)Terminal Blend膠粉改性瀝青研究的文獻綜述

黃衛(wèi)東，周 艷，2，傅星愷

（1.同濟大學(xué)道路與交通工程教育部重點實驗室，上海 201804；2.山東建筑大學(xué)交通工程學(xué)院，山東 濟南 250001）

有關(guān)Terminal Blend膠粉改性瀝青研究的文獻綜述

黃衛(wèi)東1，周 艷1，2，傅星愷1

（1.同濟大學(xué)道路與交通工程教育部重點實驗室，上海 201804；2.山東建筑大學(xué)交通工程學(xué)院，山東 濟南 250001）

在歸納國內(nèi)外關(guān)于TB膠粉改性瀝青研究報道基礎(chǔ)上，分別從改性機理、制備工藝、改性效果的影響因素、高溫性能、低溫性能、抗疲勞老化性能以及儲存穩(wěn)定性這幾個方面分析了TB膠粉改性瀝青的特性。結(jié)論顯示橡膠粉在高溫強剪切條件下在基質(zhì)瀝青中會發(fā)生“脫硫降解”反應(yīng)，膠粉溶解性增加，在瀝青中形成較均勻的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；TB膠粉改性瀝青的黏度小于普通橡膠瀝青，低溫性能提升而高溫性能一般；TB瀝青具有出色的儲存穩(wěn)定性，復(fù)合改性后具有良好的應(yīng)用開發(fā)前景。

TB瀝青；脫硫降解；改性效果；性能；復(fù)合改性

隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，帶動人們生產(chǎn)生活水平的不斷提高，生活節(jié)奏不斷加快，人們對于出行的需求也在不斷加大，汽車工業(yè)得到了飛速的發(fā)展，我國每年都會產(chǎn)生數(shù)百萬條的廢舊輪胎，加上之前累積的廢舊輪胎，使我國面臨非常嚴峻的廢舊輪胎的處理問題。如何將廢舊輪胎資源化、減量化、無害化，不僅關(guān)系到環(huán)境保護這一重要的社會問題，而且是保證我國國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要前提。將廢舊輪胎加工成膠粉，添加到瀝青當中，不僅可以極大的改進瀝青各個方面的使用性能，而且還可以緩解廢舊輪胎帶來的污染問題。多年的使用經(jīng)驗表明，橡膠瀝青在高溫穩(wěn)定性、低溫性能、抗老化性能、抗疲勞性能、水穩(wěn)定性等方面都有明顯地改善，同時由于橡膠瀝青極大地提高了路面對疲勞裂縫、反射裂縫的抵抗能力，從而增加了路面的耐久性。然而，橡膠體系當中膠粉摻量一般較大，拌合后大分子量的膠粉與瀝青缺少充分的化學(xué)作用，大部分膠粉僅以溶脹的形式存在瀝青之中，形成固液兩相體系，經(jīng)過長時間的高溫存儲之后，原本分散均勻的膠粉會出現(xiàn)一定的聚團沉析現(xiàn)象，即離析[1]。由于橡膠瀝青存貯穩(wěn)定性差、易離析，這極大地制約了橡膠瀝青的使用。

Terminal Blend（TB）膠粉改性瀝青近年來在美國首先投入使用的新型橡膠改性瀝青[2]，制備方式為在高溫高壓環(huán)境下向瀝青中加入高劑量的30目或更細的廢舊橡膠粉，經(jīng)過充分的脫硫降解反應(yīng)形成。TB改性瀝青與普通橡膠瀝青相比具有以下幾個優(yōu)點：

1）TB膠粉改性瀝青具有更加的施工和易性。首先其具有更低的黏度；TB膠粉改性瀝青的膠粉含量通車在外摻5%～25%之間，不具有橡膠瀝青高粘的特性[3-6]。通過呂泉等人的試驗[7]，TB膠粉改性瀝青黏度僅為0.83 pa.s，與基質(zhì)瀝青相近，而普通橡膠瀝青的黏度在1.5～4 pa.s之間，生產(chǎn)和施工上基本沒有什么限制。

2）TB膠粉改性瀝青具有更好的貯存穩(wěn)定性。Billite的研究發(fā)現(xiàn)瀝青和廢膠粉的混合物通過高溫、高剪切速率混合一段時間后橡膠會發(fā)生降解和脫硫，形成的體系為均相體系[8]。而在普通橡膠瀝青中，大部分橡膠粉在瀝青中只是溶脹而沒有降解和脫硫；黃衛(wèi)東等人通過測試TB瀝青的上下軟化點和存儲前后針入度之差發(fā)現(xiàn)，TB瀝青的測試結(jié)果均小于橡膠瀝青相應(yīng)差值的一半[7]，這表明TB瀝青離析存儲情況較橡膠瀝青要有所緩解，存儲穩(wěn)定性良好。

3）TB膠粉改性瀝青具有更好的低溫性能。通過高速剪切作用，TB膠粉顆粒得以進一步塑化和細化，且膠粉顆粒不易干涉混合料級配設(shè)計，從而為橡膠瀝青用于密集配設(shè)計提供了可行性。李正中，宋曉燕等應(yīng)用GTM力學(xué)設(shè)計方法，發(fā)現(xiàn)GTM設(shè)計的連續(xù)密級配綜合性能（包括低溫性能、抗車轍性、水穩(wěn)定性等）均優(yōu)于采用間斷級配設(shè)計的橡膠瀝青[9]。柴沖沖通過DSR試驗分析了TB膠粉改性瀝青的勁度模量S和蠕變速率m，當膠粉摻量較高時（如15%、20%時），低溫分級可以達到28℃，低溫性能已得到明顯改善[1]。Elvira Joana Ferreira Peralta[10]，呂泉等學(xué)者[7]均通過低溫延度試驗證明了TB膠粉改性瀝青的低溫延展性有了很大的提升。

同時，TB膠粉改性瀝青可以加入最高達25%廢舊橡膠粉，改性瀝青的成本基本與普通瀝青相近，遠低于目前的SBS改性瀝青。另外，由于其具有良好的疲勞性能，可用于半剛性路面及白加黑防治反射裂縫，可以使廢舊輪胎變廢為寶。鑒于疲勞開裂是瀝青面層厚度的決定因素，如果從根本上改變了混合料的疲勞性能，這種混合料還可用于減薄瀝青路面的結(jié)構(gòu)厚度，這將會降低路面工程造價并延長路面壽命。

鑒于TB膠粉改性瀝青的良好應(yīng)用前景，筆者在閱讀國內(nèi)外相關(guān)研究資料的基礎(chǔ)上，總結(jié)了TB膠粉改性瀝青的各方面研究成果和進展，以便更好地了解TB瀝青的改性機理，同時希望能為TB瀝青的實際應(yīng)用提供一些參考。

1 TB膠粉改性瀝青的機理研究

當前對TB膠粉改性瀝青的機理還沒有統(tǒng)一的說法，橡膠粉對瀝青進行改性的機理與其他聚合物改性劑的機理不用，橡膠粉很難像其他聚合物均勻分布在基質(zhì)瀝青中。但是目前大多數(shù)研究顯示廢舊膠粉與瀝青間的相互作用分為兩種：

一種說法是：橡膠粉在基質(zhì)瀝青中吸收輕質(zhì)組分發(fā)生溶脹，MaGdy[11]，Heitzman[12]，Green等[13]，Bahia等[14]的研究指出：處于溶脹階段的橡膠粉改性瀝青，由于橡膠粉吸收了瀝青中的油分，增加了橡膠粉的自由體積，改變了液相性質(zhì)，使橡膠粉與瀝青之間的自由空間減少，使體系的粘度增加，這是一種物理反應(yīng)。Heitzman研究認為把膠粉融入到瀝青中的過程不是化學(xué)反應(yīng)過程，僅是膠粉微粒在較高的溫度下在瀝青的油相中膨脹形成類似膠體狀的物理過程[15]。

另一種說法是：在較低溫度下（180℃），溶脹作用是主要的，而在高溫下脫硫降解是主要的，TB改性瀝青的機理趨向于用后者來解釋。楊毅文，袁浩，馬濤研究了脫硫橡膠溶脹原理，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過高溫強剪切作用，橡膠粉中的硫鍵交聯(lián)網(wǎng)點已經(jīng)發(fā)生斷裂，膠粉從彈性狀態(tài)變成了塑性狀態(tài)，因此在高溫條件下瀝青中輕質(zhì)組分更容易進入到脫硫膠粉顆粒內(nèi)部，使顆粒溶脹和溶解[16]。從圖1可見，反應(yīng)后的脫硫橡膠大多以小的凝膠碎屑存在而無橡膠顆粒核；同濟大學(xué)的呂泉等人采用WQF-400傅里葉變換紅外光譜儀得到TB瀝青與橡膠瀝青的紅外光譜數(shù)據(jù)圖[7]，圖2中2 920.57 cm-1，2 815.33 cm-1為瀝青中-CH2-伸縮振動產(chǎn)生，TB瀝青在該波段的吸收率明顯小于橡膠瀝青，說明TB瀝青中輕質(zhì)油分要比橡膠瀝青少。1 590 cm-1波段反映的是C=C的伸縮振動，TB瀝青在該波段的吸收率高于橡膠瀝青，表明TB瀝青中的C=C鍵較多，橡膠粉完全融解于瀝青。1 030 cm-1波段對應(yīng)的是芳香族化合物或不飽和樹脂，TB的芳香族化合物少于橡膠瀝青，表明TB膠粉吸收了瀝青中的芳香油和輕質(zhì)餾分。由此可見，TB瀝青中膠粉在高溫剪切下發(fā)生脫硫降解，產(chǎn)生了大量的物理化學(xué)反應(yīng)，而非單純的溶脹，使瀝青結(jié)合料中的化學(xué)成分發(fā)生了改變。

圖1 TB橡膠瀝青和普通橡膠瀝青顆粒對比圖Fig.1 Comparison of TB rubber asphalt and ordinary rubber asphalt particles

圖2 TB橡膠瀝青和普通橡膠瀝青紅外光譜圖Fig.2 The infrared spectrum of the TB rubber asphalt and ordinary rubber asphalt

2 TB膠粉改性瀝青的制備工藝研究

關(guān)于TB膠粉的制備工藝，國內(nèi)外已有較多的研究，TB瀝青的生產(chǎn)應(yīng)用通常采用濕法工藝，及將膠粉與熱瀝青高溫拌合后再與集料混合，在美國，橡膠瀝青的濕法工藝[17]又可分為Continuous Blend和Terminal Blend，前者主要通過膠粉在熱瀝青中溶脹，后者則是脫硫降解得到一個近似均相體系。然而，Terminal Blend工藝中廢橡膠粉的摻加量一般小于 10%，某些情況達不到橡膠瀝青混合料的粘度要求。按照ASTM08-88的要求，Terminal Blend并不屬于濕法工藝，因此Greenbook認為膠粉改性瀝青應(yīng)該分為三類，即濕法、干法和Terminal Blend[18]。

Saleem Khatta和Bob Syme在研究中論述了TB膠粉改性瀝青的工廠制備工藝，主要特點就是密閉，高溫，強剪磨，且有以下優(yōu)點[19]：① 不需要特殊設(shè)備；② 不需要拌合；③ 不需要額外的儲存設(shè)備；④ 方便使用成熟的傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)；⑤完全消除了膠粉和瀝青在加熱和拌合時可能存在的潛在問題；⑥避免了生產(chǎn)過程中污染氣體的排放。

國內(nèi)的研究主要集中在兩方面，一方面是如何使橡膠粉在基質(zhì)瀝青中脫硫降解以及通過二次交聯(lián)恢復(fù)部分彈性性能。脫硫方法有很多[20]，諸如水油法、油法、動態(tài)脫硫法、高速放熱旋轉(zhuǎn)法、熱力學(xué)方法、分散再生法、超聲波法以及目前正在開發(fā)研究的微生物脫硫法。張玉貞等介紹了一種通過膠體磨或高速剪切設(shè)備制備工廠化膠粉改性瀝青的方法，即使用機械力切斷交聯(lián)鍵，提高其與瀝青的相溶性，然后通過添加劑使其二次交聯(lián)從而恢復(fù)部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而提高瀝青的性能[21]。凌晨等在膠粉中加入2%～3%的回收聚苯乙烯料（PS）顆粒和微量的有機酸酐、活化劑等物質(zhì)，進行高溫剪切擠壓，然后按配比同基質(zhì)瀝青混合攪拌，在190℃條件下進行強力膠磨剪切，生成廢塑膠改性瀝青[22]。該廢塑膠改性瀝青在不攪拌、靜止儲存和槽車運輸過程中具有不沉淀、不離析、不分層的優(yōu)點。

另一方面是TB瀝青的工廠化生產(chǎn)，有學(xué)者通過化學(xué)改性的方法或物理方法處理膠粉，例如利用微波或超聲波的能量選擇性切斷硫硫鍵、硫碳鍵而不破壞碳碳鍵的微波降解技術(shù)[23]和超聲波再生技術(shù)[24]以及利用線型或支化十二烷基苯磺酸、十三烷基苯磺酸改性膠粉[25]。所得膠粉改性瀝青的貯存穩(wěn)定性明顯提高，但是成本較高，不適宜工廠化生產(chǎn)。目前工廠化TB膠粉改性瀝青一般采用較粗的瀝青，采用膠體磨或高速剪切設(shè)備進行脫硫降解[26]。

呂泉等人總結(jié)到：TB瀝青生產(chǎn)工藝采用很細的橡膠屑（40目以下），無需攪拌，在高溫（220℃以上）長時間（16 h）、高速剪切條件下進行。TB瀝青生產(chǎn)過程通車在煉制廠貨瀝青庫的分裝廠進行，成品可直接裝入運輸車進入施工現(xiàn)場，無需專門的生產(chǎn)設(shè)備；且TB瀝青的生產(chǎn)是在密閉設(shè)備中，污染物可以集中處理[7]。

3 TB膠粉改性瀝青改性效果的影響因素研究

Billiter等研究發(fā)現(xiàn)高溫、高剪切速率（如在263℃、4 000 rpm）加工處理可導(dǎo)致橡膠的溶解增加，改善瀝青的低、中溫流變性質(zhì)，降低高溫粘度；由于硫-硫鍵的熱穩(wěn)定性比碳．碳鍵的差，所以“脫硫”的潛力很大[8]。Memon等研究了高溫和高剪切加工處理條件對膠粉改性瀝青的“脫硫”和降解的影響，發(fā)現(xiàn)只用剪切過程就可改善膠粉改性瀝青的溫度敏感性；若在加熱條件下（267℃)剪切2小時，然后經(jīng)膠體磨處理（228℃、95 min），則能達到更好的降解和“脫硫”效果[27]。但這些研究很少考慮高溫、高剪切速率和較長的加工時間對改性瀝青性能的影響。

Chipp的研究[28]認為較高的溫度和較長的改性時間會導(dǎo)致膠粉改性瀝青的過度降解，使改性瀝青的物理性質(zhì)受到影響，如彈性損失、氧化老化加重、粘合劑的硬化等等。

國內(nèi)外對膠粉改性瀝青的性能影響因素也進行了大量研究和論證，學(xué)者發(fā)現(xiàn)，剪切溫度、瀝青組分、膠粉摻入量、膠粉種類、加工條件均會對TB瀝青的改性效果產(chǎn)生影響。張小英通過研究發(fā)現(xiàn)[29]，剪切時間和剪切速率對橡膠粉-瀝青體系的性質(zhì)影響很大程度取決于剪切溫度，且220℃、2 000轉(zhuǎn)剪切3 h為脫硫降解的最佳剪切條件。葉智剛研究了剪切環(huán)境（速率、時間、溫度）、瀝青種類、膠粉種類對膠粉脫硫降解效果的影響得到在中等轉(zhuǎn)速下（2 000～3 000 rpm），剪切速率的增大對于膠粉的脫硫降解是十分有效的，且膠粉降解程度與瀝青中芳香分和瀝青質(zhì)含量分布呈正相關(guān)和負相關(guān)關(guān)系。

同濟大學(xué)的柴沖沖通過DSR和BBR試驗研究了TB膠粉摻量對改性效果的影響[1]，結(jié)果如表1所示。

由表1可得，隨著膠粉摻量的增加，瀝青的高溫性能逐漸將，低溫性能逐漸升高。當膠粉摻量較高時。如達到15%，20%時，低溫分級可以達到-28℃，低溫性能已經(jīng)明顯得到改善。但高溫性能也下降到58℃。

總的來說，TB膠粉改性瀝青的性能影響因素可以歸結(jié)為原材料特性和溫度控制兩大因素，無論是從原材料的選取或是在加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)，TB膠粉改性瀝青都有比普通橡膠瀝青生產(chǎn)更為嚴苛的控制標準和檢驗標準，這也為其性能的改良提供了保障。

表1 不同膠粉摻量的TB瀝青PG分級Tab.1 The PG grade of TB asphalt with different crumb rubber content

4 TB膠粉改性瀝青的性能研究

近年來，國內(nèi)外對TB膠粉改性瀝青的性能研究主要集中在高溫性能、低溫性能，抗疲勞性能以及抗老化性能等方面。相關(guān)的性能測試無論是理論還是方式都較為成熟，大量的性能測試數(shù)據(jù)為TB膠粉改性瀝青的。

4.1 疲勞性能

美國UCPRC用HVS[30]與FHWA用ALF[31]所做的加速加載試驗表明TB膠粉改性瀝青有優(yōu)異的疲勞性能與抗反射裂縫能力。TB膠粉改性瀝青不同于目前常說濕法橡膠粉改性瀝青（橡膠瀝青），它克服了橡膠瀝青存貯穩(wěn)定性差的問題，是一種疲勞性能異常優(yōu)異的新型改性瀝青。如果TB膠粉改性瀝青用于提高混合料的疲勞性能，并在混合料設(shè)計時采用合適的級配、更高的瀝青用量、更小的空隙率及適當?shù)幕旌狭显O(shè)計要求，會大幅度提高混合料疲勞性能，并因空隙率減小，混合料抗水損害能力得到改善，因增加瀝青用量，層間粘結(jié)能力增強；低空隙率技術(shù)要求也會簡化原有的混合料級配設(shè)計。

美國加州大學(xué)伯克利分校的Tsai Bor-Wen等人在進行溶解性膠粉改性混合料的疲勞試驗時[32]，采用7.1%的單一瀝青用量；內(nèi)達華大學(xué)的Elie Y Hajj等人在進行溶解性膠粉改性瀝青混合料疲勞試驗[33]時，以控制孔隙率的方式成型成件，空隙率標準選定為7%。可見很多美國研究者針對TB瀝青及其混合料疲勞性能的室內(nèi)試驗時，瀝青用量、空隙率等關(guān)鍵指標的選擇均有局限性，并不能全面反映TB瀝青混合料的疲勞性能。

ALireza Zeinal等人通過四點彎曲梁疲勞試驗[34]測試疲勞損壞時間對比了Terminal Blend膠粉改性瀝青和聚合物改性瀝青的抗疲勞性能，結(jié)果顯示TR和PM改性瀝青在各應(yīng)力水平下具有相似的疲勞性能，TR的抗疲勞性能完全可以在更低的成本的條件下達到聚合物改性瀝青的水平。另外，ALireza Zeinal等人還使用重復(fù)剪切試驗（RSCH）測試了TR和PM的抵抗永久變形的能力，表明在重復(fù)荷載的作用下，TR的永久應(yīng)變數(shù)值較PM低[34]，表明TR的抵抗永久變形性能比PM要好。

國內(nèi)的呂泉等人[7]通過四點彎曲小梁疲勞試驗并采用歸一擬合的的數(shù)值分析原理得到了TB瀝青的疲勞方程，如表2所示。表中：NM為歸一化勁度次數(shù)積；Nf為材料疲勞破壞次數(shù)；NjNM為當NM達到最大值的Nf，即為材料的疲勞破壞次數(shù)；ε為應(yīng)力控制條件下的疲勞應(yīng)變量；R2為相關(guān)系數(shù)。

從表2疲勞方程及相關(guān)系數(shù)可以看出，疲勞曲線的相關(guān)性均較好，表明疲勞數(shù)據(jù)準確性比較高。隨著瀝青用量的提高，瀝青抵抗疲勞破壞的能力在增強，對應(yīng)變量的變化的敏感性在減弱，能夠承受更多的行車荷載波動。

表2 以應(yīng)變?yōu)樽兞康腡B瀝青疲勞方程Tab.2 TB asphalt fatigue equation with strain as variable

4.2 低溫性能

呂泉、黃衛(wèi)東、柴沖沖采用低溫延度試驗，分析了TB膠粉改性瀝青的低溫性能，發(fā)現(xiàn)TB橡膠的加入可以很好的改善基質(zhì)瀝青的延展性問題[7]。因為普通橡膠瀝青是一種液固兩相混合物狀，經(jīng)常由于沒有充分攪拌或者攪拌后放置過久導(dǎo)致的體系不均勻，橡膠與基質(zhì)瀝青界面吸引力減弱，這會引起瀝青延度的降低。而TB橡膠可以和瀝青很好的相互混合，使得整體性增強，提高了體系的延展性。

Shakir Shatnawi[35]和ALireza Zeinal等人[34]都在研究中證實，TB膠粉改性瀝青有比普通橡膠瀝青更低的黏度和更好的低溫抗裂性能，后者通過DC（t）試驗測定TB膠粉改性瀝青的斷裂能，如表3所示，顯示TB瀝青的斷裂和聚合物改性瀝青相近，且低溫下?lián)p壞時間要高于聚合物改性瀝青，表明其“低溫韌性”更強，因此經(jīng)過TB處理的膠粉可以為改性瀝青提供甚至相比聚合物改性瀝青更為優(yōu)異的低溫性能。

葉智剛[20]，Elvira Joana Ferreira Peralta[10]等學(xué)者的研究也證實了類似結(jié)論。

表3 TB瀝青和聚合物改性瀝青直流斷裂試驗結(jié)果Tab.3 Test results of DC of TB asphalt and polymer modified asphalt

4.3 高溫性能

瀝青混合料是一種粘彈性材料，其強度和模量都會隨溫度升高而急劇下降。隨著對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能方面研究的不斷深入，大多數(shù)國家認為用傳統(tǒng)的馬歇爾方法預(yù)估瀝青混合料高溫性能是不充分、不全面的，為此多采用車轍試驗來評價瀝青混合料的高溫性能[35]。

柴沖沖通過車轍試驗評價了TB膠粉改性瀝青的高溫穩(wěn)定性[1]，評價指標為動穩(wěn)定度，如圖3所示。

圖3 膠粉摻量對TB瀝青動穩(wěn)定度的影響Fig.3 The influence of TB powder content on the stability of the TB asphalt

其研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)膠粉的摻量會影響瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，當膠粉摻量較低時，與基質(zhì)瀝青相比，TB膠粉改性瀝青的高溫穩(wěn)定性有所改善。但是TB膠粉改性瀝青的高溫性能與普通橡膠瀝青相比欠佳。

呂泉等人[7]的軟化點和針入度試驗表明TB膠粉改性瀝青的高溫性能一般，某些情況下不如普通橡膠瀝青。由圖4，圖5可得，隨著膠粉摻量的增加橡膠瀝青針入度逐漸降低，軟化點升高；TB瀝青卻與之相反，在軟化點曲線中甚至出現(xiàn)了先降后升。同時，TB瀝青針入度始終高于橡膠瀝青而軟化點又低于橡膠瀝青，反映橡膠瀝青高溫性能高于TB瀝青。

楊毅文等人[16]通過研究脫硫橡膠路用性能；葉智剛[20]通過研究瀝青—膠粉體系的脫硫降解均得到了類似的結(jié)論。

圖4 TB瀝青和橡膠瀝青針入度對比Fig.4 Penetration contrast between TB asphalt and rubber asphalt

圖5 TB瀝青和橡膠瀝青軟化點對比Fig.5 Softening point contrast between TB asphalt and rubber asphalt

國外的Shakir Shatnawi通過測試TB膠粉改性瀝青的性能[35]，可以得出如下結(jié)論，軟化點：TR≈SBS＜AR；針入度：SBS＞TR≈AR。實驗表明[37]，TB瀝青可以幾乎可以達到聚合物改性瀝青的PG分級標準，但是其高溫性能相比橡膠瀝青還是有一定的下降。對此大多數(shù)文獻給出的建議是通過對TB瀝青進一步復(fù)合改性以擴大適用范圍。對TB膠粉的復(fù)合改性也是當前針對TB膠粉改性瀝青的重要研究方向。

5 TB瀝青的復(fù)合改性研究

TB膠粉改性瀝青的低溫性能優(yōu)異，高溫性能一般，故為了擴大其適用范圍，摻入其他改性劑進一步復(fù)合是針對TB膠粉改性瀝青的重要研究方向，對此，國內(nèi)外已經(jīng)進行了深入研究，獲得了許多有價值的數(shù)據(jù)和結(jié)論。

柴沖沖將TB瀝青和PE、巖瀝青以及SBS復(fù)合，使用SHRP試驗、低溫延度試驗、顯微鏡分析、表面能分析等方法分別評價了改性效果[1]。主要結(jié)論如下：

1）與PE改性瀝青復(fù)合后，針入度迅速下降；復(fù)合瀝青整體較軟但表面堅硬，離析現(xiàn)象較嚴重；當油石比為5%時，采用干法工藝與PE復(fù)合后高溫性能突出。

2）與巖瀝青復(fù)合后，高溫性能明顯改善，同時低溫性能有所降低。但由于TB膠粉改性瀝青本身低溫性能優(yōu)越，復(fù)核后PG低溫分級仍可達到-22℃；溶解度比較高的巖TB性能比較穩(wěn)定，且高低溫性能比較好。

3）與SBS復(fù)合后，針入度明顯下降；SBS改性不但能夠明顯改性TB膠粉改性瀝青高溫性能，同時對該瀝青的低溫性能基本沒什么影響，最大限度地保留了TB膠粉改性瀝青低溫性能突出的特點；SBS與TB膠粉改性瀝青的膠粉顆粒能夠很好的融合在一起，從而形成更為復(fù)雜更為密實的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使該復(fù)合改性瀝青性能更加突出，更加穩(wěn)定。

由于TB與SBS復(fù)合改性后顯示的良好應(yīng)用前景，研究人員進一步測試了復(fù)合改性后的性能。黃衛(wèi)東等人通過低溫延度試驗和彎曲梁流變試驗，利用數(shù)據(jù)回歸分析對TB和SBS的低溫性能進行了評價，結(jié)果表明當兩種改性劑復(fù)合改性時，增加膠粉能有效提升瀝青的低溫塑性變形能力和低溫流變性能[37]；另外，在一定范圍內(nèi)增加SBS能提升低溫塑性變形能力，同時隨著兩種改性劑摻量的增多，低溫性能提升幅度逐漸降低[37]。采用TB和SBS復(fù)合改性工藝可以在工程中顯著降低成本。在TB瀝青和SBS復(fù)合改性瀝青疲勞性能的研究上，同濟大學(xué)的黃衛(wèi)東等人通過四點彎曲疲勞試驗機BFA對其疲勞性能進行研究，并對TB瀝青和SBS復(fù)合改性瀝青混合料的高溫性能進行了評價[38]，結(jié)果顯示，在4%的設(shè)計空隙率下，TB膠粉復(fù)合SBS改性瀝青AC13的疲勞壽命均達到SBS-AC13疲勞壽命的7倍，其自愈合能力高于SBS-AC13，且高溫性能亦遠優(yōu)于SBS-AC13。

此外，盧曉明等采用高速剪切法制備不同配比（膠粉/SBS）的復(fù)合改性瀝青，用針入度、軟化點、低溫延度，以及RTFOT后的質(zhì)量損失、針人度比和延度評價其黏滯性、溫度敏感性、塑性及老化性能，認為SBS和膠粉添量分別占基質(zhì)瀝青的4%和10%時為最佳配比[39]。

6 結(jié)論和展望

6.1 結(jié)論

1）TB瀝青具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、低溫延展性大、抗疲勞老化性能強、不易發(fā)生永久變形、不易離析分層等諸多優(yōu)點。TB膠粉改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備相對精簡，適宜進行工廠化生產(chǎn)，相比普通橡膠瀝青，TB膠粉改性瀝青可以在全封閉的設(shè)備中生產(chǎn)，避免了污染排放。

2）膠粉改性瀝青疲勞性能優(yōu)于普通基質(zhì)瀝青，可以達到甚至優(yōu)于聚合物改性瀝青的水平，考慮到TB瀝青制備的成本，可以在一定程度上代替聚合物改性瀝青使用。

3）TB膠粉改性瀝青的高溫性能相比普通橡膠瀝青有不同程度的下降，高溫抗車轍能力隨著膠粉摻量的變化產(chǎn)生波動，制備時有一個最佳膠粉摻量的考慮。為了擴大其適用范圍，可以進行復(fù)合改性使用。

4）基于TB的復(fù)合改性瀝青具有良好的應(yīng)用前景。TB膠粉與SBS復(fù)合能在保證低溫性能的情況下，能增強改性瀝青的高溫性能。從經(jīng)濟性能方面考慮，TB膠粉改性瀝青與SBS復(fù)合改性后，在達到同等高溫性能的情況下，SBS摻量大概為普通SBS改性瀝青的0.5倍。巖瀝青與TB膠粉改性瀝青復(fù)合后，高溫性能提升明顯，低溫性能相對于TB膠粉改性瀝青而言有所下降，但仍能滿足我國大部分地區(qū)的工程需要。

6.2 展望

1）TB瀝青的改性效果受多方面因素的影響，例如橡膠輪胎種類的多用性也會影響TB瀝青的改性效果，是否應(yīng)該制定統(tǒng)一的標準來推廣TB瀝青的使用也是需要決策者和設(shè)計人員加緊考慮的問題。

2）TB瀝青的使用和傳統(tǒng)橡膠瀝青是有很大的關(guān)聯(lián)性的[41]，當前研究人員更多集中在TB瀝青性能這一方面，個人認為應(yīng)該加強研究TB瀝青相比橡膠瀝青在生產(chǎn)工藝方面的研究，將TB膠粉改性瀝青在生產(chǎn)制備、中間運輸、高溫貯存方面的優(yōu)勢加以展現(xiàn)，并將工藝的改進作為一個突破點反作用到其他改性瀝青產(chǎn)品的制備中，在保證理論研究的同時加強TB膠粉改性瀝青的實用性建設(shè)。

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Literature Review of Study on Terminal Blend Rubberized Asphalt

Huang Weidong1，Zhou Yan1，2，F(xiàn)u Xingkai1
（1.Key Laboratory of Road&Traffic Engineering of the Ministry of Education,Tongji University，Shanghai 201804，China；2.School of Transportation Engineering，Shandong Jianzhu Llniversity，Jinan 250001，China）

By reviewing domestic and foreign researches about Terminal Blend rubberized asphalt,this paper tries to analyze the properties of Terminal Blend rubberized asphalt from the perspective of the modification mechanism,preparation technology,the factors of modification effect,high temperature performance,low temperature performance,the fatigue performance and storage stability.It concludes that desulfurization and degradation reaction can occur when rubber powders suffer from high temperature and strong shear condition,which makes crumb powder solubility increase and promotes the forming of a uniform network structure in the asphalt. Meanwhile,the viscosity of TB asphalt is far lower than that of ordinary rubber asphalt and TB asphalt shows good performance at low temperature and excellent storage stability while the high temperature property is barely satisfactory.It maintains that with composite modification TB asphalt has a good application and development prospects.

Terminal Blendasphalt；desulfurization；the effect of modification；performance；composite asphalt

U416.217

：A

1005-0523（2017）01-0052-09

（責(zé)任編輯 姜紅貴）

2016－07－04

國家自然科學(xué)基金項目（51478351）

黃衛(wèi)東（1970—），男，教授級研究員，博士，博士生導(dǎo)師，主要研究方向為道路等機場工程。