基于響應(yīng)曲面法的巖抗SBS復(fù)合再生瀝青性能優(yōu)化

中圖分類號(hào)：U414

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-3851（2025）07-0523-10

引用格式：，等，基于響應(yīng)曲面法的巖抗SBS復(fù)合再生瀝青性能優(yōu)化[J]．浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2025，53（4）：523-532.

Abstract： To fully utilize aged asphalt， a preparation method for rock-resistant SBS composite rejuvenated asphalt was proposed. First，rock asphalt and anti-stripping agent were blended to modify SBS asphalt， producing a rock asphalt/anti-stripping agent composite modified asphalt. The optimal dosages of rock asphalt and the anti-stripping agent were determined using the response surface methodology. Then， this composite modified asphalt was blended with aged asphalt to prepare the rock-resistant SBS composite rejuvenated asphalt，and the performance improvement was verified using a rejuvenated asphalt blending theory model. Results show that rock asphalt and anti-stripping agent enhance asphalt performance，with the best composite modified asphalt performance at 8.5% rock asphalt and 0.4% anti-stripping agent. The rejuvenated asphalt blending theory model is applicable to this preparation method.When the composite modified asphalt content reaches 30% ，the performance improvement of aged asphalt is most significant： the maximum residual penetration ratio （76.5% ），the minimum softening point increment （1.9^°C） ），and the maximum elongation ratio （ 62.4%） . The research offers reference for aged asphalt recycling and

rejuvenated asphalt preparation.

Key Words： asphalt modification； reclaimed asphalt； response surface methodology； SBS modifiedasphalt；reclaimed asphalt blending theory model

0 引言

瀝青路面具有施工簡(jiǎn)便、行車舒適等特點(diǎn)，中國(guó)90% 以上的高速公路均采用瀝青鋪筑。由于復(fù)雜的環(huán)境因素和不斷增加的重載交通負(fù)擔(dān)，瀝青路面會(huì)出現(xiàn)不同程度的老化現(xiàn)象，使得路用性能降低[1-3]全面修復(fù)瀝青路面的一種有效方法是對(duì)現(xiàn)有路面進(jìn)行銑刨，重新鋪設(shè)新的瀝青，但這一過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量廢棄瀝青混合料。當(dāng)前，如何處理修復(fù)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄混合料已成為現(xiàn)代化公路建設(shè)的主要難點(diǎn)之一。為提高廢棄瀝青混合料的利用率，通常采用瀝青路面熱再生技術(shù)對(duì)瀝青路面回收I舊料（Reclaimedasphaltpavement，RAP）進(jìn)行循環(huán)再利用。該技術(shù)不僅可以有效解決大量銑刨后廢棄瀝青混合料的處理難題，而且可以節(jié)省材料成本[4]

眾多研究者對(duì)瀝青老化情況開(kāi)展研究。左鋒等[5認(rèn)為，RAP摻量的適宜比例對(duì)于保證再生瀝青混合料的性能非常重要；田小革等通過(guò)實(shí)驗(yàn)和基于菲克第二定律的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建了適合新舊瀝青混溶體系的擴(kuò)散模型，探討了不同擴(kuò)散時(shí)間、溫度下再生瀝青的擴(kuò)散規(guī)律，分析了新舊瀝青擴(kuò)散融合的動(dòng)態(tài)過(guò)程，為瀝青再生技術(shù)提供了理論支持；Li等[7]對(duì)瀝青混合料進(jìn)行了自然老化與長(zhǎng)期老化試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期壓力老化無(wú)法準(zhǔn)確反映自然老化趨勢(shì)和特性，而自然老化法更適于模擬道路瀝青結(jié)合料老化過(guò)程；原廣晨[8研究發(fā)現(xiàn)，加速老化在微觀層面不能很好地模擬自然老化。綜上所述，研究者為模擬實(shí)際道路瀝青老化情況，通常使用自然老化后的瀝青。因此，本文選擇自然老化的道路銑刨RAP舊料作為老化材料。

傳統(tǒng)改性瀝青研究方法通常需要依靠大量性能試驗(yàn)，但該方法存在試驗(yàn)組數(shù)多、材料消耗量大、耗時(shí)與成本高等缺點(diǎn)，因此有必要采用更加高效的方法來(lái)探究性能與參數(shù)之間的關(guān)系。響應(yīng)曲面法（Responsesurfacemethodology，RSM）能夠提升試驗(yàn)的有效性和準(zhǔn)確性，可以在減少試驗(yàn)次數(shù)的同時(shí)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)瀝青性能與參數(shù)關(guān)系，省時(shí)省材。該方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于瀝青混合料的配比優(yōu)化[9-10]和設(shè)計(jì)[11-13]中。馬峰等[14]采用響應(yīng)曲面法來(lái)優(yōu)化玄武巖纖維摻量、納米 TiO₂/ZnO 摻量及油石比，顯著提升了復(fù)合改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性和高溫性能；白中良等[15]基于響應(yīng)曲面法研究了瀝青再生劑配比設(shè)計(jì)以及抗老化性能，發(fā)現(xiàn)瀝青老化時(shí)需超45% 重質(zhì)組分用來(lái)保證瀝青的熱穩(wěn)定性；王麗麗等[16]通過(guò)響應(yīng)曲面法優(yōu)化了大比例廠拌熱再生混合料的配比，并優(yōu)化了動(dòng)穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比等參數(shù)。綜上可知，響應(yīng)曲面法可以優(yōu)化瀝青再生劑配方和混合料內(nèi)部組分配比，有望對(duì)再生瀝青配比起到預(yù)測(cè)和優(yōu)化作用。

從RAP舊料中提取的老化瀝青在性能上存在明顯不足，需針對(duì)性選擇巖瀝青和抗剝落劑對(duì)老化瀝青進(jìn)行性能改良。在瀝青制備的過(guò)程中引入巖瀝青作為抗老化劑，不僅能夠顯著提升瀝青的性能，還能有效延長(zhǎng)其使用壽命[17-18]。此外，抗剝落劑能夠抑制老化瀝青在低溫時(shí)的性能退化，并增強(qiáng)瀝青與集料的黏附性，從而提高路面的整體耐久性[19-20]

本文采用巖瀝青和抗剝落劑為改性劑，對(duì)未老化SBS改性瀝青進(jìn)行改性，并采用響應(yīng)曲面法研究巖瀝青/抗剝落劑復(fù)合改性瀝青（Burdunrockasphalt/LY-KJanti-strippingagentcompositemodifiedasphalt，簡(jiǎn)稱LKB瀝青）的性能，獲得巖瀝青和抗剝落劑的最佳摻量;將LKB瀝青與RAP中提取出來(lái)的老化瀝青進(jìn)行摻和，制備巖抗SBS復(fù)合再生瀝青（Burdun rock asphalt/LY-KJ anti-stripping agent-SBScompositerejuvenatedasphalt，簡(jiǎn)稱LKB-S瀝青），并采用再生瀝青調(diào)和理論模型驗(yàn)證LKB瀝青對(duì)老化瀝青性能的提升效果，以期為老化瀝青的再生利用以及復(fù)合再生瀝青的性能優(yōu)化提供思路。

1 材料與試驗(yàn)

1.1材料

試驗(yàn)材料的基本性能指標(biāo)參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE2O—2011，以下簡(jiǎn)稱《試驗(yàn)規(guī)程》）。原樣瀝青選用SBS改性瀝青（I-D），其主要參數(shù)見(jiàn)表1;選用的巖瀝青呈黑褐色顆粒狀，其主要參數(shù)見(jiàn)表2；選用的抗剝落劑采用LY-KJ型抗剝落劑，其主要參數(shù)見(jiàn)表3。

1. 2 老化瀝青的提取及性能

本文所使用的RAP舊料取自金華地區(qū)通過(guò)銑刨工藝收集的廢舊路面。在確保RAP的含水率符合相關(guān)規(guī)范要求的前提下，采用離心抽提試驗(yàn)法，對(duì)樣本進(jìn)行瀝青含量的測(cè)定，并依據(jù)《試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行計(jì)算并分析，最終確定其瀝青的平均含量為 4.0% 。瀝青抽提設(shè)備由瀝青混合料快速分離機(jī)、礦粉離心機(jī)、清洗機(jī)及瀝青抽提儀等組成。根據(jù)《試驗(yàn)規(guī)程》對(duì)老化瀝青的密度、針入度、延度和軟化點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。與通用SBS改性瀝青相比較，老化瀝青的針入度、延度和軟化點(diǎn)均低于SBS改性瀝青，說(shuō)明老化瀝青確實(shí)發(fā)生了老化現(xiàn)象。

1. 3 瀝青制備

1. 3.1 LKB瀝青制備

本文在SBS改性瀝青中混摻不同質(zhì)量百分比的巖瀝青與抗剝落劑LY-KJ，以制備多組不同巖瀝青與抗剝落劑摻量的LKB瀝青。具體制備流程如下：首先，將SBS改性瀝青放人 165^°C 的烘箱中加熱 3h ；熔融后將瀝青置于電爐上，加熱至 175～ 185°C ；然后在高速分散機(jī)低速攪拌下，加入巖瀝青；隨后調(diào)整溫度和轉(zhuǎn)速，高速剪切 30min 。其次，將抗剝落劑加入已剪切的巖瀝青改性瀝青中，調(diào)整轉(zhuǎn)速和溫度，低速剪切 30min ;剪切完成后，用攪拌器攪拌 30min 。最后，將瀝青置于 165^°C 的烘箱中，靜置 30min ，完成復(fù)摻瀝青的制備。

1.3.2 LKB-S瀝青制備

在舊瀝青中摻拌不同質(zhì)量百分比的LKB瀝青，以制備不同LKB瀝青含量的LKB-S瀝青，具體流程如下：首先，將LKB瀝青和回收的老化瀝青放入165^°C 烘箱中，預(yù)熱至流動(dòng)狀態(tài)；其次，將預(yù)熱后的兩種瀝青進(jìn)行混合，以舊瀝青質(zhì)量為基準(zhǔn)，分別加入質(zhì)量比為 10%.20%.30%.40%.50% 的LKB瀝青，在 175～185^°C 的溫度下，用攪拌器攪拌混合后的再生瀝青 30min ；最后，攪拌完成后，將再生瀝青放人 165°C 烘箱中靜置 30min ，完成再生LKB-S瀝青的制備。

2 基于響應(yīng)曲面法確定最佳摻量

2. 1 Box-Behnken法試驗(yàn)設(shè)計(jì)

Box-Behnken法試驗(yàn)設(shè)計(jì)是一種基于響應(yīng)曲面法的優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主要用于多變量系統(tǒng)的優(yōu)化[21]。該試驗(yàn)設(shè)計(jì)通過(guò)在試驗(yàn)空間的中等水平區(qū)域安排試驗(yàn)點(diǎn)，避免因子處于極端水平，從而減少試驗(yàn)次數(shù)，降低極端條件不穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)。該試驗(yàn)設(shè)計(jì)基于球形區(qū)域，將得到的試驗(yàn)結(jié)果分布在立方體棱邊中點(diǎn)，利用二次回歸模型擬合因素與響應(yīng)關(guān)系，得到預(yù)測(cè)模型以分析最優(yōu)條件。

Box-Behnken法試驗(yàn)設(shè)計(jì)通過(guò)2個(gè)因素（巖瀝青摻入量和抗剝落劑摻入量）以及3個(gè)水平（一1、0、

1）來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，具體因素和編碼水平見(jiàn)表5。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

本文借助Design-Expert軟件完成試驗(yàn)。設(shè)定巖瀝青的摻入量 X_?1 和抗剝落劑LY-KJ的摻入量X₂ 為自變量，以原樣的針入度 Y_?1 、延度 Y₂ 、軟化點(diǎn) Y₃ 、TFOT老化后的針入度 Y₄ 、TFOT老化后的延度 Y₅ 、TFOT老化后的軟化點(diǎn) Y₆ 為響應(yīng)值，進(jìn)行17組試驗(yàn)，具體試驗(yàn)安排以及每組試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

2.3 方差分析

采用Design-Expert軟件，根據(jù)表6數(shù)據(jù)進(jìn)行響應(yīng)面分析，建立自變量與各響應(yīng)值之間的二次回歸模型，相關(guān)方程可用式（1）一（6）表示：

對(duì)以上6個(gè)回歸模型進(jìn)行方差分析，分析結(jié)果見(jiàn)表7。由表7回歸模型方差分析結(jié)果顯示，TFOT老化前后瀝青的針入度、軟化點(diǎn)和延度的回歸模型F 值均超過(guò)了臨界值，并且模型的 P 值小于0.05，這表明基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立的預(yù)測(cè)模型在統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著。失擬項(xiàng)的 P 值用來(lái)衡量模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際觀測(cè)值之間的偏差，是評(píng)估模型擬合度的關(guān)鍵指標(biāo)。在本文中，所有6個(gè)響應(yīng)值的失擬項(xiàng) P 值均超過(guò)0.05，表明模型的失擬效應(yīng)不顯著，模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際觀測(cè)值高度吻合，模型預(yù)測(cè)的結(jié)果具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，回歸方程的擬合效果良好。

3 響應(yīng)面分析與最優(yōu)摻量確定

3.1巖瀝青與抗剝落劑摻量對(duì)老化前后SBS改性瀝青針入度的影響

針入度表示瀝青在特定的試驗(yàn)溫度條件下的稠度，反映了瀝青的流變學(xué)性能[17]。針人度試驗(yàn)可以反映巖瀝青與抗剝落劑LY-KJ對(duì)SBS改性瀝青針入度的影響，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，隨著巖瀝青摻量的增加，瀝青的針入度顯著降低，表明加入巖瀝青會(huì)導(dǎo)致瀝青變得黏稠。巖瀝青對(duì)改性瀝青性能的影響機(jī)理主要有三個(gè)方面：一，巖瀝青含有較多重質(zhì)成分，尤其是瀝青質(zhì)，這些成分具有高穩(wěn)定性和大分子量的特征，能提升瀝青的黏度和硬度，從而增強(qiáng)高溫穩(wěn)定性；二，巖瀝青的高灰分含量使其比表面積大，在吸附瀝青中輕質(zhì)成分的同時(shí)提升瀝青的熱力學(xué)穩(wěn)定性[22]；三，巖瀝青與SBS改性瀝青之間的空間交聯(lián)作用可以增強(qiáng)瀝青體系的黏度，有效限制改性瀝青在高溫條件下的流動(dòng)和變形。經(jīng)過(guò)TFOT老化后，瀝青的針入度顯著降低，表明巖瀝青能夠顯著提升瀝青的抗老化能力。隨著抗剝落劑摻量的增加，瀝青的針入度會(huì)先降低后上升。根據(jù)圖1（c和圖1（d）可以發(fā)現(xiàn)：一方面，抗剝落劑摻量的增加能持續(xù)提升瀝青的針入度，表明抗剝落劑對(duì)老化后的瀝青能起到積極影響；另一方面，老化后的針入度差減小，表明抗剝落劑能夠提升瀝青的抗老化能力。

3.2 巖瀝青與抗剝落劑摻量對(duì)老化前后SBS改性瀝青延度的影響

瀝青延度試驗(yàn)用于表征瀝青的低溫性能。本文通過(guò)延度試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)巖瀝青與抗剝落劑LY-KJ對(duì)SBS改性瀝青延度的影響，結(jié)果如圖2所示。由圖2可以發(fā)現(xiàn)：隨著巖瀝青摻量的增加，瀝青的延度明顯降低，表明巖瀝青會(huì)對(duì)瀝青的低溫性能具有負(fù)面影響，在復(fù)合改性瀝青的摻配中巖瀝青的摻量不宜過(guò)大；隨著抗剝落劑的增加，瀝青的延度會(huì)小幅度提高，表明添加抗剝落劑能夠提升瀝青在低溫條件下的性能。這是因?yàn)榭箘兟鋭┲胁糠殖煞峙c瀝青內(nèi)的酸性物質(zhì)發(fā)生加成反應(yīng)，生成氫鍵，從而加強(qiáng)了瀝青分子間的相互作用，提高了瀝青在低溫下的性能[19]。在TFOT老化后，瀝青的延度大幅度下降，但會(huì)隨著抗剝落劑摻量的增加出現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象，也能表明抗剝落劑能增大瀝青老化后的低溫延展性。

3.3 巖瀝青與抗剝落劑摻量對(duì)老化前后SBS改性瀝青軟化點(diǎn)的影響

瀝青軟化點(diǎn)試驗(yàn)可表征瀝青的高溫穩(wěn)定性。本文通過(guò)軟化點(diǎn)試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)巖瀝青與抗剝落劑LY-KJ對(duì)SBS改性瀝青軟化點(diǎn)的影響，結(jié)果如圖3所示。由圖3可以發(fā)現(xiàn)：隨著巖瀝青摻量的增加，瀝青軟化點(diǎn)會(huì)提高；剝落劑摻量的增加會(huì)導(dǎo)致瀝青軟化點(diǎn)先降低后升高。在TFOT老化后，瀝青的軟化點(diǎn)明顯升高，表明巖瀝青和抗剝落劑能提高SBS改性瀝青的抗高溫變形能力。

3.4最優(yōu)摻量確定

依據(jù)老化前后針入度、延度、軟化點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果，以老化前針人度不小于 3mm 、延度不小于15cm、軟化點(diǎn)不小于 75^°C 以及老化后針入度取最小值、延度取最大值、軟化點(diǎn)取最大值為優(yōu)化目標(biāo)，將試驗(yàn)結(jié)果導(dǎo)人軟件，利用響應(yīng)曲面法的Numerical功能預(yù)測(cè)最優(yōu)摻量。按照最優(yōu)結(jié)果 X₁=8.5% 、X₂=0.4% 進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，并將針入度、軟化點(diǎn)、延度的試驗(yàn)結(jié)果與響應(yīng)曲面法預(yù)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。由表8可知：老化前后針入度、延度和軟化點(diǎn)的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值之間的誤差分別為2.10%.3.40%.2.92%.2.27%.0.71% 和 1.21% 所有模型的預(yù)測(cè)精度都超過(guò)了 95% ，這表明對(duì)回歸方程進(jìn)行優(yōu)化后得到的最優(yōu)摻量具有可靠性，也表明響應(yīng)曲面法能夠準(zhǔn)確地反映各因素對(duì)改性瀝青性能的影響。

X LKB-S瀝青的性能分析

4.1再生瀝青調(diào)和理論模型介紹

再生瀝青調(diào)和模型是一種用于評(píng)估老化瀝青再生后性能的理論模型[23]，該模型具備預(yù)測(cè)再生瀝青道路性能的能力，為再生瀝青在道路工程中的運(yùn)用提供了理論基礎(chǔ)。依據(jù)再生瀝青調(diào)和理論，不同基質(zhì)瀝青混合比例下的再生瀝青在針入度、高溫穩(wěn)定性、黏度和延度等關(guān)鍵性能指標(biāo)上均與調(diào)和理論的預(yù)測(cè)相吻合，表明該理論適用于預(yù)測(cè)再生瀝青的基礎(chǔ)性能[24]

通過(guò)再生瀝青調(diào)和理論可得到兩相液體混溶的黏度模型[25]，該模型可用式（7）表示：

lnη=υ₁lnη₁+υ₂lnη₂

其中： υ₁?υ₂ 分別為兩種液體的體積比例; η₁?η₂?η

分別為兩種液體及混溶后液體的黏度。

針入度能夠表征瀝青條件黏度，再生瀝青針入度 、老化瀝青針入度 P₁ 與新瀝青針入度 P₂ 之間的關(guān)系，可用式（8）表示：

其中： α 為新瀝青質(zhì)量占再生瀝青總質(zhì)量的百分比。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究結(jié)果[26-27]，瀝青的針入度 P 與軟化點(diǎn) T_RB 之間存在的關(guān)系可用式（9）表示：

將式（9）代入式（8），可得到再生瀝青軟化點(diǎn)T_mix 、老化瀝青軟化點(diǎn) T_?1 與新瀝青軟化點(diǎn) T₂ 之間的關(guān)系，可用式（10）表示為：

T_mix=（1-α）T₁+αT₂

基于上述分析，設(shè)置LKB瀝青含量（LKB瀝青與LKB瀝青和老化瀝青混溶后的瀝青的質(zhì)量比）分別為 0%10%.20%.30%.40% 和 50% 配置LKB-S瀝青樣品進(jìn)行試驗(yàn)。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.2.1 針入度試驗(yàn)分析

對(duì)不同LKB瀝青質(zhì)量百分比下LKB-S瀝青針人度的試驗(yàn)結(jié)果與模型預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如圖4所示。由圖4可知，試驗(yàn)結(jié)果與模型預(yù)測(cè)趨勢(shì)基本一致，表明再生瀝青針入度符合理論模型規(guī)律，也表明再生瀝青調(diào)和理論模型可應(yīng)用于再生瀝青的針入度預(yù)測(cè)。

對(duì)不同LKB瀝青質(zhì)量百分比的LKB-S瀝青的老化前和TFOT老化后的針人度進(jìn)行測(cè)定并計(jì)算其殘留針入度比，測(cè)試結(jié)果繪制如圖5所示。其中殘留針入度比計(jì)算公式可用式（11）表示：

其中： R_P 為殘留針人度比， P_o 為瀝青老化前的針人度， P 為瀝青老化后的針入度。

由圖5可知，LKB瀝青摻入老化瀝青可以提高瀝青的針人度，表明LKB瀝青的摻人可以改善老化瀝青的老化性能；且在含量為 30% 時(shí)，瀝青殘留針入度比達(dá)到最大值，表明在含量為 30% 時(shí)對(duì)老化瀝青的老化性能的改良效果最佳。

4.2.2 軟化點(diǎn)試驗(yàn)分析

對(duì)不同LKB瀝青質(zhì)量百分比下LKB-S瀝青軟化點(diǎn)的模型預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如圖6所示。由圖6可知，試驗(yàn)結(jié)果與模型預(yù)測(cè)趨勢(shì)基本一致，表明再生瀝青軟化點(diǎn)試驗(yàn)符合理論模型規(guī)律，也表明再生瀝青調(diào)和理論模型可應(yīng)用于再生瀝青的軟化點(diǎn)預(yù)測(cè)。

對(duì)不同LKB瀝青質(zhì)量百分比的LKB-S瀝青的老化前和TFOT老化后的軟化點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定并計(jì)算其軟化點(diǎn)增量，測(cè)試結(jié)果繪制如圖7所示。其中軟化點(diǎn)增量的計(jì)算公式，可用式（12）表示為：

ΔT=T_a-T_o

其中： ΔT 為軟化點(diǎn)增量， T_a 為老化后瀝青的軟化點(diǎn)， T_?0 為老化前瀝青的軟化點(diǎn)。

由圖7可以發(fā)現(xiàn)，LKB-S瀝青的軟化點(diǎn)隨著LKB瀝青含量的增加而提高；并且可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)LKB瀝青含量為 30% 時(shí)，軟化點(diǎn)增量最小，表明瀝青受到老化的影響最小，因此LKB瀝青的添加能夠提高老化瀝青的老化性能。然而，當(dāng)LKB瀝青的比例達(dá)到 40% 時(shí)，觀察到瀝青的軟化點(diǎn)有所下降。這可能是因?yàn)镾BS改性瀝青具有獨(dú)特空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，當(dāng)LKB瀝青含量過(guò)多時(shí)，會(huì)顯著改變老化瀝青的膠體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。

4.2.3 延度試驗(yàn)分析

對(duì)不同老化瀝青含量的LKB-S瀝青的老化前和TFOT老化后的延度進(jìn)行測(cè)量并計(jì)算其延度保留率，測(cè)試結(jié)果繪制如圖8所示。延度保留率計(jì)算公式可用式（13）表示：

其中： R_D 為延度保留率， D 為老化后瀝青延度， D_?0 為老化前的瀝青延度

由圖8可以看出：在低溫延度方面，再生瀝青的延度比在LKB瀝青含量為 30% 時(shí)達(dá)到最大值，表明在LKB瀝青摻量為 30% 時(shí)，再生瀝青老化后抗低溫性能最佳；再生瀝青的延度在老化瀝青的基礎(chǔ)上有所恢復(fù)，但并沒(méi)有達(dá)到路用要求，這表明單純通過(guò)LKB瀝青改善老化瀝青的延度效果并不能滿足路用要求，需要通過(guò)其他的改性劑去改良瀝青的低溫性能。

5結(jié)論

為提高老化瀝青的利用效率，本文提出了一種巖抗SBS復(fù)合再生瀝青的制備方法。首先通過(guò)巖瀝青和抗剝落劑復(fù)摻改性SBS瀝青，采用響應(yīng)曲面法得到二者最佳摻量，制備LKB瀝青；然后將LKB瀝青與老化瀝青摻和，并采用再生瀝青調(diào)和理論模型得到LKB瀝青的最優(yōu)含量，從而制備出LKB-S瀝青。主要結(jié)論如下：

a）巖瀝青能夠提高瀝青的抗老化和抗高溫性能，但是會(huì)削弱瀝青的耐低溫性能；抗剝落劑在提高瀝青抗老化和抗高溫性能的同時(shí)能夠提升老化瀝青的低溫延展性。

b）采用響應(yīng)曲面法確定了LKB瀝青中巖瀝青和抗剝落劑的最優(yōu)摻量，分別為 8.5% 和 0.4% 。

c）LKB瀝青可以恢復(fù)老化瀝青的耐老化性能；在LKB瀝青含量為 30% 時(shí)對(duì)老化瀝青的性能提升作用最顯著，殘留針入度比達(dá)最大值 （76.5%） ，軟化點(diǎn)增量為最小值 ，延度比達(dá)最大值（62.4%） ）°

d）LKB-S瀝青的針入度和軟化點(diǎn)符合理論模型規(guī)律，該制備方法下再生瀝青的性能可通過(guò)再生瀝青調(diào)和理論模型進(jìn)行預(yù)測(cè)。

本文提出的復(fù)合再生瀝青的制備方法，通過(guò)結(jié)合巖瀝青和抗剝落劑對(duì)SBS改性瀝青進(jìn)行改性處理，顯著增強(qiáng)了回收瀝青中老化瀝青的耐老化能力和高溫穩(wěn)定性。此外，本文利用響應(yīng)曲面法精確確定了改性劑的最佳摻配比例，提升了材料使用效率和經(jīng)濟(jì)效益。本文可為老化瀝青的資源化利用及再生瀝青的制備提供新的思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]王修山，王銘杰，徐靖怡，等．巖瀝青/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合改性路面回收料路用性能[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2022，22（13）：5395-5402.

[2]HamediGH，EsmaeeliMR，GilaniVNM，etal.Theeffectofaggregate-forming minerals on thermodynamic parameters usingsurface free energy concept and its relationship with the moisturesusceptibility of asphalt mixtures [J]. Advances in CivilEngineering，2021，2021（1）：8818681.

[3]Moretti L，Palozza L，D'Andrea A. Causes of asphalt pavementblistering：A review[J]. Applied Sciences，2024，14（5）：2189.

[4]王智超，胡檳，沈明燕，等．基于路用性能的熱再生瀝青混合料RAP摻量研究[J].公路交通科技，2024，41（1）：10-17.

[5]左鋒，葉奮，宋卿卿.RAP摻量對(duì)再生瀝青混合料路用性能影響[J]．吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2020，50（4）：1403-1410.

[6]田小革，姚世林，盧雪蓉，等．基于菲克第二定律的再生瀝青中新舊瀝青擴(kuò)散融合研究[J]．重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2023，42（11）：21-27.

[7]Li F J，Wang YH. Use of accelerated natural aging to simulatelong-term asphalt binder aging in pavements[J]. TransportationResearch Record： Journal of the Transportation ResearchBoard，2024，2678（2）：266-278.

[8］原廣晨.基于自然老化的 SBS改性瀝青梯度行為研究及加速老化對(duì)比分析[D].長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2021：69.

[9] Lapian F EP，Ramli MI，Pasra M，et al. The performancemodeling of modified asbuton and polyethylene terephthalate（PET） mixture using response surface methodology （RSM）[J].Applied Sciences，2021，11（13）：6144.

[10] Gong Y F， Song J X，Bi H P，et al. Optimization design of themix ratio of a nano-TiO 2 /CaCO -basalt fiber compositemodifiedasphaltmixturebasedonresponsesurfacemethodology[J]. Applied Sciences，2020，10（13）： 4596.

[11] Wang W S，Cheng Y C，Tan G J. Design optimization of SBS-modified asphalt mixture reinforced with eco-friendly basaltfiber based on response surface methodology[J]. Materials，2018，11（8）：1311.

[12]Fan T T，Si C D， Zhang Y，et al. Optimization design ofasphalt mixture composite reinforced with calcium sulfateanhydrous whisker and polyester fiber based on responsesurface methodology[J]. Materials，2023，16（2）：594.

[13] Cheng PF，Wang C， Zhang K Y，et al. Study on design andpavement performance of rice straw fiber asphalt mixture basedon response surface methodology[J]. International Journal ofPavement Research and Technology，2024，17（4）： 967-981.

[14]馬峰，姜欣野，傅珍，等．基于響應(yīng)曲面法的 TiO₂ /ZnO/BF改性瀝青混合料性能分析[J]．應(yīng)用化工，2023，52（7）：1968-1973.

[15]白中良，李萍，王暉，等.基于響應(yīng)曲面法的瀝青再生劑配比設(shè)計(jì)以及抗老化研究[J/OL]．化工進(jìn)展，2024：1-14．（2024-04-24）[2025-03-28]. https：//doi. org/10.16085/j. issn.1000-6613.2024-0398.

[16］王麗麗，卓上智，梁忠善，等．響應(yīng)面法優(yōu)化大比例廠拌熱再生混合料參數(shù)[J]．科學(xué)技術(shù)與工程，2023，23（4）：1691-1697.

[17]黃剛，賀俊璽，張霞，等.巖瀝青與SBS復(fù)合改性高黏瀝青的配比研究[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，2021，44（3）：31-44.

[18]王聯(lián)芳，孫立軍，呂泉．巖瀝青膠粉復(fù)合改性高模量瀝青性能研究[J]．公路交通科技，2024，41（2）：1-10.

[19]申愛(ài)琴，王建文，郭寅川，等．抗剝落劑對(duì)瀝青老化性能影響研究[J].公路，2019，64（8）：201-207.

[20]朱建勇，何兆益．抗剝落劑與瀝青相容性的分子動(dòng)力學(xué)研究[J].公路交通科技，2016，33（1）：34-40.

[21］儲(chǔ)田，邵艷.基于Box-Behnken法的合肥濱湖軟土固化配比的試驗(yàn)研究[J]．內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2020，39（4）：305-311.

[22］朱廣河．內(nèi)蒙古巖瀝青/SBS復(fù)合改性瀝青防水卷材的制備及性能研究[J]．新型建筑材料，2020，47（6）：149-152.

[23］田小革，盧雪蓉，竇文利，等．再生瀝青調(diào)和理論的適用性研究[J]．長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，19（1）：20-26.

[24]LiuQ，WuJ，OeserM.Micro-andMeso-scalehomogeneityofasphaltmixtureswithRAP inthermal-non-equilibriumcondition[J]. Construction and Building Materials，2O21，304：124609.

[25]邱欣，陳舒琪，項(xiàng)震宇，等．新-舊瀝青混融行為機(jī)制分析及融合程度量化表征[J]．浙江師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2024，47（2）：133-142.

[26] Shi X，Si C， Yan K，et al. Research on the low-temperatureperformance of basalt fiber- rubber powder modified asphaltmixtures under freeze-thaw in large temperature differencesregion[J].Scientific Reports，2024，14（1）：30580.

[27]RefaatA，Saleh A M，F(xiàn)arag RK，et al. Developing recycledasphalt binder using ecofriendly bio additives[J]. InnovativeInfrastructure Solutions，2025，10：37.

（責(zé)任編輯：康 鋒）