文章來源：微信公衆号“瀝青路面”

橡膠瀝青具有環保、抗車轍、降噪、提高耐久性等優越性。膠粉與瀝青間的微觀作用機理研究尚未得到确切結論，較具代表性的有物理共混說、網絡填充說及化學共混說。在普通橡膠瀝青中，橡膠顆粒能有效地吸附瀝青中油蠟，減少遊離蠟含量，降低瀝青的感溫性，提高瀝青的粘結性。但由于普通橡膠瀝青高粘度特性及大顆粒橡膠與細集料幹涉作用，其常采用間斷級配進行混合料設計且油石比較大。反應型橡膠改性瀝青通過膠粉破碎及紅外脫硫、催化反應及條件養護，降低橡膠瀝青粘度，降低與細集料幹涉作用，為橡膠瀝青應用于密集配混合料設計、降低油石比提供可能。

微觀改性機理

橡膠改性瀝青改性機理

研究表明：橡膠粉加入到瀝青中後，橡膠粉分子在瀝青中油分和芳香分的作用下分開，并且在高溫高速剪切反應過程中，膠粉發生了明顯的溶脹作用，然後溶脹膠團粒的相互分散，使橡膠粉以微粒或絲狀随機分布在瀝青基體中。另一方面，少部分膠粉在瀝青中發生了脫硫、降解作用，溶于瀝青，可以生成硫化大分子網絡結構，二者存在物質上的傳遞與互換過程。因此，橡膠瀝青的改性機理是一種物理化學綜合作用。

紅外光譜試驗

為了研究反應型橡膠改性瀝青的化學改性特點，論文采用紅外光譜試驗對反應型橡膠改性瀝青和濕法生産的橡膠瀝青進行研究。濕法橡膠瀝青制備采用東海AH-70#基質瀝青，試樣膠粉摻量為20%，采用上海AE300L-P試驗室剪切乳化機進行剪切，時間為30min，速率5000r/min。一般膠粉與瀝青的溶脹作用及化學反應程度與養護時間及溫度有着很大的關系，依據國内外有關橡膠瀝青改性影響因素的研究，這裡采用發育時間為45min，發育溫度170℃；反應型橡膠瀝青試樣為江蘇産HW反應型橡膠粉改性瀝青。

對比兩種瀝青試驗結果的差異，反應型橡膠改性瀝青的紅外光譜圖中在1180~980Cm-1範圍中有一個小吸收峰，而濕法制備的橡膠瀝青的紅外光譜圖中不具備該特征吸收峰。研究表明：S=O鍵吸收峰區間為1200~1040Cm-1，SO2-4吸收帶在1150~1025Cm-1和650~600Cm-1波段，SO2-3吸收帶在1000~900Cm-1和700~625Cm-1波段，因此反應型橡膠改性瀝青的紅外光譜圖中1180~980Cm-1範圍内的吸收峰可判定為硫氧基團。當濕法橡膠瀝青中硫酸根濃度不大時，該處官能團吸收峰不明顯。反應型橡膠瀝青中吸收峰明顯，主要因為在對膠粉預處理過程中，大量硫硫單鍵被打斷，被打斷的硫鍵與氧結合，形成硫氧鍵，使原來打斷後的線性結構，在橡膠瀝青中重新形成網絡結構。

相同之處在3000~2800Cm-1附近的強吸收峰代表烷烴和環烷烴的C-H的振動；1457Cm-1和1376Cm-1處的兩個吸收峰代表C-CH和-CH2-中的-CH-面内伸縮振動；910~650Cm-1區域的吸收峰代表苯環上C-H面外搖擺振動。這3種成分均為基質瀝青的主要成分。

掃描電子顯微鏡試驗

為研究反應型橡膠改性瀝青的物理改性特點及膠粉在基質瀝青中的形态和分布，采用掃描電子顯微鏡對反應型橡膠改性瀝青和濕法制備的橡膠瀝青進行研究。

比較濕法橡膠瀝青與反應型橡膠改性瀝青的電鏡圖片可看出，反應型橡膠改性瀝青膠粉顆粒分散比較均勻，表面呈雪花狀放射開展，膠粉顆粒已經表現出面狀網絡結構，對于濕法生産的橡膠瀝青，表面凹凸不平，能明顯看出膠粉的顆粒結構，膠粉成團在一起，沒有表現出很好的分散性。反應型橡膠改性瀝青在生産過程中，膠粉在瀝青中的反應時間較長，且膠粉預先通過紅外光線處理，将膠粉原來的硫鍵打斷，網絡狀結構打斷為線性結構，線性結構的膠粉顆粒分裂與瀝青溶脹充分，膠粉可以發生更加充分的降解和脫硫反應。

根據反應型橡膠改性瀝青的改性原理，反應型橡膠改性瀝青絕大多數可以溶解在瀝青中，形成無定形的細小物質，而且沒有出現溶脹後的顆粒核心，即反應過程中發生了較強的化學作用。

根據掃描電子顯微鏡試驗以及紅外光譜分析試驗，分析得出：

(1)反應型橡膠粉粒徑較小，比表面積大，越易于膠粉在瀝青中充分溶脹，使其絕大多數可以溶解在瀝青中，形成無定形的細小物質，而且沒有出現溶脹後的顆粒核心，使反應型橡膠改性瀝青作用較強，而濕法橡膠瀝青發生瀝青與膠粉作用程度較弱。

(2)反應型橡膠改性瀝青在高溫下，膠粉中的活性成分進入瀝青膠體體系中，并且伴有較強的脫硫降解作用，變成大量的小體型網絡結構和少量的鍊狀物，最終導緻橡膠顆粒崩解，形成更加均一穩定的溶凝膠型結構體系。

有關研究表明：橡膠瀝青改性過程中膠粉存在降解過程，脫硫後的橡膠會發生分解反應，産生分子量更小的物質，從而使得回收瀝青中芳香分、膠質增加。飽和分在瀝青中起到潤滑和柔軟的作用，飽和分含量越少，瀝青的軟化點越高，針入度越小，稠度越高。膠質的增加則對瀝青的延性、粘結力等有很大的改善作用。

瀝青性能分析

反應型橡膠改性瀝青常規指标試驗

為研究反應型橡膠改性瀝青的基本技術指标，對該文1.2節中研究的20%摻量反應型橡膠改性瀝青和20%摻量濕法制備的橡膠瀝青進行針入度、軟化點試驗。

反應型橡膠改性瀝青SHRP指标試驗

針對濕法橡膠瀝青和反應型橡膠瀝青，測得其粘度和彈性恢複能力的指标，為反映反應型橡膠改性瀝青的粘溫特性，試驗中采用東海I-C型SBS改性瀝青進行對比。

可以看出：反應型橡膠改性瀝青135℃粘度已達到小于3Pa·s的要求，同時，其粘度和SBS改性瀝青基本一緻，而普通橡膠瀝青粘度明顯高出反應型橡膠改性瀝青和SBS改性瀝青。135℃粘度通常被認為影響混合料的油石比，瀝青粘度越高，油石比越大。而反應型橡膠改性瀝青135℃粘度較低，表明這種橡膠瀝青混合料的油石比比普通橡膠瀝青要低得多。

從相同摻量及養護條件的濕法橡膠瀝青和反應型橡膠改性瀝青的基本指标數據和SHRP試驗數據的分析中，可以發現：

(1)反應型橡膠改性瀝青粘度是濕法橡膠瀝青的1/3，體現了反應型橡膠改性瀝青的低粘度特性，這樣在實際施工中可以得到良好的和易性。

(2)反應型橡膠改性瀝青的針入度、軟化點改善程度相對于濕法橡膠瀝青不明顯，說明反應型橡膠瀝青在降低粘度的同時，性能有所損失。

(3)反應型橡膠改性瀝青15℃延度明顯比基質瀝青小，且在5、10℃時的延度明顯低于SBS改性瀝青，橡膠粉的加入對瀝青的低溫性能改善不明顯，然而，分析延度随溫度的變化可以看出：這種橡膠瀝青溫度敏感性較低。

(4)反應型橡膠改性瀝青彈性恢複率較濕法橡膠瀝青低，但是依舊有着良好的彈性恢複性能。

目前，橡膠瀝青主要用在斷級配和開級配中，主要的原因就是橡膠瀝青油石比普遍偏大。通常将瀝青粘度與混合料的施工和易性相關聯，普通橡膠瀝青的粘度較高，不容易拌和均勻，容易在集料表面形成厚厚一層瀝青膜，大大增加瀝青用量，導緻油石比過大。而反應型橡膠瀝青在135℃時的粘度遠小于普通橡膠瀝青的粘度，而與SBS改性瀝青的粘度較為貼近，也為這種瀝青混合料的拌和、運輸、攤鋪、碾壓控制提供了依據。通過以上論證，可以初步考慮将反應型橡膠改性瀝青引入到密級配瀝青混合料中。

結論

橡膠瀝青的改性機理是一種物理化學綜合作用，微觀形态上，通過掃描電鏡試驗發現反應型橡膠改性瀝青膠粉在瀝青中分散均勻，發生較為深度的溶脹；通過紅外光譜分析發現反應型橡膠改性瀝青含有明顯的硫基團，硫基團的出現，表明原有的線性硫鍵被打開，打斷後的線性結構，在橡膠瀝青中重新形成網絡結構。因此，反應型橡膠改性瀝青的膠粉與瀝青發生交聯作用，多呈現二維面狀而沒有明顯的顆粒核心，橡膠顆粒大多分散成無定形的細小物質。

宏觀性能表現上，反應型橡膠瀝青具有較低的粘度、很好的韌性，然而這種性能特點與濕法橡膠瀝青相比，在彈性性能、高溫性能方面有所損失。另外，通過SHRP試驗分析，反應型橡膠改性瀝青具有很好的疲勞性能和低溫性能。

目前，橡膠瀝青主要用在斷級配和開級配中，而突出特點就是橡膠瀝青油石比普遍偏大，主要原因是濕法橡膠瀝青粘度較高，在集料表面會形成較厚的瀝青膜。而反應型橡膠改性瀝青具有低粘度特性，為反應型橡膠改性瀝青在密級配中的應用提供了依據。

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