1 前言

改性沥青的研究，目前国内外使用较多、成效较好的是各种聚合物改性剂，其他种类的改性沥青实际应用不多。本文使用一些固体废弃物代替新料对沥青进行改性，既可以提高沥青的路用性能，又可以实现固废再利用，减少环境污染。不同的改性剂可以从不同的方面提高沥青的性能，SBS之类的传统改性剂，一吨需要2万多元，而废胶粉一吨约3000元左右，大大降低了成本，且资源循环利用。矿物填充料中加入脱硫灰和碳酸钙，起到填充补强的作用。本文主要研究讨论废胶粉/脱硫灰/碳酸钙复合改性沥青，通过改性前后沥青性能的变化来探讨其在应用上的前景[1]。

2 试验准备

2.1 主要原材料

原材方面主要采用70号道路沥青、废胶粉（30目）；脱硫灰 （龙净环保有限公司提供的由该公司脱硫设备形成的干法脱硫灰，100目）；碳酸钙（100目）。

2.2 主要设备及仪器

仪器方面主要采用上海昌吉YD-2806H型全自动沥青软化点试验器；上海昌吉SYD-2801F型低温针入度试验器；上海昌吉SYD-4508F型沥青延伸度试验器；上海FLUKO产高速剪切机；及美国TA公司AR-2000型旋转流变仪。

2.3 改性沥青制备

本文选取质量分数12%～20%的废胶粉（以下废胶粉简称JF）加入量为一个系列，测其三大指标，结果如表1所示。本文分别采用脱硫灰/碳酸钙改性沥青（以下脱硫灰简称T，碳酸钙简称C）掺量10%、20%、30%的配方，测其三大指标，结果如表2、表3、表4所示。制备时，在基质沥青中分别加入不同的改性剂，在高速剪切机6500r/min下搅拌1h制得样品。

3 试验结果与分析

3.1 改性沥青工程参数

从表1可以看出，废胶粉的加入明显提高了基质沥青的软化点，降低了针入度。软化点的提高即提高了沥青的耐热性，而且也优化了沥青的高温性能；针入度降低，即黏度增大，温感性变好。在废胶粉添加量为16%时，软化点达到一个高值，较果较佳。

表1 废胶粉改性沥青三大指标测试数据软化点/℃ 针入度/mm 延度/cm blank 46 73 ＞150 12%JF 59.8 53 7.9 14%JF 61.7 52 7.7 16%JF 63.5 50 9.3 18%JF 60.7 46 7.1 20%JF 62.5 40 脆断22%JF 60.5 38 脆断

表2 脱硫灰/碳酸钙改性沥青掺量10%三大指标测试数据软化点/℃ 针入度/mm 延度/cm blank 46 73 ＞150 0%C+10%T 50.2 74 12.3 2%C+8%T 49.9 75 13.1 4%C+6%T 47.1 77 8.9 6%C+4%T 47.9 76 10.2 8%C+2%T 50.0 74 13.5 10%C+0%T 50.9 73 15.2

表3 脱硫灰/碳酸钙改性沥青掺量20%三大指标测试数据软化点/℃ 针入度/mm 延度/cm blank 46.0 73 ＞150 10%C+10%T 49 74 12%C+8%T 49.9 76 14%C+6%T 47.2 77 16%C+4%T 47.9 77 18%C+2%T 48.9 76 20%C+0%T 50.1 75脆断

表4 脱硫灰/碳酸钙改性沥青掺量30%三大指标测试数据软化点/℃ 针入度/mm 延度/cm blank 46 73 ＞150 10%C+20%T 46.2 76 12%C+18%T 48.9 77 14%C+16%T 48.3 78 16%C+14%T 50.1 78 18%C+12%T 50 76 20%C+10%T 51 76脆断

从表2、表3、表4可以看出，脱硫灰/碳酸钙的加入使得沥青的软化点明显提高，针入度增大，即沥青变得更软。且随着添加量的增加，软化点的增加值也越大。

上述研究表明：废胶粉改性沥青大大增加了沥青的弹性，但是导致沥青过硬，而脱硫灰/碳酸钙的加入则会使得沥青具备较好延度，但弹性不足。于是本文将废胶粉和脱硫灰/碳酸钙混合对沥青进行复合改性，并测其三大指标，结果如表5所示。

表5 废胶粉/脱硫灰/碳酸钙改性复合改性沥青三大指标软化点/℃ 针入度/mm 延度/cm blank 46 73 ＞150 20%C+10%T+JF16% 59.5 41 4.1 18%C+12%T+JF16% 60.4 42 4.2 16%C+14%T+JF16% 59 44 4.2 14%C+16%T+JF16% 61.5 45 4 12%C+18%T+JF16% 63.9 38 4.7 10%C+20%T+JF16% 59.8 39 4.2

选取废胶粉的最佳添加量16%，来探讨脱硫灰/碳酸钙的最佳添加量。从表5可以看出，当添加12%碳酸钙、18%脱硫灰和16%废胶粉时，软化点提高最多，可以认为效果最好。

3.2 改性沥青流变学性能

将改性沥青样品裁成适宜大小，在AR2000旋转流变仪上进行测试。平行板夹具直径为25mm，夹具间距离为1mm，测试温度为65℃。频率扫描是在应变为1%下进行，频率扫描范围为0.1rad/s～100rad/s。温度扫描是在应变为1%下进行，温度扫描范围35～85℃。

3.2.1 温度扫描

复数剪切模量是指材料在受到重复剪切变形过程中所受到的总阻力大小的量度，通常由弹性部分（G′）和黏性部分（G″）组成，如图1所示。弹性部分代表的是材料在每次荷载循环过程中所储存的能量，黏性部分代表了材料在每次荷载循环过程中损耗的能量。材料中弹性部分与黏性部分的区分是由相位角的差异来表示，复数剪切模量是材料弹性部分与黏性部分的比值[2]。