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廢膠粉改性瀝青混合料路用性能研究

文檔作者：張雪麗，孫偉清，文壯強文檔來源：杭州科技職業技術學院城市建設學院		更新日期： 2026年08月27日	點擊數：
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132
工程設備與材料 2024 年 第06 期 總第158 期 工程技術研究
摘要：為保證我國道路工程建設持續高質量綠色發展，
文章依托國內大市場優勢，采用國產原材料與15%
摻量的廢膠粉改性瀝青分別拌制AC-13（C），SBS
（Ⅰ -D）SMA-13 混合料，依據現行規范測試混合料
的各項路用性能指標。測試結果表明，密級配廢膠粉
改性瀝青混合料的高溫穩定性與抗損水性能較基質瀝
青混合料大幅提高，基本接近SBS（Ⅰ -D）改性瀝
青混合料。低溫抗裂性能方面表現出良好的路用性能，
更適用于溫差較大的地區。文章研究內容可為廢胎膠
粉改性瀝青混合料的應用提供參考和借鑒。
關鍵詞：國產瀝青；廢胎膠粉；改性瀝青混合料；路用
性能
Abstract: In order to ensure the sustainable, high-quality
and green development of road engineering construction
in China, based on the advantages of the domestic market,
this paper uses domestic raw materials and 15 % waste
rubber powder modified asphalt to mix AC-13 (C) and
SBS (I-D) SMA-13 mixtures respectively, and tests the
road performance indexes of the mixtures according to the
current specifications. The test results show that the high
temperature stability and water damage resistance of the
dense graded waste rubber powder modified asphalt mixture
are greatly improved compared with the matrix asphalt
mixture, which is basically close to the SBS (I-D) modified
asphalt mixture. The low temperature crack resistance shows
good road performance and is more suitable for areas with
large temperature differences. The research content of this
paper can provide reference for the application of waste tire
rubber powder modified asphalt mixture.
Key Words: domestic asphalt; waste tire rubber powder;
modified asphalt mixture; road performance
分類號：U414
我國是廢舊輪胎產生大國，對廢舊輪胎進行再生
資源化利用，有助于循環經濟的發展，降低能源消耗，
對我國實現“碳達峰”“碳中和”有著重要意義[1]。同
時，道路工程造價受國際原油價格影響較大，因此，
在當前國際形勢充滿不穩定性和不確定性的背景下，
堅持依托國內大市場優勢，踐行環保綠色再生循環發
展的新理念，利用將汽車廢輪胎粉碎加工得到的具有
一定細度規格的膠粉材料，對國產瀝青進行改性，拌
制AC-13（C）、SBS（Ⅰ -D）SMA-13 兩種不同類型
的瀝青混合料，并對高溫穩定性、低溫抗裂性和抗水
損性等技術指標進行測試分析，研究廢膠粉改性瀝青
混合料的路用性能[2]。
1 試驗原材料
文章采用中石化寧波鎮海煉化有限公司提供的
東海牌70# 道路石油瀝青與SBS（Ⅰ -D）聚合物改
性瀝青，以宜興中邦的木質纖維為穩定劑，采用浙江
天臺某企業生產的載貨汽車使用的鋼絲廢胎膠粉，將
產自湖州的石灰石加工成集料與礦粉，分為粒徑0 ～
4.75 mm、4.75 ～ 9.50 mm、9.50 ～ 13.20 mm 三檔進行
礦料摻配設計。依據現行有效的原材料試驗規程與施
工規范，測得各項技術參數指標均符合規范要求[3]。
廢膠粉改性瀝青混合料路用性能研究*
Study on Road Performance of Crumb Rubber Modified Asphalt Mixture*
張雪麗，孫偉清，文壯強
ZHANG Xueli, SUN Weiqing, WEN Zhuangqiang
杭州科技職業技術學院 城市建設學院，浙江 杭州 311402
Hangzhou Polytechnic, Hangzhou 311402, Zhejiang, China
DOI:10.19537/j.cnki.2096-2789.2024.06.042 .
* 基金項目： 2022 年度杭州市建設科研項目“鄉村振興背景下農村
建筑工匠培育的研究與探索”（杭建科通知〔2022〕
105）；浙江省高職院校“十四五”首批重點教材建設
項目“市政道路工程施工”（〔2023〕2）
作者簡介： 張雪麗，女，碩士，副教授，研究方向為交通運輸、市
政工程、建筑材料。
133
工程技術研究 第9 卷 總第158 期 2024 年3 月 工程設備與材料
2 混合料配合比設計
瀝青混合料配合比根據《公路瀝青路面施工技術規
范》（JTG F40—2004）、原材料的顆粒級配等技術指標
與實際工程應用情況確定。礦料的合成級配如表1 所示。
依據規范規定的馬歇爾設計方法確定AC-13（C）
型混合料采用基質瀝青時的最佳瀝青用量為5.02%，
采用SBS（Ⅰ -D）改性瀝青時最佳瀝青用量為4.95%；
SMA-13 型混合料采用SBS（Ⅰ -D）改性瀝青時最佳
瀝青用量為5.78%，木質纖維摻量為0.3%，廢輪胎膠
粉摻量為15%[4]。
3 試驗計劃
試驗研究選用AC-13（C）與SMA-13 兩種密級配
瀝青混合料，對摻入基質瀝青、SBS（Ⅰ -D）改性瀝
青、廢胎膠粉的瀝青混合料的高溫穩定性、低溫抗裂
性、抗水損性三個評價瀝青混合料路用性能的最主要
的指標進行對比分析與評價判定，試驗研究計劃如圖1
所示。
4 廢胎膠粉瀝青混合料路用性能試驗
4.1 高溫穩定性判定
隨著全球氣候變曖、我國汽車保有量持續增長、
城市熱島效應加劇等，加上瀝青路面本身是黑色，路
面高溫問題突出，要求瀝青路面具有良好的高溫穩定
性，避免在高溫時期由于行車的長期反復作用而產生
車轍、推移等病害。按照工程的實際應用情況，依據
現行有效試驗規程，測得瀝青混合料的空隙率、穩定度、
流值、車轍等指標并進行判定[5]。AC-13（C）馬歇爾
試驗與車轍試驗測試結果如表2 所示，SMA-13 馬歇
爾試驗與車轍試驗測試結果如表3 所示，各類瀝青混
合料動穩定度指標如圖2 所示。
4.2 低溫抗裂性能判定
對瀝青混合料溫度為-10 ℃、加載速率為
50 mm/min 的試驗條件下，進行低溫小梁彎曲試驗，測
定破壞強度、破壞應變、破壞勁度模量，并根據應力
應變曲線的形狀[6]，綜合評價瀝青混合料的低溫抗裂
性能，瀝青混合料低溫小梁彎曲試驗結果如表4 所示，
各類瀝青混合料低溫破壞應變指標如圖3 所示。
4.3 抗水損性能判定
在規范規定的試驗條件下，對瀝青混合料進行浸
水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，檢驗瀝青混合料的抗
水損性能。瀝青混合料抗水損性試驗結果如表5 所示，
各類混合料浸水馬歇爾試驗殘留穩定度如圖4 所示，
各類混合料凍融劈裂試驗的殘留強度比如圖5 所示。
表1 礦料合成級配
混合料
名稱
通過下列篩孔（方孔）的百分率
16.000 mm 13.200 mm 9.500 mm 4.750 mm 2.360 mm 1.180 mm 0.600 mm 0.300 mm 0.150 mm 0.075 mm
AC-13（C） 100% 96.5% 73.5% 46.6% 33.6% 23.3% 16.2% 11.7% 9.7% 4.9%
SMA-13 100% 95.0% 58.3% 27.1% 20.9% 16.1% 13.6% 11.7% 11.0% 8.4%
圖1 試驗研究計劃
制備五種不同瀝青混合料
SBS（I-D）改性瀝青
AC-13（C）混合料
廢膠粉AC-13
（C）混合料
SBS（I-D）改性瀝青
SMA-13 混合料
廢膠粉SMA-13 混合料
基質瀝青
AC-13（C）混合料
各技術參數測試分析判定與結論
低溫抗裂性檢驗
抗水損性檢驗
馬歇爾試驗
車轍試驗
134
工程設備與材料 2024 年 第06 期 總第158 期 工程技術研究
表2 AC-13（C）馬歇爾試驗與車轍試驗測試結果
技術指標基質瀝青SBS（Ⅰ -D）改性瀝青廢膠粉改性瀝青技術標準
空隙率4.9% 4.8% 4.6% 3% ～ 6%
穩定度/kN 12.25 11.95 15.20 ≥ 8.0
流值/mm 2.70 3.20 3.07 1.5 ～ 4.0
馬歇爾試件相對密度/（g·cm-3） 2.404 2.406 2.314 實測記錄
礦料間隙率16.7% 16.5% 15.8% ≥ 14%
瀝青飽和度70.7% 71.0% 70.8% 65% ～ 75%
動穩定度/（次·mm-1） 3 058 7 500 6 923
普通瀝青≥ 1 000
改性瀝青≥ 2 800
表3 SMA-13 馬歇爾試驗與車轍試驗測試結果
技術指標SBS（Ⅰ -D）改性瀝青廢膠粉改性瀝青技術標準
空隙率4.1% 4.0% 3% ～ 4%
穩定度/kN 8.11 8.36 ≥ 6.0
流值/mm 3.12 3.20 實測記錄
毛體積相對密度/（g·cm-3） 2.460 2.435 實測記錄
礦料間隙率17.9% 17.4% ≥ 17.0%
瀝青飽和度77.0% 76.8% 75% ～ 85%
謝倫堡瀝青析漏試驗的
混合料損失
0.05% 0.04% ≤ 0.1%
肯塔堡飛散試驗的混合料損失6.2% 10.3% ≤ 15%
動穩定度/（次·mm-1） 5 122 5 429 ≥ 3 000
0
1 000
2 000
3 000
4 000
5 000
6 000
7 000
8 000
基質瀝青AC-13（C）
SBS（I-D）改性瀝青AC-13（C）
廢膠粉改性瀝青AC-13（C）
SBS（I-D）改性瀝青SMA-13
廢膠粉改性瀝青SMA-13
動穩定度（次/mm）
圖2 各類瀝青混合料動穩定度指標
動穩定度/ 次·mm-1
表4 瀝青混合料低溫小梁彎曲試驗結果
項目
AC-13（C） SMA-13
基質瀝青SBS（Ⅰ -D）改性瀝青廢膠粉改性瀝青SBS（Ⅰ -D）改性瀝青廢膠粉改性瀝青
破壞強度/MPa 9.81 9.99 9.92 10.02 10.08
破壞應變/με 2 884.48 3 202.35 3 309.37 3 123.69 3 389.66
破壞勁度模量/MPa 2 592.78 2 568.29 2 608.57 2 625.63 2 647.31
破壞應變的技術要求普通瀝青混合料≥ 2 600 με，改性瀝青混合料≥ 3 000 με
圖3 各類瀝青混合料低溫破壞應變指標
2 600 2 700 2 800 2 900 3 000 3 100 3 200 3 300 3 400 3 500
基質瀝青AC-13（C）
SBS（I-D）改性瀝青AC-13（C）
廢膠粉改性瀝青AC-13（C）
SBS（I-D）改性瀝青SMA-13
廢膠粉改性瀝青SMA-13
破壞應變/με
4.4 測試結果分析
（1）由表2、表3、圖2 可知，試驗測得兩種密
級配廢膠粉改性瀝青混合料的穩定度分別為15.20 kN、
8.36 kN，動穩定度分別為6 923 次/mm、5 429 次/mm，
相比于基質瀝青混合料有了大幅度提升。測得謝倫堡
瀝青析漏值為0.04%，肯塔堡飛散值為10.3%，與SBS
（Ⅰ -D）改性瀝青混合料接近[7]。
（2）由表4、圖3 可知，密級配廢膠粉改性瀝青
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工程技術研究 第9 卷 總第158 期 2024 年3 月 工程設備與材料
混合料的破壞應變均大于SBS（Ⅰ -D）改性瀝青混合
料的破壞應變，說明混合料在低溫時具有較大的變形
性能，顯示了較好的低溫抗裂性能[8-9]。
（3）由表5、圖4、圖5 可知，密級配廢膠粉改性
瀝青混合料的水穩定性較基質瀝青混合料有一定提高，
但和SBS（Ⅰ -D）改性瀝青混合料相比，未表現出顯
著優勢。
5 結論
（1）用15% 摻量的廢膠粉與常用國產瀝青、穩定
劑、粗細集料及填料拌制的細粒式密級配瀝青混合料
有效提高了混合料高溫下的抗變形能力、抗水損性能，
不僅符合現行瀝青路面施工技術規范要求，且性能比
基質瀝青混合料有顯著提升，基本接近SBS（Ⅰ -D）
改性瀝青混合料的性能。
（2）廢膠粉改性瀝青的低溫抗裂性能較基質瀝青、
SBS（Ⅰ -D）改性瀝青混合料表現更為出色，顯示出
了廢膠粉改性瀝青混合料在溫差較大地區的適用性。
參考文獻
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影響因素研究[J].當代化工,2022(10):2282-2287.
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表5 瀝青混合料抗水損性試驗結果
瀝青混合料類型浸水馬歇爾試驗殘留穩定度凍融劈裂試驗的殘留強度比
AC-13（C）
基質瀝青88.6% 81.2%
SBS（Ⅰ -D） 93.7% 86.4%
廢膠粉改性90.5% 87.1%
技術要求
普通瀝青混合料≥ 80%，
改性瀝青混合料≥ 85%
普通瀝青混合料≥ 75%，
改性瀝青混合料≥ 80%
SMA-13
SBS（Ⅰ -D） 92.6% 87.5%
廢膠粉改性91.4% 88.1%
技術要求普通瀝青混合料≥ 75%，改性瀝青混合料≥ 80%
86
87
88
89
90
91
92
93
94
基質瀝青AC-13（C）
SBS（I-D）改性瀝青AC-13（C）
廢膠粉改性瀝青AC-13（C）
SBS（I-D）改性瀝青SMA-13
廢膠粉改性瀝青SMA-13
浸水馬歇爾試驗殘留穩定度
94%
93%
92%
91%
90%
89%
88%
87%
86%
圖4 各類混合料浸水馬歇爾試驗殘留穩定度
76
78
80
82
84
86
88
90
基質瀝青AC-13（C）
SBS（I-D）改性瀝青AC-13（C）
廢膠粉改性瀝青AC-13（C）
SBS（I-D）改性瀝青SMA-13
廢膠粉改性瀝青SMA-13
凍融劈裂試驗的殘留強度比
76%
78%
80%
82%
84%
86%
88%
90%
圖5 各類混合料凍融劈裂試驗的殘留強度比

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