CN104725883B - 一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青、sma沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青与SAM沥青混合料及其制备方法。所述的高粘高弹沥青以基质沥青、活化橡胶粉、耐候组分、增粘组分、增塑组分、增容组分和交联组分为原料，各组分之间的质量比为：基质沥青：活化橡胶粉：耐候组分：增粘组分：增塑组分：增容组分：交联组分＝100:(15～20):(4～6):(2～4):(1～3):(1～5):(0.1～1)。将所述的高粘高弹沥青应用于制备SMA沥青混合料可有效提高沥青混合料的耐老化性能、低温性能、高温性能和抗疲劳性能等性能。本发明克服了复合改性沥青中橡胶粉掺量低、难以在沥青混凝土中应用的技术难题，适合推广使用。

Description

一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青、SMA沥青混合料 及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青与SAM混合料及其制备方法。

背景技术

随着国家经济腾飞，交通运输的行业规模也随之不断增大，对道路材料的综合性能(耐久性、使用性及功能性)也提出了更高的要求。近些年来，国内外研究机构相继开发出多种改性类沥青材料，以提升道路沥青及沥青混合料的材料性能。

其中，由于SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)与橡胶粉对沥青粘弹性能的提升效果最为明显，目前基于SBS或橡胶粉的沥青改性技术的研究比较深入。SBS可通过在沥青中分散而形成高分子网络，降低沥青温度敏感性。然而，国内外研究结果表明，SBS在沥青的掺量存在极限值(约8％)，超过该掺量后，改性沥青体系发生相反转，使其性能发生明显降低，该因素导致SBS对沥青的粘弹性能提升幅度有限。此外，橡胶粉可明显提升改性沥青的弹性，但由于在沥青的橡胶颗粒储存稳定性差，在施工中必须采用专门设备“现改现用”，不仅对橡胶沥青的应用工艺提出了更严格的要求，而且离析后的橡胶沥青对路面材料的性能也造成负面影响。

目前，有研究采用SBS与橡胶复合改性的技术，使沥青的粘弹性能得到了进一步的提升，然而也存在明显的技术局限性：首先，为确保复合改性沥青中的橡胶粉不发生严重离析，其掺量仅能达到5～10％左右；其次，由于采用多种改性组分，导致沥青的粘度明显提高，在沥青混凝土中应用则存在压实度难以保证的问题，因此目前SBS-橡胶粉复合改性沥青仅主要用于应力吸收层或减振阻尼结构中。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青与SAM沥青混合料及其制备方法，采用橡胶颗粒的表面活化技术，并针对沥青材料进行组分匹配优化，得到具有高粘高弹性能的沥青，应用于制备沥青混合料可有效提高沥青混合料的耐老化性能、低温性能、高温性能和抗疲劳性能等。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青，它以基质沥青、活化橡胶粉、耐候组分、增粘组分、增塑组分、增容组分和交联组分为原料制备而成，各组分之间的质量比为：基质沥青：活化橡胶粉：耐候组分：增粘组分：增塑组分：增容组分：交联组分＝100:(15～20):(4～6):(2～4):(1～3):(1～5):(0.1～1)。

上述方案中，所述活化橡胶粉由橡胶粉和表面活化组分以100:(5～30)的质量比经表面活化而成，具体制备步骤为：将橡胶粉在40～60℃的搅拌锅中搅拌30～120s；然后分三次加入表面活化组分，每次加入量为表面活化组分总质量的10～70％，每次搅拌5～20min，加入的量取决于搅拌锅底无过多表面活化组分流下，同时橡胶颗粒无严重粘结成团现象；最后，关闭搅拌锅温度，使搅拌锅温度降低为室温，在此阶段持续搅拌30～60min后，得所述的活化橡胶粉。

上述方案中，所述的橡胶粉为40目或80目斜交胎硫化橡胶粉。

上述方案中，所述表面活化组分为芳香基橡胶油、环烷基橡胶油和脂肪烃溶剂油中的一种或几种按任意配比混合。

上述方案中，所述基质沥青为70#或90#重交石油沥青；耐候组分为线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；增粘组分为帖烯树脂、松香树脂、C9石油树脂和C5石油树脂中的一种或几种按任意比例混合；增塑组分为临苯二甲酸二丁酯或临苯二甲酸二辛脂；增容组分为糠醛抽出油、减二线抽出油、减三线抽出油、芳烃油中的一种或几种按任意比例混合；交联组分为硫磺或过氧化二异丙苯。

上述一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青的制备方法，包括如下步骤：1)按基质沥青：活化橡胶粉：耐候组分：增粘组分：增塑组分：增容组分：交联组分＝100:(15～20):(4～6):(2～4):(1～3):(1～5):(0.1～1)的质量比称取各原料；2)将基质沥青加热至160～170℃，开启高速剪切机；逐渐将转速提升至2000～3000r/min，然后加入耐候组分，持续剪切10～20min；保持剪切转速不变，加入增粘组分，持续剪切3～5min；然后提升剪切速度至5000～6000r/min，加入活化橡胶粉、增塑组分、增容组分，持续高速剪切20～40min；降低剪切速度至3000～4000r/min，加入交联组分，持续剪切20～40min；以上剪切过程控制温度在185～200℃之间；3)剪切过程完成后，将样品至于135～145℃的烘箱中溶胀发育30～60min；从烘箱中取出样品，冷却后即得所述的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青。

一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青混合料，它以粗集料、细集料、填料、纤维、高粘高弹沥青和粘度调控组分为原料制备而成，各组分之间的质量比为：粗集料：细集料：填料：纤维：高粘高弹沥青：粘度调控组分＝75:(10～15):(8～12):(0.2～0.4):(6.0～6.5):(6～10)。

上述方案中，所述粘度调控组分为硅铝酸钠或磺酸化聚苯乙烯。

上述方案中，所述高粘高弹沥青为上述的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青；粗集料为玄武岩或辉绿岩集料，压碎值＜10％；细集料为石灰岩、玄武岩或辉绿岩集料；填料为石灰岩矿粉或岩浆岩中的强基性岩磨细得到的矿粉；纤维为聚丙烯腈纤维或聚酯纤维。其中细集料、填料、纤维、高粘高弹沥青构成高劲度沥青胶浆，粗集料构成集料骨架。

优选的，所述粗集料、细集料、填料的合成级配范围如表1所示：

表1 高粘高弹沥青混合料优选级配范围

上述一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：1)按粗集料：细集料：填料：纤维：高粘高弹沥青：粘度调控组分＝75:(10～15):(8～12):(0.2～0.4):(6.0～6.5):(6～10)的质量比称取各原料；2)将粗集料、细集料在190～200℃烘箱中加热5～8h，将高粘高弹沥青在160～170℃烘箱中加热3～4h；3)依次将粗集料、细集料、高粘高弹沥青、填料、纤维和粘度调控组分加入160～170℃的搅拌锅中，搅拌90～180s，得所述高粘高弹SMA沥青混合料；然后在160～170℃下碾压成型，得高粘高弹SMA沥青混凝土。

本发明的有益效果为：

1)本发明通过橡胶颗粒的表面活化技术，使橡胶颗粒在沥青体系中所形成的表面溶胀过渡层厚度增加，提升橡胶粉在沥青胶体结构中的储存稳定性；并通过合理的引入增容组分、交联组分等物质，对沥青的胶体结构进行调控，形成SBS分子链与橡胶粉表面交联的复合弹性网络，并削弱高温下沥青中的聚合物大分子间偶极取向力，增加分子链移动性，实现对沥青模量的调控，促进改性剂的均匀分散，使沥青的粘弹性能得到综合的显著提升，克服了传统橡胶粉高掺量(＞15wt％)的条件下，沥青无法稳定储存问题。

2)本发明提出了一种新的高粘高弹沥青混合料的矿料级配范围，与普通的沥青混凝土相比，具有高矿粉掺量、高纤维掺量、高沥青掺量的高劲度沥青胶浆和大孔隙集料骨架的特点，同时将经橡胶粉表面活化后的高粘高弹沥青作为胶结料，使制得的沥青混凝土(高粘高弹SMA沥青混合料)的耐老化性能、低温性能、高温性能、抗水稳定性能和抗疲劳性能等均得到综合提升。

3)本发明通过在高粘高弹沥青混凝土制备过程中引入粘度调控组分，显著降低了沥青混凝土的压实难度，实现了在常规路面施工碾压温度范围内，高粘高弹沥青混凝土的摊铺与碾压施工，解决了SBS-橡胶粉复合改性沥青应用于沥青混凝土极易存在的压实度不足的问题。

4)本发明提高了橡胶粉的掺量，具有显著的环保意义，并可有效提高道路材料的使用性能与耐久性能，具有显著的经济与社会效益。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下实施例中，如无具体说明，采用的试剂均为市售化学试剂或工业产品。

所述的耐候组分为线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)；基质沥青选用90#重交石油沥青；表面活化组分选用芳香基橡胶油。

实施例1

1)高粘高弹沥青

一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青，以基质沥青、活化橡胶粉、耐候组分、增粘组分(C5石油树脂)、增塑组分(临苯二甲酸二辛脂)、增容组分(减二线抽出油)和交联组分(过氧化二异丙苯)为原料制备而成，具体制备步骤如下：

a)活化橡胶粉的制备：按橡胶粉(80目斜交胎硫化橡胶粉)和表面活化组分的质量比为100:5称取原料；首先将橡胶粉在40℃的搅拌锅中搅拌120s；然后，分三次加入表面活化组分，第一次与第二次加入的量为总量(表面活化组分总质量)的40％，并分别搅拌15min，第三地加入的量为总量的20％，并搅拌5min；最后，关闭搅拌锅加热装置，使搅拌锅温度降低为室温，在此过程中继续持续搅拌45min，得到所述表面活化橡胶粉。

b)按基质沥青：活化橡胶粉：耐候组分：增粘组分：增塑组分：增容组分：交联组分＝100:18:4.7:3.2:1.7:3.3:0.8的质量比称取各原料。

c)将基质沥青加热至170℃，并开启高速剪切机；逐渐将转速提升到2000r/min后，加入耐候组分，持续剪切20min；保持剪切转速不变，加入增粘组分，持续剪切5min；提升剪切速度至5500r/min，加入活化橡胶粉、增塑组分、增容组分，持续高速剪切30min；降低剪切速度至4000r/min，加入交联组分，持续剪切40min；以上剪切过程控制温度在190℃～200℃之间。

d)剪切过程完成后，将样品至于135℃烘箱中溶胀发育60min；在烘箱中取出样品，冷却后得所述的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青。

本实施例制得的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青性能指标如表2所述：

表2 实施例1制得基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青性能指标

测试项目	单位	指标要求	技术指标
				软化点	℃	≥90	92.7
5℃延度	cm	≥40	59.6
				25℃弹性恢复	％	≥95	99.6
粘韧性	N·m	≥25	32.5

60℃粘度

Pa·s

≥70000

92500

2)高粘高弹SMA沥青混合料

将上述制得的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青应用于制备沥青混合料，所述的高粘高弹沥青混合料以粗集料(辉绿岩集料，压碎值8.2％)、细集料(辉绿岩集料)、填料(石灰岩矿粉)、纤维(聚丙烯腈纤维)、高粘高弹沥青(基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青)和粘度调控组分(硅铝酸钠)为原料制备而成，具体制备步骤如下：

a)按粗集料：细集料：填料：纤维：高粘高弹沥青：粘度调控组分＝75:11:8:0.3:6.5:9的质量比称取各原料，且粗集料、细集料、填料的合成级配符合表3的要求。

b)首先，将粗集料、细集料在200℃烘箱中加热5h，将高粘高弹沥青在160℃烘箱中加热3.5h；然后，分别按顺序加入粗集料、细集料、高粘高弹沥青、填料、纤维、粘度调控组分加入165℃的搅拌锅中，搅拌155s，取出得所述的高粘高弹SMA沥青混合料，然后在165℃碾压成型，得高粘高弹SMA沥青混凝土。

本实施例制得的高粘高弹SMA沥青混凝土的合成级配如表3所示，其性能指标如表4所示。

表3 实施例1所述高粘高弹SMA沥青混合料的级配范围

表4 实施例1所得高粘高弹SMA沥青混合料的性能指标

性能参数	单位	指标要求	技术指标
				空隙率	％	3～4	3.4
60℃动稳定度	次/mm	>8000	9304
				浸水残留稳定度	％	≥90	92.8
冻融劈裂强度比	％	≥85	93.1
				低温最大弯拉应变	με	≥3000	3588

实施例2

1)高粘高弹沥青

一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青，以基质沥青、活化橡胶粉、耐候组分、增粘组分(帖烯树脂)、增塑组分(临苯二甲酸二丁酯)、增容组分(糠醛抽出油)和交联组分(硫磺)为原料制备而成，具体制备步骤如下：

a)活化橡胶粉的制备：按橡胶粉(40目或80目斜交胎硫化橡胶粉)和表面活化组分的质量比为100:25称取原料；首先将橡胶粉在50℃的搅拌锅中搅拌80s；然后，分三个阶段加入表面活化组分，第一次加入的量为总量(表面活化组分总质量)的20％，搅拌5min，第二次加入的量为总量的30％，搅拌15min，第三次加入的量为总量的50％，搅拌20min；最后，关闭搅拌锅加热装置，使搅拌锅温度降低为室温，在此过程中继续持续搅拌30min，得到所述表面活化橡胶粉。

b)按基质沥青：活化橡胶粉：耐候组分：增粘组分：增塑组分：增容组分：交联组分＝100:15:5.2:2.0:1.3:2.2:0.8的质量比称取各原料。

c)将基质沥青加热至160℃，并开启高速剪切机；逐渐将转速提升到2500r/min后，加入耐候组分，持续剪切15min；保持剪切转速不变，加入增粘组分，持续剪切3min；提升剪切速度至5000r/min，加入活化橡胶粉、增塑组分、增容组分，持续高速剪切20min；降低剪切速度至3500r/min，加入交联组分，持续剪切30min；以上剪切过程控制温度在185～190℃之间。

d)剪切过程完成后，将样品至于145℃烘箱中溶胀发育60min；在烘箱中取出样品，冷却后得所述的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青。

本实施例制得的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青性能指标如表5所述：

表5 实施例2制得基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青性能指标

测试项目	单位	指标要求	技术指标
				软化点	℃	≥90	92.2
5℃延度	cm	≥40	60.1
				25℃弹性恢复	％	≥95	99.3
粘韧性	N·m	≥25	32.5
				60℃粘度	Pa·s	≥70000	91600

2)高粘高弹SMA沥青混合料

将上述制得的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青应用于制备沥青混合料，所述的高粘高弹沥青混合料以粗集料(玄武岩集料，压碎值6.9％)、细集料(玄武岩集料)、填料(岩浆岩中的强基性岩磨细得到的矿粉)、纤维(聚酯纤维)、高粘高弹沥青(基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青)和粘度调控组分(磺酸化聚苯乙烯)为原料制备而成，具体制备步骤如下：

a)按粗集料：细集料：填料：纤维：高粘高弹沥青：粘度调控组分＝75:14.5:11.8:0.2:6.0:6.2的质量比称取各原料，且粗集料、细集料、填料的合成级配符合表6的要求。

b)首先，将粗集料、细集料在190℃烘箱中加热5h，将高粘高弹沥青在170℃烘箱中加热3h；然后，分别按顺序加入粗集料、细集料、高粘高弹沥青、填料、纤维、粘度调控组分加入160℃的搅拌锅中，搅拌180s，取出得所述的高粘高弹SMA沥青混合料，然后在170℃碾压成型，得高粘高弹SMA沥青混凝土。

本实施例制得的高粘高弹SMA沥青混凝土的合成级配如表6所示，其性能指标如表7所示。

表6 实施例2所述高粘高弹SMA沥青混合料的级配范围

表7 实施例2所得高粘高弹SMA沥青混合料的性能指标

性能参数	单位	指标要求	技术指标
				空隙率	％	3～4	3.2
60℃动稳定度	次/mm	>8000	9501
				浸水残留稳定度	％	≥90	93.0
冻融劈裂强度比	％	≥85	92.2
				低温最大弯拉应变	με	≥3000	3650

实施例3

1)高粘高弹沥青

一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青，以基质沥青、活化橡胶粉、耐候组分、增粘组分(松香树脂)、增塑组分(临苯二甲酸二丁酯)、增容组分(减三线抽出油)和交联组分(硫磺)为原料制备而成，具体制备步骤如下：

a)活化橡胶粉的制备：按橡胶粉(80目斜交胎硫化橡胶粉)和表面活化组分的质量比为100:30称取原料；首先将橡胶粉在55℃的搅拌锅中搅拌60s；然后，分三个阶段加入表面活化组分，第一次加入的量为总量(表面活化组分总质量)的10％，搅拌5min，第二次加入的量为总量的20％，搅拌5min，第三次加入的量为总量的70％，搅拌20min；最后，关闭搅拌锅加热装置，使搅拌锅温度降低为室温，在此过程中继续持续搅拌60min，得到所述表面活化橡胶粉。

b)按基质沥青：活化橡胶粉：耐候组分：增粘组分：增塑组分：增容组分：交联组分＝100:20:4.2:3.0:3.0:4.6:0.2的质量比称取各原料。

c)将基质沥青加热至165℃，并开启高速剪切机；逐渐将转速提升到3000r/min后，加入耐候组分，持续剪切10min；保持剪切转速不变，加入增粘组分，持续剪切4min；提升剪切速度至6000r/min，加入活化橡胶粉、增塑组分、增容组分，持续高速剪切40min；降低剪切速度至3500r/min，加入交联组分，持续剪切40min；以上剪切过程控制温度在185～195℃之间。

d)剪切过程完成后，将样品至于135℃烘箱中溶胀发育50min；在烘箱中取出样品，冷却后得所述的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青。

本实施例制得的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青性能指标如表8所述：

表8 实施例3制得基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青性能指标

性能参数	单位	指标要求	技术指标
				软化点	℃	≥90	92.2
5℃延度	cm	≥40	59.9
				25℃弹性恢复	％	≥95	99.0
粘韧性	N·m	≥25	32.4
				60℃粘度	Pa·s	≥70000	92250

2)高粘高弹SMA沥青混合料

将上述制得的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青应用于制备沥青混合料，所述的高粘高弹沥青混合料以粗集料(辉绿岩集料，压碎值8.2％)、细集料(辉绿岩集料)、填料(岩浆岩中的强基性岩磨细得到的矿粉)、纤维(聚酯纤维)、高粘高弹沥青(基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青)和粘度调控组分(磺酸化聚苯乙烯)为原料制备而成，具体制备步骤如下：

a)按粗集料：细集料：填料：纤维：高粘高弹沥青：粘度调控组分＝75:15:8.1:0.4:6.5:10的质量比称取各原料，且粗集料、细集料、填料的合成级配符合表9的要求。

b)首先，将粗集料、细集料在200℃烘箱中加热6h，将高粘高弹沥青在160℃烘箱中加热3h；然后，分别按顺序加入粗集料、细集料、高粘高弹沥青、填料、纤维、粘度调控组分加入160℃的搅拌锅中，搅拌100s，取出得所述的高粘高弹SMA沥青混合料，然后在160℃碾压成型，得高粘高弹SMA沥青混凝土。

本实施例制得的高粘高弹SMA沥青混凝土的合成级配如表9所示，其性能指标如表10所示。

表9 实施例3所述高粘高弹SMA沥青混合料的级配范围

表10 实施例3所得高粘高弹SMA沥青混合料的性能指标

性能参数	单位	指标要求	技术指标
				空隙率	％	3～4	3.3
60℃动稳定度	次/mm	>8000	9494
				浸水残留稳定度	％	≥90	92.8
冻融劈裂强度比	％	≥85	93.1
				低温最大弯拉应变	με	≥3000	3508

实施例4

1)高粘高弹沥青

一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青，以基质沥青、活化橡胶粉、耐候组分、增粘组分(C9石油树脂)、增塑组分(临苯二甲酸二辛脂)、增容组分(糠醛抽出油及减三线抽出油的混合物，质量比为100:30)和交联组分(过氧化二异丙苯)为原料制备而成，具体制备步骤如下：

a)活化橡胶粉的制备：按橡胶粉(80目斜交胎硫化橡胶粉)和表面活化组分(芳香基橡胶油)的质量比为100:15称取原料；首先将橡胶粉在45℃的搅拌锅中搅拌120s；然后，分三个阶段加入表面活化组分，第一次加入的量为总量(表面活化组分总质量)的40％，搅拌15min，第二次加入的量为总量的30％，搅拌10min，第三次加入的量为总量的30％，搅拌20min；最后，关闭搅拌锅加热装置，使搅拌锅温度降低为室温，在此过程中继续持续搅拌30min，得到所述表面活化橡胶粉。

b)按基质沥青：活化橡胶粉：耐候组分：增粘组分：增塑组分：增容组分：交联组分＝100:16:5.8:3.8:1.0:1.2:0.6的质量比称取各原料。

c)将基质沥青加热至170℃，并开启高速剪切机；逐渐将转速提升到2000r/min后，加入耐候组分，持续剪切20min；保持剪切转速不变，加入增粘组分，持续剪切3min；提升剪切速度至5000r/min，加入活化橡胶粉、增塑组分、增容组分，持续高速剪切20min；降低剪切速度至3500r/min，加入交联组分，持续剪切20min；以上剪切过程控制温度在190～200℃之间。

d)剪切过程完成后，将样品至于145℃烘箱中溶胀发育30min；在烘箱中取出样品，冷却后得所述的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青。

本实施例制得的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青性能指标如表11所述：

表11 实施例4制得基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青性能指标

测试项目

单位

指标要求

技术指标

软化点	℃	≥90	92.7
				5℃延度	cm	≥40	59.8
25℃弹性恢复	％	≥95	99.3
				粘韧性	N·m	≥25	32.2
60℃粘度	Pa·s	≥70000	92400

2)高粘高弹SMA沥青混合料

将上述制得的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青应用于制备沥青混合料，所述的高粘高弹沥青混合料以粗集料(辉绿岩集料，压碎值8.2％)、细集料(辉绿岩集料)、填料(石灰岩矿粉)、纤维(聚丙烯腈纤维)、高粘高弹沥青(基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青)和粘度调控组分(硅铝酸钠)为原料制备而成，具体制备步骤如下：

a)按粗集料：细集料：填料：纤维：高粘高弹沥青：粘度调控组分＝75:13:12:0.4:6.2:6.0的质量比称取各原料，且粗集料、细集料、填料的合成级配符合表12的要求。

b)首先，将粗集料、细集料在195℃烘箱中加热8h，将高粘高弹沥青在170℃烘箱中加热3h；然后，分别按顺序加入粗集料、细集料、高粘高弹沥青、填料、纤维、粘度调控组分加入170℃的搅拌锅中，搅拌90s，取出得所述的高粘高弹SMA沥青混合料，然后在170℃碾压成型，得高粘高弹SMA沥青混凝土。

本实施例制得的高粘高弹SMA沥青混凝土的合成级配如表12所示，其性能指标如表13所示。

表12 实施例4所述高粘高弹SMA沥青混合料的级配范围

表13 实施例4所得高粘高弹SMA沥青混合料的性能指标

性能参数	单位	指标要求	技术指标
				空隙率	％	3～4	3.4
60℃动稳定度	次/mm	>8000	9379
				浸水残留稳定度	％	≥90	92.2
冻融劈裂强度比	％	≥85	92.7
				低温最大弯拉应变	με	≥3000	3587

实施例5

1)高粘高弹沥青

一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青，以基质沥青、活化橡胶粉、耐候组分、增粘组分(C5石油树脂中的)、增塑组分(临苯二甲酸二辛脂)、增容组分(芳烃油)和交联组分(硫磺)为原料制备而成，具体制备步骤如下：

a)活化橡胶粉的制备：按橡胶粉(80目斜交胎硫化橡胶粉)和表面活化组分的质量比为100:12称取原料；首先将橡胶粉在60℃的搅拌锅中搅拌30s；然后，分三个阶段加入表面活化组分，第一次加入的量为总量(表面活化组分总质量)的20％，搅拌10min，第二次加入的量为总量的50％，搅拌15min，第三地加入的量为总量的30％，搅拌20min；最后，关闭搅拌锅加热装置，使搅拌锅温度降低为室温，在此过程中继续持续搅拌30min，得到所述表面活化橡胶粉。

b)按基质沥青：活化橡胶粉：耐候组分：增粘组分：增塑组分：增容组分：交联组分＝100:15:6.0:2.0:1.5:4.8:0.1的质量比称取各原料。

c)将基质沥青加热至165℃，并开启高速剪切机；逐渐将转速提升到2000r/min后，加入耐候组分，持续剪切10min；保持剪切转速不变，加入增粘组分，持续剪切5min；提升剪切速度至6000r/min，加入活化橡胶粉、增塑组分、增容组分，持续高速剪切40min；降低剪切速度至3000r/min，加入交联组分，持续剪切40min；以上剪切过程控制温度在185～190℃之间。

d)剪切过程完成后，将样品至于140℃烘箱中溶胀发育30min；在烘箱中取出样品，冷却后得所述的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青。

本实施例制得的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青性能指标如表14所述：

表14 实施例5制得基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青性能指标

测试项目	单位	指标要求	技术指标
				软化点	℃	≥90	92.6
5℃延度	cm	≥40	60.1
				25℃弹性恢复	％	≥95	98.8
粘韧性	N·m	≥25	32.2
				60℃粘度	Pa·s	≥70000	92700

2)高粘高弹SMA沥青混合料

将上述制得的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青应用于制备沥青混合料，所述的高粘高弹沥青混合料以粗集料(辉绿岩集料，压碎值8.2％)、细集料(玄武岩集料)、填料(岩浆岩中的强基性岩磨细得到的矿粉)、纤维(聚酯纤维)、高粘高弹沥青(基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青)和粘度调控组分(硅铝酸钠)为原料制备而成，具体制备步骤如下：

a)按粗集料：细集料：填料：纤维：高粘高弹沥青：粘度调控组分＝75:10.3:10.5:0.4:6.4:8.3的质量比称取各原料，且粗集料、细集料、填料的合成级配符合表15的要求。

b)首先，将粗集料、细集料在190℃烘箱中加热5h，将高粘高弹沥青在165℃烘箱中加热3.5h；然后，分别按顺序加入粗集料、细集料、高粘高弹沥青、填料、纤维、粘度调控组分加入160℃的搅拌锅中，搅拌120s，取出得所述的高粘高弹SMA沥青混合料，然后在160℃碾压成型，得高粘高弹SMA沥青混凝土。

本实施例制得的高粘高弹SMA沥青混凝土的合成级配如表15所示，其性能指标如表16所示。

表15 实施例5所述高粘高弹SMA沥青混合料的级配范围

表16 实施例5所得高粘高弹SMA沥青混合料的性能指标

性能参数	单位	指标要求	技术指标
				空隙率	％	3～4	3.6
60℃动稳定度	次/mm	>8000	9258
				浸水残留稳定度	％	≥90	92.6
冻融劈裂强度比	％	≥85	92.9
				低温最大弯拉应变	με	≥3000	3678

上述结果表明：采用橡胶粉表面活化技术制备的高粘高弹沥青的粘弹性能提升、温度敏感性降低，采用该沥青制备的高粘高弹SMA沥青混凝土材料高温稳定性能、水稳定性能、低温抗裂性能优异，具有显著的技术先进性与创新性。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青，其特征在于，它以基质沥青、活化橡胶粉、耐候组分、增粘组分、增塑组分、增容组分和交联组分为原料制备而成，各组分之间的质量比为：基质沥青：活化橡胶粉：耐候组分：增粘组分：增塑组分：增容组分：交联组分＝100:(15～20):(4～6):(2～4):(1～3):(1～5):(0.1～1)；

所述活化橡胶粉由橡胶粉和表面活化组分以100:(5～30)的质量比经表面活化而成，具体制备步骤为：将橡胶粉在40～60℃下搅拌30～120s；然后分三次加入表面活化组分，每次加入量为表面活化组分总质量的10～70％，每次搅拌5～20min，加入的量取决于搅拌锅底无过多表面活化组分流下，同时橡胶颗粒无严重粘结成团现象；最后冷却至室温，在此阶段持续搅拌30～60min后，得所述的活化橡胶粉；

所述表面活化组分为芳香基橡胶油、环烷基橡胶油和脂肪烃溶剂油中的一种或几种按任意比例混合；

耐候组分为线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；

增容组分为糠醛抽出油、减二线抽出油、减三线抽出油和芳烃油中的一种或几种按任意比例混合；交联组分为硫磺或过氧化二异丙苯。

2.根据权利要求1所述的高粘高弹沥青，其特征在于，所述橡胶粉为40目或80目斜交胎硫化橡胶粉。

3.根据权利要求1所述的高粘高弹沥青，其特征在于，所述基质沥青为70#或90#重交石油沥青；增粘组分为萜烯树脂、松香树脂、C9石油树脂和C5石油树脂中的一种或几种按任意比例混合；增塑组分为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。

4.权利要求1～3任一项所述的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按基质沥青：活化橡胶粉：耐候组分：增粘组分：增塑组分：增容组分：交联组分＝100:(15～20):(4～6):(2～4):(1～3):(1～5):(0.1～1)的质量比称取各原料；2)将基质沥青加热至160～170℃，开启高速剪切机；逐渐将转速提升至2000～3000r/min，然后加入耐候组分，持续剪切10～20min；保持剪切转速不变，加入增粘组分，持续剪切3～5min；然后提升剪切速度至5000～6000r/min，加入活化橡胶粉、增塑组分、增容组分，持续高速剪切20～40min；降低剪切速度至3000～4000r/min，加入交联组分，持续剪切20～40min；以上剪切过程控制温度在185～200℃之间；3)剪切过程完成后，将样品置于135～145℃的烘箱中溶胀发育30～60min；冷却得所述的高粘高弹沥青。

5.一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹SMA沥青混凝土，其特征在于，它以粗集料、细集料、填料、纤维、高粘高弹沥青和粘度调控组分为原料，各组分之间的质量比为：粗集料：细集料：填料：纤维：高粘高弹沥青：粘度调控组分＝75:(10～15):(8～12): (0.2～0.4):(6.0～6.5):(6～10)，所述高粘高弹沥青为权利要求1所述基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青。

6.根据权利要求5所述的高粘高弹SMA沥青混凝土，其特征在于，所述粘度调控组分为硅铝酸钠或磺酸化聚苯乙烯。

7.根据权利要求5所述的高粘高弹SMA沥青混凝土，其特征在于，所述高粘高弹沥青为基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青；粗集料为玄武岩或辉绿岩集料，压碎值＜10％；细集料为石灰岩、玄武岩或辉绿岩集料；填料为石灰岩矿粉或岩浆岩中的强基性岩磨细得到的矿粉；纤维为聚丙烯腈纤维或聚酯纤维。

8.根据权利要求5所述的高粘高弹SMA沥青混凝土，其特征在于，所述粗集料、细集料、填料的合成级配范围中筛孔通过率为：SMA-13的13.2mm筛孔88～100％，4.75mm筛孔20～26％，2.36mm筛孔16～22％，0.075mm筛孔10～12％；或SMA-16的16mm筛孔88～100％，4.75mm筛孔20～24％，2.36mm筛孔15～20％，0.075mm筛孔10～12％。

9.权利要求5～8任一项所述的基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹SMA沥青混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按粗集料：细集料：填料：纤维：高粘高弹沥青：粘度调控组分＝75:(10～15):(8～12):(0.2～0.4):(6.0～6.5):(6～10)的质量比称取各原料；2)将粗集料、细集料在190～200℃下加热5～8h，将高粘高弹沥青在160～170℃下加热3～4h；3)依次加入粗集料、细集料、高粘高弹沥青、填料、纤维和粘度调控组分，并在160～170℃下搅拌90～180s，得高粘高弹SMA沥青混合料；然后在160～170℃下碾压成型，得所述的高粘高弹SMA沥青混凝土。