橡胶粉在热沥青中的溶胀降解特性分析*

栗培龙 丁湛 陈冲

(1.长安大学 道路结构与材料交通行业重点实验室, 陕西 西安 710064； 2.长安大学 环境科学与工程学院, 陕西 西安 710054)

橡胶粉在热沥青中的溶胀降解特性分析*

栗培龙1丁湛2陈冲1

(1.长安大学 道路结构与材料交通行业重点实验室, 陕西 西安 710064； 2.长安大学 环境科学与工程学院, 陕西 西安 710054)

制备废胶粉改性沥青是实现废橡胶资源化利用及减轻环境污染的有效途径.为了研究胶粉在沥青中的物化行为以及对沥青的改性作用，分别在不同胶粉掺量、不同温度和处理时间条件下制备胶粉改性沥青，采用洗脱法分离胶粉后，使用光学显微镜测定胶粉粒径的变化，提出体积膨胀率表征胶粉在沥青中的体积变化；并对用筛析方法分离胶粉后的沥青样品，进行了红外光谱(IR)和差示扫描量热(DSC)分析.结果表明：制备胶粉改性沥青过程中，溶胀和降解是影响胶粉体积的两个重要因素，随着胶粉掺量增加、制备温度升高和处理时间延长，体积膨胀率均呈先增大后减小趋势；溶胀后的橡胶分子发生断链降解释放出小分子物质溶于沥青组分发挥改性作用，特征官能团吸收峰大幅增强；195 ℃，1.5 h和175 ℃，3.0 h制备的沥青样品DSC谱线出现了强烈的吸热峰，即处理温度过高或时间过长，可能发生胶粉过度降解、胶粉团聚或沥青老化行为，使胶粉改性沥青的物化状态发生改变，导致性能劣化.从胶粉溶胀与降解的角度，建议胶粉掺量在20%左右，处理温度不高于195 ℃，处理时间不超过1.5 h.

胶粉改性沥青；溶胀；降解；体积膨胀率；红外光谱分析;差热分析

近年来，我国汽车保有量逐年迅速增长，废旧轮胎的产生量也大幅增加，废旧橡胶的回收利用是解决资源短缺和环境污染的有效途径.当前，利用废胶粉进行沥青改性技术已得到广泛应用，即将废胶粉直接加入沥青或沥青混合料中改善其路用性能[1- 2].许多学者开展了橡胶沥青的性能及工程应用研究，在橡胶沥青制备温度、处理时间等工艺条件以及胶粉粒径、胶粉掺量、沥青性质等橡胶沥青性能影响因素等方面已取得了大量的研究成果[3- 6].废胶粉是硫化橡胶，属于惰性高分子材料，在制作改性沥青过程中，需要借助强力搅拌或机械剪切作用才能分散于高温的沥青中.目前的制备工艺条件主要是参考工程经验确定的，仍缺乏胶粉与沥青相互作用的理论依据.胶粉在沥青中的溶胀及降解行为在很大程度上影响胶粉改性沥青的改性效果和路用性能.为了获得高性能的胶粉改性沥青，国内外研究者逐渐开始了胶粉与沥青的物化行为以及微细观作用机理方面的研究.Abdelrahman 等[7]指出，橡胶沥青中存在胶粉溶胀与降解行为;Shen等[8]讨论了橡胶活化剂对橡胶沥青性能的影响；Frantzis[3]使用冷台显微镜描述了胶粉在热沥青中的溶胀，并通过胶粉颗粒中沥青浓度的变化讨论胶粉改性沥青的流变行为[9].在高温状态下胶粉吸收沥青中轻质组分而溶胀，胶粉颗粒相互接触，通过凝胶膜连接，形成半固态的连续结构，约束自由沥青的运动[10].崔亚楠等[11]利用红外光谱、热重、扫描电镜等方法，分析了废胶粉微观结构对改性沥青性能的影响，研究了两者之间相互作用的机理.然而，胶粉在沥青中的溶胀及降解特性仍缺乏深入的分析和评价，胶粉在沥青中的物化特性及改性行为仍有待进一步研究.

文中结合胶粉改性沥青的制备条件，分别进行了不同掺量、温度以及处理时间的胶粉溶胀试验，提出了体积膨胀率指标，分析了胶粉在沥青中的体积变化特性，并采用差示扫描量热法和红外光谱分析，讨论胶粉在沥青中的溶降解行为以及对沥青的改性作用.

1 原材料及试验方法

1.1 试验原材料

基质沥青采用埃索-90#沥青，基本性质列于表1中.胶粉采用陕西长大华础工程材料科技股份有限公司生产的60目(即平均粒径250 μm)斜交胎胶粉，外观呈黑色，物理化学参数如表2所示.

表1 沥青的基本性质Table 1 Properties of asphalt binders

表2 胶粉的物理化学参数Table 2 Physical and chemical parameters of crumb rubber

1.2 胶粉改性沥青的制备及溶胀评价参数

为了分析胶粉掺量、制备温度以及处理时间对胶粉在沥青中的溶胀及降解行为的影响，采用加热搅拌的方法，分别在不同条件下制备胶粉掺量的胶粉改性沥青.制备条件如下：①胶粉掺量分别为5%、10%、15%、20%、25%、35%，处理温度为175 ℃，处理时间为1.5 h；②胶粉掺量为20%，处理温度分别为140、150、160、175、195 ℃，处理时间为1.5 h；③胶粉掺量为20%，处理温度为175 ℃，处理时间分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h.

制备完成后，采用回流洗脱的方法将胶粉从改性沥青体系中分离(如图1所示).根据“相似相溶”原理，选择能完全溶解沥青的有机溶剂甲苯[12- 13]为洗脱实验的洗脱剂，洗脱至无色后，将滤纸连同胶粉置于表面皿，放入60 ℃的通风烘箱中60 min，挥发掉残留的洗脱剂.然后，将每组洗脱干燥后的胶粉平铺于载玻片上，采用上海光谱仪器有限公司生产的XSP-8CA型光学显微镜，每次随机挑选25个试样进行胶粉粒径的测量，取平均值作为胶粉粒径测量结果，每组随机测量进行4次得4个平均值，每个实验条件取5组进行洗脱实验及显微测量，即每个实验条件得20组粒径测量数据.洗脱后典型的胶粉颗粒显微照片如图2所示.同时，为考察甲苯在进行洗脱过程中对胶粉的影响，分别对原始胶粉颗粒进行了相同条件下的空白洗脱实验.

图1 胶粉洗脱试验Fig.1 Elution test of crumb rubber

图2 胶粉颗粒显微照片Fig.2 Micrographs of crumb rubber

根据洗脱前后测得的胶粉粒径，提出胶粉体积膨胀率计算公式(VR)，分析不同溶胀条件对胶粉溶胀特性的影响：

(1)

式中，R为溶胀并洗脱后的胶粉平均直径，mm，R0为空白洗脱后的胶粉平均直径，mm.

1.3 红外光谱分析

沥青属于高分子材料，通过红外光谱(IR)试验测定沥青样品各主要官能团吸收峰的变化，可以深入地认识胶粉改性前后沥青中的成分差异.将溶解于溶剂的沥青样品涂膜于KBr盐片上，待溶剂挥发后，用美国Nicolet 560 傅里叶变换红外光谱仪进行测定，分辨率为4 cm-1，扫描次数为32次，测试范围为4 000～400 cm-1.

1.4 差示扫描量热分析

材料从一种相态向转变为另一种相态(如固态到液态)时，会伴随着吸热或放热的现象.通过分析物质状态转变时热量的传递规律，可了解材料对温度变化的敏感性.差示扫描量热法是一种热分析法.通过差示扫描量热仪记录的DSC曲线，可以反映材料的热力学和动力学特性.采用美国Perkin-Elmer 公司的DSC 7型差示扫描量热仪进行橡胶沥青的差热分析.温度范围为25～450 ℃，气氛为氮气，升温速度为 20 ℃/min.

1.5 黏度试验

根据胶粉在沥青中的溶胀及降解特性，在不同条件下制备胶粉改进沥青(CRMA)，然后采用布洛克菲尔德(Brookfield)黏度计(27号转子，50 r/min)，按照ASTM D 4402的试验方法测定CRMA的180 ℃黏度，分析胶粉在沥青中的物化效应对胶粉改性沥青性能的影响，并讨论制备条件的有效性.

2 胶粉的体积溶胀特性分析

2.1 胶粉掺量对溶胀特性的影响

胶粉掺量是影响胶粉改性沥青的重要因素.胶粉掺量越大,橡胶沥青黏度越高，高温抗变形能力越强，但如果胶粉掺量太高，可能导致低温和疲劳性能不足.郭琦等[6]的研究表明：胶粉掺量在18%～24%时，橡胶沥青性能较好；胶粉掺量量为5%～20%时，胶粉改性沥青具有较好的低温抗裂性[4].分别采用占沥青质量5%、10%、15%、20%、25%、35%掺量的胶粉，在175 ℃下进行1.5 h的沥青体系溶胀实验，达到设计反应时间后，将胶粉从改性沥青体系中洗脱分离，然后测定胶粉粒径，并扣除空白实验影响，得胶粉掺量对溶胀特性的影响如图3所示.

图3 VR随胶粉掺量的变化

Fig.3 VR changing with the increase in dosage of crumb rubber

由图3可知，在溶胀温度175 ℃、处理时间1.5 h的条件下，随着胶粉掺量的增加，胶粉的平均粒径增加幅度和体积膨胀率先逐渐增大再逐渐减小，在胶粉掺量为20%时体积膨胀率达到最大值6.49，即溶胀后胶粉的平均体积增加了6.49倍；而最小掺量5%对应的胶粉膨胀率最小，胶粉的平均体积仅增加了1.06倍.分析认为，胶粉的体积变化主要和沥青中的轻组分有关.在高温液态的沥青中，胶粉吸收了沥青中的轻组分会发生溶胀，进而体积增大；同时轻组分具有很强的溶解性，如果胶粉掺量较小，溶胀后胶粉表面的分子链将会发生降解，进而溶解进入沥青组分中，胶粉体积减小.可见，在热沥青中，溶胀和溶解这两个促使胶粉体积增大和减小的作用共存.当胶粉掺量很小时，沥青中的轻组分充足，胶粉溶胀完毕后，降解溶解作用显著，体积膨胀率最小.若胶粉掺量适中(如20%)，胶粉溶胀充分，但随着沥青中的轻组分的消耗，溶降解作用不足，体积膨胀率最大.若胶粉掺量继续增大，由于轻组分不足，胶粉溶胀作用不充分，体积膨胀率又逐渐减小.因此，从胶粉溶胀的角度来看，胶粉掺量以接近20%为宜.

2.2 溶胀时间对胶粉溶胀特性的影响

胶粉改性沥青的制备一般需要进行搅拌或剪切处理，其中处理时间是影响胶粉改性沥青性能的重要工艺参数.时间过短胶粉溶胀不充分，难以发挥改性效果，但如果时间过长，不仅浪费能源，而且可能使胶粉过分降解，导致橡胶沥青性能劣化.李廷刚等[14]研究认为，胶粉改性沥青制备反应时间最好为45 min左右,不宜超过4 h.为了分析反应时间对胶粉粒径变化的影响，选择20%掺量的胶粉，在175 ℃下制备胶粉改性沥青，搅拌时间分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h，分离胶粉后测量粒径变化，并扣除空白实验影响，得溶胀时间对胶粉溶胀特性的影响如图4所示.

图4 VR随溶胀时间的变化Fig.4 VR changing with the increase in swelling time

由图4可知，随溶胀时间的延长，胶粉的平均粒径变化和体积膨胀率都呈先增大后减小趋势，当溶胀时间为1.5 h时，胶粉的体积膨胀率达到最大值7.50.胶粉在基质沥青中以物理溶胀为主，但同时存在化学反应，且随时间延长，化学反应越来越明显[15].当胶粉掺量和溶胀温度一定时，随时间的延长，胶粉不断地从沥青中吸收轻组分，其体积膨胀率不断加大；但如果处理时间过长，胶粉的化学降解作用逐渐加剧，胶粉颗粒表面的分子链逐渐降解为小分子而进入沥青组分中，导致胶粉体积膨胀率减小.因此，在胶粉改性沥青制备过程中，要选择合适的处理时间.

2.3 温度对胶粉溶胀特性的影响

胶粉改性沥青的制备属于胶粉-沥青混溶体系发生一系列物理化学作用的过程.反应温度对胶粉和沥青之间物化作用有重要影响.李廷刚等[14]分析了反应温度和反应时间对橡胶沥青的性能指标的影响,建议反应温度控制在180～190 ℃.石雪琴等[16]的研究表明，当搅拌温度超过200 ℃时，胶粉裂解过度而导致性能衰减.采用20%的胶粉掺量、1.5 h的搅拌时间，分别在140、150、160、175、195 ℃温度条件下制备胶粉改性沥青，采用洗脱试验分离胶粉后测量胶粉粒径的变化，并扣除空白实验影响，得处理温度对胶粉溶胀特性的影响如图5所示.

图5 胶粉体积膨胀率(VR)随温度的变化Fig.5 VR change with the increase in treating temperature

由图5可知，温度对胶粉在沥青中的溶胀行为影响显著.当反应温度低于160 ℃时，随着温度的升高，胶粉粒径和体积膨胀率都缓慢增大；当反应温度由160 ℃增大到175 ℃时，胶粉体积膨胀率由2.56急剧增加到7.25；当温度增加到195 ℃时，胶粉膨胀率又降为2.30.分析认为，当温度较低时，沥青的流动性较差，对胶粉溶胀起关键作用的轻组分浸润能力较低，同时胶粉颗粒的活性也较差，吸收轻组分的能力有限，胶粉体积膨胀率较小；当系统温度达到175 ℃时，沥青中轻组分的浸润性能和胶粉活性均显著增强，因而胶粉体积膨胀率达到最大值；当温度升高至195 ℃以上时，胶粉将发生严重的降解，同时轻组分对其的溶解能力大幅增加，胶粉体积膨胀率有所降低.因此建议胶粉改性沥青的制备温度不宜超过195 ℃.

3 胶粉在沥青中的微观变化分析

3.1 胶粉改性沥青的红外光谱分析

选择60目胶粉，掺量20%，分别在5组条件下(160 ℃，1.5 h；175 ℃，1.0 h、1.5 h、3.0 h；195 ℃，1.5 h)制备胶粉改性沥青，然后用80目筛对胶粉改性沥青样品进行筛析分离胶粉.将基质沥青以及分离胶粉的沥青样品进行红外光谱分析，并与基质沥青的红外谱图进行对比，分析胶粉改性前后沥青样品的官能团变化.几种沥青样品的红外光谱如图6所示.

图6 沥青样品的红外光谱Fig.6 Infrared spectra of asphalt samples

3.2 胶粉改性的DSC分析

为了进一步探析胶粉改性沥青制备过程中的物化变化，将基质沥青以及分离胶粉的改性沥青样品进行DSC测试，3种温度和3种处理时间下对应的改性沥青样品与基质沥青的DSC曲线对比分别如图7所示.

由图7(a)可以看出，在365 ℃以下，3种温度下制备的胶粉改性沥青及基质沥青的DSC曲线均较平滑，说明此温度区间内改性沥青各相组成与基质沥青较为相近，胶粉在沥青中反应所生成的物质较好地填充到了沥青的各相中.在365 ℃以上的温度区间内，与基质沥青相比，3种温度下制备的胶粉改性沥青的DSC曲线均有较大波动，其中160 ℃和175 ℃制备的沥青样品谱线波动幅度相当，而195 ℃制备的沥青样品DSC谱线出现了强烈的吸热峰，说明在195 ℃下胶粉在沥青中的反应产物与其在其他两个温度下的反应产物有所不同，结合以上实验结果可推测，反应温度过高使得胶粉发生过度降解或与沥青反应生成极性化合物，使沥青性能劣化.图7(b)直观展现了175 ℃下处理时间对胶粉溶降解行为的影响.在低温下几种沥青样品的DSC曲线均十分平滑；在高温区域处理时间1.0 h和1.5 h的DSC谱线有小幅波动，而处理时间3.0 h的沥青样品DSC谱线走势急剧变化，出现了非常强烈的吸热峰，可见即使在相同的处理温度下，如果处理时间过长，可能由于老化或发生团聚及降解行为，胶粉改性沥青体系的物化状态也会发生改变.

图7 沥青样品的DSC曲线Fig.7 DSC curves of asphalt samples

4 胶粉改性沥青黏度特性分析

黏度是评价胶粉改性沥青性能的重要指标，黏度变化在很大程度上反映了胶粉改性沥青流变性能的差异.为了评估制备过程中老化对黏度的影响，进行了空白试验(胶粉掺量D=0%)，在不同条件下制备的胶粉改性沥青粘度变化如图8所示.

由图8可以看出，即使不掺加胶粉，随着温度的升高和时间的延长，沥青的黏度均不断增大，即老化效应显著.随着胶粉掺量的增加，胶粉改性沥青的黏度都不断增大，这是因为胶粉改性沥青的黏度来源于溶解橡胶分子的沥青黏度、胶粉-沥青界面粘滞效应以及胶粉颗粒位阻效应.随着胶粉掺量的增加，以上3种效应均会显著增加，因此黏度急剧增大.当胶粉掺量较小时，随着处理温度的升高，不同处理时间的胶粉改性沥青黏度逐渐增大；但当胶粉掺量超过10%后，处理时间大于90 min的改性沥青黏度均先增大后减小，存在一个峰值.可见，处理温度和处理时间是影响胶粉降解特性的两个关键因素，温度过高或时间过长都可能引起橡胶分子链的降解而导致胶粉改性沥青的黏度降低.适当提高反应温度和延长处理时间具有一定的等效性，在实际工程中需要根据材料特性确定制备条件.

图8 不同处理条件下的黏度变化Fig.8 Viscosity variation under different conditions

综上可知，在胶粉改性沥青制备过程中，胶粉在沥青中发生了化学反应，即在沥青芳香分、饱和分等轻组分作用下，胶粉会发生溶胀，以表面疏松的颗粒或丝状分布在沥青基体中；在较高的温度和较长的处理时间下，胶粉会部分降解成小分子物质溶解于沥青中，使沥青的高低温性能得到改善；但如果温度过高、时间过长，胶粉则会发生过度降解或与沥青组分发生反应生成极性化合物，使沥青性能劣化.可见，胶粉改性沥青宏观性能的变化是胶粉溶胀、降解等物化效应的外在表现.因此，在制备胶粉改性沥青过程中，需要严格控制工艺条件.

5 结论

(1)体积膨胀率可以表征胶粉在沥青中的体积变化特性，制备胶粉改性沥青过程中，胶粉溶胀和降解作用共同存在，同时也是影响胶粉体积膨胀率的两个重要因素，随着胶粉掺量的增加、处理温度的升高以及处理时间的延长，VR均呈先增大后减小趋势.

(3)在195 ℃、1.5h和175 ℃、3.0 h条件下制备的沥青样品DSC谱线出现了强烈的吸热峰，即处理温度过高或时间过长可能发生胶粉过度降解、胶粉团聚或沥青老化行为，胶粉改性沥青的物化状态发生改变，进而导致性能劣化.

(4)从胶粉溶胀与降解特性以及黏度衰变的角度综合考虑，建议胶粉掺量在20%左右，处理温度不宜高于195 ℃，处理时间不宜超过1.5 h.

[1] 孙玉海，盖国胜，张培新.我国废橡胶资源化利用的现状和发展趋势 [J].橡胶工业，2003，50：760- 763. SUN Yu-hai,GAI Guo-sheng,ZHNAG Pei-xin.Present situation and development trend of waste rubber recycling in China [J].Journal of rubber industry,2003，50：760- 763.[2] FRANCISCO Javier López-Moro,MARIA Candelas Moro,FRANCISCO Hernández-Olivares,et al.Microscopic ana-lysis of the interaction between crumb rubber and bitumen in asphalt mixtures using the dry process [J].Construction and Building Materials,2013,48:691- 699.

[3] FRANTZIS P.Crumb rubber-bitumen interaction:cold-stage optical micros-copy [J].Journal of Materials in Civil Engineering,2003,15(5):419- 426.

[4] BAHA Vural KÖK,YILMAZ Mehmet,ALAADDIN Geki L.Evaluation of the low temperature and elastic properties of crumb rubber and SBS modified bitumen and mixtures [J].Journal of Materials in Civil Engineering,2013,25(2):257- 265.

[5] 丁湛，栗培龙.胶粉改性沥青黏度影响因素及预估模型研究 [J].公路，2012(7):213- 216 DING Zhan,LI Pei-long.Research on influence factors and prediction model of viscosity of crumb rubber modified asphalt [J].Highway,2012(7):213- 216.

[6] 郭琦,宋莉芳,梁晓忠,等.废旧胶粉掺加量对基质沥青性能的影响 [J].公路，2014(4)：194- 197. GUO Qi,SONG Li-fang,LIANG Xiao-zhong,et al.Influence of waste powder amount to performance of different grade of asphalt [J].Highway,2014(4)：194- 197.

[7] ABDELRAHMAN M A，CARPENTER S H.Mechanism of interaction of asphalt cement with crumb rubber modifier [J].Transportation Research Record,1999,1661:106- 113.[8] SHEN J，AMIRKHANIAN S，LEE S J.The effects of rejuvenating agents on recycled aged CRM binders [J].International Journal of Pavement Engineering，2005，6(4):273- 279.

[9] FRANTZIS P.Crumb rubber-bitumen interactions:diffusion of bitumen into rubber [J].J Mater Civil Eng,2004,16:387- 389.

[10] ARTAMENDI I,KHALID H.Diffusion kinetics of bitumen into waste tyre rubber [J].AAPT Journal,2006,20(3):22- 33.

[11] 崔亚楠，邢永明，王岚，等.废胶粉改性沥青改性机理 [J].建筑材料学报,2014,14(5):634- 638. CUI Ya-nan,XING Yong-ming,WANG Lan,et al.Improvement mechanism of crumb rubber-modified asphalt [J].Journal of building materials,2014,14(5):634- 638.[12] 杨红强，丁明山，胡斌，等.水辅助溶剂法提取油砂中的沥青 [J].化工进展，2014,33(9):2495- 2516. YANG Hong-qiang,DING Ming-shan,HU Bin,et al.Investigation on water-assisted solvent extraction of bitumen from oil sands [J].Chemical Industry and Engineering Progress,2014,33(9):2495- 2516.

[13] LEUNG H，PHILLIPS C R.Solvent extraction of mined athabasca oil sands [J].Industrial & Engineering Che-mistry Fundamentals，1985，24(3)：373- 379.

[14] 李廷刚,李金钟,李伟.橡胶沥青微观机理研究及其公路工程应用 [J].公路交通科技,2011,28(1):25- 30. LI Ting-gang,LI Jin-zhong,LI Wei.Micro-mechanism study and road engineering application of rubber asphalt [J].Journal of Highway and Transportation Research and Development,2011,28(1):25- 30.

[15] 王笑风，曹荣吉.橡胶沥青的改性机理 [J].长安大学学报(自然科学版),2011,31(2):6- 11. WANG Xiao-feng,CAO Rong-ji.Rubber asphalt modification mechanism [J].Journal of Chang’an University(Natural Science Edition),2011,31(2):6- 11.

[16] 石雪琴,刘勇,王都兴.橡胶粉改性沥青及其性能研究 [J].科学技术与工程,2013,13(17):5050- 05. SHI Xue-qin,LIU Yong,WANG Du-xin.Study of rubber modified asphalt and its properties [J].Science Technology and Engineering,2013,13(17):5050- 05.

Analysis of Swelling and Degradation Characteristics of Crumb Rubber in Hot Asphalt

LIPei-long1DINGZhan2CHENChong1

(1.Key Laboratory of Road Structure and Material Transportation Industry, Chang’an University, Xi’an 710064,Shaanxi,China;2 School of Environmental Science and Engineering, Chang’an University, Xi’an 710064, Shaanxi, China)

To prepare the crumb rubber-modified asphalt (CRMA) is an effective way to recycle waste rubber and reduce environmental pollution. In order to investigate the physical and chemical behaviors of the crumb rubber in asphalt and its modification on asphalt, CRMAs were prepared respectively under the conditions of different powder dosages, temperatures and treatment time. Then, the particle size of the crumb rubber, which had been separated from asphalt by means of the elution method, was measured by using an optical microscope, and the volume expansion rate was proposed to characterize the volume change of the crumb rubber in asphalt. Besides, the IR and DSC tests were conducted on the asphalt samples in which the crumb rubber had been removed by means of the sieve method. The results indicate that (1) swelling and degradation are the two important factors influencing the volume of the crumb rubber in the process of preparing CRMAs, and the volume expansion rate first increases and then decreases with the increases of the crumb rubber dosage and the preparation temperature as well as the extension of the treatment time; (2) after the swelling, the molecular chains of the rubber rupture and release small molecule materials, and the materials dissolve into asphalt and play a role of asphalt modification, which causes the absorption peaks of typical functional groups to significantly increase; and (3) strong endothermic peaks appear in the DSC curves of the asphalt samples prepared under the conditions of 195 ℃, 1.5 h and 175 ℃, 3.0 h, which means that such processing conditions as too high temperature and too long time may lead to the excessive degradation or aggregation of the crumb rubber as well as the asphalt aging, thus changing the physical and chemical states of the CRMAs and degrading their performances. From the perspective of the swelling and degradation of the crumb ru-bber, it is suggested that the crumb rubber dosage and the processing time should respectively be 20% approximately and less than 1.5 h, and that the preparation temperature should not be higher than 195 ℃.

crumb rubber-modified asphalt; swelling; degradation; volume expansion rate; infrared spectra ana-lysis; differential scanning calorimetry

2015- 12- 07

国家自然科学基金项目(51108037)；交通运输部基础研究计划项目(2014319812151)；陕西省自然科学基础研究计划项目(2014JQ7242);长安大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(310821162010) Foundation items: Supported by the National Natural Science Foundation of China(51108037),the Applied Basic Research Project of the Ministry of Transport of China(2014319812151),and the Natural Science Basic Research Plan in Shaanxi Province of China(2014JQ7242)

栗培龙(1980-)，男，博士，副教授，主要从事路面材料与结构研究.E-mail:lipeilong@chd.edu.cn

1000- 565X(2016)12- 0097- 07

U 414.1

10.3969/j.issn.1000-565X.2016.12.014