摘要：干法工艺生产的橡胶沥青混合料中的橡胶粉究竟对沥青有无改性，一直是橡胶沥青研究中争论颇多的问题。首先对采用湿法和干法工艺生产的橡胶沥青混合料的水稳定性和高低温性能进行了分析验证，结果表明：两种工艺生产的橡胶沥青混合料这些性能差别不大；由于干法橡胶沥青混合料的橡胶沥青是在施工中形成而不是事先拌制的，通过对抽提得到的回收沥青进行微观和宏观性能试验，并对剥离的橡胶粉颗粒表观形态的变化进行了分析，发现干法橡胶沥青混合料在施工中，橡胶粉颗粒在催化剂的帮助下对沥青存在类似于湿法工艺中橡胶粉颗粒在沥青中溶胀脱硫等此类的改性，并且效果接近。从沥青改性的角度解释了为何在有催化剂参与下，干法生产的橡胶沥青混合料性能同样可以达到湿法工艺的水平，为干法橡胶沥青混合料的推广提供参考中国沥青网sinoasphalt.com。

关键词：橡胶沥青混合料；干法；湿法；抽提；胶粉形态

作为橡胶沥青混合料应用的重要方法———干法工艺，它的发展经历了3个阶段［1］：第一阶段是“Plus Ride”系统，用混合料质量3%～5%的粗颗粒橡胶粉，为的是破除路面薄冰和改善抗滑能力，并未考虑到对沥青改性作用；第二阶段在第一阶段的基础上增加了一部分细橡胶粉以改善沥青性能，称为“类集料TAK系统”；第三阶段是全部采用细橡胶粉，去掉弹性集料功能，增加改善沥青性能，橡胶粉用量也下降到混合料的1%以下，称为“新干法”。由于干法橡胶沥青混合料在拌缸内生产，橡胶粉与沥青反应时间短，对沥青改性作用有限，因此必须加入促进橡胶粉与沥青反应的催化剂，在诸如维他连接剂TOR等催化剂的作用下，干拌橡胶沥青混合料的性能得到很大提高［2］。

但是大多数业内人士认为即使在催化剂的作用下，干拌工艺因缺乏像湿法那样的沥青和橡胶粉充分溶胀，无法保证其能否有效改善沥青性能［3］，这些观点限制了干拌工艺在橡胶沥青领域的应用，无法发挥干法工艺施工简便、工法易行、造价低的优势，因此本文在验证采用干法工艺的橡胶沥青混合料性能的基础上，通过微观和宏观试验分析采用干拌工艺后混合料中的沥青性能是否被橡胶粉改性，改性效果如何。

课题组通过前期研究发现了一种反应剂CTOR，见图1，能够将胶粉适度脱硫，增加橡胶粉与沥青中的分散和相容，有效提高了沥青与橡胶粉溶胀的效率，随之提升了橡胶粉改性沥青性能；加之取材广泛，成本低廉，加工简单，已经在国内多条公路中应用［4-7］。文章所用胶粉均为CTOR和橡胶粉在工厂加工反应良好的成品胶粉，称为高聚熟化橡胶粉，课题组将这种新干法工艺称为直投式橡胶沥青。

根据前期研究，试验选用级配典型的AC-13C，级配见表1，油石比选择4.7%，控制参数依据课题组研究得出的干法橡胶沥青控制参数［7］，见表2。

干法首先将石料和胶粉一起在180℃的拌锅搅拌均匀分散，然后加入温度为170℃左右的沥青拌和后取出，混合料在180℃的烘箱焖料1h。然后按照规范T0709-2011制作马歇尔试件。与干法不同，湿法是首先将胶粉与沥青在180℃高速剪切15min制成橡胶沥青，然后在180℃的烘箱放置1h。继而将石料在180℃的拌锅搅拌均匀分散，加入制作好的橡胶沥青搅拌，按照规范制作马歇尔试件。湿法工艺橡胶沥青关键参数见表3。

从试验数据分析，干法制作的试件水稳定性和高温稳定性大于湿法的水稳定性，但差别幅度不大，两种方法的低温稳定性能基本相似，干法和湿法制备的混合料在性能上基本一致。从混合料性能角度说明反应剂CTOR能够有效地改善干法橡胶沥青混合料的性能，但能否直接有效改善沥青的性能，需要验证。

由于干法是将集料、胶粉、沥青和反应剂直接在拌和锅中接触拌和，所以无法直接得到改性沥青的结合料，只有通过沥青混合料抽提得到沥青，并经过微观方法观察，并与湿法工艺橡胶沥青和沥青混合料的抽提沥青结果相比较，分析胶粉的微观形态，与前文的湿法工艺分离的胶粉的微观形态对比。

依照干法和湿法两种不同工艺，根据级配拌和混合料，称量抽提混合料的量，放入烘箱焖料1h，随后冷却抽提，获得抽提后的沥青和矿料。抽提仪采用天津宏宇试验仪器制造有限公司生产的型号为DLC-3的离心式沥青混合料抽提仪，通过离心分离法分离混合料中的沥青和矿料，用于检测沥青用量（油石比），以及评价沥青的沥青品质。该类型抽提仪的一次性抽提混合料容量为1.5kg，离心转速达到3000r/min。

抽提残留后的胶粉多集聚成块，表面黏度增大，胶粉整体偏软，见图2。电镜观察图见图3，在反应剂CTOR的作用下，可以推断在橡胶沥青制备过程中胶粉发生了一定程度的脱硫反应，硫物质从合成橡胶中分离出来，溶于沥青，同时这一过程中产生刺激性气味。硫磺自身也可作为一种沥青改性剂，可使沥青针入度降低，软化点上升，高温性能提高。

通过微观手段观测胶粉形态的变化，见图4。CTOR本身具有双键结构，可与橡胶改性沥青硫化产生交联，形成共混网络体系。CTOR加速了胶粉脱硫和降解速度，胶粉部分溶解沥青后分布均匀，CTOR与橡胶粉改性沥青发生交联反应和接枝反应［8］，使得抽提后的胶粉的黏性增强，所以抽提残留后的胶粉黏度增大集聚成块，胶粉整体偏软。

图5为两种工艺抽提后胶粉的微观形态图，由于直投式橡胶沥青混合料没有高速剪切，胶粉颗粒偏大，胶粉与沥青接触表面积较小，但左图的直投式与右图的湿法中的胶粉颗粒表面的微观形态基本一致，在左图颗粒能发现黏附的CTOR成分，说明在CTOR作用下橡胶颗粒不但存在类似溶胀过程中的脱硫降解反应，而且反应程度和效果接近，可判断干法工艺中的沥青得到了与湿法工艺一样的改性。

通过研究湿法橡胶沥青和直投式橡胶沥青混合料抽提后的胶粉微观形态和宏观效果，证明了湿法橡胶沥青和直投式橡胶沥青混合料在改性机理和路用性能的一致性。但是为研究直投式工艺的胶粉与沥青胶结料的改性效果，还需要对沥青结合料的性能进行研究。

（1）抽提后沥青的微观状态，见图6。

通过图6可以看出，干法橡胶沥青混合料通过抽提之后，胶粉仍有部分存在于沥青之中，同样湿法工艺橡胶沥青也未能全部将胶粉溶于沥青之中，都有一部分粒子充当集料。

（2）抽提后沥青的性能分析。

通过抽提仪抽提沥青，分别使用针入度体系和

SHRP体系评价两种工艺抽提获得的沥青。根据

《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011），实验结果见表5和表6。

根据表5和表6的沥青性能数据，可以得出两种工艺混合料抽提分离后的沥青性能指标基本相似，虽然其中一些指标有差别，但相差幅度不大。尽管抽提出的沥青与原样沥青会有些差别，但在同样抽提工艺的情况也能在一定程度上说明它们的性能是相似的，从而表明干法工艺对沥青的改性作用和湿法工艺对沥青的改性作用效果基本一致。

（1）无论是干法还是湿法工艺，大多数胶粉都参加到沥青改性中，其他胶粉会进入到混合料中充当集料，两种工艺在沥青改性效果方面差异不大，这是干法橡胶沥青混合料性能同样出色的前提。

（2）反应剂CTOR在干法工艺中对提高胶粉改性沥青效果起到关键性作用。

（3）从抽提后的沥青性能指标的对比分析可知，直投式橡胶沥青与湿法工艺橡胶沥青有着相似的路用性能，从工艺步骤上看直投式橡胶沥青具有操作简洁性和施工高效性。适用于各类公路工程沥青路面施工。