废橡胶粉在再生沥青混合料中的研究废橡胶粉与沥青的融合质量依赖制备工艺的精准控制不同来源的废橡胶粉对融合质量存在差异，卡车轮胎胶粉因橡胶交联度更高，需延长溶胀时间 5-10 分钟，才能达到与轿车轮胎胶粉相近的分散效果常规掺量下，沥青加热至 165℃即可加入胶粉，一次性投料后经过 30 至 40 分钟溶胀，再以 3000r/min 的转速剪切 5 至 6 分钟就能完成制备，此时混合料的均匀度可通过显微镜观察，胶粉颗粒分布偏差需控制在 5% 以内但掺量提升到 30% 以上时，工艺参数需要全面调整，加热温度需提高至 175℃，胶粉要分 3 到 4 次加入，每次投料量控制在总掺量的 25%-33%，且需等温度回升至 170℃以上再进行下一步，溶胀时间延长至 40 至 50 分钟，温度稳定在 200 至 210℃，剪切转速提升至 4000r/min，剪切时间增加到 8 至 9 分钟这种调整源于体系黏度的变化，超高掺量下混合物黏度从常规掺量的 1.2Pa・s 升至 2.5Pa・s 以上，不改变工艺容易出现胶粉团聚，团聚颗粒直径超过 500 微米时会影响路面平整度化学活化技术的应用为高掺量制备提供了支持，通过在加热阶段加入 0.5%-1% 的有机硫类活化剂，可在 15 分钟内降解部分胶粉的交联键，同时保留 20%-30% 的弹性核心，既将体系黏度降至 1.8Pa・s 左右，解决黏度过大的难题，又为提高掺量创造条件。
有研究采用这种技术，成功制备出掺量达 40% 的改性沥青，其胶粉分散均匀度达 92%，旋转黏度、针入度等指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》要求胶粉改性沥青的基础性能随掺量变化呈现明确规律在 25℃针入度测试中，掺量 20% 的改性沥青针入度为 65，30% 掺量时升至 78，40% 掺量达 85，延度则从 20% 掺量的 12cm 增至 40% 掺量的 18cm，软化点从 52℃降至 48℃，这种变化与胶粉的降解特性直接相关，部分胶粉在活化剂作用下恢复橡胶的弹性与塑性，使体系韧性增强，整体呈现软化趋势180℃旋转黏度测试中，20% 掺量为 1.2Pa・s，30% 掺量为 1.8Pa・s，40% 掺量为 2.3Pa・s，增幅虽随掺量提升逐渐扩大，但均低于基质沥青黏度的 2 倍，不会对施工拌和造成过大影响储存稳定性方面，将改性沥青在 163℃烘箱中静置 48 小时后，20% 掺量产品的离析软化点差为 2.5℃，30% 掺量为 1.8℃，40% 掺量仅为 1.2℃，超高掺量产品的老化后质量损失也更少，20% 掺量损失 0.8%，40% 掺量仅损失 0.5%这是因为降解产生的橡胶小分子与沥青溶质中的芳香分、胶质形成氢键结合，让原本热力学不稳定的体系转变为亚稳定状态，减少分层和老化过程中的轻质成分挥发。
不同粒径的胶粉也会影响基础性能，粒径在 10 至 100 微米区间的胶粉分散效果较好，颗粒分布均匀度达 90% 以上；亚微米级颗粒的存在能进一步优化体系均匀性，将离析软化点差再降低 0.3-0.5℃，但亚微米级胶粉的制备成本较常规粒径高 30%，实际应用中多采用两种粒径混合使用，平衡性能与成本高温环境下再生沥青混合料的抗车辙能力与胶粉特性密切相关通过动态剪切流变试验在 60℃下测得的数据显示，掺量 20% 的改性沥青老化前车辙因子为 3.2kPa，老化后升至 4.5kPa；掺量 30% 的产品老化前为 2.8kPa，老化后为 4.0kPa；掺量 40% 的则为 2.5kPa 和 3.8kPa，超高掺量产品的车辙因子均略小于 20% 掺量的产品这是因为部分胶粉降解为小分子后，材料内部的交联结构减少，整体强度有所下降，导致高温抗变形能力减弱但这种下降幅度有限，40% 掺量产品的车辙因子仍高于规范要求的 2.0kPa，能满足二级及以上公路的使用需求在实际应用中，通过调整胶粉的降解程度可以平衡这一问题，定向可控深度脱硫技术能将胶粉的降解比例从常规的 40% 调节至 25%-30%，保留更多交联结构，使 40% 掺量产品的老化前车辙因子提升至 3.0kPa，接近 20% 掺量水平。
有产业化项目采用 50% 掺量的改性沥青，通过将脱硫程度控制在 20%，并配合添加 3% 的纤维稳定剂，其 60℃车辙因子达 3.5kPa，高温稳定性适配永久性路面工程要求，通车 3 年后路面车辙深度仅为 3.2mm，低于规范限值的 5mm低温条件下的抗开裂性能是废橡胶粉改性沥青的突出优势弯曲梁流变试验在 - 12℃下的测试结果表明，掺量 20% 的改性沥青劲度模量为 800MPa，蠕变速率为 0.3mm/h；掺量 30% 时劲度模量降至 650MPa，蠕变速率升至 0.45mm/h；掺量 40% 时劲度模量进一步降至 500MPa，蠕变速率达 0.6mm/h，意味着低温下材料更易发生形变，开裂几率随之减小超高掺量产品的疲劳极限温度更低，在满足疲劳因子小于 5MPa 的条件下，40% 掺量沥青的疲劳极限温度为 - 18℃，20% 掺量则为 - 12℃，抗疲劳性能优势显著这种性能优势源于橡胶本身的弹性特征，即使部分胶粉发生降解，保留的弹性核心仍能在低温下通过形变吸收应力，缓解路面收缩产生的微裂纹在寒冷地区的路面应用中，采用 35% 掺量的改性沥青，冬季低温开裂率较普通沥青路面降低 60%，每年减少因裂缝修补产生的维护成本约 200 万元 / 公里，路面设计使用寿命从 10 年延长至 15 年。
此外，不同粒径胶粉对低温性能的影响存在差异，亚微米级胶粉能使 40% 掺量沥青的劲度模量再降低 50MPa，进一步提升低温抗裂性，但考虑成本，实际工程中多采用常规粒径与亚微米级按 9:1 的比例混合水稳定性是评价再生沥青混合料耐久性的重要指标胶粉的加入改变了沥青与集料的黏结界面特性，橡胶颗粒的存在会在界面形成微小空隙，在水的长期作用下，水分易渗透至界面，导致黏结力出现衰减试验显示，常规掺量改性沥青混合料的浸水残留稳定度为 85%，略低于基质沥青的 90%；但超高掺量产品通过橡胶小分子与沥青的充分融合，界面空隙率从 20% 掺量的 4% 降至 40% 掺量的 2%，浸水残留稳定度反而提升至 88%这是因为均匀的体系结构减少了水分渗透的通道，橡胶成分的憎水性也能在界面形成防护层，降低水分对黏结力的破坏在多雨地区应用时，通常需要配合稳定剂使用，常用的稳定剂包括有机硅烷类和聚酰胺类，有机硅烷类稳定剂能与胶粉表面的羟基反应，增强胶粉与沥青的结合力，使 40% 掺量混合料浸水 48 小时后的稳定度损失控制在 8% 以内；聚酰胺类稳定剂则通过分子链缠绕作用提升界面黏结力，稳定度损失可控制在 10% 左右，实际工程中多根据当地雨水酸碱度选择，酸性雨水地区优先选用有机硅烷类。
此外，集料类型也会影响水稳定性，采用玄武岩集料的 40% 掺量混合料，浸水残留稳定度较石灰岩集料高 3%-5%，因为玄武岩与沥青的黏结力本身更强，能进一步抵御水损害废橡胶粉的掺量比例直接影响再生沥青混合料的综合性能内掺 25% 通常被视为高掺量的起点，这一比例接近相体系中分散相与连续相的相反转临界点，超过 25% 后，胶粉从分散相逐渐向连续相过渡，性能变化幅度开始扩大掺量低于 20% 时，改性效果有限，低温抗裂性提升不明显，-12℃劲度模量仅比基质沥青降低 100MPa，路面冬季仍易出现微裂纹；达到 30% 时，低温性能和抗疲劳性显著改善，劲度模量降低 300MPa，疲劳寿命延长 50%，但高温稳定性略有下降，60℃车辙因子较 20% 掺量降低 0.4kPa；超过 40% 后，体系黏度会从 20% 掺量的 1.2Pa・s 大幅上升至 2.5Pa・s，对施工设备提出更高要求，需要配备带加热套的专用搅拌设备，拌和时间需从常规的 45 秒延长至 60 秒，才能保证拌和均匀不同应用场景对掺量的需求存在差异，市政道路对低温性能要求较高，冬季气温多在 - 5℃至 5℃，可采用 30% 至 40% 的掺量，兼顾抗裂性与施工便利性；高速公路因车流量大，对高温稳定性要求更严格，夏季路面温度可达 60℃以上，掺量多控制在 25% 至 35% 之间，平衡高温抗车辙与低温抗裂。
河北省交规院的研究显示，通过配方优化，50% 掺量的改性沥青也能满足特定工程的功能化需求，其 60℃车辙因子达 3.2kPa，-12℃劲度模量降至 480MPa，可用于对耐久性要求极高的长大隧道路面抗老化性能的提升是废橡胶粉改性沥青的重要价值体现沥青材料在长期使用中会因光、热、氧气作用发生老化，轻质组分挥发、大分子交联，导致脆性增加、黏结力下降，路面易出现龟裂胶粉的加入能延缓这一过程，橡胶中的碳碳双键可与氧气反应，消耗沥青老化过程中产生的自由基，尤其是超高掺量产品表现更为突出试验数据显示，经过 2000 小时人工加速老化后，40% 掺量改性沥青的质量损失为 0.5%，20% 掺量为 0.8%，基质沥青则达 1.2%；延度保留率方面，40% 掺量为 65%，20% 掺量为 55%，基质沥青仅为 45%这种优势还来自橡胶成分对沥青的物理包裹作用，降解产生的小分子能填补沥青老化过程中形成的微空隙，减少氧气渗透，使老化速率降低 30%在紫外线照射强烈的地区，这种抗老化效果更为明显，采用 40% 掺量改性沥青的路面，老化龟裂出现时间比普通沥青路面推迟 3-4 年，通车 6 年后路面龟裂率仅为 8%，而普通沥青路面同期龟裂率已达 25%。
此外，抗老化性能还与胶粉的预处理方式有关，经过微波预处理的胶粉，其表面活性基团增加，与沥青的结合更紧密，能使 40% 掺量沥青的延度保留率再提升 5%-8%，实际工程中预处理成本增加约 5 元 / 吨，但可延长路面寿命 2-3 年，综合效益显著行业规范为废橡胶粉改性沥青的应用提供了技术依据《废胎胶粉橡胶沥青》明确将其定义为废胎胶粉与沥青通过专用设备拌和制成的改性沥青，规定了胶粉的粒径范围、灰分含量等指标，为原材料质量控制提供依据《稳定型废旧轮胎胶粉改性沥青》则进一步规定了基质沥青、胶粉与添加剂的混合工艺，要求拌和温度不低于 160℃，剪切转速不低于 3000r/min，确保产品均匀性这两项标准虽未明确具体掺量，但都强调了产品需符合针入度、软化点、储存稳定性等技术要求，其中储存稳定性的离析软化点差不大于 2.5℃，为生产和检测提供基本框架部分地方标准在此基础上进一步细化，对活化剂使用作出明确规定，要求有机硫类活化剂的添加量控制在 0.5%-1%，制备温度根据掺量调整，30% 掺量时不低于 170℃；部分地方标准则针对高温多雨气候，规定用于高速公路的胶粉改性沥青掺量不低于 25%，浸水残留稳定度不低于 85%，推动技术的规范化应用。
这些规范的实施减少了生产中的质量波动，不同企业生产的 40% 掺量改性沥青，其针入度偏差可控制在 10 以内，为工程选材提供可靠参考胶粉改性沥青的产业化应用已形成成熟的技术路径定向可控深度脱硫技术基于双螺杆塑化工艺，螺杆长径比设为 40:1，通过控制螺杆转速和机筒温度，可实现胶粉脱硫程度的精准调节，从 30% 到 50% 掺量的产品均可按需制备，生产效率达 5 吨 / 小时，较传统间歇式工艺提升 3 倍在永久性路面工程建设中，这种技术已实现产业化落地，通过在胶粉中添加 2% 的相容剂，解决了高掺量产品施工流动性不足的问题，混合料摊铺温度可控制在 160 至 170℃，与常规改性沥青相近，碾压采用双钢轮压路机和胶轮压路机组合，压实度可达 98% 以上，平整度偏差控制在 3mm/3m 以内投入使用后，高掺量改性沥青路面的裂缝发生率低于常规路面，40% 掺量路面通车 5 年后的裂缝率为 12%，而 20% 掺量路面同期为 25%，养护频率从每年 1 次减少至每 2 年 1 次，综合养护成本降低 40%这种产业化实践还实现了废旧轮胎的资源化利用，1 公里高速公路采用 40% 掺量改性沥青，可消耗废轮胎约 5。