《干投法废轮胎热解炭黑改性沥青路面施工技术规程》编制说明

《干投法废轮胎热解炭黑改性沥青路面施工技术规程》

编制说明

一、工作简况

1、任务来源

2022年6月20日，中国国际科技促进会标准化工作委员会发布“关于开展《废

轮胎热解炭黑改性沥青路面施工技术规程》团体标准立项通知”（【2022】中科促

标字第239号），项目计划编号为CI2022125。

2、制定背景

废轮胎热解炭黑改性沥青混合料，是将废轮胎热解炭黑作为沥青混合料添加剂，

配制的一种新型改性沥青混合料----热解炭黑改性沥青混合料。它相比普通沥青混

合料，提高沥青路面的抗磨耗性，并改善沥青感温性；提高了沥青混合料的高温性

能和抗渗性，降低了温度敏感性，但对疲劳性能和低温性能无影响。这种新型改性

沥青混合料既利用了廉价的废轮胎热解炭黑，又提高了沥青混合料的高温性能，是

一种高温性能突出，其他性能基本保持的廉价改性沥青混合料。

热解炭黑是轮胎热解的重要产物，项目组对热解炭黑的组成（包括整体组成和

表面化学组成）和炭黑的结构形态、热解炭黑改性沥青机械、流变行为、炭黑沥青

混合料设计和路用性能，试验路和实体工程铺筑工艺进行系统研究。我国也颁布了

《沥青混合料改性添加剂第7部分：废旧轮胎热解炭黑JT/T860.7-2017》交通运输

部行业标准，提出了废轮胎热解炭黑用于沥青混合料添加剂的产品技术要求。但由

于没有相应的热解炭黑改性沥青混合料的设计方法；另外，对热解炭黑改性沥青的

现场制备工艺、热解炭黑改性沥青机理及热解炭黑改性沥青混合料性能方面的研究

较少，这阻碍了热解炭黑应用于道路工程中。至今没有在我国修筑废轮胎热解炭黑

改性沥青混合料的相关标准或技术指南。本项目在当前废轮胎热解炭黑产品性能研

究的基础上，主要研究了废轮胎热解炭黑改性沥青的制备方法，及其改性沥青的机

理和规模化应用技术，达到改善现有材料的应用性能，丰富现有改性沥青的品种，

替代部分基质沥青，降低改性沥青混合料价格的目的。通过试验路的观测和室内试

验的分析，铺筑实体工程。通过对试验路进行跟踪检测，对产品的应用性能进行评

价，以获得废轮胎热解炭黑改性沥青混合料设计参数和路用性能，提出完整的废轮

胎热解炭黑改性沥青机理、制备方法和路用性能及规模化应用技术系列成果。这些

成果将为推动废轮胎炭黑改性沥青混合料路面的推广应用提供依据。标准的编制，

将为丰富和发展我国改性沥青混合料类型，提高沥青路面抗高温性能，延长路面使

用寿命做出贡献。同时实现废轮胎热解炭黑替代部分沥青，又疏通了国内废轮胎热

解炭黑的消费渠道，使中国国内自有资源得到充分利用，促进了废轮胎的回收利用。

本标准编制内容符合我国资源节约和环境保护发展循环经济、绿色交通的主题。

3、起草人及分工

本文件起草单位：江西宜春市政交通建设有限公司、江西省赣西公路工程监理

有限公司、宜春市公路事业发展中心、伊克斯达(青岛)控股有限公司、长沙理工大

学、湖南民道工程检测有限公司、武汉工程大学。

本文件主要起草人：杨晚生、胡海云、许祥云、甘新众、甘文波、王福琴、刘

群艳、李闯民、陈晓燕、甘有为、叶岩下、李元元、李舒、邓覃浩、李壮壮、孟

潇飞、唐钞、张洪显、祝云豪、刘泉、易帅兵、刘舻标。

本标准主要起草人及所做的工作见下表：

表1标准主要起草人及工作

序号参加单位起草人主要工作

江西宜春市政交通建设

1杨晚生项目负责，项目申报，实体工程和标准条文起草

有限公司

江西省赣西公路工程监负责项目的组织，编制调研和试验验证方案并实

2胡海云

理有限公司施，确定标准大纲，条文编写。

江西省赣西公路工程监国内外相关标准和技术资料的收集，负责标准起

3许祥云

理有限公司草和编制说明的编写工作；

宜春市公路事业发展中

4甘新众参加方案确定、参与调研及试验验证等。

心

江西宜春市政交通建设

5甘文波参与方案确定，关键技术指标的试验验证

有限公司

江西宜春市政交通建设

6王福琴参与方案确定及标准编写、参与试验验证等

有限公司

宜春市公路事业发展中

7刘群艳负责协调调研事宜、参与方案确定、试验验证等

心

8长沙理工大学李闯民参加方案确定、参与调研及试验验证等

9伊克斯达(青岛)控股有陈晓燕参加方案确定、参与调研及试验验证等。

限公司

10长沙理工大学甘有为参加方案确定、参与调研及试验验证等。

宜春市公路事业发展中

11叶岩下参加方案确定、参与调研及试验验证等。

心

12武汉工程大学李元元参加方案确定、参与调研及试验验证等。

湖南民道工程检测有限

13李舒参与试验验证、标准条文编写等。

公司

14长沙理工大学邓覃浩参与调研及试验数据整理，标准条文编写等。

15长沙理工大学李壮壮参与调研及试验数据整理，标准条文编写等

16长沙理工大学孟潇飞参与调研及试验数据整理，标准条文编写等

17长沙理工大学唐钞参与试验数据整理，标准条文校核等

18长沙理工大学张洪显参与试验数据整理，标准条文校核等。

19长沙理工大学祝云豪参与试验数据整理，标准条文校核等。

20长沙理工大学刘泉参与试验数据整理，标准条文校核等

21长沙理工大学易帅兵参与试验数据整理，标准条文校核等

22长沙理工大学刘舻标参与试验数据整理，标准条文校核等

4、编制过程说明

4.1起草阶段

2022年8月，项目组主要成员完成江西省交通厅《废轮胎炭黑改性沥青混合料应

用技术研究》等项目，并对国内外相关废轮胎炭黑及炭黑沥青混合料的标准、规程

进行了调研；课题组转换角色成立标准编写组，申请立项。

2022年9月-12月，编写组主要成员总结提出我国常用于道路的废轮胎热解炭黑

特性，总结提出适合我国气候的废轮胎炭黑改性沥青材料的及沥青混合料技术要求，

总结废轮胎热解炭黑改性沥青混合料设计和施工工艺。对一些关键参数进行试验补

充验证，深入论证。

2023年1月-7月，提出适合我国气候的废轮胎热解炭黑改性沥青混合料的技术指

标、标准和试验方法；完成团体标准编制征求意见稿。形成编制说明草稿。征求编

写组成员意见，决定根据标准的内容，调整标准名称为：干投法废轮胎热解炭黑改

性沥青路面施工技术规程。

4.2征求意见阶段

9月，标准由中国国际科促会标准化工作委员会在全国团体标准信息平台，面向

社会进行公开征求意见。同时由标准编制工作组组织向相关机构、单位进行定向征

求意见。

4.3审查阶段

4.4报批阶段

二、标准编制原则和确定标准主要内容的依据

1、标准的编写原则

本标准编写将遵循如下编制原则：

①服务相关规范、通用性原则。做好与相关标准、规范的协调、衔接，保证技

术规范体系的统一性、完整性和一致性。

②成熟性原则。鉴于本标准的可靠性和重要性，编写的技术规程须进行充分技

术论证或试验验证，应依据充分，理论正确，验证可信，确保编制标准的技术成熟

性、可靠性。

③可操作性原则。标准应条文明晰、规范，简便易用，可操作性强。

2、提出本标准的依据

2.1现场实体工程技术依据

废轮胎热解炭黑改性沥青及沥青混合料，是将废轮胎热解炭黑作为沥青混合料

添加剂，配制的一种新型改性沥青混合料----热解炭黑改性沥青混合料。采用工业

固废废轮胎热解炭黑作为沥青混合料添加剂使用，实现减少沥青的消耗，达到了节

能减排的效果，提高沥青混合料高温稳定性、抗老化问题，抵御重载交通能力。同

时破解重载交通下路面抗车辙技术问题，延长沥青路面使用寿命，减轻管养单位养

护管理经济负担。

根据江西省科技项目《废轮胎热解炭黑改性沥青混合料应用技术研究》及道路

与结构交通行业重点实验室（北京）开放基金项目等系列研究成果起草该标准，2020

年，依托实体项目一依托宜春市万载县G320沪瑞线修复养护路面大修工程。本次项

目起于布塘村，起点桩号为K991+121，终于石塘里，终点桩号为K997+933，项目全

长6.812km，为一级公路沥青路面，设计时速为80km/h。本次试验路段选取其中一

段，起止点桩号为K993+710～K994+620，机动车道为双向四车道，路面宽度为20m。

2021年，8月实体工程二位于江西省宜春市铜鼓县境内，依托省道S222铜鼓县棋坪

镇至温泉镇公路改建工程项目。该项目起点位于铜鼓县棋坪镇北，终点与昌铜高速

铜鼓互通连接线平交。试验路段始末桩号点为K18+960~K19+660，路基宽度8.5m，

路面宽度7.5m，路面结构采用4cm厚的废轮胎热解炭黑改性沥青AC-13型沥青混凝

土作为上面层，制备工艺采用干投法，施工方案与前述试拌最优方案下的生产参数

一致。首件工程铺筑完成后，对首件工程进行了质量检测与评价。对干投法废旧轮

胎热解炭黑改性沥青混合料进行大量室内试验研究，系统的总结了干投法废旧轮胎

热解炭黑改性沥青混合料的制备工艺和室内成型方法、马歇尔技术指标要求、路用

性能技术指标要求，并成功铺筑由干投法生产的废旧轮胎热解炭黑改性沥青AC-13

表面层首件工程。2个实体工程，经过近3年运行，路面没有发现明显早期病害，

性能良好。

2.2热解炭黑沥青混合料室内试验研究依据

（1）热解炭黑改性沥青的制备工艺

考虑热解炭黑掺量、剪切时间、剪切温度和剪切速率4个因素，参考已有研究

4

基础，每个因素设计3个水平，运用正交试验方法，选用L9（3）正交表以热解炭

黑软化点、延度和针入度三大指标综合最优为目标，研究热解炭黑改性沥青的室内

制备工艺。

（2）热解炭黑改性沥青交互作用和机理研究

通过扫描电子显微镜，研究热解炭黑改性沥青共混或填充增韧体系的形态结构，

热解炭黑与沥青的相容性及其在沥青中的均匀分布状态。

采用小角X射线散射仪（small-angleX-rayscattering，SAXS），根据布喇格

方程分别计算炭黑与沥青共混前后晶面层间距，以确定沥青大分子是否插入炭黑碳

晶层或链状结构中。通过Porod-Deebye相关函数法，研究炭黑/沥青相体系的相关长

度、界面层厚度等。拟采用微粒子力学显微镜AFM沥青表面特性测定等试验方法，对

比分析基质沥青与热解炭黑改性沥青的粘结强度、表面能、表面张力、模量的变化。

从热解炭黑在沥青中粒径的均匀性、表面分形特征和微观力学方面，研究热解炭黑

改性沥青的机理。

研究不同孔隙结构下热解炭黑改性沥青的线性粘弹性特征，依据界面吸附膜厚

度、热解炭黑与沥青相容特性对炭黑与沥青的交互作用进行表征与评价。

采用傅立叶红外光谱与荧光显微镜等微观研究手段，对热解炭黑沥青的改性作

用机理进行研究。

（3）热解炭黑改性沥青技术性能研究

对热解炭黑改性沥青进行短期老化和长期老化，采用流变学理论、疲劳破坏理

论，使用动态剪切流变仪（DSR）、UV紫外光老化对热解炭黑改性沥青老化前后的

流变性能、疲劳性能进行研究，以期系统地对比分析不同工艺的热解炭黑改性剂、

不同老化程度对沥青性能的影响，研究热解炭黑改性沥青的力学、流变技术性能。

（4）基于路用性能的热解炭黑改性沥青混合料设计方法研究

采用浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比（TSR）评价混合料的抗水损害性

能；采用沥青路面分析仪（APA）和车辙试验评定面层混合料的抗车辙性能；采用

MTS测定混合料的间接拉伸时的蠕变柔量和蠕变强度，评定混合料的低温抗裂性。

采用汉堡轮辙仪（HWTT）评定混合料的抗车辙、抗剥落和抗水损害性能。全面系统

评价热解炭黑改性沥青混合料性能。提出基于性能的热解炭黑改性沥青混合料设计

方法、评价指标和技术要求。

（5）研发热解炭黑改性沥青的生产设备和生产工艺

考虑热解炭黑的表面微结构特征，热解炭黑聚集体大小颗粒并存，有少量ZnO、

ZnS等无机物附着在热解炭黑的表面。在与基质沥青共混过程中兼顾物理反应和化

学反应。因此，研发热解炭黑改性沥青共混设备。研发出兼顾有机、无机改性剂的

共混设备，通过试验，选择合理的生产工艺参数。

（6）热解炭黑改性沥青混合料的生产工艺及现场指标控制

在调研一些新型改性剂混合料生产工艺和现场混合料指标和控制标准的基础

上，对热解炭黑改性沥青混合料，通过黏温曲线、压实度控制方式等方法，研究热

解炭黑改性沥青的施工温度、压实工艺。通过铺筑试验路的检测，总结提出热解炭

黑改性沥青现场检测指标和标准。

3、制定本标准的基础

基于公路建设材料用量大与热解炭黑材料性能适配性强的特点，将热解炭黑用

于沥青改性，可同时解决热解炭黑利用率低与沥青材料成本过高的难题。但热解炭

黑作为一种产物，其自身性能取决于热解工艺与设备，不同性能的热解炭黑制备的

改性沥青与混合料在研究中的性能存在分歧。此外，已有研究主要从市场中已有的

产品中进行选择，未从沥青改性的角度去优化热解炭黑的结构。因此，研究热解炭

黑的结构对其改性沥青性能的影响，并进一步研究热解炭黑沥青改性机理，对热解

炭黑产品的选择、热解炭黑改性沥青和混合料的开发具有重要的科学意义。

国内外对热解炭黑及其复合改性沥青配方及其混合料配合比设计方法研究较

少，且尚未形成相应的行业标准，导致无法为设计、室内外试验乃至路面施工提供

参考数据。这使得热解炭黑在道路中的推广应用受阻，无法获得经济与社会效益。

因此，通过统计学方法研究热解炭黑及其复合改性沥青的配方组成，并进一步优化

其沥青混合料配合比设计方案，最终形成行业标准，为热解炭黑改性沥青的推广应

用奠定基础。

在实际施工中由于热解炭黑粒径分布介于纳米与微米间，密度小，重量轻，投

料过程中易随风飘动，若使用传统投料设备，会造成环境污染，还会对投料人的身

体造成伤害。因此研发并改进沥青拌合楼投料设备，对热解炭黑改性沥青混合料的

生产具有重要的环保意义。

国内外已有研究关于干投法热解炭黑沥青混合料的施工工艺研究较少，现场施

工人员、机械、材料、方法以及使用环境尚不清楚。因此，提出相应的施工工艺并

形成施工技术指南，并进一步铺筑实体工程，对热解炭黑沥青路面新技术推广应用

具有重要的示范意义。

项目研究成果获得授权专利1项，主编行业标准1部，发表论文21篇（SCI和

EI收录10篇），成果在江西省应用，经济社会效益显著，推广应用前景广阔。

4、实验内容

对湿法、干投法废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料进行大量室内试验研究，系

统的总结了干投法废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料的制备工艺和室内成型方法、

马歇尔技术指标要求、路用性能技术指标要求，并成功铺筑由干投法生产的废旧轮

胎热解炭黑改性沥青4cmAC-13表面层首件工程和5cmAC-16+8cmATB25实体工程。

5、实际应用效果

2020年8月，依托省道S222铜鼓县棋坪镇至温泉镇公路改建工程项目。该项目

起点位于铜鼓县棋坪镇北，终点与昌铜高速铜鼓互通连接线平交。试验路段始末桩

号点为K18+960~K19+660，路基宽度8.5m，路面宽度7.5m，路面结构采用4cm厚的废

轮胎热解炭黑改性沥青AC-13型沥青混凝土作为上面层，制备工艺采用干投法。首件

工程铺筑完成后，对首件工程进行了质量检测与评价。2023年7月跟踪观测，路面无

任何病害。

三、主要试验或验证的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经

济效果

1、主要试验或验证的分析

1）.干投法废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料的制备工艺和室内成型方法确定

过程及可行性分析

普通沥青混合料及其他改性沥青混合料的制备工艺和室内成型方法主要参考

《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）和《公路工程沥青及沥青混合料

试验规程》（JTGE20-2011）的相关内容，本标准编制组成员在参考上述两本规范

和沥青混合料改性添加剂第七部分：废旧轮胎热解炭黑（JT/T860.7-2017）的基

础上，确定其制备工艺和室内成型方法。

孟潇飞[9]先通过湿法制备废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料来确定最佳油石

比，然后以同样的集料配比和油石比采用干投法制备混合料，混合料拌和顺序为先

将热解炭黑改性剂和热矿料干拌，再加入预定用量的基质沥青湿拌，最后加入填料

再拌和90s。选取热解炭黑掺量、干拌时间、湿拌时间、沥青加热温度、矿料加热

温度和混合料拌和温度共６个因素，每个因素设3个水平，进行6因素3水平的正

交试验，以湿法制备的马歇尔试件的空隙率体积参数为优化指标，确定有关干投法

废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料室内制备的最佳工艺参数。通过对正交试验结果

进行直观分析和方差分析，得出６个因素对热解炭黑改性沥青混合料空隙率指标的

影响程度大小顺序为：热解炭黑掺量＞干拌时间＞湿拌时间＞矿料加热温度＞混合

料拌和温度＞沥青加热温度。干法废轮胎热解炭黑改性沥青混合料室内拌和的最佳

参数为：热解炭黑掺量10%、干拌时间15s、湿拌时间90s、沥青加热温度155℃、

矿料加热温度190℃、混合料拌和温度170℃，在制备参数最优组合方案下，干投法

废轮胎热解炭黑改性沥青混合料的相关路用性能指标均满足规范技术要求，验证了

本编制组所提出的工艺参数制备干投法炭黑改性沥青混合料满足现行规范技术要

求。

李闯民[1]在孟潇飞确定的干投法废轮胎热解炭黑改性沥青混合料的最佳工艺

参数基础上，对70号沥青混合料和用湿法、干投法工艺制备的10%废旧轮胎热解炭

黑掺量的改性沥青混合料的路用性能继续进行室内试验研究，得出干投法制备的废

旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料的抗车辙、低温抗开裂和抗水损害性能均满足规范

要求，可以用于铺筑沥青路面，与70号沥青混合料相比，其高温、低温性能均更优，

而抗水损害性能稍差，进而验证了拌和工艺的可行性。

王凯[5]选取干投法废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料制备工艺中的四个主要

因素来分析，分别为：热解炭黑掺量、湿拌时间、拌和温度、矿料加热温度，每个

因素3个水平，进行4因素3水平正交试验，以冻融劈裂强度比和动稳定度为优化

指标，经过直观分析和方差分析得出：对于动稳定度指标，各因素所选最优水平及

影响程度大小关系为热解炭黑掺量（10%）＞拌合温度（180℃）＞湿拌时间（120s）

＞矿料加热温度（180℃）；对于冻融劈裂强度比指标，各因素所选最优水平及影响

程度大小关系为热解炭黑掺量（10%）＞拌合时间（90s）＞拌和温度（180℃）＞矿

料加热温度（180℃），最后综合考虑干投法工艺所制得的废旧轮胎热解炭黑改性沥

青混合料的冻融劈裂强度比、动稳定度两个指标，从正交试验四个因素中各选出一

个最优水平，得到干投法废轮胎热解炭黑改性沥青混合料的最佳制备方案：热解炭

黑掺量10%、拌合时间90s、拌合温度180℃、矿料加热温度180℃。

通过对本标准编制组成员的研究成果进行分析，为了全面研究干投法废旧轮胎

热解炭黑改性沥青混合料制备工艺，成员选择的优化指标不同，进而最后的拌和工

艺有所差异，主要体现在拌和温度和矿料加热温度，但是最后进行路用性能验证的

时候，两种制备工艺所得的干投法废轮胎热解炭黑改性沥青混合料均满足现行规范

要求。从王凯成果中可知拌合温度对冻融劈裂强度比的影响较大，随着拌和温度的

升高，冻融劈裂强度比越大，相应的水稳定性越好。王凯得出的动稳定为3293次/mm、

TSR为83%、残留稳定度为90.2%，弯曲劲度模量为3428MPa，彭博得出的动稳定为

3401次/mm、TSR为71.3%，残留稳定度为84.3%，弯曲劲度模量为3414MPa，通过

对比两种制备工艺下的路用性能可知，矿料加热温度为180℃、拌合温度180℃时高

温稳定性相对较差，水稳定性较好，矿料加热温度为190℃、拌合温度170℃时反之。

所以综合考虑到各种性能，矿料加热、拌合温度取一个范围值，最后得出的制备工

艺为沥青加热温度为155℃，矿料加热温度180-190℃，干拌时间为15s，湿拌时间

为90s，拌合温度为170-180℃，击实温度为160-170℃。

干投法废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料室内成型方法除了拌和工艺有具体的

新要求，目的与适用范围、试验设备、击实成型过程与《公路工程沥青及沥青混合

料试验规程JTGE20-2011》中沥青混合料试件制作方法（击实法）T0702-2011一致。

2）.干投法废轮胎热解炭黑改性沥青混合料马歇尔技术参数的确定及可行性分

析

干投法废轮胎热解炭黑改性沥青混合料马歇尔技术参数参考JTGF40-2004公

路沥青路面施工技术规范中密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准和沥青混

合料改性添加剂第7部分：废旧轮胎热解炭黑JT/T860.7-2017。

3）.干投法废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料设计试验数据标准支撑数据

3.1）热解炭黑密度的确定

干法废轮胎热解炭黑改性沥青混合料的空隙率、毛体积相对密度、矿料间隙率、

有效沥青饱和度和稳定度等体积参数与普通沥青混合料体积参数的试验计算方法一

致。但按照规范要求，用实测法测得的理论最大相对密度不适用于改性沥青混合料，

故干法废轮胎热解炭黑改性沥青混合料的理论最大相对密度采用计算法得出。本研

究将热解炭黑掺量（占基质沥青质量的比值）换算成矿料质量百分率，也就是将热

解炭黑看做一种外掺剂，如同SMA沥青混合料中的纤维，进而再去计算理论最大相

对密度。计算公式如下式A.3.1，马歇尔试验结果见表A.3.1。

100PaPx

t

100PaP（A.3.1）

x

sebx

式中：γt―沥青混合料最大理论相对密度，无量纲；

Pa―基质沥青质量占矿料总质量的百分比，%；

Px―热解炭黑质量占矿料总质量的百分比，%；

γse―合成矿料的有效相对密度，无量纲；

γb―25°C时沥青的相对密度，无量纲；

γx―热解炭黑的相对密度，同下文中的ρt，无量纲；

Pa与Px之和为总油石比，%。

炭黑主要用作橡胶的填料和补强剂，也有部分用作着色剂等。目前主要检测炭

黑的吸碘值、PH值、比表面积和着色强度等指标，对炭黑密度涉及较少，只对其倾

注密度有研究，但炭黑的倾注密度不适用于最大理论相对密度的计算。本研究将掺

量为10%的炭黑混入已知密度的基质沥青中剪切，通过测试炭黑改性沥青的密度来

反算炭黑的密度，计算公式见式A.3.2、式A.3.3。经试验检测，基质沥青的密度为

1.032g/cm3，炭黑改性沥青的密度为1.075g/cm3，故炭黑的密度为1.843g/cm3。炭

黑以此密度参与沥青混合料最大理论相对密度的计算。

vv（vv）

tt112t1（A.3.2）

12

t（A.3.3）

111102

式中：ρt―炭黑的密度，g/cm3；

ρ1―基质沥青的密度，g/cm3；

ρ2―炭黑改性沥青的密度，g/cm3；

vt―炭黑的体积，cm3；

v1―基质沥青的体积，cm3

3.2）干投法废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料稳定度、流值

在统一合成级配下，通过马歇尔试验设计确定干投法热解炭黑改性沥青混合料

与基质沥青最佳油石比。李闯民[1]分析不同拌合工艺（干拌时间、湿拌时间、沥青

加热温度、矿料加热温度和拌和温度等）对稳定度、流值的影响。国产热解炭黑在

不同的拌合工艺下稳定度范围为8.86-11.33kN，流值范围为1.86-3.94mm；。田泉

[2]以湿法制备炭黑改性沥青混合料测得稳定度为16.75kN，流值为2.65mm。宋伟[3]

测得的湿法制备热解炭黑改性沥青混合料的稳定度为13.98kN，流值为3.24mm。胡

超[4]测得干法高岭土改性沥青混合料的稳定度为14.11kN，流值为2.64mm。

综合考虑后，确定马歇尔试验稳定度为≥8kN，流值的范围为2-4mm。

3.3）干投法废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料高温稳定性能

废轮胎热解炭黑对沥青混合料的高温性能改善最为显著，通过车辙试验指标动

稳定度进行控制。干投法废轮胎热解炭黑改性沥青混合料动稳定度为3401次/mm，

同一级配的基质沥青混合料动稳定度为1858次/mm。李闯民[1]在不同的拌合工艺

下，热解炭黑改性沥青混合料的动稳定度最小值为2601次/mm，其余均超过3000

次/mm。王凯[5]通过不同条件下大量的试验研究，干投法热解炭黑改性沥青混合的

高温稳定性相对于基质沥青得到提升。莫灿峰[6]通过对GAC-25C矿料级配测得6%

炭黑改性沥青混合料的动稳定度3330次/mm。田泉[2]测的湿法热解炭黑改性沥青的

动稳定度为4200次/mm，宋伟[3]测得湿法热解炭黑改性沥青混合料的动稳定度为

3426次/mm。王声毅[7]得到的干法5%CPR改性沥青混合料动稳定度为3818次/mm；

苏登信[8]得到的干法5%SBS改性沥青混合料动稳定度为5693次/mm；

综合考虑后，确定干投法废轮胎热解炭黑改性沥青混合料车辙试验动稳定度须

≥3000次/mm。

3.4）干投法废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料低温抗裂性能

废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料的低温抗裂性能由低温弯曲试验检验，低温

弯曲破坏应变指标进行控制。李闯民[1]通过热解炭黑制备的改性沥青混合料低温弯

曲破坏应变达到了2366uε，而基质沥青混合料的低温弯曲破坏应变则为2134uε，

相比较其值有一定的增加，说明加入热解炭黑混合料的低温性能有所改善。孟潇飞

[9]以最大弯拉应变为指标，得出热解炭黑最大弯拉应变为3488uε，基质沥青为

3233uε；王凯[5]以最大弯拉应变为指标，得出热解炭黑最大弯拉应变为2439uε；

莫灿峰[6]通过对GAC-25C矿料级配测得6%炭黑改性沥青的最大弯拉应变为

1739uε。田泉[2]测的湿法热解炭黑改性沥青混合料的最大弯拉应变为2483uε，

宋伟[3]测得湿法热解炭黑改性沥青混合料的最大弯拉应变为2236uε。王声毅[7]

得到的干法5%CPR改性沥青混合料最大弯拉应变为1835uε；苏登信[8]得到的干法

5%SBS改性沥青混合料最大弯拉应变为4574uε;

综合考虑后，确定干投法废轮胎热解炭黑改性沥青混合料低温弯曲试验最大弯

拉应变须≥2400uε。与沥青混合料改性添加剂第七部分：废旧轮胎热解炭黑（JT/T

860.7-2017）保持一致。

3.5）干投法废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料水稳定性能

干投法废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料水稳定性的技术指标为残留稳定度和

冻融劈裂强度比。在统一级配下，基质沥青的残留稳定度为81.5%，冻融劈裂强度

比为76.5%；干投法热解炭黑改性沥青混合料残留稳定度为90.3%，冻融劈裂强度比

为72.2%。孟潇飞[9]、王凯[5]得到的干投法热解炭黑改性沥青混合料残留稳定度

为90.2%，冻融劈裂强度比为83%；王凯又研究了不同拌合工艺下的冻融劈裂强度比，

最小值为72.4%。王凯得到的干投法热解炭黑改性沥青混合料残留稳定度为90.2%，

冻融劈裂强度比为83%；莫灿峰[6]通过GAC-25C矿料级配测得6%炭黑改性沥青混合

料的残留稳定度89.6%，田泉[2]得到的湿法热解炭黑改性沥青混合料残留稳定度为

81.2%，冻融劈裂强度比为67.3%；宋伟[3]得到的湿法热解炭黑改性沥青混合料残

留稳定度为81.3%，冻融劈裂强度比为81.2%；胡超[10]得到的干法高岭土改性沥青

混合料残留稳定度为93.9%，冻融劈裂强度比为82.58%；王声毅[7]得到的干法5%CPR

改性沥青混合料冻融劈裂强度比为91.7%；苏登信[8]得到的干法5%SBS改性沥青混

合料残留稳定度为98.8%，冻融劈裂强度比为94.9%；

综合考虑后，确定干投法废轮胎热解炭黑改性沥青混合料残留稳定度须≥80%，

冻融劈裂强度比须≥70%。与沥青混合料改性添加剂第七部分：废旧轮胎热解炭黑

（JT/T860.7-2017）一致。

3.6）干投法废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料渗水性能试验

干投法废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料渗水试验的技术指标为渗水系数。废

旧轮胎热解炭黑渗水试验渗水系数均值为4.0mL·min-1。综合考虑后，确定干投法

废轮胎热解炭黑改性沥青混合料渗水系数≤120mL·min-1。与现行施工规范对沥青

混合料的渗水系数一致。

4）干投法废轮胎热解炭黑改性沥青混合料拌合楼生产工艺

干投法废轮胎热解炭黑改性沥青混合料拌合楼生产工艺对热解炭黑掺量、热解

炭黑投入顺序、拌合时间（全文拌合时间均指加入沥青等后的湿拌时间）3个因素

的控制，以不同拌合方案的混合料技术指标为参考，优选出：矿料加热温度180～

190℃，沥青加热温度155～165℃，拌和温度170～180℃，拌和时间50s，拌和顺

序：矿料和填料、炭黑同时加入，投放完毕后再加入沥青，热解炭黑掺量为10%拌

合工艺。此拌合工艺下的废轮胎炭黑改性沥青混合料技术指标为如下表。

项目最大理论毛体积相空隙率矿料间隙沥青饱和稳定度流值（mm）

相对密度对密度（%）率（%）度（%）（kN）

结果2.4892.3904.014.3272.212.252.73

由上表可知，使用此方案在拌合楼生产废旧轮胎热解炭黑改性沥青混合料的技

术指标均满足要求。

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