《干投法廢輪胎熱解炭黑改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)程》編制說(shuō)明

《干投法廢輪胎熱解炭黑改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)程》

編制說(shuō)明

一、工作簡(jiǎn)況

1、任務(wù)來(lái)源

2022年6月20日，中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)發(fā)布“關(guān)于開展《廢

輪胎熱解炭黑改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)程》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)通知”（【2022】中科促

標(biāo)字第239號(hào)），項(xiàng)目計(jì)劃編號(hào)為CI2022125。

2、制定背景

廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料，是將廢輪胎熱解炭黑作為瀝青混合料添加劑，

配制的一種新型改性瀝青混合料----熱解炭黑改性瀝青混合料。它相比普通瀝青混

合料，提高瀝青路面的抗磨耗性，并改善瀝青感溫性；提高了瀝青混合料的高溫性

能和抗?jié)B性，降低了溫度敏感性，但對(duì)疲勞性能和低溫性能無(wú)影響。這種新型改性

瀝青混合料既利用了廉價(jià)的廢輪胎熱解炭黑，又提高了瀝青混合料的高溫性能，是

一種高溫性能突出，其他性能基本保持的廉價(jià)改性瀝青混合料。

熱解炭黑是輪胎熱解的重要產(chǎn)物，項(xiàng)目組對(duì)熱解炭黑的組成（包括整體組成和

表面化學(xué)組成）和炭黑的結(jié)構(gòu)形態(tài)、熱解炭黑改性瀝青機(jī)械、流變行為、炭黑瀝青

混合料設(shè)計(jì)和路用性能，試驗(yàn)路和實(shí)體工程鋪筑工藝進(jìn)行系統(tǒng)研究。我國(guó)也頒布了

《瀝青混合料改性添加劑第7部分：廢舊輪胎熱解炭黑JT/T860.7-2017》交通運(yùn)輸

部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提出了廢輪胎熱解炭黑用于瀝青混合料添加劑的產(chǎn)品技術(shù)要求。但由

于沒(méi)有相應(yīng)的熱解炭黑改性瀝青混合料的設(shè)計(jì)方法；另外，對(duì)熱解炭黑改性瀝青的

現(xiàn)場(chǎng)制備工藝、熱解炭黑改性瀝青機(jī)理及熱解炭黑改性瀝青混合料性能方面的研究

較少，這阻礙了熱解炭黑應(yīng)用于道路工程中。至今沒(méi)有在我國(guó)修筑廢輪胎熱解炭黑

改性瀝青混合料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)指南。本項(xiàng)目在當(dāng)前廢輪胎熱解炭黑產(chǎn)品性能研

究的基礎(chǔ)上，主要研究了廢輪胎熱解炭黑改性瀝青的制備方法，及其改性瀝青的機(jī)

理和規(guī)?；瘧?yīng)用技術(shù)，達(dá)到改善現(xiàn)有材料的應(yīng)用性能，豐富現(xiàn)有改性瀝青的品種，

替代部分基質(zhì)瀝青，降低改性瀝青混合料價(jià)格的目的。通過(guò)試驗(yàn)路的觀測(cè)和室內(nèi)試

驗(yàn)的分析，鋪筑實(shí)體工程。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)路進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，對(duì)產(chǎn)品的應(yīng)用性能進(jìn)行評(píng)

價(jià)，以獲得廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料設(shè)計(jì)參數(shù)和路用性能，提出完整的廢輪

胎熱解炭黑改性瀝青機(jī)理、制備方法和路用性能及規(guī)模化應(yīng)用技術(shù)系列成果。這些

成果將為推動(dòng)廢輪胎炭黑改性瀝青混合料路面的推廣應(yīng)用提供依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)的編制，

將為豐富和發(fā)展我國(guó)改性瀝青混合料類型，提高瀝青路面抗高溫性能，延長(zhǎng)路面使

用壽命做出貢獻(xiàn)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢輪胎熱解炭黑替代部分瀝青，又疏通了國(guó)內(nèi)廢輪胎熱

解炭黑的消費(fèi)渠道，使中國(guó)國(guó)內(nèi)自有資源得到充分利用，促進(jìn)了廢輪胎的回收利用。

本標(biāo)準(zhǔn)編制內(nèi)容符合我國(guó)資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色交通的主題。

3、起草人及分工

本文件起草單位：江西宜春市政交通建設(shè)有限公司、江西省贛西公路工程監(jiān)理

有限公司、宜春市公路事業(yè)發(fā)展中心、伊克斯達(dá)(青島)控股有限公司、長(zhǎng)沙理工大

學(xué)、湖南民道工程檢測(cè)有限公司、武漢工程大學(xué)。

本文件主要起草人：楊晚生、胡海云、許祥云、甘新眾、甘文波、王福琴、劉

群艷、李闖民、陳曉燕、甘有為、葉巖下、李元元、李舒、鄧覃浩、李壯壯、孟

瀟飛、唐鈔、張洪顯、祝云豪、劉泉、易帥兵、劉艫標(biāo)。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及所做的工作見(jiàn)下表：

表1標(biāo)準(zhǔn)主要起草人及工作

序號(hào)參加單位起草人主要工作

江西宜春市政交通建設(shè)

1楊晚生項(xiàng)目負(fù)責(zé)，項(xiàng)目申報(bào)，實(shí)體工程和標(biāo)準(zhǔn)條文起草

有限公司

江西省贛西公路工程監(jiān)負(fù)責(zé)項(xiàng)目的組織，編制調(diào)研和試驗(yàn)驗(yàn)證方案并實(shí)

2胡海云

理有限公司施，確定標(biāo)準(zhǔn)大綱，條文編寫。

江西省贛西公路工程監(jiān)國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)資料的收集，負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)起

3許祥云

理有限公司草和編制說(shuō)明的編寫工作；

宜春市公路事業(yè)發(fā)展中

4甘新眾參加方案確定、參與調(diào)研及試驗(yàn)驗(yàn)證等。

心

江西宜春市政交通建設(shè)

5甘文波參與方案確定，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)的試驗(yàn)驗(yàn)證

有限公司

江西宜春市政交通建設(shè)

6王福琴參與方案確定及標(biāo)準(zhǔn)編寫、參與試驗(yàn)驗(yàn)證等

有限公司

宜春市公路事業(yè)發(fā)展中

7劉群艷負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)調(diào)研事宜、參與方案確定、試驗(yàn)驗(yàn)證等

心

8長(zhǎng)沙理工大學(xué)李闖民參加方案確定、參與調(diào)研及試驗(yàn)驗(yàn)證等

9伊克斯達(dá)(青島)控股有陳曉燕參加方案確定、參與調(diào)研及試驗(yàn)驗(yàn)證等。

限公司

10長(zhǎng)沙理工大學(xué)甘有為參加方案確定、參與調(diào)研及試驗(yàn)驗(yàn)證等。

宜春市公路事業(yè)發(fā)展中

11葉巖下參加方案確定、參與調(diào)研及試驗(yàn)驗(yàn)證等。

心

12武漢工程大學(xué)李元元參加方案確定、參與調(diào)研及試驗(yàn)驗(yàn)證等。

湖南民道工程檢測(cè)有限

13李舒參與試驗(yàn)驗(yàn)證、標(biāo)準(zhǔn)條文編寫等。

公司

14長(zhǎng)沙理工大學(xué)鄧覃浩參與調(diào)研及試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，標(biāo)準(zhǔn)條文編寫等。

15長(zhǎng)沙理工大學(xué)李壯壯參與調(diào)研及試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，標(biāo)準(zhǔn)條文編寫等

16長(zhǎng)沙理工大學(xué)孟瀟飛參與調(diào)研及試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，標(biāo)準(zhǔn)條文編寫等

17長(zhǎng)沙理工大學(xué)唐鈔參與試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，標(biāo)準(zhǔn)條文校核等

18長(zhǎng)沙理工大學(xué)張洪顯參與試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，標(biāo)準(zhǔn)條文校核等。

19長(zhǎng)沙理工大學(xué)祝云豪參與試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，標(biāo)準(zhǔn)條文校核等。

20長(zhǎng)沙理工大學(xué)劉泉參與試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，標(biāo)準(zhǔn)條文校核等

21長(zhǎng)沙理工大學(xué)易帥兵參與試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，標(biāo)準(zhǔn)條文校核等

22長(zhǎng)沙理工大學(xué)劉艫標(biāo)參與試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理，標(biāo)準(zhǔn)條文校核等

4、編制過(guò)程說(shuō)明

4.1起草階段

2022年8月，項(xiàng)目組主要成員完成江西省交通廳《廢輪胎炭黑改性瀝青混合料應(yīng)

用技術(shù)研究》等項(xiàng)目，并對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)廢輪胎炭黑及炭黑瀝青混合料的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程

進(jìn)行了調(diào)研；課題組轉(zhuǎn)換角色成立標(biāo)準(zhǔn)編寫組，申請(qǐng)立項(xiàng)。

2022年9月-12月，編寫組主要成員總結(jié)提出我國(guó)常用于道路的廢輪胎熱解炭黑

特性，總結(jié)提出適合我國(guó)氣候的廢輪胎炭黑改性瀝青材料的及瀝青混合料技術(shù)要求，

總結(jié)廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料設(shè)計(jì)和施工工藝。對(duì)一些關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)補(bǔ)

充驗(yàn)證，深入論證。

2023年1月-7月，提出適合我國(guó)氣候的廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料的技術(shù)指

標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)方法；完成團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制征求意見(jiàn)稿。形成編制說(shuō)明草稿。征求編

寫組成員意見(jiàn)，決定根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)名稱為：干投法廢輪胎熱解炭黑改

性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)程。

4.2征求意見(jiàn)階段

9月，標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)國(guó)際科促會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)在全國(guó)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺(tái)，面向

社會(huì)進(jìn)行公開征求意見(jiàn)。同時(shí)由標(biāo)準(zhǔn)編制工作組組織向相關(guān)機(jī)構(gòu)、單位進(jìn)行定向征

求意見(jiàn)。

4.3審查階段

4.4報(bào)批階段

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的依據(jù)

1、標(biāo)準(zhǔn)的編寫原則

本標(biāo)準(zhǔn)編寫將遵循如下編制原則：

①服務(wù)相關(guān)規(guī)范、通用性原則。做好與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的協(xié)調(diào)、銜接，保證技

術(shù)規(guī)范體系的統(tǒng)一性、完整性和一致性。

②成熟性原則。鑒于本標(biāo)準(zhǔn)的可靠性和重要性，編寫的技術(shù)規(guī)程須進(jìn)行充分技

術(shù)論證或試驗(yàn)驗(yàn)證，應(yīng)依據(jù)充分，理論正確，驗(yàn)證可信，確保編制標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)成熟

性、可靠性。

③可操作性原則。標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)條文明晰、規(guī)范，簡(jiǎn)便易用，可操作性強(qiáng)。

2、提出本標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)

2.1現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體工程技術(shù)依據(jù)

廢輪胎熱解炭黑改性瀝青及瀝青混合料，是將廢輪胎熱解炭黑作為瀝青混合料

添加劑，配制的一種新型改性瀝青混合料----熱解炭黑改性瀝青混合料。采用工業(yè)

固廢廢輪胎熱解炭黑作為瀝青混合料添加劑使用，實(shí)現(xiàn)減少瀝青的消耗，達(dá)到了節(jié)

能減排的效果，提高瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、抗老化問(wèn)題，抵御重載交通能力。同

時(shí)破解重載交通下路面抗車轍技術(shù)問(wèn)題，延長(zhǎng)瀝青路面使用壽命，減輕管養(yǎng)單位養(yǎng)

護(hù)管理經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

根據(jù)江西省科技項(xiàng)目《廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料應(yīng)用技術(shù)研究》及道路

與結(jié)構(gòu)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京）開放基金項(xiàng)目等系列研究成果起草該標(biāo)準(zhǔn)，2020

年，依托實(shí)體項(xiàng)目一依托宜春市萬(wàn)載縣G320滬瑞線修復(fù)養(yǎng)護(hù)路面大修工程。本次項(xiàng)

目起于布塘村，起點(diǎn)樁號(hào)為K991+121，終于石塘里，終點(diǎn)樁號(hào)為K997+933，項(xiàng)目全

長(zhǎng)6.812km，為一級(jí)公路瀝青路面，設(shè)計(jì)時(shí)速為80km/h。本次試驗(yàn)路段選取其中一

段，起止點(diǎn)樁號(hào)為K993+710～K994+620，機(jī)動(dòng)車道為雙向四車道，路面寬度為20m。

2021年，8月實(shí)體工程二位于江西省宜春市銅鼓縣境內(nèi)，依托省道S222銅鼓縣棋坪

鎮(zhèn)至溫泉鎮(zhèn)公路改建工程項(xiàng)目。該項(xiàng)目起點(diǎn)位于銅鼓縣棋坪鎮(zhèn)北，終點(diǎn)與昌銅高速

銅鼓互通連接線平交。試驗(yàn)路段始末樁號(hào)點(diǎn)為K18+960~K19+660，路基寬度8.5m，

路面寬度7.5m，路面結(jié)構(gòu)采用4cm厚的廢輪胎熱解炭黑改性瀝青AC-13型瀝青混凝

土作為上面層，制備工藝采用干投法，施工方案與前述試拌最優(yōu)方案下的生產(chǎn)參數(shù)

一致。首件工程鋪筑完成后，對(duì)首件工程進(jìn)行了質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)價(jià)。對(duì)干投法廢舊輪

胎熱解炭黑改性瀝青混合料進(jìn)行大量室內(nèi)試驗(yàn)研究，系統(tǒng)的總結(jié)了干投法廢舊輪胎

熱解炭黑改性瀝青混合料的制備工藝和室內(nèi)成型方法、馬歇爾技術(shù)指標(biāo)要求、路用

性能技術(shù)指標(biāo)要求，并成功鋪筑由干投法生產(chǎn)的廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青AC-13

表面層首件工程。2個(gè)實(shí)體工程，經(jīng)過(guò)近3年運(yùn)行，路面沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯早期病害，

性能良好。

2.2熱解炭黑瀝青混合料室內(nèi)試驗(yàn)研究依據(jù)

（1）熱解炭黑改性瀝青的制備工藝

考慮熱解炭黑摻量、剪切時(shí)間、剪切溫度和剪切速率4個(gè)因素，參考已有研究

4

基礎(chǔ)，每個(gè)因素設(shè)計(jì)3個(gè)水平，運(yùn)用正交試驗(yàn)方法，選用L9（3）正交表以熱解炭

黑軟化點(diǎn)、延度和針入度三大指標(biāo)綜合最優(yōu)為目標(biāo)，研究熱解炭黑改性瀝青的室內(nèi)

制備工藝。

（2）熱解炭黑改性瀝青交互作用和機(jī)理研究

通過(guò)掃描電子顯微鏡，研究熱解炭黑改性瀝青共混或填充增韌體系的形態(tài)結(jié)構(gòu)，

熱解炭黑與瀝青的相容性及其在瀝青中的均勻分布狀態(tài)。

采用小角X射線散射儀（small-angleX-rayscattering，SAXS），根據(jù)布喇格

方程分別計(jì)算炭黑與瀝青共混前后晶面層間距，以確定瀝青大分子是否插入炭黑碳

晶層或鏈狀結(jié)構(gòu)中。通過(guò)Porod-Deebye相關(guān)函數(shù)法，研究炭黑/瀝青相體系的相關(guān)長(zhǎng)

度、界面層厚度等。擬采用微粒子力學(xué)顯微鏡AFM瀝青表面特性測(cè)定等試驗(yàn)方法，對(duì)

比分析基質(zhì)瀝青與熱解炭黑改性瀝青的粘結(jié)強(qiáng)度、表面能、表面張力、模量的變化。

從熱解炭黑在瀝青中粒徑的均勻性、表面分形特征和微觀力學(xué)方面，研究熱解炭黑

改性瀝青的機(jī)理。

研究不同孔隙結(jié)構(gòu)下熱解炭黑改性瀝青的線性粘彈性特征，依據(jù)界面吸附膜厚

度、熱解炭黑與瀝青相容特性對(duì)炭黑與瀝青的交互作用進(jìn)行表征與評(píng)價(jià)。

采用傅立葉紅外光譜與熒光顯微鏡等微觀研究手段，對(duì)熱解炭黑瀝青的改性作

用機(jī)理進(jìn)行研究。

（3）熱解炭黑改性瀝青技術(shù)性能研究

對(duì)熱解炭黑改性瀝青進(jìn)行短期老化和長(zhǎng)期老化，采用流變學(xué)理論、疲勞破壞理

論，使用動(dòng)態(tài)剪切流變儀（DSR）、UV紫外光老化對(duì)熱解炭黑改性瀝青老化前后的

流變性能、疲勞性能進(jìn)行研究，以期系統(tǒng)地對(duì)比分析不同工藝的熱解炭黑改性劑、

不同老化程度對(duì)瀝青性能的影響，研究熱解炭黑改性瀝青的力學(xué)、流變技術(shù)性能。

（4）基于路用性能的熱解炭黑改性瀝青混合料設(shè)計(jì)方法研究

采用浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比（TSR）評(píng)價(jià)混合料的抗水損害性

能；采用瀝青路面分析儀（APA）和車轍試驗(yàn)評(píng)定面層混合料的抗車轍性能；采用

MTS測(cè)定混合料的間接拉伸時(shí)的蠕變?nèi)崃亢腿渥儚?qiáng)度，評(píng)定混合料的低溫抗裂性。

采用漢堡輪轍儀（HWTT）評(píng)定混合料的抗車轍、抗剝落和抗水損害性能。全面系統(tǒng)

評(píng)價(jià)熱解炭黑改性瀝青混合料性能。提出基于性能的熱解炭黑改性瀝青混合料設(shè)計(jì)

方法、評(píng)價(jià)指標(biāo)和技術(shù)要求。

（5）研發(fā)熱解炭黑改性瀝青的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝

考慮熱解炭黑的表面微結(jié)構(gòu)特征，熱解炭黑聚集體大小顆粒并存，有少量ZnO、

ZnS等無(wú)機(jī)物附著在熱解炭黑的表面。在與基質(zhì)瀝青共混過(guò)程中兼顧物理反應(yīng)和化

學(xué)反應(yīng)。因此，研發(fā)熱解炭黑改性瀝青共混設(shè)備。研發(fā)出兼顧有機(jī)、無(wú)機(jī)改性劑的

共混設(shè)備，通過(guò)試驗(yàn)，選擇合理的生產(chǎn)工藝參數(shù)。

（6）熱解炭黑改性瀝青混合料的生產(chǎn)工藝及現(xiàn)場(chǎng)指標(biāo)控制

在調(diào)研一些新型改性劑混合料生產(chǎn)工藝和現(xiàn)場(chǎng)混合料指標(biāo)和控制標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)

上，對(duì)熱解炭黑改性瀝青混合料，通過(guò)黏溫曲線、壓實(shí)度控制方式等方法，研究熱

解炭黑改性瀝青的施工溫度、壓實(shí)工藝。通過(guò)鋪筑試驗(yàn)路的檢測(cè)，總結(jié)提出熱解炭

黑改性瀝青現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)。

3、制定本標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)

基于公路建設(shè)材料用量大與熱解炭黑材料性能適配性強(qiáng)的特點(diǎn)，將熱解炭黑用

于瀝青改性，可同時(shí)解決熱解炭黑利用率低與瀝青材料成本過(guò)高的難題。但熱解炭

黑作為一種產(chǎn)物，其自身性能取決于熱解工藝與設(shè)備，不同性能的熱解炭黑制備的

改性瀝青與混合料在研究中的性能存在分歧。此外，已有研究主要從市場(chǎng)中已有的

產(chǎn)品中進(jìn)行選擇，未從瀝青改性的角度去優(yōu)化熱解炭黑的結(jié)構(gòu)。因此，研究熱解炭

黑的結(jié)構(gòu)對(duì)其改性瀝青性能的影響，并進(jìn)一步研究熱解炭黑瀝青改性機(jī)理，對(duì)熱解

炭黑產(chǎn)品的選擇、熱解炭黑改性瀝青和混合料的開發(fā)具有重要的科學(xué)意義。

國(guó)內(nèi)外對(duì)熱解炭黑及其復(fù)合改性瀝青配方及其混合料配合比設(shè)計(jì)方法研究較

少，且尚未形成相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致無(wú)法為設(shè)計(jì)、室內(nèi)外試驗(yàn)?zāi)酥谅访媸┕ぬ峁?/p>

參考數(shù)據(jù)。這使得熱解炭黑在道路中的推廣應(yīng)用受阻，無(wú)法獲得經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

因此，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究熱解炭黑及其復(fù)合改性瀝青的配方組成，并進(jìn)一步優(yōu)化

其瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方案，最終形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為熱解炭黑改性瀝青的推廣應(yīng)

用奠定基礎(chǔ)。

在實(shí)際施工中由于熱解炭黑粒徑分布介于納米與微米間，密度小，重量輕，投

料過(guò)程中易隨風(fēng)飄動(dòng)，若使用傳統(tǒng)投料設(shè)備，會(huì)造成環(huán)境污染，還會(huì)對(duì)投料人的身

體造成傷害。因此研發(fā)并改進(jìn)瀝青拌合樓投料設(shè)備，對(duì)熱解炭黑改性瀝青混合料的

生產(chǎn)具有重要的環(huán)保意義。

國(guó)內(nèi)外已有研究關(guān)于干投法熱解炭黑瀝青混合料的施工工藝研究較少，現(xiàn)場(chǎng)施

工人員、機(jī)械、材料、方法以及使用環(huán)境尚不清楚。因此，提出相應(yīng)的施工工藝并

形成施工技術(shù)指南，并進(jìn)一步鋪筑實(shí)體工程，對(duì)熱解炭黑瀝青路面新技術(shù)推廣應(yīng)用

具有重要的示范意義。

項(xiàng)目研究成果獲得授權(quán)專利1項(xiàng)，主編行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1部，發(fā)表論文21篇（SCI和

EI收錄10篇），成果在江西省應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著，推廣應(yīng)用前景廣闊。

4、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

對(duì)濕法、干投法廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料進(jìn)行大量室內(nèi)試驗(yàn)研究，系

統(tǒng)的總結(jié)了干投法廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料的制備工藝和室內(nèi)成型方法、

馬歇爾技術(shù)指標(biāo)要求、路用性能技術(shù)指標(biāo)要求，并成功鋪筑由干投法生產(chǎn)的廢舊輪

胎熱解炭黑改性瀝青4cmAC-13表面層首件工程和5cmAC-16+8cmATB25實(shí)體工程。

5、實(shí)際應(yīng)用效果

2020年8月，依托省道S222銅鼓縣棋坪鎮(zhèn)至溫泉鎮(zhèn)公路改建工程項(xiàng)目。該項(xiàng)目

起點(diǎn)位于銅鼓縣棋坪鎮(zhèn)北，終點(diǎn)與昌銅高速銅鼓互通連接線平交。試驗(yàn)路段始末樁

號(hào)點(diǎn)為K18+960~K19+660，路基寬度8.5m，路面寬度7.5m，路面結(jié)構(gòu)采用4cm厚的廢

輪胎熱解炭黑改性瀝青AC-13型瀝青混凝土作為上面層，制備工藝采用干投法。首件

工程鋪筑完成后，對(duì)首件工程進(jìn)行了質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)價(jià)。2023年7月跟蹤觀測(cè)，路面無(wú)

任何病害。

三、主要試驗(yàn)或驗(yàn)證的分析、綜述報(bào)告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)

濟(jì)效果

1、主要試驗(yàn)或驗(yàn)證的分析

1）.干投法廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料的制備工藝和室內(nèi)成型方法確定

過(guò)程及可行性分析

普通瀝青混合料及其他改性瀝青混合料的制備工藝和室內(nèi)成型方法主要參考

《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）和《公路工程瀝青及瀝青混合料

試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE20-2011）的相關(guān)內(nèi)容，本標(biāo)準(zhǔn)編制組成員在參考上述兩本規(guī)范

和瀝青混合料改性添加劑第七部分：廢舊輪胎熱解炭黑（JT/T860.7-2017）的基

礎(chǔ)上，確定其制備工藝和室內(nèi)成型方法。

孟瀟飛[9]先通過(guò)濕法制備廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料來(lái)確定最佳油石

比，然后以同樣的集料配比和油石比采用干投法制備混合料，混合料拌和順序?yàn)橄?/p>

將熱解炭黑改性劑和熱礦料干拌，再加入預(yù)定用量的基質(zhì)瀝青濕拌，最后加入填料

再拌和90s。選取熱解炭黑摻量、干拌時(shí)間、濕拌時(shí)間、瀝青加熱溫度、礦料加熱

溫度和混合料拌和溫度共６個(gè)因素，每個(gè)因素設(shè)3個(gè)水平，進(jìn)行6因素3水平的正

交試驗(yàn)，以濕法制備的馬歇爾試件的空隙率體積參數(shù)為優(yōu)化指標(biāo)，確定有關(guān)干投法

廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料室內(nèi)制備的最佳工藝參數(shù)。通過(guò)對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果

進(jìn)行直觀分析和方差分析，得出６個(gè)因素對(duì)熱解炭黑改性瀝青混合料空隙率指標(biāo)的

影響程度大小順序?yàn)椋簾峤馓亢趽搅浚靖砂钑r(shí)間＞濕拌時(shí)間＞礦料加熱溫度＞混合

料拌和溫度＞瀝青加熱溫度。干法廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料室內(nèi)拌和的最佳

參數(shù)為：熱解炭黑摻量10%、干拌時(shí)間15s、濕拌時(shí)間90s、瀝青加熱溫度155℃、

礦料加熱溫度190℃、混合料拌和溫度170℃，在制備參數(shù)最優(yōu)組合方案下，干投法

廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料的相關(guān)路用性能指標(biāo)均滿足規(guī)范技術(shù)要求，驗(yàn)證了

本編制組所提出的工藝參數(shù)制備干投法炭黑改性瀝青混合料滿足現(xiàn)行規(guī)范技術(shù)要

求。

李闖民[1]在孟瀟飛確定的干投法廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料的最佳工藝

參數(shù)基礎(chǔ)上，對(duì)70號(hào)瀝青混合料和用濕法、干投法工藝制備的10%廢舊輪胎熱解炭

黑摻量的改性瀝青混合料的路用性能繼續(xù)進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)研究，得出干投法制備的廢

舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料的抗車轍、低溫抗開裂和抗水損害性能均滿足規(guī)范

要求，可以用于鋪筑瀝青路面，與70號(hào)瀝青混合料相比，其高溫、低溫性能均更優(yōu)，

而抗水損害性能稍差，進(jìn)而驗(yàn)證了拌和工藝的可行性。

王凱[5]選取干投法廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料制備工藝中的四個(gè)主要

因素來(lái)分析，分別為：熱解炭黑摻量、濕拌時(shí)間、拌和溫度、礦料加熱溫度，每個(gè)

因素3個(gè)水平，進(jìn)行4因素3水平正交試驗(yàn)，以凍融劈裂強(qiáng)度比和動(dòng)穩(wěn)定度為優(yōu)化

指標(biāo)，經(jīng)過(guò)直觀分析和方差分析得出：對(duì)于動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)，各因素所選最優(yōu)水平及

影響程度大小關(guān)系為熱解炭黑摻量（10%）＞拌合溫度（180℃）＞濕拌時(shí)間（120s）

＞礦料加熱溫度（180℃）；對(duì)于凍融劈裂強(qiáng)度比指標(biāo)，各因素所選最優(yōu)水平及影響

程度大小關(guān)系為熱解炭黑摻量（10%）＞拌合時(shí)間（90s）＞拌和溫度（180℃）＞礦

料加熱溫度（180℃），最后綜合考慮干投法工藝所制得的廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝

青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比、動(dòng)穩(wěn)定度兩個(gè)指標(biāo)，從正交試驗(yàn)四個(gè)因素中各選出一

個(gè)最優(yōu)水平，得到干投法廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料的最佳制備方案：熱解炭

黑摻量10%、拌合時(shí)間90s、拌合溫度180℃、礦料加熱溫度180℃。

通過(guò)對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)編制組成員的研究成果進(jìn)行分析，為了全面研究干投法廢舊輪胎

熱解炭黑改性瀝青混合料制備工藝，成員選擇的優(yōu)化指標(biāo)不同，進(jìn)而最后的拌和工

藝有所差異，主要體現(xiàn)在拌和溫度和礦料加熱溫度，但是最后進(jìn)行路用性能驗(yàn)證的

時(shí)候，兩種制備工藝所得的干投法廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料均滿足現(xiàn)行規(guī)范

要求。從王凱成果中可知拌合溫度對(duì)凍融劈裂強(qiáng)度比的影響較大，隨著拌和溫度的

升高，凍融劈裂強(qiáng)度比越大，相應(yīng)的水穩(wěn)定性越好。王凱得出的動(dòng)穩(wěn)定為3293次/mm、

TSR為83%、殘留穩(wěn)定度為90.2%，彎曲勁度模量為3428MPa，彭博得出的動(dòng)穩(wěn)定為

3401次/mm、TSR為71.3%，殘留穩(wěn)定度為84.3%，彎曲勁度模量為3414MPa，通過(guò)

對(duì)比兩種制備工藝下的路用性能可知，礦料加熱溫度為180℃、拌合溫度180℃時(shí)高

溫穩(wěn)定性相對(duì)較差，水穩(wěn)定性較好，礦料加熱溫度為190℃、拌合溫度170℃時(shí)反之。

所以綜合考慮到各種性能，礦料加熱、拌合溫度取一個(gè)范圍值，最后得出的制備工

藝為瀝青加熱溫度為155℃，礦料加熱溫度180-190℃，干拌時(shí)間為15s，濕拌時(shí)間

為90s，拌合溫度為170-180℃，擊實(shí)溫度為160-170℃。

干投法廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料室內(nèi)成型方法除了拌和工藝有具體的

新要求，目的與適用范圍、試驗(yàn)設(shè)備、擊實(shí)成型過(guò)程與《公路工程瀝青及瀝青混合

料試驗(yàn)規(guī)程JTGE20-2011》中瀝青混合料試件制作方法（擊實(shí)法）T0702-2011一致。

2）.干投法廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料馬歇爾技術(shù)參數(shù)的確定及可行性分

析

干投法廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料馬歇爾技術(shù)參數(shù)參考JTGF40-2004公

路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范中密級(jí)配瀝青混凝土混合料馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和瀝青混

合料改性添加劑第7部分：廢舊輪胎熱解炭黑JT/T860.7-2017。

3）.干投法廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料設(shè)計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)支撐數(shù)據(jù)

3.1）熱解炭黑密度的確定

干法廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料的空隙率、毛體積相對(duì)密度、礦料間隙率、

有效瀝青飽和度和穩(wěn)定度等體積參數(shù)與普通瀝青混合料體積參數(shù)的試驗(yàn)計(jì)算方法一

致。但按照規(guī)范要求，用實(shí)測(cè)法測(cè)得的理論最大相對(duì)密度不適用于改性瀝青混合料，

故干法廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料的理論最大相對(duì)密度采用計(jì)算法得出。本研

究將熱解炭黑摻量（占基質(zhì)瀝青質(zhì)量的比值）換算成礦料質(zhì)量百分率，也就是將熱

解炭黑看做一種外摻劑，如同SMA瀝青混合料中的纖維，進(jìn)而再去計(jì)算理論最大相

對(duì)密度。計(jì)算公式如下式A.3.1，馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表A.3.1。

100PaPx

t

100PaP（A.3.1）

x

sebx

式中：γt―瀝青混合料最大理論相對(duì)密度，無(wú)量綱；

Pa―基質(zhì)瀝青質(zhì)量占礦料總質(zhì)量的百分比，%；

Px―熱解炭黑質(zhì)量占礦料總質(zhì)量的百分比，%；

γse―合成礦料的有效相對(duì)密度，無(wú)量綱；

γb―25°C時(shí)瀝青的相對(duì)密度，無(wú)量綱；

γx―熱解炭黑的相對(duì)密度，同下文中的ρt，無(wú)量綱；

Pa與Px之和為總油石比，%。

炭黑主要用作橡膠的填料和補(bǔ)強(qiáng)劑，也有部分用作著色劑等。目前主要檢測(cè)炭

黑的吸碘值、PH值、比表面積和著色強(qiáng)度等指標(biāo)，對(duì)炭黑密度涉及較少，只對(duì)其傾

注密度有研究，但炭黑的傾注密度不適用于最大理論相對(duì)密度的計(jì)算。本研究將摻

量為10%的炭黑混入已知密度的基質(zhì)瀝青中剪切，通過(guò)測(cè)試炭黑改性瀝青的密度來(lái)

反算炭黑的密度，計(jì)算公式見(jiàn)式A.3.2、式A.3.3。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，基質(zhì)瀝青的密度為

1.032g/cm3，炭黑改性瀝青的密度為1.075g/cm3，故炭黑的密度為1.843g/cm3。炭

黑以此密度參與瀝青混合料最大理論相對(duì)密度的計(jì)算。

vv（vv）

tt112t1（A.3.2）

12

t（A.3.3）

111102

式中：ρt―炭黑的密度，g/cm3；

ρ1―基質(zhì)瀝青的密度，g/cm3；

ρ2―炭黑改性瀝青的密度，g/cm3；

vt―炭黑的體積，cm3；

v1―基質(zhì)瀝青的體積，cm3

3.2）干投法廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料穩(wěn)定度、流值

在統(tǒng)一合成級(jí)配下，通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)設(shè)計(jì)確定干投法熱解炭黑改性瀝青混合料

與基質(zhì)瀝青最佳油石比。李闖民[1]分析不同拌合工藝（干拌時(shí)間、濕拌時(shí)間、瀝青

加熱溫度、礦料加熱溫度和拌和溫度等）對(duì)穩(wěn)定度、流值的影響。國(guó)產(chǎn)熱解炭黑在

不同的拌合工藝下穩(wěn)定度范圍為8.86-11.33kN，流值范圍為1.86-3.94mm；。田泉

[2]以濕法制備炭黑改性瀝青混合料測(cè)得穩(wěn)定度為16.75kN，流值為2.65mm。宋偉[3]

測(cè)得的濕法制備熱解炭黑改性瀝青混合料的穩(wěn)定度為13.98kN，流值為3.24mm。胡

超[4]測(cè)得干法高嶺土改性瀝青混合料的穩(wěn)定度為14.11kN，流值為2.64mm。

綜合考慮后，確定馬歇爾試驗(yàn)穩(wěn)定度為≥8kN，流值的范圍為2-4mm。

3.3）干投法廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能

廢輪胎熱解炭黑對(duì)瀝青混合料的高溫性能改善最為顯著，通過(guò)車轍試驗(yàn)指標(biāo)動(dòng)

穩(wěn)定度進(jìn)行控制。干投法廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度為3401次/mm，

同一級(jí)配的基質(zhì)瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度為1858次/mm。李闖民[1]在不同的拌合工藝

下，熱解炭黑改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度最小值為2601次/mm，其余均超過(guò)3000

次/mm。王凱[5]通過(guò)不同條件下大量的試驗(yàn)研究，干投法熱解炭黑改性瀝青混合的

高溫穩(wěn)定性相對(duì)于基質(zhì)瀝青得到提升。莫燦峰[6]通過(guò)對(duì)GAC-25C礦料級(jí)配測(cè)得6%

炭黑改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度3330次/mm。田泉[2]測(cè)的濕法熱解炭黑改性瀝青的

動(dòng)穩(wěn)定度為4200次/mm，宋偉[3]測(cè)得濕法熱解炭黑改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度為

3426次/mm。王聲毅[7]得到的干法5%CPR改性瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度為3818次/mm；

蘇登信[8]得到的干法5%SBS改性瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度為5693次/mm；

綜合考慮后，確定干投法廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度須

≥3000次/mm。

3.4）干投法廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料低溫抗裂性能

廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料的低溫抗裂性能由低溫彎曲試驗(yàn)檢驗(yàn)，低溫

彎曲破壞應(yīng)變指標(biāo)進(jìn)行控制。李闖民[1]通過(guò)熱解炭黑制備的改性瀝青混合料低溫彎

曲破壞應(yīng)變達(dá)到了2366uε，而基質(zhì)瀝青混合料的低溫彎曲破壞應(yīng)變則為2134uε，

相比較其值有一定的增加，說(shuō)明加入熱解炭黑混合料的低溫性能有所改善。孟瀟飛

[9]以最大彎拉應(yīng)變?yōu)橹笜?biāo)，得出熱解炭黑最大彎拉應(yīng)變?yōu)?488uε，基質(zhì)瀝青為

3233uε；王凱[5]以最大彎拉應(yīng)變?yōu)橹笜?biāo)，得出熱解炭黑最大彎拉應(yīng)變?yōu)?439uε；

莫燦峰[6]通過(guò)對(duì)GAC-25C礦料級(jí)配測(cè)得6%炭黑改性瀝青的最大彎拉應(yīng)變?yōu)?/p>

1739uε。田泉[2]測(cè)的濕法熱解炭黑改性瀝青混合料的最大彎拉應(yīng)變?yōu)?483uε，

宋偉[3]測(cè)得濕法熱解炭黑改性瀝青混合料的最大彎拉應(yīng)變?yōu)?236uε。王聲毅[7]

得到的干法5%CPR改性瀝青混合料最大彎拉應(yīng)變?yōu)?835uε；蘇登信[8]得到的干法

5%SBS改性瀝青混合料最大彎拉應(yīng)變?yōu)?574uε;

綜合考慮后，確定干投法廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)最大彎

拉應(yīng)變須≥2400uε。與瀝青混合料改性添加劑第七部分：廢舊輪胎熱解炭黑（JT/T

860.7-2017）保持一致。

3.5）干投法廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料水穩(wěn)定性能

干投法廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料水穩(wěn)定性的技術(shù)指標(biāo)為殘留穩(wěn)定度和

凍融劈裂強(qiáng)度比。在統(tǒng)一級(jí)配下，基質(zhì)瀝青的殘留穩(wěn)定度為81.5%，凍融劈裂強(qiáng)度

比為76.5%；干投法熱解炭黑改性瀝青混合料殘留穩(wěn)定度為90.3%，凍融劈裂強(qiáng)度比

為72.2%。孟瀟飛[9]、王凱[5]得到的干投法熱解炭黑改性瀝青混合料殘留穩(wěn)定度

為90.2%，凍融劈裂強(qiáng)度比為83%；王凱又研究了不同拌合工藝下的凍融劈裂強(qiáng)度比，

最小值為72.4%。王凱得到的干投法熱解炭黑改性瀝青混合料殘留穩(wěn)定度為90.2%，

凍融劈裂強(qiáng)度比為83%；莫燦峰[6]通過(guò)GAC-25C礦料級(jí)配測(cè)得6%炭黑改性瀝青混合

料的殘留穩(wěn)定度89.6%，田泉[2]得到的濕法熱解炭黑改性瀝青混合料殘留穩(wěn)定度為

81.2%，凍融劈裂強(qiáng)度比為67.3%；宋偉[3]得到的濕法熱解炭黑改性瀝青混合料殘

留穩(wěn)定度為81.3%，凍融劈裂強(qiáng)度比為81.2%；胡超[10]得到的干法高嶺土改性瀝青

混合料殘留穩(wěn)定度為93.9%，凍融劈裂強(qiáng)度比為82.58%；王聲毅[7]得到的干法5%CPR

改性瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度比為91.7%；蘇登信[8]得到的干法5%SBS改性瀝青混

合料殘留穩(wěn)定度為98.8%，凍融劈裂強(qiáng)度比為94.9%；

綜合考慮后，確定干投法廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料殘留穩(wěn)定度須≥80%，

凍融劈裂強(qiáng)度比須≥70%。與瀝青混合料改性添加劑第七部分：廢舊輪胎熱解炭黑

（JT/T860.7-2017）一致。

3.6）干投法廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料滲水性能試驗(yàn)

干投法廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料滲水試驗(yàn)的技術(shù)指標(biāo)為滲水系數(shù)。廢

舊輪胎熱解炭黑滲水試驗(yàn)滲水系數(shù)均值為4.0mL·min-1。綜合考慮后，確定干投法

廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料滲水系數(shù)≤120mL·min-1。與現(xiàn)行施工規(guī)范對(duì)瀝青

混合料的滲水系數(shù)一致。

4）干投法廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料拌合樓生產(chǎn)工藝

干投法廢輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料拌合樓生產(chǎn)工藝對(duì)熱解炭黑摻量、熱解

炭黑投入順序、拌合時(shí)間（全文拌合時(shí)間均指加入瀝青等后的濕拌時(shí)間）3個(gè)因素

的控制，以不同拌合方案的混合料技術(shù)指標(biāo)為參考，優(yōu)選出：礦料加熱溫度180～

190℃，瀝青加熱溫度155～165℃，拌和溫度170～180℃，拌和時(shí)間50s，拌和順

序：礦料和填料、炭黑同時(shí)加入，投放完畢后再加入瀝青，熱解炭黑摻量為10%拌

合工藝。此拌合工藝下的廢輪胎炭黑改性瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)為如下表。

項(xiàng)目最大理論毛體積相空隙率礦料間隙瀝青飽和穩(wěn)定度流值（mm）

相對(duì)密度對(duì)密度（%）率（%）度（%）（kN）

結(jié)果2.4892.3904.014.3272.212.252.73

由上表可知，使用此方案在拌合樓生產(chǎn)廢舊輪胎熱解炭黑改性瀝青混合料的技

術(shù)指標(biāo)均滿足要求。

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