廢舊口罩熔噴布對(duì)瀝青及混合料性能影響研究

程培峰 鄭春萌 張展銘 楊宗昊

摘?要：為在道路工程中有效利用廢舊口罩材料，減少資源浪費(fèi)，本文利用廢舊口罩熔噴布對(duì)基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性，測(cè)定其常規(guī)物理性能指標(biāo)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果采用灰色關(guān)聯(lián)度分析與綜合加權(quán)法整理計(jì)算，確定改性瀝青的最佳制備工藝;研究改性瀝青的高低溫流變性能及PG分級(jí)（性能分級(jí)），對(duì)其化學(xué)組分及微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征;與基質(zhì)瀝青和SBS（苯乙烯-丁=烯-苯乙稀嵌段共聚物）改性瀝青混合料對(duì)比，分析熔噴布改性瀝青混合料的路用性能。結(jié)果表明：當(dāng)熔噴布摻量為3%時(shí)，在170 ℃下，以4 000 r/min的速率剪切15 min制備出的改性瀝青綜合性能最佳，且此工藝下熔噴布與瀝青的相容性較好;分析可知熔噴布對(duì)瀝青的改性過(guò)程為物理改性，并未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成新的官能團(tuán);熔噴布能夠提高瀝青的軟化點(diǎn)、黏度及彈性恢復(fù)率，并有效改善瀝青的高溫抗變形能力，但其針入度、延度均有降低;熔噴布改性瀝青混合料與基質(zhì)瀝青相比，具有較好的高溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)定性，但其低溫抗裂性不佳。分析表明，廢舊口罩熔噴布改性瀝青及混合料的綜合性能較好，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和良好的環(huán)保意義。

關(guān)鍵詞：改性瀝青;瀝青混合料;廢舊口罩;熔噴布;制備工藝;物理性能;流變性能;路用性能

中圖分類號(hào)：U414?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：1006-8023（2021）06-0126-09

Abstract：In order to effectively use waste mask materials in road engineering and reduce the waste of resources， the base asphalt was modified by the melt-blown cloth of the waste mask and the physical properties of asphalt were measured in this paper. The grey correlation analysis and integrated weighting analysis were used to calculate the test results to determine the best preparation process of modified asphalt. The high and low temperature rheological properties and PG classification of modified asphalt were studied and its chemical composition and micro-structure were analyzed. The road performance of the melt-blown cloth modified asphalt mixture was compared with the base asphalt and SBS modified asphalt mixture. The results showed that： when the content of melt-blown cloth was 3%， the performance of modified asphalt prepared by shearing at a rate of 4 000 r/min for 15 min at 170 ℃ was the best. Meanwhile， the compatibility of melt-blown cloth and asphalt was better under the process. According to the analysis， the modification process of the asphalt by melt-blown cloth was a physical modification and there was no chemical reaction and new functional groups produced. The softening point， viscosity and rate of elastic recovery were enhanced by the melt-blown cloth and the high-temperature deformation resistance of asphalt was effectively improved， but the penetration and ductility were reduced. Compared with base asphalt， the melt-blown cloth modified asphalt mixture possessed better high-temperature stability and moisture susceptibility， but its low-temperature crack resistance is slightly not good. Analysis above showed that the comprehensive performance of melt-blown cloth modified asphalt and mixture was better and it had actual value of application and environmental significance.

Keywords：Modified asphalt binder; asphalt mixture; waste mask; melt-blown cloth; preparation process; physical properties; rheological properties; pavement performance

0?引言

自新冠肺炎疫情以來(lái)，人們對(duì)醫(yī)用口罩的需求不斷攀升，據(jù)調(diào)查，截至2020年4月底，我國(guó)一次性醫(yī)用口罩的日均產(chǎn)量已達(dá)2億只，每只口罩重量約為5 g，這表明每天面臨約1 000 t的醫(yī)用口罩廢棄物[1]。按照生活垃圾的分類標(biāo)準(zhǔn)，廢舊口罩屬于生活垃圾中的其他垃圾，應(yīng)將其投放到特定容器中，由特殊部門(mén)運(yùn)送至垃圾焚燒處理廠進(jìn)行處置，但現(xiàn)階段各地區(qū)對(duì)廢舊口罩的管控仍較為松散，環(huán)保組織Oceans Asia發(fā)布的最新報(bào)告指出，2020年全球至少有15.6億只口罩流入海洋，大量丟棄在環(huán)境中的廢舊口罩需要400～500 a才能被降解[2]，當(dāng)其材料分解時(shí)會(huì)形成微小的塑料顆粒，侵入動(dòng)植物棲息地，污染生物生存環(huán)境，損害動(dòng)植物的身體機(jī)能而造成死亡，最終影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，與此同時(shí)，對(duì)材料本身也是一種資源浪費(fèi)。

聚丙烯（plyprpylene，PP）為我國(guó)目前醫(yī)用口罩的基礎(chǔ)組成成分，因具有成本低廉、性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)一直作為優(yōu)質(zhì)原料廣泛應(yīng)用于醫(yī)用非織造領(lǐng)域[3]。在道路工程中：李平凡等[4]研究表明，聚丙烯與瀝青分散性較好，可以提高瀝青的軟化點(diǎn)，對(duì)瀝青的耐熱性能改善較大;孫彥偉等[5]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著聚丙烯摻量的增加，改性瀝青的針入度和延度降低，軟化點(diǎn)顯著提高，且在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，聚丙烯在瀝青混合料中的摻量應(yīng)控制在2%～4%;佟天宇[6]研究證實(shí)，摻加PP/SBR改性劑可以顯著提高瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度、彎拉應(yīng)變、殘留穩(wěn)定度以及凍融劈裂強(qiáng)度比，具有優(yōu)異的高低溫性能及水穩(wěn)定性。

由此可見(jiàn)， PP在道路工程中的應(yīng)用較為可觀，但現(xiàn)階段鮮有研究將廢舊口罩作為改性劑，對(duì)廢舊口罩改性瀝青的性能研究更為鮮見(jiàn)。為減少資源浪費(fèi)，本研究將回收的廢舊口罩殺菌消毒處理后，作為改性劑應(yīng)用在瀝青中，并對(duì)改性瀝青的制備工藝、高低溫流變性能及其混合料性能等進(jìn)行研究與分析，旨在回收利用資源、提升路用瀝青性能的同時(shí)，也能在一定程度上解決環(huán)境污染問(wèn)題。

1?材料與方法

1.1?原材料

（1）瀝青：試驗(yàn)選用遼寧盤(pán)錦90號(hào)瀝青作為基質(zhì)瀝青，其主要技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，具體主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

（2）廢舊口罩熔噴布：醫(yī)用口罩一般為3層結(jié)構(gòu)（紡粘層、熔噴層、紡粘層）。內(nèi)層是普通無(wú)紡布;外層是防水無(wú)紡布，主要起隔絕飛沫的作用;而中間的過(guò)濾層是經(jīng)特殊手段處理形成的熔噴無(wú)紡布?；厥諒U舊醫(yī)用口罩的熔噴層，并采用人工裁剪的方式將其裁剪成小于1 cm2的碎片，如圖1所示。其中，熔噴布碎片在掃描電子顯微鏡（SEM）下觀察到的微觀結(jié)構(gòu)如圖2所示。

（3）混合料級(jí)配：試驗(yàn)選用AC-16型瀝青混合料，級(jí)配組成見(jiàn)表2。所需粗細(xì)集料均為破碎玄武巖，礦粉為優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r礦粉，最佳瀝青用量由瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)確定為4.7%，最佳油石比為4.9%。

1.2?試驗(yàn)方法

（1）基本性能試驗(yàn)：瀝青及混合料的基本性能試驗(yàn)制樣與測(cè)試均按JTG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行。

（2）流變性能試驗(yàn)：動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)（Dynamic shear rheological test，DSR）選用MCR302型號(hào)的剪切流變儀，試件直徑25 mm，試驗(yàn)板間隙1.0 mm±0.005 mm，本研究選定溫度掃描控制應(yīng)變模式對(duì)基質(zhì)與改性瀝青試樣進(jìn)行測(cè)試，頻率為10 rad/s，溫度測(cè)試范圍為46～82 ℃;瀝青彎曲蠕變勁度試驗(yàn)（Bending beam rheometer test，BBR）選用美國(guó)CANNON公司的彎曲梁流變儀，試件尺寸為101.6 mm（長(zhǎng)）×12.7 mm（寬）×6.4 mm（高），以-12、-18、-24 ℃作為樣品測(cè)試溫度。

（3）熒光顯微鏡試驗(yàn)（FM）：選用Zeiss Axio Imager A2型號(hào)正置高分辨率熒光顯微鏡對(duì)改性瀝青表面形貌進(jìn)行觀測(cè)。試驗(yàn)前將瀝青加熱至熔融狀態(tài)后，滴少量瀝青于干凈的載玻片上，待載玻片上瀝青均勻攤開(kāi)后用蓋玻片蓋好，室溫下冷卻成型制成樣品。

（4） 紅外光譜試驗(yàn)（FTIR）：選用型號(hào)為NicoletiS50的傅里葉變換紅外光譜儀，測(cè)試掃描范圍4 000～400 cm-1，分辨率為0.09 cm-1，試驗(yàn)掃描次數(shù)60次。試驗(yàn)前將樣品溶解在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %的二硫化碳溶液中，然后置于溴化鉀工作臺(tái)上，將二硫化碳蒸發(fā)干凈，并進(jìn)行FTIR分析。

1.3?制備工藝的優(yōu)化

近年來(lái)，人們?cè)谥苽涓男詾r青時(shí)，較多地采用正交設(shè)計(jì)和均勻設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法對(duì)摻配比例等因素進(jìn)行研究[7]，本試驗(yàn)選用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)法中的四因素三水平方案，對(duì)改性劑摻量、制備工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表3。

將基質(zhì)瀝青置于150 ℃的烘箱中加熱至熔融狀態(tài)，然后在135 ℃的電熱板上將不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的熔噴布碎片分多次加入基質(zhì)瀝青中，并以1 000 r/min的速度攪拌20 min。待兩者均勻混合后，分別在不同溫度下以不同速率進(jìn)行高速剪切，剪切結(jié)束后置于加熱板上攪拌發(fā)育5～7 min，最終得到熔噴布改性瀝青。

2?結(jié)果與分析

2.1?改性瀝青性能分析

2.1.1?常規(guī)物理性能

試驗(yàn)選取瀝青的三大指標(biāo)、旋轉(zhuǎn)黏度及彈性恢復(fù)率作為熔噴布改性瀝青的評(píng)價(jià)指標(biāo)，各指標(biāo)的具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

首先，改性瀝青的軟化點(diǎn)、黏度與彈性恢復(fù)率較基質(zhì)瀝青增大，因改性劑以粒狀分散在瀝青中形成部分網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)間的強(qiáng)烈相互作用限制了瀝青內(nèi)膠體流動(dòng)，從而提高其黏度，并增強(qiáng)了材料的高溫穩(wěn)定性[8]。但由于改性劑顆粒尺寸遠(yuǎn)大于瀝青本體的顆粒尺寸，當(dāng)受到外力作用時(shí)，這些較大顆粒會(huì)成為應(yīng)力集中點(diǎn)，導(dǎo)致瀝青變硬且低溫延展性降低，故其針入度與延度均有下降[9]。

其次，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析可以得出，各因素對(duì)針入度與軟化點(diǎn)的影響由大到小順序?yàn)椋杭羟袝r(shí)間、剪切速率、剪切溫度、口罩摻量;對(duì)10 ℃延度的影響由大到小順序?yàn)椋杭羟袝r(shí)間、剪切速率、口罩摻量、剪切溫度;對(duì)135 ℃黏度的影響由大到小順序?yàn)椋嚎谡謸搅?、剪切速率、剪切時(shí)間、剪切溫度;對(duì)25 ℃彈性恢復(fù)率的影響由大到小順序?yàn)椋杭羟兴俾?、剪切時(shí)間、剪切溫度、口罩摻量。

最后，對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果通過(guò)數(shù)學(xué)方法[10]計(jì)算出每組試驗(yàn)的綜合加權(quán)評(píng)分，最終確定熔噴布改性瀝青的最佳制備工藝，各指標(biāo)綜合評(píng)分結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，通過(guò)對(duì)比，第1組試驗(yàn)制備的改性瀝青評(píng)分最高，但第1組試驗(yàn)瀝青的10 ℃延度為62.3 cm，與其他8組差距較大，其瀝青延展性明顯優(yōu)于其他組較多而使綜合評(píng)分過(guò)高，同時(shí)其軟化點(diǎn)較基質(zhì)瀝青升高并不明顯，即第1組試驗(yàn)制備的改性瀝青評(píng)分最高，但綜合性能不佳，故將其排除。選取剩下數(shù)據(jù)相對(duì)最高的第5組為最佳制備工藝，對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)表可知，在剪切時(shí)間、速率、溫度分別為15 min、4 000 r/min、170 ℃的制備工藝下，3%熔噴布改性瀝青綜合性能最優(yōu)（以下試驗(yàn)均針對(duì)最佳工藝下制備出的改性瀝青進(jìn)行）。

2.1.2?流變性能

DSR試驗(yàn)測(cè)得復(fù)數(shù)剪切模量（G*）與相位角（δ）用于分析材料的黏彈特性與流變性能。G*是材料在動(dòng)態(tài)荷載作用下的應(yīng)力與應(yīng)變之比，反映了材料在受到重復(fù)剪切作用時(shí)抵抗變形的能力[11]。δ是材料受到應(yīng)力與其對(duì)應(yīng)產(chǎn)生應(yīng)變的時(shí)間滯后，能夠反映瀝青內(nèi)的黏彈比例。圖3為基質(zhì)瀝青與改性瀝青的G*、δ隨溫度的變化趨勢(shì)，由圖3分析可知，隨溫度的升高基質(zhì)瀝青與改性瀝青的G*不斷減小，而δ不斷增大，這是由于隨溫度的升高，分子鏈段的運(yùn)動(dòng)逐漸加劇，分子間關(guān)聯(lián)作用與分子力不斷減小，削弱了分子運(yùn)動(dòng)的相互約束[12]。相比基質(zhì)瀝青，改性瀝青的G*有一定幅度提升，但δ有所降低，說(shuō)明廢舊口罩熔噴布使瀝青內(nèi)彈性比例變多，當(dāng)所加荷載撤消后材料更容易恢復(fù)變形，其高溫抗變形能力得到改善。

試驗(yàn)進(jìn)一步得到材料的車轍因子（G*/sin δ）與疲勞因子（G*·sin δ），二者分別表征瀝青結(jié)合料的抗車轍與抗疲勞能力，繪制基質(zhì)瀝青與改性瀝青的G*/sin δ與G*·sin δ隨溫度的變化趨勢(shì)，如圖4所示。由圖4分析可知，改性瀝青的車轍因子與疲勞因子均大于基質(zhì)瀝青，這說(shuō)明改性瀝青結(jié)合料在高溫下產(chǎn)生的變形小，損耗的能量少，抗車轍性能更佳，但其抗疲勞性能不如基質(zhì)瀝青。同時(shí)，隨著溫度的升高，2種瀝青的抗疲勞性能不斷提升，抗車轍能力不斷降低。

BBR試驗(yàn)用于評(píng)價(jià)改性瀝青在低溫條件下、承受連續(xù)荷載作用時(shí)不被破壞的能力，圖5為基質(zhì)瀝青與改性瀝青的蠕變勁度模量（S）、蠕變速率（m）隨溫度的變化趨勢(shì)。由圖5分析可知，隨試驗(yàn)溫度的降低，2種瀝青的勁度模量均不斷增大，蠕變速率逐漸減小，說(shuō)明隨溫度的降低二者的脆性增加，應(yīng)力松弛能力減弱，低溫抗裂性降低。此外，與基質(zhì)瀝青相比，改性瀝青的S值略大，m值略小，這表明熔噴布的加入使瀝青變得脆硬，釋放應(yīng)力的速度減慢，即對(duì)應(yīng)力的累積加快而使低溫性能降低。根據(jù)Superpave瀝青膠結(jié)料低溫分級(jí)規(guī)范要求，S≤300 MPa，且m≥0.3，基質(zhì)瀝青與改性瀝青在-12、-18 ℃下均滿足規(guī)范要求，但-24 ℃均不滿足，由此可知熔噴布的加入對(duì)瀝青的低溫抗裂性有負(fù)面影響，但影響不大。

PG等級(jí)（性能分級(jí)）是瀝青在不同溫度下的綜合測(cè)定，可以較全面地反映瀝青的性質(zhì)。根據(jù)規(guī)范及相關(guān)規(guī)定[13-14]中對(duì)PG分級(jí)的要求，計(jì)算出基質(zhì)瀝青路面適用的最低設(shè)計(jì)溫度為-29 ℃;依照美國(guó)戰(zhàn)略公路研究計(jì)劃[15]中“動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)車轍因子最小為1 kPa”得出，路面適用的最高設(shè)計(jì)溫度為64 ℃，由此確定基質(zhì)瀝青的PG分級(jí)為PG 64-28，同理確定改性瀝青的PG分級(jí)為PG 70-28。通過(guò)對(duì)比可知，熔噴布的加入，使瀝青適用的最高設(shè)計(jì)溫度提升了6 ℃，最低設(shè)計(jì)溫度并未明顯變化，該結(jié)果同樣證明，熔噴布改性劑的加入提升了瀝青的高溫性能。查閱相關(guān)地區(qū)道路瀝青的PG分級(jí)[16-18]可知，廢舊口罩熔噴布改性瀝青可應(yīng)用于年平均7 d最高溫度低于40 ℃，且年平均低溫高于-32 ℃的全國(guó)較多省份，如廣東省、江西省北部及南部部分地區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)部分地區(qū)等。

2.1.3?理化特性

熒光顯微鏡運(yùn)用反射光成像原理，在其短波照射下，能夠觀察到瀝青中聚合物的真實(shí)分布狀態(tài)和形態(tài)結(jié)構(gòu)[19]。通過(guò)觀察，得到聚合物在瀝青中的分布形態(tài)如圖6所示。由圖6可以看出，在熒光顯微鏡10倍的放大倍數(shù)下，改性劑熔噴布的分散形態(tài)清晰可見(jiàn)，且其在瀝青中分散較為均勻，無(wú)明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象，由此可知，最佳工藝下制備出的改性瀝青較為成功。

利用傅里葉紅外光譜儀對(duì)基質(zhì)瀝青與改性瀝青的官能團(tuán)進(jìn)行測(cè)定與分析，繪制二者的紅外光譜對(duì)照?qǐng)D如圖7所示。與標(biāo)準(zhǔn)紅外圖譜對(duì)照可知，2 924 cm-1與2 856 cm-1處分別為亞甲基CH2的反對(duì)稱與對(duì)稱伸縮振動(dòng)[20]，二者均屬于強(qiáng)吸收帶。由于3 000 cm-1為不飽和烴與飽和烴CH伸縮振動(dòng)的分界線，由此可以判定，基質(zhì)瀝青中存在飽和烴。在1 596 cm-1附近存在苯環(huán)共軛CC鍵與羰基CO的伸縮振動(dòng)，吸收峰強(qiáng)度較弱，由此判斷，瀝青中含有芳香族化合物苯環(huán)等不飽和烴。在1 455 cm-1處存在甲基CH3的反對(duì)稱面內(nèi)伸縮振動(dòng)與亞甲基CH2的面內(nèi)伸縮振動(dòng)[21];1 375 cm-1處的吸收峰是由甲基CH3的對(duì)稱面內(nèi)彎曲振動(dòng)引起;1 025 cm-1處為亞砜基SO的伸縮振動(dòng);900～650 cm-1區(qū)域內(nèi)的吸收峰是苯環(huán)上CH振動(dòng)的結(jié)果，反映了苯環(huán)上的取代情況。綜上可知，基質(zhì)瀝青的主要成分為飽和烴、芳香族化合物等不飽和烴，以及其他原子衍生物，其主要化學(xué)成分為甲基與亞甲基。

由圖7可以看出，各基團(tuán)峰的位置并未發(fā)生明顯變化，但波數(shù)為2 924、2 856、1 455 cm-1等處的特征峰強(qiáng)度有所增強(qiáng)，通過(guò)分析，特征峰強(qiáng)度變化的主要原因是官能團(tuán)數(shù)量的改變，而并非官能團(tuán)本身，由此可知，改性劑并未與基質(zhì)瀝青發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成新的官能團(tuán)，其對(duì)瀝青的改性是物理改性[22]。

此外，瀝青的老化會(huì)導(dǎo)致羰基CO特征峰的增長(zhǎng)[23]，因此改性瀝青在1 596 cm-1處的吸收峰明顯強(qiáng)于基質(zhì)瀝青，由此可知，在此制備工藝下瀝青會(huì)發(fā)生一定程度的老化現(xiàn)象。

2.2?改性瀝青混合料路用性能分析

2.2.1?高溫穩(wěn)定性

作為早期瀝青混合料的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)之一，馬歇爾試驗(yàn)?zāi)軌蛟谝欢ǔ潭壬戏从碁r青混合料的抗變形能力[24]。為確定熔噴布改性瀝青對(duì)其混合料力學(xué)性能的影響，本研究分別對(duì)基質(zhì)瀝青、熔噴布改性瀝青、SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）改性瀝青3種混合料類型進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，并用所得指標(biāo)穩(wěn)定度（MS）、流值（FL）對(duì)3種混合料的力學(xué)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。由圖8分析可知，熔噴布與SBS改性瀝青混合料的MS值較基質(zhì)瀝青分別增大10.17%、28.55%，F(xiàn)L值分別降低15.34%、23.96%，說(shuō)明熔噴布的加入可以在一定程度上提高瀝青混合料的高溫抗變形能力。這是由于熔噴布改性劑的加入能夠增大瀝青的黏度與骨料間的黏結(jié)力，使瀝青混合料的結(jié)合更加緊密，從而能夠抵抗更大的變形荷載[25]。

路面車轍、推移等病害是我國(guó)高速公路的病害之首，為減少瀝青路面此類病害的發(fā)生，瀝青混合料應(yīng)具有良好的抗車轍變形能力。試驗(yàn)制備了3種瀝青混合料的車轍板，在60 ℃的條件下對(duì)其進(jìn)行車轍試驗(yàn)，車轍傾軋后的試件如圖9所示，其動(dòng)穩(wěn)定度（DS）與車轍深度關(guān)系如圖10所示。與基質(zhì)瀝青相比，熔噴布與SBS改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度均提升數(shù)倍，分別達(dá)到4 012.74、4 482.39次，且均滿足規(guī)范（DS≥2 400次）要求，車轍深度分別減小了52.16%、63.29%。原因是熔噴布的加入吸收了多余的自由瀝青，增加了混合料中結(jié)構(gòu)瀝青的比例，使其高溫穩(wěn)定性顯著提升[26]。

2.2.2?低溫抗裂性

低溫抗裂性是評(píng)價(jià)瀝青路面路用性能的重要指標(biāo)之一，試驗(yàn)采用-10 ℃小梁彎曲試驗(yàn)評(píng)價(jià)3種瀝青混合料的低溫抗裂性能，加載速率為50 mm/min，試驗(yàn)測(cè)得3種試件力與位移的變化曲線如圖11所示，試樣破壞時(shí)的彎拉強(qiáng)度（R）、最大彎拉應(yīng)變（ε）、彎曲勁度模量（S）見(jiàn)表5。通常情況下，混合料的勁度模量越小，最大彎拉應(yīng)變?cè)酱?，?yīng)力累積越慢，材料的低溫性能越好[27]。通過(guò)對(duì)比，熔噴布改性瀝青混合料的最大彎拉應(yīng)變低于基質(zhì)瀝青與SBS改性瀝青且并未滿足規(guī)范（ε≥2 800）要求，因此熔噴布的加入降低了材料的低溫松弛能力，導(dǎo)致其低溫抗裂性不良。

2.2.3?水穩(wěn)定性

在經(jīng)受反復(fù)凍融循環(huán)及行車荷載等作用后，瀝青與集料間的黏附力減弱，水分子逐漸侵蝕使其發(fā)生剝落、松散等水損害現(xiàn)象。本研究采用凍融劈裂和浸水馬歇爾試驗(yàn)對(duì)3種瀝青混合料的水穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，試驗(yàn)所得指標(biāo)如圖12和圖13所示。3種混合料中，基質(zhì)瀝青的凍融前后劈裂強(qiáng)度與凍融劈裂強(qiáng)度比（Tensile strength rate，TSR）最小，熔噴布改性瀝青混合料凍融前后的劈裂強(qiáng)度較基質(zhì)瀝青分別增大20.65%、27.14%，TSR值由76.09%上升為80.19%，且滿足改性瀝青混合料TSR>80%的技術(shù)要求，但二者相比SBS改性瀝青混合料仍有一定差距。此外，熔噴布與SBS改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度為92.24%、90.65%，分別是基質(zhì)瀝青混合料的1.12倍、1.10倍，2種改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性（MS0）均有一定幅度的提升，且滿足混合料水穩(wěn)定性技術(shù)要求（MS0>85%）。凍融劈裂與浸水馬歇爾試驗(yàn)均說(shuō)明，熔噴布的加入可以增強(qiáng)瀝青結(jié)合料之間的黏聚力，增大混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比與殘留穩(wěn)定度，熔噴布改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性能較好。

3?結(jié)論與討論

（1）當(dāng)熔噴布摻量為3%時(shí)，在170 ℃的條件下，以4 000 r/min的速率剪切15 min，制備出的改性瀝青綜合性能最優(yōu)，此時(shí)改性劑在瀝青中分散較為均勻，無(wú)明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象，且熔噴布并未與瀝青發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成新的官能團(tuán)，其對(duì)瀝青的改性是物理改性。

（2）熔噴布的加入，使瀝青的軟化點(diǎn)、黏度、彈性恢復(fù)率升高，針入度與延度降低，高溫穩(wěn)定性與抗車轍能力增強(qiáng)，但低溫抗裂與抗疲勞性能略有下降。同時(shí)熔噴布能夠顯著提高瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比以及殘留穩(wěn)定度，具有較好的高溫穩(wěn)定性及抗水損害性，但低溫抗裂性能不良。與基質(zhì)瀝青相比，改性瀝青適用的最高設(shè)計(jì)溫度提升了6 ℃，但最低設(shè)計(jì)溫度并未明顯變化。

（3）試驗(yàn)結(jié)果證明，廢舊口罩熔噴布可回收再利用于改性瀝青的制備中，且制備出的熔噴布改性瀝青可應(yīng)用于全國(guó)年平均7 d最高溫度低于40 ℃、且年平均低溫高于-32 ℃的大部分非極寒極熱氣候區(qū)域，以提高其瀝青路面性能。

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