蜡基添加剂化学结构与废橡胶化学活化对温拌橡胶沥青性能的协同作用机制研究

为降低CRMB（crumb rubber modified bitumen）施工能耗并提升其路用性能，研究人员系统探究了蜡基添加剂（C18/C24/C40/Sasobit）化学结构与废橡胶化学活化对温拌橡胶沥青（WRB）宽温域流变性能的影响。结果表明：未活化CR提升抗车辙（rutting resistance）和抗疲劳性能，化学活化则削弱前者但对后者无显著影响；长碳链蜡基添加剂增强高温性能但恶化疲劳寿命；化学活化CR显著降低沥青物理硬化（physical hardening）程度。该研究为环保型WRB材料开发提供了理论依据。

　　

随着全球对可持续基础设施需求的增长，沥青路面因其优异的行车舒适性和可回收性成为主流选择。然而，传统废胎胶粉改性沥青（CRMB）存在施工温度高、能耗大、污染重等痛点，其施工过程释放的烟雾更对人体健康构成威胁。与此同时，温拌技术（WMA）虽能降低30%以上碳排放，但与CRMB的协同作用机制尚不明确，特别是蜡基添加剂化学结构与废橡胶化学活化对温拌橡胶沥青（WRB）性能的影响缺乏系统研究。

针对这一科学问题，中国某研究团队在《Fuel》发表论文，通过多尺度流变学测试揭示了蜡基添加剂与活化废橡胶的相互作用机制。研究采用70#基质沥青，分别添加未活化/硅烷偶联剂KH-151活化CR（1.5%-2%），并引入四种蜡基添加剂（C18/C24/C40/Sasobit）。关键技术包括：荧光显微镜（FM）观察CR分散状态、多重应力蠕变恢复（MSCR）评价高温抗车辙性、线性振幅扫描（LAS）结合简化粘弹性连续损伤理论（S-VECD）预测疲劳寿命、扩展弯曲梁流变仪（ExBBR）和动态剪切流变仪（DSR）表征物理硬化及低温性能。

FM图像揭示CR分散机制
荧光显微显示未活化CR在沥青中呈现明显相分离，而KH-151化学活化使CR分散均匀性提升，证实硅烷偶联剂可增强CR与沥青的界面结合。

MSCR试验解析高温性能
未活化CR使沥青应变降低46.7%，显著提升抗车辙性；但化学活化CR反而增加应变21.3%，表明活化过程削弱了CR的网络结构强化作用。值得注意的是，长碳链蜡基添加剂（如C40）可补偿活化CR的高温性能损失，使WRB在3.2 kPa应力下的应变恢复率提升至89.5%。

LAS试验揭示疲劳行为
未活化CR使沥青疲劳寿命（N_f）延长2.1倍，而化学活化对其无显著影响。所有蜡基添加剂均加速疲劳损伤，其中C40使N_f降低达57.8%，这与蜡晶体破坏沥青粘弹平衡有关。

物理硬化与低温性能
ExBBR测试表明，化学活化CR使沥青物理硬化指数降低34.2%，远高于未活化CR的12.5%。但蜡基添加剂仍是CRMB物理硬化的主导因素，C40导致硬化度增加2.8倍。5°C应变扫描显示，WRB内部应力积累会加剧低温开裂风险。

该研究首次阐明蜡基添加剂碳链长度与CR化学活化的协同作用规律：长碳链蜡（如C40）虽能优化WRB高温性能，但会加剧疲劳损伤和物理硬化；化学活化CR虽改善分散性却削弱抗车辙性。这些发现为WRB的分子设计提供了新思路——需平衡蜡基添加剂链长与CR活化程度，例如采用中等碳链蜡（C24）配合适度活化CR可能获得最佳综合性能。研究建立的宽温域流变评价体系（MSCR-LAS-ExBBR联用）为环保沥青材料开发提供了方法论指导，对推动"双碳"目标下的绿色交通建设具有重要意义。