高掺量橡胶改性沥青碎石封层在湿冻环境下的性能研究与可持续应用

为提升湿冻环境下道路维护材料的可持续性，研究人员针对废轮胎橡胶高效回收利用问题，开展25%高掺量橡胶改性沥青(25-CRMA)碎石封层性能研究。通过实验室冻融模拟与现场验证，证实25-CRMA较乳化沥青具有更高粘度、优异高低温稳定性及抗裂性，为寒冷地区道路建设提供环保解决方案。

　　

在气候变化加剧与基础设施老化的双重挑战下，湿冻环境对道路表层的破坏已成为全球性难题。传统乳化沥青碎石封层存在固化慢、粘结弱等问题，而废轮胎堆积造成的"黑色污染"更是亟待解决。美国密歇根理工大学联合明尼苏达交通部等机构在《Journal of Cleaner Production》发表的研究，创新性地将废轮胎橡胶掺量提升至25%（25-CRMA），系统评估了其在湿冻条件下的工程性能。

研究采用多尺度技术路线：通过旋转粘度计测定25-CRMA的流变特性，结合环境扫描电镜(ESEM)观察微观形貌；实验室模拟1-5次冻融循环，采用剪切/拉伸试验量化粘结强度损失；在密歇根州M-25公路实施10.6公里实体工程，通过现场拉拔试验、平整度检测和病害调查进行验证。

【Binder properties】部分揭示25-CRMA经RTFO（旋转薄膜烘箱）老化后粘度提升37%，DSR（动态剪切流变仪）显示其高温PG分级达82℃，低温弯曲梁流变(BBR)试验证实-28℃蠕变劲度降低21%，表明其兼具抗车辙与抗低温开裂能力。

【Field construction】章节显示，25-CRMA封层施工后初始抗剥落性能较乳化沥青提升2.3倍，经过冬季冻融后横向裂缝密度减少68%。值得注意的是，扫描电镜显示橡胶颗粒在沥青中形成三维网络结构，这是其增强界面粘结的关键机制。

【Conclusion】部分强调该技术实现三重突破：环境效益（单工程消耗2400条废轮胎）、工程性能（冻融循环后粘结强度保留率>85%）和经济性（延长维护周期至7-9年）。讨论指出需进一步研究施工阶段VOCs（挥发性有机物）排放控制，但通过调整喷洒温度可有效平衡环保与性能需求。这项研究为《巴黎协定》背景下的基础设施低碳转型提供了可复制的技术范式。