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本文依托道路结构与材料交通行业重点实验室(北京)开放课题《废轮胎热解再生炭黑改性沥青机理研究》,针对再生炭黑的化学修饰及其在沥青中的掺量,采用红外光谱研究PCB与沥青的共混过程中的物化属性;激光粒度仪测定PCB化学修饰前后的颗粒分布;X射线衍射对PCB与PCB改性沥青的相态结构进行对比分析;电镜扫描观测PCB化学修饰前后下的微观图像。最后依此提出PCB的核壳结构模型以及借鉴纳米改性沥青机理的PCB改性沥青共混理论。然后通过沥青的常规试验评价了基质沥青、PCB改性沥青、偶联PCB改性沥青、SBS改性沥青及SBS-PCB复合改性沥青5种改性沥青的高低温性能及贮存稳定性;采用SHRP性能试验进一步对不同掺量下几种改性沥青进行PG分级并确定其最佳掺量及施工温度。最后通过路用性能试验验证PCB化学修饰前后改性沥青混合料高低温性能及水稳定性。通过上述研究可知:PCB的粒径在3um左右,集中分布在200～1159nm之间,表面存在大量灰分(β-ZnS),灰分的存在使其在沥青中的分散性较差,并容易产生离析现象;IR图1385cm-1处成功接枝-CH(CH3)2表明修饰成功,通过化学修饰后的PCB灰分减少表面相对光滑,粒径显著减小,集中分布在15～398nm之间,其分散性与贮存稳定性得到改善;IR图781.55cm-1处表征芳族取代反应,且随着掺量的增加其吸收峰愈加显著,但XRD表明其与沥青共混并未改变其原有的层间距离,即PCB与偶联炭黑在沥青中以化学共混与网络填充机理进行反应;针入度与软化点结果分别表明随着PCB掺量增加两种改性沥青感温性能与高温性能显著提升,而延度结果则表明低温性能有一定的下降,偶联炭黑相比PCB改性沥青高温性能略微下降,低温性能提升,离析试验表明贮存稳定性获得显著提升;但PG分级显示,除SBS-PCB复合改性沥青在掺量25%时等级为76-22,随PCB掺量增加PCB改性沥青与SBS-PCB复合改性沥青的PG分级并没有变化;路用性能试验显示PCB与偶联炭黑的低温抗弯拉强度分别提升8%与13%,两种炭黑沥青混合料动稳定度分别提升57%与54%。