成果简介
随着我国经济和交通运输业的高速发展，使得改性沥青需求量与日俱增。传统的SBS改性沥青由于苯乙烯段和丁二烯段的特殊结构，具有良好的高温性能和一定的柔韧性，市场占有率90%以上，但依然存在一些不可避免的问题，如低温脆性大、延度小、抗老化和抗疲劳性能差等。随着交通量不断激增，国内外道路建设的发展对沥青路面提出了更高的要求，实践证明把废旧橡胶粉加入到沥青中，可以在一定程度上弥补以上缺陷，尤其在改善沥青低温条件下流动性，提高延度和降低噪音等方面有着无可比拟的优势。由于废旧胶粉改性沥青优异的社会和经济效益，近年来废旧胶粉改性沥青受到道路工程领域的广泛青睐。然而在橡胶粉改性沥青的实际应用中，还存在一些技术问题亟待解决，橡胶和基质沥青的相容性不足，导致改性后沥青的储存稳定性不佳，加工过程需要高温、并且伴随而来的严重的气味与粉尘的二次污染等问题，使用过程中抗水损坏能力不足，以及施工和易性差等问题，影响橡胶沥青的大规模应用。
石墨烯是由碳原子以sp²杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，其具有优异的力学、热学性能。石墨烯在沥青改性中可起到如下关键性作用：（1）石墨烯是一种二维材料，其可平行于骨料表面方向存在，在沥青膜中形成屏蔽结构，能减缓氧气、水分等物质的穿透，吸收紫外线，从而使沥青抗水损和耐老化等方面性能得到提升；（2）石墨烯具有优良的热学性质，可以快速将热量传递给整个路面，降低因温差引起的内应力，避免路面开裂。（3）石墨烯作为纳米增强填料，能显著增强沥青的弹性模量，提高抗变形的能力。
基于高聚物、废旧胶粉改性沥青中存在问题，我们充分利用石墨烯材料特性，特此发明了一种石墨烯改性橡胶沥青技术。该技术包括石墨烯分散技术、废旧胶粉固硫除味技术、高聚物、改性胶粉、石墨烯与基质沥青高效融合制备技术，有效解决了传统改性沥青中不耐老化、抗水损能力差、刺激性气体味大等关键性问题。该石墨烯复合改性沥青技术，可在与现有改性沥青产品成本相当条件下，显著提高路面高温性能、水稳定性能、抗疲劳、耐老化性能，同时具有摩擦系数高、降噪音效果明显、路面温度低等优势，能够提高沥青路面的使用寿命，降低维护成本，显著有别于传统SBS改性沥青和橡胶沥青，是一种新型环保净味石墨烯复合改性沥青。
应用前景
随着自治区《广西综合交通运输发展“十四五”规划》、《广西高速公路网规划（2019—2035）》等政策规划的实施，规划新增路线约6600公里，高速改扩建里程1260公里，总投资约1.16万亿。其中，所需改性沥青约320万吨，需求量巨大，从而形成了千亿规模的改性沥青应用市场。因此，该技术所研制的石墨烯复合改性橡胶沥青技术，不仅可解决废旧轮胎固废的问题，同时还可实现路面胶凝材料的全面升级换代，具有重要社会意义和经济价值。
目前，与广西正路机械科技股份有限公司、广西正通工程技术有限公司合作先后采用AC-13、SMA-10、SUP-13 等混合料类型，进行了石墨烯改性沥青路面表面层铺设示范，如图1 所示。目前，石墨烯复合橡胶改性沥青在广西和甘肃两省已累计完成高速公路、市政道路及桥梁铺装等40万平方米的铺设。从实际服役情况来看，路用性能优异，完全适用于较宽温度域与重载交通路面的使用要求，对道路工程提高废旧资源利用效率具有示范引领作用。
成熟度
中试，可量产。
成果展示
知识产权情况
成果完成人
物理科学与工程技术学院：田植群
成果转化，请联系成果与合作处，联系人：刘老师，联系电话：0771-3272162。