用于沥青结合料和摊铺混合料应用的工程化粒状橡胶组合物的制作方法

本技术涉及一种工程化粒状橡胶(ecr)沥青添加剂，其可以在干混或厂拌混合方法中与碎石、沙子和热沥青结合料(asphaltbinder，沥青粘结剂)组合以形成工程化粒状橡胶(crumbrubber，碎橡胶，粒状生胶，废胶末)改性的沥青产品。

根据以下说明和附图，将更充分地理解本发明的这些和其他目的、优点和新的特征以及其说明性实施方式的细节。

背景技术：

沥青路面失效的原因

沥青路面由压实和硬化的沥青混合料制成。混合料由粗骨料(aggregate，集料)和细骨料(包括碎石、石头和沙子)以及加热的液态沥青结合料组成，所述加热的液态沥青结合料是将骨料保持在一起的接合剂。在正常的周围温度下，结合料为刚性固体，但在超过约200°f的温度下会开始液化。在将结合料和骨料传送到施工现场之前，准备好结合料和骨料的热混合料。在施工现场，铺设热混合料，然后在冷却之前将其压实。在冷却过程中，沥青硬化。所得的表面耐用，并能够长时间支撑重型车辆和大交通量。

沥青路面可能会以几种方式失效，包括：(1)施加载荷时在较高温度下永久变形(车辙)，(2)疲劳裂纹，(3)极端温度(热裂)，(4)当重型车辆经过铺装的表面时，响应于施加和释放的载荷而开裂(反映性开裂)，和(5)水分敏感性。当铺装的沥青表面开始出现车辙或开裂时，水和盐分会进入路面材料，加速路面的进行性失效。

车辙是由于反复施加在路面上的载荷而导致少量不可恢复的应变的积累而产生的。发生车辙的原因有很多，包括路基问题、基层问题和沥青混合料设计问题。

当移动和停放的车辆(尤其是载重卡车)的重复载荷使路面受应力至其疲劳寿命极限时，通常会发性疲劳开裂。路面抗疲劳性受路面设计、路面厚度、路面质量和道路排水设计的影响。

在沥青路面在低温期间收缩时会发生沥青路面的低温开裂，从而在路面中产生应变，导致规则的横向开裂。与低温下的结合料柔软性相关的结合料特性是导致此问题的非常常见的原因。

除了热开裂之外，环境湿气和温度还会通过损耗路面强度、削弱沥青结合料与骨料之间的结合力以及引发路面的冻融膨胀/收缩来影响路面性能。

在设计、制造和放置沥青路面时，设计-建造过程专注于道路环境以及道路上预期的交通类型/强度。设计目标是生产一种路面，该路面尽可能经济地具有最长寿命。用业界的话来说，道路设计应拥有最低的生命周期成本。这意味着，道路和路面设计必须有效抵抗在道路使用过程中出现的各种车辙和开裂过程。

沥青结合料和混合料设计

摊铺行业使用了多种不同的沥青混合料设计。混合料设计选项包括修改混合料中使用的骨料的类型和尺寸分布、混合料中使用的结合料的类型、用于增强混合料特定性能特征的化学添加剂以及改变混合料设计中使用的结合料含量。一些沥青路面被设计为特别地抗车辙和开裂，并且这些设计通常用于交通非常繁忙的地区，尤其是重型卡车交通地区。在这些设计中，将特殊的骨料、结合料和化学添加剂结合在一起，制成“改性沥青”路面。

一般而言，为了使路面持久耐用，大多数沥青结合料必须经过化学改变。沥青工业已经为沥青结合料和沥青混合料开发了各种添加剂，可以解决特定的路面性能特征。例如，可以通过添加未硫化的合成橡胶和天然橡胶聚合物对液态沥青结合料进行化学改性。将这些橡胶产品在较高的温度下共混到沥青结合料中，导致未硫化的橡胶熔化并分散在整个液态沥青结合料中，从而使结合料更硬(抗车辙)且更具柔韧性(抗裂)。这些添加物产生了聚合物改性的沥青(pma)结合料，其通常在各种高应力环境中使用。

粒状橡胶改性的沥青路面

液态结合料也可以通过向液态结合料中添加硫化的粒状橡胶，然后在相对较高的温度(通常为350°f至400°f)下“蒸煮”或“消解”橡胶一段时间来进行改性。在这些温度下，硫化的粒状橡胶无法熔化、氧化或脱硫化，因此胶粒仍保持完整。粒状橡胶和液体结合料之间没有材料化学相互作用。粒状橡胶确实在物理/机械意义上与粘合料相互作用。橡胶的表面孔隙吸收或吸取了一些较轻、黏性较低的结合料末端(软沥青质)。这导致橡胶颗粒既软化又溶胀，并且溶胀的橡胶粒增加了沥青结合料的粘度(刚度或耐车辙性)和柔韧性。更重要的是，添加的大量粒状橡胶颗粒(当平均粒状橡胶粒径小于五十分之一英寸或0.5mm时，一吨沥青混合料中通常有超过两千万个胶粒)将充当裂缝固定剂，进一步减缓压实路面中裂缝的传播。像聚合物改性一样，在结合料中添加橡胶提高结合料对车辙和开裂的耐性。与pma不同，在结合料中添加粒状橡胶不会产生共混液体。尽管这些是不同的改性工艺，添加的橡胶的水平和类型不同，但使用az、fl、ga、tx和ca的状态的粒状橡胶改性的结合料的广泛现场工作表明，用聚合物改性的沥青或再生硫化的粒状橡胶(废轮胎橡胶)制造的正确制造和放置的沥青混合料在延长路面寿命方面表现相似。

粒状橡胶改性的结合料问题和益处

在沥青中使用粒状橡胶(通常是回收的轮胎橡胶)并非没有问题。在实践中，在存储和分配沥青结合料的油站或在沥青混合料生产设施中将粒状橡胶添加到沥青结合料中。使用回收的粒状橡胶的那些共混粒状橡胶/结合料产品分别称为“终端共混”沥青或“湿法”沥青。粒状橡胶的密度比加热的沥青结合料大，因此在静态环境中将粒状橡胶和加热的沥青结合料混合时，粒状橡胶将从结合料中沉降出来。如果使用带有分离的粒状橡胶的结合料来生产沥青混合料，则所得混合料的一部分将含有过量的橡胶量，而同一混合料的另一部分可能根本不含橡胶。两种情况都可能产生在实地效果不佳的沥青混合料。

将橡胶和结合料共混在一起的沥青终端可在将改性结合料装载到卡车上之前在其罐中沉降，除非搅拌罐以使橡胶均匀分散在整个结合料中。终端共混结合料需要通过卡车运输，这在运输过程中可允许卡车中的橡胶与结合料分离，除非卡车具有搅拌的储罐。一旦共混的结合料在沥青混合料工厂交付或生产，改性的结合料和粒状橡胶将分离，除非将它们存储在经过适当设计的搅拌式储罐中。最后，在通过沥青生产设备泵送改性的结合料时，粒状橡胶改性的结合料会分离，导致混合料质量问题和工厂运营问题。

通常，粒状橡胶添加与标准的未改性沥青混合料相比具有三个优点：路面更硬且更耐车辙，路面更柔韧且更抗裂，混合料中存在的橡胶颗粒充当裂缝固定剂，限制了形成的裂缝的扩散。如前所述，将聚合物添加到结合料中产生的结合料更耐车辙和开裂。然而，过量回收的粒状橡胶或聚合物对沥青结合料的改性会产生难以压实、变脆且更易开裂的路面。也可以添加过少的聚合物或粒状橡胶，这将限制路面从改性中受到任何益处。一般而言，粒状橡胶的添加量少于原始结合料的按重量计的5％，对沥青性能几乎没有或没有有益影响。在许多混合料设计中，当粒状橡胶的含量超过结合料重量的约25％时，沥青混合料会变得非常坚硬，以致无法正确压实，从而导致路面过早失效。

如前所述，粒状橡胶吸收较轻的结合料端会导致橡胶颗粒溶胀和软化。这些较软的橡胶颗粒变得粘稠且更难加工、更难以从卡车上卸下、并且更难放置和压实，因为混合料往往会粘在卡车底盘、摊铺机、压路机和手动工具上。这增加了生产和放置成本，并且可能进一步增加路面性能问题的可能性。大多数终端共混料和湿法沥青改性项目使用超过10％的橡胶含量，因此通常需要特殊的处理程序、工厂工程和混合料改性(可加工剂(workabilityagent，可加工性试剂))。

道路设计师和建筑师非常关注路面质量控制系统。过去，由于粒状橡胶分离问题，许多政府机构拒绝接受粒状橡胶改性的沥青结合料。高度可变的结合料质量是不可接受的，并且橡胶沉降的潜能有风险。由于没有用于在制造混合料后快速且准确地量化沥青混合料中橡胶含量的公认测试方法，这一事实加剧了这种风险。可以收集完成的路面的核心，并可以从样品中洗出橡胶内容物，但是通常无法在施工过程中完成该测试。还可以在将液体结合料泵送到沥青混合料生产工艺中时对其进行采样。取样后，既可以测试橡胶含量，也可以使用superpave测试程序测试橡胶/结合料共混物的性能特性。在这两种情况下，测试均无法提供使用前结合料中存在的橡胶的即时数据。在混合料中存在橡胶适当分散的问题的情况下，要等到铺设大量路面后才能发现。在这种情况下，拆除和更换有缺陷的路面的成本高昂。这个问题仍然是在沥青混合料设计中使用橡胶的障碍。

最后，废轮胎回收的经济性和在结合料中添加粒状橡胶的成本往往等于或大于聚合物改性的成本。这些经济差异并未反映可立即对改性进行现场测量的任何测量技术的未来成本。

在美国，粒状橡胶在沥青中的使用增长缓慢。主要问题包括生产和放置期间的质量问题、混合料设计挑战、生产和处理问题、铺装后性能问题和经济因素。因此，在全国和全球范围内，在沥青混合料设计中使用终端共混物或湿法粒状橡胶仅占改性沥青市场非常小的一部分。由于这些相同的问题，使用并未迅速增加。

粒状橡胶改性的沥青结合料和混合料的测试

考虑到某些沥青路的使用寿命延长，在现场观察新添加剂或混合料设计的效果可能需要十五年或更长时间。为了减少评估任何特定混合料设计的性能所需的时间，业界正在不断开发和部署旨在预测混合料设计的预期未来性能的实验室测试方法。在美国，一些较常用的突出测试程序包括对所用结合料的评估或对混合料性能的评估。监管机构通常会指定特定项目必须达到的结合料性能特性。这些测试包括联邦“superpave”系统下的沥青结合料性能评级，使用弯曲梁流变仪进行的结合料测试以及多重应力蠕变恢复测试(mscr)。常见的混合料设计测试包括汉堡轮跟踪测试和多重混合料开裂测试，如半圆弯曲测试(scb)和圆盘形压实张力(dsc)测试。

尽管结合料测试方法提供了用来在现场预测结合料性能的有效工具，但它们并不总是能很好地与粒状橡胶改性的结合料配合。这是因为，如果不对许多与橡胶共混的沥青结合料进行进一步的化学改性，则粒状橡胶改性的沥青在实验室中无法始终如一地良好测试。由于粒状橡胶与液态沥青的结合会使结合料发生机械变化，因此在实验室中粒状橡胶改性的结合料测试通常显示出快速开裂的倾向。尽管经橡胶处理的沥青在实地抵抗开裂方面非常有效，但不良的测试性能通常意味着许多监管机构不会允许在沥青混合料中广泛使用橡胶。

这些问题已促使许多监管机构考虑将混合料测试或混合料性能测试作为聚焦结合料测试的替代方法或作为结合料测试的补充。这种“平衡混合料设计”方法或性能测试为将橡胶掺入沥青中的技术提供了改进的测试方法。

干法粒状橡胶改性的沥青混合料

将橡胶引入沥青混合料设计中还有另一方法：干法。这是一种涉及将橡胶引入到如同细骨料样的沥青混合料生产过程的方法。此方法避免了橡胶和结合料的预混合以及所有相关的质量、处理和存储挑战。将粒状橡胶与加热的石头和沙子一起添加到混合过程中，然后将加热的液体沥青和其它化学添加剂添加到混合料中。此方法在三十年前作为plusride工艺采用，其中将粗粒回收轮胎橡胶添加到诸如沙子或细砂砾的沥青混合料中。可能部分是由于向沥青混合料中添加非常大的橡胶颗粒的复杂性，该方法只是勉强成功。经过几年的反复试验，由于更常见的终端共混和湿法粒状橡胶改性的结合料，市场普遍放弃了这种干法添加方法。路面性能问题通常被认为是放弃plusride的原因。

尽管在对plusride进行评估时，存在有关干法沥青质量的一般性能抱怨，但其中一些问题更为复杂。早期干法工艺设计的问题之一是所用粒状橡胶的尺寸。如上所述，在沥青混合料或结合料中使用橡胶包括用加热的液态沥青结合料覆盖橡胶颗粒，然后在橡胶的表面孔隙中轻端吸收结合料。这会导致橡胶颗粒溶胀并变软，同时有助于使混合料变硬，并且溶胀的橡胶颗粒使路面材料更具柔韧性，并用作更有效的裂缝固定剂。与等重量的细橡胶相比，较大的粒状橡胶颗粒尺寸会表现出每单位体积橡胶较小的溶胀表面积和软化、混合料中较低的溶胀橡胶体积以及较低的裂纹固定能力。(30减单位体积的粒状橡胶的表面积可以比1/4英寸单位体积粒状橡胶的表面积大一个数量级)。随着粒状橡胶颗粒尺寸的减小，相互作用的表面积、溶胀潜力、结合料吸收和裂缝固定潜力将增加。

早期干法实验的第二个问题是粒状橡胶输入的控制。干法橡胶需要像其它细骨料一样添加粒状橡胶，这涉及使用某种给料系统，该系统将粒状橡胶输入与沥青生产设备的运行速度相匹配。当使用这种给料系统时，更大、更多棱角、更高表面粗糙度的粒状橡胶将倾向于抵抗通过计量给料系统的受控重力流。在标准生产操作期间，沥青设备操作中典型的橡胶添加量小于沥青设备中材料输入总量的0.5％，因此，给料器精度的细微变化可能与使用前湿法橡胶产品的沉降具有相同的影响。

干法的第三个问题对于所有经橡胶处理的沥青产品都是常见的。粒状橡胶的添加量超过混合料重量的约0.4％会产生一系列问题，这些问题与生产、处理、运输和压实过程中的沥青混合料粘稠、不易使用有关。

干法的第四个问题与混合料制备过程中的橡胶功能有关。如前所述，粒状橡胶会吸收添加到混合料设计中的原料结合料的轻端。在沥青混合料中添加补充吸收性细料(粒状橡胶)会将一部分结合料吸入橡胶孔隙中。无法补偿这种补充结合料需求可能会产生结合料含量降低且不足的混合料。这可能意味着混合料中的一些骨料将涂有不足量的沥青结合料。较干的混合料倾向于过早剥落和开裂。

如前所述，橡胶在沥青中的使用可以通过湿/终端共混法和干法实现。工艺设计、混合设计工艺工程、成本和质量控制问题阻碍了当前和过去有效使用这些方法的尝试。这些问题已经减缓或阻止了橡胶在沥青路面中的广泛采用。

技术实现要素：

根据本公开的一个方面，一种工程化粒状橡胶沥青添加剂包含多个结构颗粒和非弹性液体。结构颗粒的表面的至少一部分涂覆有非弹性液体。任选地，非弹性液体可以选自由下述组成的组：可加工剂、增滑剂、压实剂和抗剥落剂。任选地，结构颗粒可以是粒状橡胶颗粒。任选地，粒状橡胶颗粒可以选自由下述组成的组：通过环境处理磨碎(groundthroughambientprocessing，通过环境加工磨碎)的橡胶、通过低温处理(cryogenicprocessing，冷冻处理)磨碎的橡胶、再生(recycled，再循环，回收)橡胶、硫化(vulcanized，固化)橡胶和未硫化橡胶。一种沥青组合物可以包含工程化粒状橡胶沥青添加剂和加热的沥青混合料。一种沥青混合料可以包含工程化粒状橡胶沥青添加剂、碎石、沙子和结合料。沥青混合料可以是密级配(densegraded，致密级)沥青混合料、间断级配(gapgraded，间断级)沥青混合料、多孔混合料、开级配混合料或沥青玛蹄脂碎石(stonematrixasphalt)混合料。沥青混合料可用于生产碎石封层(chipsealsurface，碎屑密封表面)。

根据本公开的另一方面，一种工程化粒状橡胶沥青添加剂包含多个结构颗粒、一种或多种非弹性液体、和试剂。结构颗粒的表面的至少一部分涂覆有一种或多种非弹性液体和试剂两者。任选地，试剂可以是溶剂。任选地，试剂可以是水。任选地，一种或多种非弹性液体是自硬化的。

根据本公开的另一方面，一种工程化粒状橡胶沥青添加剂包含多个结构颗粒、设置在所述结构颗粒上的液体非弹性涂层、和设置在所述液体非弹性涂覆(liquidnon-elastomericcoated，非弹性液体涂覆)的结构颗粒上的试剂，以在所述结构颗粒的表面上形成硬化的化学结合的涂层。

根据本公开的另一方面，一种用于生产工程化粒状橡胶沥青添加剂的方法，包括将非弹性液体添加至多个结构颗粒的步骤，其中非弹性液体涂覆结构颗粒的表面的至少一部分。任选地，所述方法可以包括将结构颗粒与非弹性液体化学品混合的步骤，以在结构颗粒的表面的至少一部分上形成涂层。任选地，可以使用桨式混合器、带式掺合器(ribbonblender，带式搅拌机)或混合器、v型掺合器、连续处理器、锥形螺杆掺合器、反向旋转混合器、双轴和三轴混合器、鼓式掺合器、混杂混合器、卧式混合器或立式混合器来混合结构颗粒和非弹性液体。混合方法可以是湿法或干法。可选地，可以使用皮带、螺旋钻、计量进料、气动进料或失重式进料器混合结构颗粒和非弹性液体化学品。可选地，可以使用骨料供给带、rap套环(collar，轴环)、练泥机(pugmill，搅拌机)或其它位置(location，定位件，单元)将结构颗粒和非弹性液体化学品与沥青混合料混合。任选地，所述方法可以进一步包括向一种或多种非弹性液体添加试剂的步骤。任选地，可以首先将非弹性液体化学品与试剂混合，之后与结构颗粒混合以在结构颗粒的表面的至少一部分上形成涂层，由此生产工程化粒状橡胶沥青添加剂。

应当理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述均描述了各种实施方式，并且旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总览或框架。包括附图以提供进一步的理解，并结合到本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本文所述的实施方式，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。当结合附图考虑时，从一个或多个优选实施方式的以下详细描述，本发明的其它目的、优点和新的特征将变得显而易见。

附图说明

以下是附图中描述的示例的描述。图不一定是按比例绘制的，并且为了清楚或简洁起见，图的某些特征和某些视图可以按比例放大或以示意图示出。

图1显示了涂覆的粒状橡胶颗粒的示意图。

图2显示了涂覆的粒状橡胶颗粒的示意图。

图3显示了沥青设备和工程化粒状橡胶(ecr)进料器的示意图。

当结合附图阅读时，将能更好地理解本发明的前述内容以及某些实施方式的下列详细描述。为了说明的目的，在附图中示出了某些实施方式。但应该理解的是，权利要求不限于附图中所示的布置和手段。此外，图中所示的外观是可用于实现所述系统功能的许多装饰性外观之一。

具体实施方式

在以下详细描述中，为了提供对本发明实施方式的透彻理解，可以阐述具体细节。然而，对于本领域技术人员而言清楚的是，可以在没有一些或所有这些具体细节的情况下实施本发明的实施方式。在其它情况下，可能不会详细描述众所周知的特征或过程，以免不必要地混淆本发明。另外，相似或相同的参考数字可用于标识共同或相似的要素。

当介绍本公开的各种实施方式的要素时，冠词“一个”、“一种”、“该”和“所述”旨在表示存在一个或多个所述要素。术语“包含”、“包括”和“具有”旨在是指包括性的，且表示除所列要素外可存在其它要素。如本文所用，“约”通常可指近似值，在某些实施方式中，该近似值可以表示与实际值之差(例如高于或低于实际值)小于1％。即，在某些实施方式中，“约”值可以精确到所述值(例如，加或减)1％以内。在某些其它实施方式中，如本文所用，“约”通常可以指近似值，该近似值可以表示与实际值之差(例如高于或低于实际值)小于10％或小于5％。

本技术涉及一种用于沥青混合料改性的干法。这种干法使用独特的工程化粒状橡胶(ecr)沥青混合料改性剂，在用于沥青摊铺应用的沥青混合料生产过程中像细骨料一样引入。将ecr像粉末或细骨料一样精确计量到沥青混合料生产过程中。

根据本公开，可以生产包括粒状橡胶的沥青结合料和混合料。如前所述，粒状橡胶改性的沥青结合料在运输和生产过程中可能会分离，从而在沥青混合料生产中造成潜在的质量问题。在生产中，由于较高的结合料粘度、粘性和分离性，橡胶处理的沥青混合料往往难以生产。由于受热、软化和溶胀的橡胶内容物，橡胶处理的沥青混合料通常是粘性的，难以处理、运输、卸载和压实。

当将此ecr添加剂用于沥青混合料设计时，会产生以下益处：(1)与标准未改性的热或温混合沥青相比，混合料将不再难以生产、处理、运输和放置；(2)混合料易于压实，不会粘附到压实工具和设备上；(3)ecr将允许减少沥青生产中常用的温混合料添加剂。将ecr计量进料至沥青生产过程中，将消除橡胶/结合料分离以及相关的路面质量问题的风险。与先前公开的方法相比，使用ecr和计量进料工艺允许以更有效的方式生产粒状橡胶改性的沥青。

根据本公开，可以通过使用一种或多种非弹性液体化学品涂覆粒状橡胶颗粒的表面的至少一部分来制造ecr沥青混合料改性剂。在某些情况下，通过使用非弹性液体涂覆粒状橡胶颗粒的表面的至少一部分来制造沥青添加剂。一些实施方式包括用于生产沥青添加剂的方法，包括向多个粒状橡胶颗粒中添加非弹性液体，其中非弹性液体涂覆粒状橡胶颗粒的表面的至少一部分。

非弹性液体的非限制性实例包括可加工剂/压实剂、抗剥落剂、增滑剂、二醇、有机硅烷和水。可加工剂/压实剂的非限制性实例包括evotherm(dat,3g)、sasobit、vestenamer、zycotherm、zycosoil、rediset(wmx,lq)、advera、cecabasert、sonnewarmix、hydrogreen、aspha-min和qprqualitherm。抗剥落剂的非限制性实例包括熟石灰、熟石灰浆、anova1400、anova1410、fastac、evotherm(j12,m1,m14,u3)、morlife(5,000,t280)、pavebondlite、pavegrip550、ad-here(77-00ls,hpplus类型1,hpplus与cecabase-rt945,lof65-00,lof65-00lsi,lof65-00eu)、novagrip(1016,975,1012)、zycotherm、zycotherm(ez,sp)、kohere(as700,as1000,at1000)、pavegrip200和surfaxas500。增滑剂的非限制性例子包括工业蜡、反式聚辛烯聚体橡胶(tor)和聚甲基硅氧烷。本领域技术人员可以添加其它添加剂(除了所列的那些)作为例如可加工剂/压实剂、抗剥落剂或增滑剂。

在某些情况下，通过利用至少两种非弹性液体涂覆粒状橡胶的表面的至少一部分来生产改性橡胶。在又另一情况下，通过利用多种非弹性液体涂覆粒状橡胶的表面的至少一部分来生产改性橡胶。

在一些实施方式中，如图1示意性地示出的，通过混合粒状橡胶200和非弹性液体化学品以在粒状橡胶200的至少一部分上实现涂层210来生产ecr沥青混合料改性剂。粒状橡胶可以是硫化的或未硫化的。例如，可以使用桨式混合器、带式掺合器或混合器、v型掺合器、连续处理器、锥形螺杆掺合器、反向旋转混合器、双轴和三轴混合器、鼓式掺合器、混杂混合器、卧式混合器或立式混合器来完成这一混合。本领域技术人员将理解，混合可以与诸如掺合等其它术语同义。

在一些实施方式中，如图2示意性示出的，首先混合非弹性液体化学品和试剂，然后与粒状橡胶300混合，以在粒状橡胶300的至少一部分上形成涂层310，以生产ecr沥青混合料改性剂。粒状橡胶可以是硫化的或未硫化的。此过程将产生干涂层，该涂层牢固地附着在橡胶上并且不会轻易分离。该涂层不会改变涂覆的粒状橡胶的处理特性。

在一些实施方式中，当将ecr添加到加热的沥青混合料中时，改性的沥青添加剂减少了粘性改性沥青混合料。在这种情况下，当用于铺路应用时，该混合料改性不会对改性的沥青混合料的性能产生负面影响。

在一些实施方式中，通过将湿的非弹性要素与硫化或未硫化的粒状橡胶结合，以在粒状橡胶的至少一部分上形成涂层，以生产ecr沥青混合料改性剂。在这一实施方式中，所得的改性沥青添加剂可用于制造热或温混合料沥青。

在一些实施方式中，通过将湿的非弹性要素与硫化或未硫化的粒状橡胶结合以在粒状橡胶的至少一部分上形成涂层以生产ecr沥青混合料改性剂。在一些实施方式中，非弹性涂覆要素是自硬化的。这允许使涂覆的橡胶粒低波动地流入粒状物料计量进料器系统中-这意味着添加速率不会使橡胶发粘，因此其在计量进料系统中具有高度可变的流速。该实施方式还允许涂覆的橡胶颗粒低波动地流入例如气动进料器系统、螺旋钻驱动的进料器系统或带式进料器系统中。

在一些实施方式中，ecr沥青混合料改性剂包含多个结构颗粒；设置在所述结构颗粒上的液体非弹性涂层；和设置在所述液体非弹性涂覆的结构颗粒上的试剂，以在所述结构颗粒的表面上产生硬化的化学结合涂层。在进一步的实施方式中，结构颗粒是粒状橡胶颗粒。粒状橡胶可以来自多种橡胶来源，例如通过环境处理磨碎的橡胶和通过低温处理磨碎的橡胶。在一个实施方式中，橡胶是一种再生橡胶，例如由汽车轮胎和/或卡车轮胎制成的橡胶。在另一个实施方式中，粒状橡胶由硫化橡胶制成。在另一个实施方式中，粒状橡胶由未硫化的橡胶制成。

在一些实施方式中，结构颗粒的尺寸可以在小于16目(其可以称为“16目减(minus16mesh，不足16目)”，意味着结构颗粒穿过具有1/16英寸宽的正方形开口的网格，因此结构颗粒的直径小于1/16英寸)和大于300目(其可以称为“300目加(plus300mesh，超过300目)”，意味着结构颗粒不穿过具有1/300英寸宽的正方形开口的网格，因此结构颗粒的直径大于1/300英寸)之间。在一些实施方式中，结构颗粒的尺寸可以为20目减至300目加之间。在一些实施方式中，结构颗粒的尺寸可以为30目减至150目加之间。在一些实施方式中，结构颗粒的尺寸可以为40目减至60目加之间。在其它实施方式中，可以使用在16目减和300目加之间的网目开口的不同组合。粒状橡胶的回收利用可能固有地具有可变性，因为切削工具的锐利度可能会随时间变化(例如，随着时间的推移，工具可能会变钝)，从而在产品中产生一些尺寸变化。如在本公开中使用的，结构颗粒的“尺寸”是指大多数(至少约90％)结构颗粒的尺寸；因此，可能有少数结构颗粒(至多达约10％)超出规定的尺寸范围(更大或更小)。因此，本公开中关于结构颗粒的尺寸而使用的“大多数”是指结构颗粒的至少约90％具有指定的尺寸。因此，“少数”结构颗粒是结构颗粒的至多达约10％尺寸过大或过小(相比于指定尺寸范围或值)。另外，结构颗粒的尺寸是指未涂覆的结构颗粒的尺寸，所述结构颗粒可以由硫化的或未硫化的橡胶制成。

在一些实施方式中，将ecr沥青混合料改性剂添加至沥青混合料中。在进一步的实施方式中，这种沥青混合料包括碎石、沙子和结合料。沥青混合料可以是例如密级配沥青混合料、间断级配沥青混合料、多孔混合料、开级配混合料或沥青玛蹄脂碎石混合料。沥青混合料例如可以用于生产碎石封层。

在一些实施方式中，将结构颗粒和非弹性液体化学品混合至结合料中并且加热，之后与骨料混合。在其它实施方式中，将结构颗粒和非弹性液体化学品与骨料混合，之后添加沥青结合料。

图3显示了使用ecr改性的示例沥青生产设备的示意图。粗骨料300和细骨料302由前端装载机310移动到进料器320，该进料器320通过粗级筛330计量各种骨料混合料设计，然后将筛分的骨料传送到旋转的加热鼓340，在其中将骨料加热并混合。在许多混合料设计中，再生沥青路面(rap)经由进料器系统322通过鼓350上的轴环进料到鼓中。在使用本申请中提及的工程化粒状橡胶(ecr)的混合料设计中，使用计量进料器324或320(位于所示的任一位置)将ecr计量到桶中。加热系统370使储存在罐360中的沥青结合料保持液体状态，从而可以将结合料泵入旋转鼓340中，在旋转鼓340中将其与骨料、rap和橡胶混合以制成温或热的混合沥青。加热的混合料通过皮带或螺旋钻输送到固定筒仓380，然后将其装载到卡车390上，以运输到摊铺项目。

实施例1

在本实施例中，将ecr沥青混合料改性剂用于北部平原的繁忙州际公路上的示范项目中。该地区卡车交通繁忙，夏季高温，冬季气温低于零，而且冻融事件频繁发生。该项目中包含的基于ecr的混合料设计围绕着两种具有聚合物改性沥青的沥青玛蹄脂碎石(sma)混合料设计建造。代替使用70-28性能等级的聚合物改性(硬)沥青结合料，ecr混合料使用58-28性能等级(较软)的结合料，使用了包括按原始结合料重量计10％ecr的混合料改性。两种混合料设计均具有12.1％再生沥青路面(rap)和5％再生沥青瓦(ras)含量，设计结合料含量为6％。聚合物改性混合料的测试，在20,000次通过之后产生了2.06mm车辙的汉堡测试车辙，和dct(圆盘形压实张力)测试得分为566。使用ecr混合产生的混合料，在20,000次通过之后在汉堡测试中产生了2.51mm车辙的测试结果且在dct上为602。两种混合料设计在性能测试中大致兼容。多年的现场试验结果表明，ecr沥青混合料设计和聚合物改性沥青混合料设计之间具有可比的现场性能。

试验结果汇总

混合料设计汉堡测试结果dct结果

聚合物改性sma2.06mm566

ecr改性sma2.51mm602

实施例2

在本实施例中，在北部平原的繁忙州际公路上的示范项目中将ecr用作沥青改性剂。如上所述，该地区卡车交通繁忙，夏季高温，冬季气温低于零，而且冻融事件频繁发生。在实验室和现场将ecr混合料设计与终端共混粒状橡胶改性沥青混合料设计进行了比较。

在该项目中包括的基于ecr的混合料设计围绕一最初使用70,-28聚合物改性沥青设计的sma混合料而建造。在包括用再生沥青瓦(ras)和再生沥青路面(rap)适度水平替换沥青结合料的一系列混合料设计中，将58,-28和46,-34性能等级结合料用作基础结合料。这些混合料设计使用相同的基础结合料进行设计并且使用终端共混橡胶或ecr进行改性。终端共混粒状橡胶改性结合料使用按重量计12％的橡胶含量。ecr设计混合料使用按重量计10％的原始结合料橡胶含量。

混合料测试显示了以下内容：

对于58,-28基础结合料(软结合料)混合料设计，终端共混橡胶混合料设计在汉堡车轮测试中展现出3.85mm的车辙，而ecr混合料设计表现出3.12mm的车辙。使用i-fit半圆弯曲裂纹测试进行的裂纹测试显示，终端共混橡胶混合料设计的结果为3.51，而ecr混合料设计的结果为4.14。在两组混合料测试结果中，ecr混合料的性能优于终端共混橡胶混合料，而橡胶用量少了17％。

对于46,-34基础结合料(非常软的结合料)混合料设计，终端共混橡胶混合料设计在汉堡车轮测试中展现出5.29mm的车辙，而ecr混合料设计展现出3.2mm的车辙。使用i-fit半圆弯曲测试进行的裂纹测试显示，终端共混橡胶混合料设计的结果为4.55，而ecr粒状橡胶混合料设计的结果为6.42。在两组混合料测试结果中，ecr混合料的性能优于终端共混橡胶混合料，而橡胶用量减少了17％。

多年的现场试验结果表明，ecr和终端共混橡胶改性设计之间的现场性能相当。

这些sma混合料设计的其它评估包括添加ecr后对混合料的可加工性和压实性进行评估。该项目的标准sma混合料设计包括添加常用的“热混合料”添加剂，该添加剂被设计为在较低的压实温度下放置后可以更容易地将混合料压实。混合料压实需求的实验室测试表明，在混合料设计中使用约8磅的ecr，可以将热混合料添加剂的使用量减少超过50％。

试验结果汇总

实施例3

在本实施例中，使用ecr来改性sma混合料设计，并且将改性后的产品用于位于美国南部中原主要城市都会区附近的繁忙州际公路上的测试路面部分。该地区的气候特征是：冬季寒冷，冻融频率较高，夏季非常炎热，且降水量相对较高。

基础sma混合料设计不包括rap或ras，使用聚合物改性的70,-28性能等级结合料，结合料含量为6％。

在生产粒状橡胶改性混合料设计期间，使用失重式气动进料机系统将ecr送入生产过程(见图1)。在整个生产过程中，每45秒测量一次进入混合设备的ecr流量。根据生产设备的运行速度，ecr的目标进料速度为每分钟52磅。该装置的现场平均输出量平均为每分钟52.13磅，三分钟标准偏差为1.3磅，表明ecr向沥青混合料生产过程中流量既一致又准确。这还表明橡胶在混合料输出中的分布也是一致的。

对实验室生成的混合料性能的测试揭示了聚合物改性混合料设计的以下特性：汉堡测试，车辙为12.5mm，且dct测试得分为662。较高的车辙水平归因于该地区用于铺路的骨料的特性，并且该混合料的抗裂性被认为是良好的。

使用相同的骨料生产了相似的混合料设计，但使用58,-28结合料和10重量％的ecr替代70,-28聚合物改性结合料。此实验室生成的混合料性能的测试揭示了以下特性：汉堡测试，车辙为6.7mm且dct测试得分为690。尽管较高的车辙水平是由于该区域用于铺路的骨料的特性引起的，但橡胶改性混合料设计的耐车辙性高于聚合物改性混合料设计的耐车辙性。该混合料的抗裂性被认为是优异的。

两种混合料设计均在运营的生产设施中进行生产，并用于州际公路上的示范项目。生产和压实后对现场混合料进行了测试。由于这是薄薄的提升应用，因此无法获得芯部的车辙测试数据，但dct测试表明聚合物改性混合料得分为715，而橡胶改性混合料得分为884。这表明与类似混合料设计中的聚合物改性沥青相比，橡胶改性沥青本质上更抗开裂。

这种sma混合料设计的其它评估包括添加ecr后对混合料的可加工性和压实性进行评估。该项目的标准sma混合料设计包括添加常用的“热混合料”添加剂，该添加剂被设计为在较低的压实温度下放置后可以更容易地将混合料压实。混合料压实需求的实验室测试揭示，在混合料设计中使用约12磅ecr，不需要热混合料添加剂即可在与使用热混合料添加剂相同的压实温度下更容易地压实。

试验结果汇总

本文描述的某些要素被明确标识为可选，而其它要素则未以此方式标识。即使未如此标识，也应注意的是，在一些实施方式中，这些其它要素中的一些并非旨在被解释为是必需的，并且本领域技术人员将理解其是可选的。

尽管已经参照某些实施方式描述了本公开，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本方法和/或系统的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以替换等同物。另外，在不脱离本公开范围的情况下，可以做出许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。例如，公开示例的系统、区块(block)和/或其它组件可以被组合、分开、重新布置和/或以其它方式修改。因此，本公开不限于所公开的特定实施方式。相反，本公开将包括在字面上和在等同原则下均落入所附权利要求范围内的所有实施方式。

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