废旧电池粉末/SBR/PU复合改性沥青高温性能及协同机理

Analysis of the High-Temperature Performance and Micro-Mechanism of Waste Battery Powder/SBR/PU Composite Modified Asphalt

摘要: 为解决废旧电池回收再利用与路用沥青材料性能提升的双重需求，研究通过创造性地将废旧电池粉末(Waste Battery Powder, WBP)、丁苯橡胶(Styrene-Butadiene Rubber, SBR)与聚氨酯(Polyurethane, PU)混合加入基质沥青，成功制备了一种新型的WBP/SBR/PU复合改性沥青材料。借助多重应力蠕变恢复(Multiple Stress Creep Recovery, MSCR)试验以及傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR)分析，全面探究了该材料在未老化、短期老化(Rolling Thin Film Oven Test, RTFOT)以及长期老化(Pressure Aging Vessel, PAV)状态下的高温性能和微观作用机理。研究结果显示，相较于基质沥青，WBP/SBR/PU复合改性沥青在各个老化阶段的高温性能均得到了显著提升。在0.1 kPa应力水平下，蠕变恢复率R分别提高了348% (未老化)和142% (短期老化)；在3.2 kPa应力水平下，蠕变恢复率R分别增加了673% (未老化)和235% (短期老化)。此外，不可恢复蠕变柔量J_nr大幅降低，长期老化后在0.1 kPa应力水平下的J_nr值降幅为89.5%，优于基质沥青80.6%的降幅。进一步分析发现，WBP/SBR/PU复合改性沥青的应力敏感性指标R_diff和J_nrdiff在长期老化后分别下降了23.5%和13.7%，展现出其在高温条件下更优的抗老化性能。通过FTIR分析，揭示了WBP/SBR/PU复合改性沥青的微观协同作用机理。SBR与PU通过物理共混以及氢键作用，增强了沥青的弹性模量；而WBP作为一种功能性填料，显著提升了界面粘结性能。这种协同效应使得WBP/SBR/PU复合改性沥青在高温重载场景下展现出低应力敏感性和更优的抗老化性能。

Abstract: To address the dual demands of recycling and reusing waste batteries and enhancing the performance of road asphalt materials, a novel WBP/SBR/PU composite modified asphalt material was successfully prepared by creatively blending waste battery powder (WBP), styrene-butadiene rubber (SBR), and polyurethane (PU) into the base asphalt. Through multiple stress creep recovery (MSCR) tests and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis, the high-temperature performance and microscopic interaction mechanism of this material in unaged, short-term aged (Rolling Thin Film Oven Test, RTFOT), and long-term aged (Pressure Aging Vessel, PAV) states were comprehensively investigated. The research results show that compared with the base asphalt, the high-temperature performance of the WBP/SBR/PU composite modified asphalt has been significantly improved at all aging stages. At a stress level of 0.1 kPa, the creep recovery rate R increased by 348% (unaged) and 142% (short-term aged), respectively; at a stress level of 3.2 kPa, the creep recovery rate R increased by 673% (unaged) and 235% (short-term aged), respectively. In addition, the non-recoverable creep compliance Jnr was significantly reduced, with a decrease of 89.5% at a stress level of 0.1 kPa after long-term aging, which is better than the 80.6% decrease of the base asphalt. Further analysis revealed that the stress sensitivity indices R_diff and J_nrdiff of the WBP/SBR/PU composite modified asphalt decreased by 23.5% and 13.7%, respectively, after long-term aging, demonstrating its superior anti-aging performance at high temperatures. Through FTIR analysis, the microscopic synergistic interaction mechanism of the WBP/SBR/PU composite modified asphalt was revealed. SBR and PU enhanced the elastic modulus of the asphalt through physical blending and hydrogen bonding, while WBP, as a functional filler, significantly improved the interfacial bonding performance. This synergistic effect enables the WBP/SBR/PU composite modified asphalt to exhibit low stress sensitivity and superior anti-aging performance in high-temperature and heavy-load scenarios.

1. 引言

在过去的一个多世纪以来，电池作为一种重要的储能装置，因其低成本、安全稳定、高转换效率和良好的环境适应性等特点，在电子产品和电动汽车等领域得到广泛应用[1]。然而随着各类电池的普及和推广，这将不可避免产生大量废旧电池垃圾。预计到2025年，我国废旧动力电池的累计重量将达到104万吨，而到2030年，这一数字预计将增至350万吨[2]。并且电池材料中的重金属元素等有害物质对环境和人体健康造成了严峻威胁[3]，所以寻找能够有效处理电池回收并再利用的技术就显得尤为重要。

范柳鹏等[4]在基质沥青中加入了废旧电池粉末(WBP)，有效提高了基质沥青的高温稳定性和水稳定性，低温性能略有下降。李明诗等[5]通水浸–煅烧–真空铝热还原工艺，能够回收废旧碱性锌锰电池中99%钾元素和98%以上锌元素。Chen W S等[6]利用硫酸和抗坏血酸作为浸出剂，D₂EHPA作为萃取剂，对电极粉末进行还原浸出，制备出产品纯度均超过98%的MnO₂和ZnO。

为了全面提高WBP改性沥青的综合性能和有效回收废旧电池，本文通过引入丁苯橡胶(SBR)来改善低温性能，以及聚氨酯(PU)来增强弹性恢复能力，制备WBP/SBR/PU复合改性沥青，做到物化协同改性。基于MSCR试验(多重应力蠕变恢复)，开展沥青的高温性能研究，全面评估沥青在重载或复杂应力水平下的高温性能(如抗车辙、抗老化)和应力敏感性能，填补了前者仅关注单一应力水平的不足，具有更加贴近实际工况的优点，并辅之以傅里叶红外光谱技术(FTIR)进行沥青微观改性机理分析。研究发现，WBP/SBR/PU复合改性沥青高温稳定性、抗老化能力和应力敏感性显著提升，这为废旧电池的回收利用和WBP/SBR/PU复合改性沥青性能评估提供重要参考。

2. 试验材料

2.1. 材料

采用70号基础沥青，依照《公路工程沥青与混合料试验规程》(JTG E20-2011)执行基本性能检测，相关技术参数详见表1。

Table 1. Main technical indexes of 70 A matrix asphalt

表1. 70 A基质沥青主要技术指标

技术指标	单位	试验结果	技术要求	试验方法
软化点	℃	47	≥46	T0606-2011
25℃针入度	0.1 mm	69.5	60~80	T0604-2011
15℃延度	cm	140	≥100	T0605-2011

2.2. 制备工艺

首先，从市场上回收废旧的电池，应注意选择同类电池来尽可能减少因成分差异而造成的试验干扰；接着，去除电池外壳和碳棒，保留黑色的固体粉末；然后，将粉末放入研磨机进行充分研磨，将研磨后的粉末通过0.075 mm的筛网；最后，将0.075 mm筛下的粉末放入烘箱，在140℃下烘烤30~40 min，冷却后即可得到最终的电池粉末成品。

依据文献[7]-[9]，SBR改性剂的掺量在不超过5%时，随着掺量增大，沥青的软化点升高、延度提高、针入度下降，低温性能得到改善；但在SBR改性剂超过5%时，颗粒逐渐聚集形成连续网状结构，可能导致胶体体系稳定性下降；加之SBR与沥青的相容性欠佳，可优先选择不超过5%掺量制备SBR改性沥青。

PU在一定范围内可以有效提高沥青的性能，已有研究[10]分析了PU改性剂量在3%、5%、7%、9%时对于沥青的性能影响，发现PU含量在7%以下时，随着其比例上升，改性沥青的软化点上升而针入度降低；但当PU掺量 > 7%时，增大掺量则对PU改性沥青的性能有负面影响。PU的制备温度在150℃左右，剪切速率保持在3000 rad/s左右时，其改性效果最佳[11] [12]。

根据前人的研究和课题组的早期实验，随着WBP的掺量逐渐增大，对沥青的低温延度性能会有较大不利影响[4]，这说明为了提高WBP/SBR/PU复合改性沥青的低温性能，WBP的掺量不宜过大。另一方面，WBP中的成分以金属化合物为主[3]，这需要较高的剪切速度和较长时间相互配合，以此促使金属化合物与沥青的有效融合，尽可能发挥WBP起到的填料作用[13] [14]。

课题组根据前人的研究，首先进行了SBR-WBP复合改性沥青基本性能实验测试，具体数据可见下表2。

Table 2. Basic properties of SBR-WBP composite modified asphalt

表2. SBR-WBP复合改性沥青基本性能

性能指标 WBP + SBR掺入量	黏度(135℃，单位：mpa∙S)	软化点(5℃，5 cm/min，单位：℃)	延度 (5℃，5 cm/min，单位：cm)
0% SBR + 0% WBP	1950	46	10.3
0% SBR + 6% WBP	2010	51.5	5.5
0% SBR + 9% WBP	2060	55.5	3.6
0% SBR + 12% WBP	2150	64.0	2.7
2% SBR + 0% WBP	1870	51.1	47.0
2% SBR + 6% WBP	1870	57.3	6.4
2% SBR + 9% WBP	1960	62.3	5.2
2% SBR + 12% WBP	2040	62.2	4.7
3% SBR + 0% WBP	1400	48.0	71.0
3% SBR + 6% WBP	2010	60.3	6.6
3% SBR + 9% WBP	1820	59.3	5.5
3% SBR + 12% WBP	1610	58.0	6.7
4% SBR + 0% WBP	1160	48.3	89.2
4% SBR + 6% WBP	1700	63.2	10.1
4% SBR + 9% WBP	1900	62.3	7.3
4% SBR + 12% WBP	2170	64.3	5.6

实验发现，SBR-WBP复合改性沥青的软化点和黏度能够满足规范需求，但延度性能存在不足。且随着WBP的掺量逐渐增大，对沥青的低温延度性能会有较大不利影响[4]，这说明为了提高WBP/SBR/PU复合改性沥青的低温性能，WBP的掺量不宜过大。另一方面，WBP中的成分以金属化合物为主[3]，这需要较高的剪切速度和较长时间相互配合，以此促使金属化合物与沥青的有效融合，尽可能发挥WBP起到的填料作用[13] [14]。

为进一步优化延度性能，通过引用PU实现双重作用基质：一方面，PU分子中的氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)与沥青含氧官能团反应形成的氢键，可以增强了分子间作用力；另一方面，PU的柔性链段与SBR的弹性网络能够发挥协同作用，充当SBR的辅助剂。将3%、6%、9%、12%的PU掺入到SBR-WBP复合改性沥青，其中SBR和WBP的掺入量根据之前的分析分别选择为4%和1%，进行延度实验测试，确认最佳PU掺入量。具体可见表3。

Table 3. Elongation (5˚C, 5 cm/min)

表3. 延度(5℃，5 cm/min)

PU掺入量	3%	6%	9%	12%
延度/cm	14.6	20.2	13.2	11.8

实验表明，当PU掺量为6%时，WBP/SBR/PU复合改性沥青的5℃延度值较其他掺入量的提升最为明显，表明PU的掺入可以有效弥补了WBP的负面影响。

基于上述探究，WBPWBP/SBR/PU复合改性沥青的制备工艺为：首先，基质沥青在140℃下加热至融化，随后掺入4% SBR，在保温电热板上以160℃温度，2000 r/min的速率剪切20 min，放入烘箱保温10 min，制得SBR改性沥青；其次，将1%成品电池粉末与6% PU液体加入至SBR改性沥青，充分混合搅拌后放置在保温电热板上，在160℃ ± 5℃，4000 r/min的速率高速剪切45 min，再以1500 r/min低速剪切10 min去除气泡；最后，在160℃条件下烘烤30 min，即可制得WBP/SBR/PU复合改性沥青。

3. 高温性能试验方法

3.1. 老化试验

本研究按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)，对沥青实施老化试验。短期老化试验借助LBH-1型沥青旋转薄膜烘箱(RTFOT)，将老化瓶内沥青质量严格控制在(35.0 ± 0.5) g，老化温度设定为163℃，老化时长为85 min。长期老化试验则采用PAV-1型压力老化试验仪，盘中沥青质量为(50.0 ± 0.5) g，老化温度为100℃，老化时长为24 h。

3.2. MSCR试验

本研究参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)，对六种沥青样本(包括未老化、短期老化、长期老化的基质及复合改性沥青)进行了动态剪切流变实验，实验温度控制在64℃。

针对这六种样本，在0.1 kPa与3.2 kPa两种应力级别下，实施了连续的“加载–卸载”循环测试。每个样本的测试持续300秒，包含30个周期，前20个周期在0.1 kPa下进行，后10个周期在3.2 kPa下进行，每个周期由1秒的加载蠕变和9秒的卸载恢复阶段组成。需注意的是，前10个周期作为设备调试，不参与数据分析。

利用DSR设备记录循环周期中的应力应变数据。依据ASTM D7405-15标准，从MSCR实验中得出不可恢复蠕变柔量J_nr和蠕变恢复率R两个关键参数。在不同应力水平下，可计算出R_0.1、R_3.2、J_nr0.1、J_nr3.2、R_diff、J_nrdiff等参数，计算公式如下：

$\begin{array}{l}\text{}\text{}\text{}\text{}\text{}\text{}R=\frac{{\epsilon }_{\text{c}}-{\epsilon }_{\text{r}}}{{\epsilon }_{\text{c}}-{\epsilon }_{\text{0}}}\\ J_{nr}=\frac{{\epsilon }_{\text{r}}-{\epsilon }_{\text{0}}}{\tau }\\ \text{}{R}_{diff}=\frac{\left(R_{\text{0}\text{.1}}-R_{\text{3}\text{.2}}\right)\times 100\%}{R_{\text{0}\text{.1}}}\\ J_{nrdiff}=\frac{\left(J_{nr\text{3}\text{.2}}-J_{nr\text{0}\text{.1}}\right)\times 100\%}{J_{nr\text{0}\text{.1}}}\end{array}$

式中：ε₀、ε_c、ε_r分别表示加载周期内的初始应变、峰值应变和残余变形，τ为加载周期的应力水平。J_nr0.1、J_nr3.2分别是0.1 kPa和3.2 kPa应力下10次蠕变恢复周期的J_nr平均值；R_0.1、R_3.2分别是相应应力下的R平均值。R_diff、J_nrdiff作为应力敏感性指标。

4. 结果及讨论

4.1. 高温性能分析

4.1.1. 应变变化规律

图1展示了基质沥青及WBP/SBR/PU复合改性沥青在不同老化状态下，于0.1 kPa与3.2 kPa应力条件下的形变变化趋势。

Figure 1. Effect of aging on asphalt strain

图1. 老化对沥青应变的影响

由图1可知，同等条件下，基质沥青和WBP/SBR/PU复合改性沥青的应变均随老化程度增加而减小，随应力水平增加而明显增大。导致此等现象的原因有多种，一方面可能是由于老化程度的增加，使得沥青的表面由粗糙转向平滑，内部应力由局部集中转向均匀分布，从而限制了应变的产生。另一方面，在老化过程中，沥青中的轻质组分由于逐渐挥发而持续下降，重质组分则相对增加，有效提高了沥青的粘度和弹性模量，并且老化还会使沥青分子链之间发生交联、氧化等反应，增强了分子间作用力，这导致沥青抗流动变形能力得到增强，应变也随之减小。

在相同应力条件及老化程度下，WBP/SBR/PU复合改性沥青的应变值显著低于基质沥青，表明WBP/SBR/PU复合改性沥青的高温抗变形能力优于基质沥青。分析原因可能是当沥青在高温条件下体积会发生膨胀，分子间的间距增大，而WBP作为一种填料可以充当分子间荷载传递的介质，辅助荷载连续传递，另外WBP中的碳颗粒与金属氧化物可以起到吸附沥青的作用，致使沥青中轻质组分减少，重组分含量相对增加，沥青黏度增大，使其更不容易产生变形。

每轮周期荷载作用下，基质沥青与WBP/SBR/PU复合改性沥青在初始加载秒内的蠕变行为表现趋同。应力移除后，二者的形变恢复程度极低，残余应变与初始值基本一致，弹性成分近乎完全丧失。这是因为在荷载作用下，两种沥青的蠕变主要表现为粘性流动[15]，而改性剂的掺入对其延迟弹性变形改善效果有限。

在图2中，不同老化状态下，WBP/SBR/PU复合改性沥青于0.1 kPa、3.2 kPa两种应力水平时，均显示出比基体沥青更卓越的弹性恢复性能。特别是在经历短期与长期老化后，其R值远超基体沥青，这充分证明了WBP/SBR/PU复合改性沥青在弹性恢复与抗老化方面相较于基体沥青具有显著优势。短期老化后，在0.1 kPa应力条件下，复合改性沥青的R_0.1值相当于基体沥青的4.48倍，增长幅度348%；在3.2 kPa应力条件下，R_3.2值是3.17%，为基体沥青的7.73倍，增长幅度673%。长期老化后，在0.1 kPa应力条件下，R_0.1值为32.43%，是基体沥青的2.42倍，增长幅度142%；在3.2 kPa应力条件下，R_3.2值为14.82%，是基体沥青的3.35倍，增长幅度235%。由此可见，无论处于何种应力水平与老化状态，复合改性沥青均能展现出更强的弹性恢复能力。此外，其抗老化性能也十分出色，R值变化幅度较小，具备较强的高温稳定性，能够有效抵御永久变形。同时，该复合改性沥青对应力变化的适应性良好，可适用于多种交通荷载条件，尤其在重载交通以及高温环境之下，优势更为明显。

Figure 2. Effect of aging on the creep recovery rate of asphalt R

图2. 老化对沥青蠕变恢复率R值的影响

R_diff是衡量沥青的弹性稳定性可通过敏感性指标评估，数值降低显示其抗变形能力提升。研究表明[15]，具备优异弹性的沥青材料在高温或重载条件下，展现出更持久的抗疲劳性能与更强的承载能力。

在图3中，WBP/SBR/PU复合改性沥青在不同老化阶段均表现出优异的高温稳定性以及较低的应力敏感性。在未经老化处理时，其R_diff值略高于基质沥青，不过二者之间的差值微乎其微，这表明在初始状态下，二者对应力变化的敏感程度基本相当。经过短期老化处理后，WBP/SBR/PU复合改性沥青的R_diff值相较于基质沥青，减少了14.78%，这反映出其在短期老化后对应力变化的敏感性更弱，高温性能也更为稳定。当经历长期老化后，WBP/SBR/PU复合改性沥青的R_diff值相较于基质沥青，进一步减少了23.47%，二者差距进一步拉大，这说明复合改性沥青在长期使用过程中能够维持出色的高温稳定性以及良好的抗老化性能。

4.1.2. 不可恢复蠕变柔量J_nr

J_nr指标表征了材料在蠕变试验中产生的永久性应变，反映了其不可逆变形特性。在沥青性能研究中，该参数被广泛应用于测定材料在持续荷载作用下的抗永久变形性能及变形特性。随着J_nr值的增加，沥青在循环荷载下的塑性变形加剧，高温抗变形性能显著降低[15] [16]。图4展示了基质沥青与WBP/SBR/PU复合改性沥青在不同老化程度下的J_nr值变化趋势。

Figure 3. The R_diff value varies with the degree of aging

图3. R_diff值随老化程度的变化

Figure 4. J_nr value changes with aging degree

图4. J_nr值随老化程度的变化

在0.1 KPa应力作用下，WBP/SBR/PU复合改性沥青的J_nr值由未老化的657.7 Pa⁻¹降低至长期老化后的69.3 Pa⁻¹，下降幅度高达89.5%，相比之下，基质沥青的J_nr值从696.4 Pa⁻¹降至134.6 Pa⁻¹，降幅为80.6%。在3.2 KPa应力条件下，随着WBP/SBR/PU复合改性沥青的J_nr值从743.3 Pa⁻¹降至88.5 Pa⁻¹，降幅达88.1%，而基质沥青的J_nr值从781.1 Pa⁻¹降至161.7 Pa⁻¹，降幅为79.3%。这些结果表明，在不同应力水平下，WBP/SBR/PU复合改性沥青均显示出更出色的抗变形性能，且在长期老化后仍能维持优异的性能，明显优于基质沥青。

由图5可知，WBP/SBR/PU复合改性沥青在不同老化状态下表现出优异的应力敏感性和稳定性。在短期老化状态下，其J_nrdiff值高达31.5%，显著高于基质沥青的11.8%，是其2.67倍，这说明其对应力变化的敏感性更低，性能更加稳定。长期老化后，复合改性沥青的J_nrdiff值为27.8%，依然高于基质沥青的20.2%，是其1.38倍，这进一步证实了其在长期使用过程中能够保持出色的应力适应性。这表明，WBP/SBR/PU复合改性沥青在面对高温和重载交通的挑战时，能够展现出更强的抗变形能力和更长的疲劳寿命，使其成为道路建设与维护的更优选择。

Figure 5. J_nrdiff value changes with the degree of aging

图5. J_nrdiff值随老化程度的变化

4.2. 微观试验结果及分析

通过采用Term Nicolet红外光谱仪，来对废电池粉末、PU、SBR、基质沥青以及WBP/SBR/PU复合改性沥青的红外光谱图谱进行获取，其中，扫描范围设定为600~4000 cm⁻¹，扫描次数为32次，并且分辨率为4 cm⁻¹。FTIR红外光谱特征见图6。

Figure 6. Infrared spectrum

图6. 红外光谱图

4.2.1. 化学键及官能团变化分析

通过红外光谱图进行特征峰分析，具体分析结果可见下表4中，可以发现WBP/SBR/PU复合改性沥青的官能团协同作用效果显著，其改性机理主要是以物理混合改性为主，伴随着轻微的化学反应。在1700 cm⁻¹附近处，PU的氨基甲酸酯基团-NHCOO-可能与沥青氧化生成的含氧基团发生作用，生成氢键，使得C = O峰增强和偏移，这说明可能伴随着微弱的化学反应。

Table 4. The positions of characteristic peaks before and after the modification of the modifier and asphalt and the corresponding functional groups

表4. 改性剂与沥青改性前后特征峰位置和所对应的基团

分析对象	波数/cm^−^1	对应化学建/官能团	参考文献
WBP	3389	N-H伸缩振动	[17]
	2918	C-H伸缩振动	[18]
SBR	2957	苯乙烯单元中单取代苯环的C-H面外弯曲振动	[19]-[21]
	964	反式聚丁二烯的C-H面外弯曲振动
PU	1720	氨基甲酸酯中C=O伸缩振动，形成氢键	[22]-[24]
	1534	N-H弯曲振动
基质沥青 WBP/SBR/PU 复合改性沥青	2918	饱和烷烃(C-H)的伸缩振动峰	[25]-[27]
	2851
	1600	芳香环(C=C)的伸缩振动
	1457	CH2/CH3的弯曲振动
	1375
	809	芳香环邻位取代C-H面外弯曲振动

SBR在964 cm⁻¹处的反式聚丁二烯C-H面外振动峰保持稳定，这表明SBR的弹性网络通过堆积作用与PU的刚性链段形成了物理交联结构。

WBP的3389 cm⁻¹处N-H振动峰与基质沥青2851 cm⁻¹处的烷烃C-H峰没有出现重叠，这证实了金属氧化物填料通过其表面羟基(-OH)与沥青中的轻质组分发生了吸附作用。

4.2.2. 分子结构及相容性分析

在WBP/SBR/PU改性沥青体系中，引入SBR与PU令分子结构更为复杂。通过光谱检测，观察到两者的典型峰位在改性沥青中并存，相对位置及强度保持稳定，显示出良好的兼容性，能共同作用，增强性能。比如，SBR的橡胶链能提高沥青的弹性和韧性，而PU的氨基甲酸酯基团能与沥青形成氢键，增强其内聚力和耐高温性。这种兼容性或许是因为分子链的活动性及与沥青的适应性好，有助于形成均一的微观结构，防止相分离，从而提升整体性能。

WBP的引入可能对这种兼容性产生不良影响。其特有的化学性质在沥青中类似填料，一方面提升了粘度和刚性，另一方面可能会破坏SBR和PU与沥青的互动平衡。然而，光谱数据揭示，WBP的特征峰并未与沥青或其他改性剂的峰异常重叠或偏移，表明其不良影响有限，或许SBR和PU的协同效应能够补偿，维持改性沥青微观结构的稳定性。

4.2.3. 微观结构与宏观性能关联性分析

从细微结构视角分析，引入SBR、PU和WBP后，沥青的分子构造及化学成分发生变化。SBR的橡胶分子链构成弹性网状结构，增强了沥青低温条件下的抗裂性能。PU的硬性基团与柔性链段相互作用，有效提升了沥青的高温稳定性和抗车辙特性。利用废旧电池粉末作为填料，在微观层面为沥青提供支撑架构，从而优化了其粘结性能及抗水损害能力。

5. 结论

1) WBP/SBR/PU复合改性以物理共混为主，可能存在微弱的化学反应。SBR和PU分别贡献弹性网络与氢键交联，WBP作为填料提升界面粘结，能较好地起到协同作用。

2) WBP/SBR/PU复合改性沥青在长期老化后，0.1 kPa应力下R值(32.4%)为基质沥青的2.42倍，J_nr值(69.3 Pa⁻¹)降低89.5%，且应力敏感性指标R_diff (54.3%)与J_nrdiff (27.8%)分别优于基质沥青19.7%和7.7%，表明其抗永久变形能力显著提升。

3) WBP/SBR/PU复合改性沥青经历长期老化后，复合改性沥青的R_diff值降幅达23.5%，J_nrdiff值降幅13.7%，表明其抗老化性能和耐久性能优于传统沥青，适用于高温及重载交通场景。

4) 本文也存在局限性，如未考虑不同掺配比例下高温性能变化规律，在低温抗裂性与自然紫外老化方面尚缺乏深入研究，后续需结合多因素耦合影响下的研究分析。

基金项目

湖南省大学生创新训练计划项目，废池“沥”用——基于废旧电池粉末(WBP)改性沥青技术性能研究(湘教通〔2024〕191(S20243425))。

NOTES

^*第一作者。

^#通讯作者。