廢舊SBS改性瀝青再生利用研究

冷鵬飛，杜正軍，宋鵬俊，廖克儉，閆鋒

（遼寧石油化工大學石化學院，遼寧撫順113001）

廢舊SBS改性瀝青再生利用研究

冷鵬飛，杜正軍，宋鵬俊，廖克儉*，閆鋒

（遼寧石油化工大學石化學院，遼寧撫順113001）

以歡喜嶺AH－90瀝青為基質(zhì)瀝青，采用添加SBS改性劑的方法制得SBS改性瀝青。其針入度、軟化點、延度等指標符合JTJ036—98 I-C標準，對其進行第一次老化，制得廢舊SBS改性瀝青。對廢舊SBS改性瀝青再加入適量的再生劑和SBR，使廢舊SBS改性瀝青的理化指標重新恢復到JTJ036—98 I-C標準的要求，制得再生SBS改性瀝青，再對其進行第二次老化。結(jié)果表明廢舊SBS改性瀝青可以通過再生的方法加以重新利用。

廢舊瀝青；改性；老化；再生

前言

瀝青路面材料可以100%回收利用，而且可以多次復用，因而可以節(jié)約資源和保護環(huán)境[1]。對廢舊瀝青混合料回收再利用的研究是美國從1915年開始的，西方許多發(fā)達國家都在這一領(lǐng)域進行了積極的探索，取得了可喜的成果。美國于1974年開始研究瀝青路面材料再生技術(shù)，并且迅速在美國推廣應用[2]。采用SBS等聚合物對基質(zhì)瀝青進行改性成為研究改性瀝青的主要內(nèi)容[3，4]。國內(nèi)廢舊瀝青混合料再生技術(shù)研究起步較晚，但隨著我國高等級瀝青路面維修養(yǎng)護量的不斷增加，對廢舊瀝青混合料再生技術(shù)有必要進行深入系統(tǒng)研究。我國現(xiàn)今高速公路大都用SBS作為添加劑用來改善瀝青路面的使用性能，研究廢舊SBS改性瀝青回收再利用對我國具有現(xiàn)實意義。根據(jù)瀝青四組分理論[5]，廢舊SBS改性瀝青的性能下降是因為瀝青四組分的配伍性改變所致[6]，而SBS改性劑并沒有發(fā)生本質(zhì)的改變，這說明廢舊SBS改性瀝青可以通過添加再生劑的方法重新改變?yōu)r青四組分的配伍性，從而達到重新利用的目的。

本實驗采用薄膜烘箱模擬自然老化的方法，分別對SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青進行老化，在相同條件下對二者的老化程度進行對比，最后得出結(jié)論。所制得的SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青符合JTJ036—98 I-C標準。

1 實驗部分

1.1 原料與儀器

1.1.1 原料及其基本性質(zhì)

歡喜嶺AH－90瀝青：針入度（25℃，100 g，5 s）98.5mm，軟化點44.2℃，延度（5℃，5cm/min）大于100cm；SBS(YH-801星型,岳陽石化生產(chǎn))；再生劑：自制。

1.1.2 儀器

針入度測定儀（T4508-84，無錫市石油儀器設備廠）

SYD瀝青軟化點測定儀（GB/T 4507上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司）；

延度儀（T4508-84,無錫市石油儀器設備廠）；

旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱（82型,遼陽市恒溫儀器廠）；

高速乳化剪切機（上海威慷機械電子有限公司）。

1.2 試樣制備

將基質(zhì)瀝青放入80℃烘箱中，使其熔化后，取出稱量一定質(zhì)量的瀝青，向瀝青中加入占基質(zhì)瀝青質(zhì)量5%的SBS，然后攪拌，采用高速乳化剪切機（8000r/min，120min）進行剪切制得SBS改性瀝青。

2 結(jié)果與討論

2.1 SBS改性瀝青主要性質(zhì)測定及模擬老化

2.1.1 SBS改性瀝青主要性質(zhì)測定

SBS改性瀝青主要性質(zhì)見表1。

表1 SBS改性瀝青的理化性質(zhì)Table 1 The physical and chemical properties of SBS modified asphalt

由表1可知SBS改性瀝青符合表4中JTJ036—98 I-C的標準。

2.1.2 SBS改性瀝青的模擬老化

將SBS改性瀝青稱取一定量放在圓盤中，再把圓盤放入163℃的薄膜烘箱中進行老化，定期取出測定其針入度，一般針入度小于40時證明已經(jīng)老化，結(jié)果見表2。

表2 SBS改性瀝青老化60h后的主要理化性質(zhì)Table 2 The physical and chemical properties of SBS modified asphalt after aging for 60h

由表2可知，SBS改性瀝青老化60h后，其針入度、延度均下降，軟化點升高。針入度已經(jīng)降到40以下，說明SBS改性瀝青已被老化。此老化瀝青即為廢舊SBS改性瀝青。

2.2 廢舊SBS改性瀝青的再生

2.2.1 廢舊SBS改性瀝青的調(diào)配

將熔融的廢舊SBS改性瀝青稱取一定量，分別加入一定量的再生劑和SBR后在電爐上微熱，用玻璃棒進行攪拌至均勻，并測試其理化性質(zhì)，結(jié)果如表3。

表3 再生SBS改性瀝青主要理化性質(zhì)Table 3 The physical and chemical properties of regenerated SBS modified asphalt

由表3可知，再生后的SBS改性瀝青符合JTJ036—98 I-C標準的要求，證明加入再生劑和SBR后廢舊SBS改性瀝青再生效果達到要求，得到再生SBS改性瀝青。

表4 聚合物改性瀝青技術(shù)標準要求（JTJ036—98）Table 4 Technical index of polymer modified bitumen（JTJ036-98）

2.2.2 再生SBS改性瀝青的老化

再生SBS改性瀝青也必須與SBS改性瀝青一樣擁有較好的抗老化性能，保證再生瀝青有一定的使用年限。本實驗把SBS改性瀝青與再生SBS改性瀝青做了相同條件下的薄膜烘箱老化實驗，通過比較SBS改性瀝青與再生SBS改性瀝青老化性能的差異，來間接評價再生SBS改性瀝青的抗老化性能。由于道路瀝青在自然條件的老化是緩慢的自氧化過程，為在短時間內(nèi)觀察其老化過程中組成與性質(zhì)的變化，一般采用高溫加速老化的方法[7]。本實驗用軟化點升高速率常數(shù)考察瀝青的抗老化性能，在150℃、163℃和180℃三個溫度條件下分別對SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青做了5、10、15、20、30h的薄膜烘箱實驗，分別測定其軟化點。SBS改性瀝青和再生SBS改性瀝青軟化點測試結(jié)果分別見表5和6。

表5 老化溫度及時間對改性瀝青軟化點的影響（℃）Table 5 The effect of aging temperature and time on the softening point of modified asphalt

根據(jù)洛克伍德的觀點測出不同老化時間下的軟化點，即可求出瀝青老化反應常數(shù)k，在不同溫度下以lnR／R0對t進行線性回歸，回歸方程的斜率即為對應溫度下反應速率常數(shù)k，其中R0表示瀝青的初始軟化點，R表示在一定溫度和老化時間后的軟化點。圖1為SBS改性瀝青與再生SBS改性瀝青的lnR／R0與t的關(guān)系圖。

表6 老化溫度及時間對再生改性瀝青軟化點的影響（℃）Table 6 The effect of aging temperature and time on the softening point of regenerated modified asphalt

圖1 改性瀝青與再生改性瀝青l(xiāng)nR／R0—老化時間關(guān)系曲線Fig.1 lnR/R0-aging time relation curve of modified asphalt and regenerated modified asphalt

由圖1分別對改性瀝青與再生改性瀝青的lnR／R0與t進行線性回歸，得到一定溫度下的反應速率常數(shù)k，見表7。

表7 改性瀝青與再生改性瀝青不同老化溫度下的反應速率常數(shù)kTable 7 The reaction rate constants of modified asphalt and regenerated modified asphalt at different aging temperatures

根據(jù)Arrhrenius方程：lnk=-Ea／（RT）+lnA，以-lnk對1／T作圖，直線斜率為Ea／R，從而求出瀝青老化反應活化能Ea。改性瀝青與再生改性瀝青的-lnk與1／T的關(guān)系如圖2。

由圖2經(jīng)線性回歸分別求得改性瀝青與再生改性瀝青的回歸方程分別為

進而求得SBS改性瀝青的活化能Ea1=26.71 kJ·mol-1，再生SBS改性瀝青的活化能Ea2=34.15 kJ·mol-1，再生SBS改性瀝青的活化能大于SBS改性瀝青的活化能，說明再生SBS改性瀝青的抗老化性能優(yōu)于SBS改性瀝青的抗老化性能，所以廢舊SBS改性瀝青完全可以通過加再生劑的方法重新得到利用。

圖2 改性瀝青與再生改性瀝青的-lnk與1／T×10-3的關(guān)系曲線Fig.2 -1nk and 1／T×10-3relation curve of modified asphalt and regenerated modified asphalt

3 結(jié)論

（1）廢舊SBS改性瀝青通過加入一定量的再生劑和SBR后其理化性質(zhì)完全可以得到恢復，再生SBS改性瀝青理化性質(zhì)符合JTJ036—98中I-C標準的要求。

（2）再生SBS改性瀝青老化性能優(yōu)于SBS改性瀝青老化性能，再生SBS改性瀝青完全可以通過添加再生劑的方法重新回收利用。

∶

［1］陳慧敏.石油瀝青產(chǎn)品手冊［M］.北京：石油工業(yè)出版社2001：7.

［2］黃曉明，趙永利，江臣.瀝青路面再生利用試驗分析［J］.巖土工程學報，2001，23（4）：468～471.

［3］霍開富，廖克儉，閏鋒.SBS改性道路瀝青的研制［J］.石油化工高等學校學報，2001，14（4）：22～26.

［4］黃瑋，趙朝輝，廖克儉.SBS改性效果對基質(zhì)瀝青的依賴關(guān)系［J］.石油化工高報，2003，16（2）：9～12.

［5］CORBETT L W.Dumbbell mix for better asphalt［J］.Hydrocarbon process，1979，26（4）：l73～177.

［6］廖克儉，叢玉鳳.道路瀝青生產(chǎn)與應用技術(shù)［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2004：8.

［7］侯祥麟.中國煉油技術(shù)［M］.北京：中國石化出版社，1991：4.

Research on Recycling of Waste SBS Modified Asphalt

LENG Peng-fei,DU Zheng-jun,SONG Peng-jun,LIAO Ke-jian and YAN Feng
（College of Petroleum and Chemical Engineering，Liaoning Shihua University，F(xiàn)ushun 113001，China）

This experiment selected Huanxiling AH-90 asphalt as the base asphalt，the SBS modified asphalt was obtained by adding SBS modifier.The penetration，softening point，ductility and other index could meet the JTJ036-98 I-C standard，through its first aging，the waste SBS modified asphalt was obtained.An appropriate amount of regeneration agent and SBR were added into waste SBS modified asphalt，so that the physical and chemical index of waste SBS modified asphalt could meet the JTJ036-98 I-C standard again，therefore the regenerated SBS modified asphalt was prepared，and then its secondary aging was carried out.The result indicated that the waste SBS modified asphalt could be re-used by regeneration method.

Waste asphalt；modification；aging；regeneration

book=56,ebook=56

TE 626.86

A

1001-0017（2010）04-0030-03

2010-01-05*通訊聯(lián)系人

冷鵬飛（1980－），男，吉林松原人，在讀研究生，主要從事石油化學品的研制與開發(fā)。