廢舊SBS改性瀝青混合料再生工藝

陸偉強(qiáng)，廖克儉，王洪國，王 洋

(遼寧石油化工大學(xué) 石油化工學(xué)院，遼寧撫順，113001)

廢舊SBS改性瀝青混合料再生工藝

陸偉強(qiáng)，廖克儉，王洪國，王 洋

(遼寧石油化工大學(xué) 石油化工學(xué)院，遼寧撫順，113001)

采用黑河-大連高速公路(代號(hào)HD-10)和北京-沈陽高速公路（代號(hào)SMA-20）廢舊SBS改性瀝青混合料為原料，采用溶劑抽提法從混合料中抽提取出舊瀝青，并對(duì)其理化性質(zhì)及組分進(jìn)行分析。比較兩者性質(zhì)和組成差別，分別選用LKJ-I劑和LKJ-II劑作為再生劑對(duì)HD-10和SMA-20進(jìn)行調(diào)和，找到合適的再生劑和相對(duì)應(yīng)的配比，使兩種再生后的SBS改性瀝青滿足（JTG F40-2004 I-A類）標(biāo)準(zhǔn)要求。

廢舊SBS改性瀝青；再生劑；調(diào)和

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，2000年以后國產(chǎn)瀝青用量高達(dá)410萬t，其中改性瀝青占有1/5左右，sbs改性效果也十分突出，目前來說其成為主導(dǎo)的改性材料，根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，歐洲地區(qū)使用sbs作為改性材料的占總量45%，歐美27個(gè)瀝青公司中sbs改性材料的使用率也接近1/3。由此可見，SBS改性瀝青在改性瀝青中占有舉足輕重的地位，而廢舊的SBS改性瀝青混合料的再生逐漸成為研究的熱點(diǎn)[1]。

然而“九五”，“十五”期間的高速公路陸續(xù)進(jìn)入返修期,嚴(yán)重老化。面對(duì)這些堆積如山的廢舊瀝青混合料，國內(nèi)有關(guān)部門也在尋找合理的方式解決這個(gè)棘手的問題。其中科學(xué)有效地利用這些廢料, 從技術(shù)上解決廢舊瀝青的問題，不但節(jié)約了資源而且又保護(hù)了環(huán)境,對(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。

本實(shí)驗(yàn)利用溶劑抽提法將舊瀝青從混合料中進(jìn)行回收，并分析回收瀝青的理化性質(zhì)和組分差別，選擇合適的再生劑，然后對(duì)對(duì)應(yīng)的廢舊SBS瀝青進(jìn)行調(diào)和，最終再生出符合JTG F40-2004[2]標(biāo)準(zhǔn)的再生SBS改性瀝青。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 SBS改性瀝青混合料中瀝青的回收處理

再生SBS改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)[3]需要測得以下幾個(gè)量：舊瀝青的回收率，老化后瀝青的理化性質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)采用苯溶劑抽提法[4,5]：首先將廢舊瀝青混合料中舊瀝青充分溶解到苯溶劑中，然后用蒸餾法回收舊瀝青和溶劑的混合溶液中的苯溶劑。本實(shí)驗(yàn)所選廢舊瀝青混合料為黑大、京沈兩種高等級(jí)公路的廢舊SBS改性瀝青混合料。

實(shí)驗(yàn)方法具體步驟為：

(1)將上述兩種瀝青混合料破碎成小顆粒（黃豆大小即可）具體看情況而定，然后從清水將混合料上的明顯泥土洗去，并晾干，等干燥后，稱其重后裝入入容器中。

(2)加入苯溶劑(體積比大約1∶1)倒入的溶劑浸沒混合料的2/3即可，然后充分?jǐn)嚢?，使其充分溶? h左右，通過用溶劑苯反復(fù)清洗盡可能完全的溶解完舊瀝青。

(3)對(duì)提取的瀝青混合溶液進(jìn)行熱抽濾，除去溶液中多余的灰分，灰分的存在會(huì)造成一定的誤差。

(4)將去除去灰分后的的瀝青溶液倒入蒸餾燒瓶中，然后進(jìn)行常壓蒸餾，直到回收絕大部分苯溶劑為止，繼而將粗瀝青倒入金屬容器中。

(5)將粗瀝青放入真空干燥箱中，進(jìn)行減壓蒸餾(溫度不要超過110，過高的溫度容易造成瀝青的進(jìn)一步老化)，將粗瀝青中所殘留的溶劑和水分蒸出后，稱重記錄。

此方法結(jié)合了離心分離法（JTJ 052-TO724）和單回收瀝青的阿布森法（JTJ 052-TO726）的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入小，操作簡單，通過測量出回收瀝青的質(zhì)量，即可計(jì)算出廢舊瀝青混合料中舊瀝青回收率。廢舊SBS改性瀝青回收過程如圖1。

圖1 廢舊SBS改性瀝青回收?qǐng)DFig.1 Recycling Process of Waste SBS Modified Asphalt

1.2 所回收瀝青的基本物性評(píng)價(jià)

代號(hào)為HD-10和SMA-20的瀝青分別是黑河-大連高速公路廢舊SBS改性瀝青和北京-沈陽高速公路廢舊SBS改性瀝青。

成功回收出舊瀝青之后，對(duì)所回收舊瀝青測定針入度（按GB/T 4509方法測）、軟化點(diǎn)（按GB/T 4507方法測）、延度（按GB/T 4508方法測）三大指標(biāo)及其回收率，測定結(jié)果如表1所示。

表1 兩種舊瀝青的基本理化性質(zhì)Table 1 Physical And Chemical Properties of Two Kinds of Used Asphalt

由表1分析：SMA-20的老化程度比HD-10嚴(yán)重,軟化點(diǎn)，延度，針入度指標(biāo)均嚴(yán)重失調(diào)。不過HD-10雖然老化程度比SMA-20稍好，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-2004)的標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 再生劑的選擇

目前，石油瀝青的制備方法主要有調(diào)和法生產(chǎn)調(diào)和瀝青、減壓深拔工藝制取直餾瀝青、氧化法制取氧化瀝青等。由于調(diào)和法設(shè)備簡易，投入小，方法方便快捷 、操作簡單靈活，所以基于本實(shí)驗(yàn)室的條件優(yōu)先考慮調(diào)和法。4%～5%是瀝青混合料中瀝青質(zhì)量分?jǐn)?shù)的基本量，而根據(jù)表2中舊瀝青回收率可以看出，兩種路面的瀝青含量大致沒有變化，因此不用補(bǔ)充新瀝青，直接添加再生劑再生即可。具體成分見表2。

表2 廢舊SBS瀝青和所選再生劑的化學(xué)組成Table 2 Chemical Composition of Waste SBS Modified Asphalt and Selected Regenerant

L．W．Corbett提出瀝青由飽和分、芳香分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)組成。然而不同的成分對(duì)于瀝青的物理性質(zhì)起到不同的作用。具體各組分對(duì)瀝青性質(zhì)的影響見表3。

表3 瀝青各組分對(duì)其性質(zhì)的影響Table 3 The effect of composition of asphalt on its performance

Milton Meng Liu[6,7]等提出當(dāng)瀝青中所飽和分與芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的量之間達(dá)到一定比例關(guān)系時(shí)，瀝青才會(huì)具有較好的路用性能。其組分大致比例為（w%）：膠質(zhì)19%～39%，芳香分32%～60%，飽和分13%～31%，瀝青質(zhì)6%～15%，蠟含量<3%。從舊瀝青再生機(jī)理可知：要使老化瀝青恢復(fù)原有性能，即將老化瀝青和原瀝青的組分進(jìn)行比較后，向老化瀝青中加入所缺少的組分(即添加瀝青再生劑)，使組分重新協(xié)調(diào)。

因此將含飽和分高，瀝青質(zhì)和膠質(zhì)少的 LKJ-I型再生劑恢復(fù)飽和分相對(duì)較少的HD-10舊瀝青;選擇芳香分高，膠質(zhì)高的LKJ-II型再生劑恢復(fù)芳香分，膠質(zhì)相對(duì)較低的SMA-20型舊瀝青。通過添加不同比例的再生劑情況下，比較這些不同用量對(duì)瀝青性能的差別，具體用量見表4-5。

表4 LKJ-I再生劑再生HD-10舊瀝青的實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of LKJ-I Regeneration HD-10 Waste Asphalt

表5 LKJ-II再生劑再生SMA-20舊瀝青的實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of LKJ-II Regeneration SMA-20 Waste Asphalt

由表4-5可知當(dāng)加入6%LKJ-I再生劑后HD-10舊瀝青符合標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)加入10%LKJ-II再生劑SMA-20舊瀝青同樣達(dá)到了《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004 I-A類標(biāo)準(zhǔn)瀝青的要求[8]。

表6 廢舊SBS改性瀝青的理化性質(zhì)Table 6 Physical and Chemical Properties of SBS Modified Asphalt

2.2 再生SBS改性瀝青的理化性質(zhì)

將2種瀝青分別加入比例的再生劑[9]，再110℃～120 ℃熱熔融，攪拌均勻（10 min 1次，每次攪拌1 min，攪拌4次即可）。再生出SBS改性瀝青后測其理化性質(zhì)，結(jié)果見表6。

3 結(jié) 論

目前，調(diào)和法設(shè)備簡易，投入小，方便快捷，是制備瀝青方法中經(jīng)濟(jì)可行性很高的方法，試驗(yàn)中對(duì)于再生劑的選擇至關(guān)重要，更要注意的是對(duì)調(diào)和試驗(yàn)中對(duì)溫度，時(shí)間等細(xì)節(jié)環(huán)節(jié)的控制。

［1］攀統(tǒng)江.我國路用改性瀝青的發(fā)展?fàn)顩r[J].石油瀝青,1994,8(3):49-55．

［2］孫久民.SBS改性瀝青混合料在高速公路中的應(yīng)用[J].科學(xué)之友,2007,B(8):25-27.

［3］王永剛,廖克儉,閆峰,等.廢舊瀝青的再生[J].石化技術(shù)與應(yīng)用[J].2003,21(2):134-139.

［4］ 趙立明,陳靜云.SBS改性瀝青路面現(xiàn)場熱再生試驗(yàn)研究[D].大連理工大學(xué)，2006.

［5］楊彥海,張書立,王鴻鵬,等.再生瀝青性能分析與評(píng)價(jià)[J].東北公路，2003,26(4):9-13．

［6］ PETERSEN．Factors affecting the kinetics and mechanisms of asphalt oxidation and the relative effects of oxidation products on age hardening[J]. Prepr Pap Am Chem Sec, Div Fuel Chem,1996,44(4):1322-1344．

［7］ HENINGTON P R, ATRICK J E, GEORGE F A B.Oxidation of road asphalts [J]. Ind Eng Chem Res,1994,33(11):2801-2809．

［8］ JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2004．

［9］胡達(dá)平.瀝青路面再生利用應(yīng)用技術(shù)研究[J].交通世界,2002,18(6):36-37．

Recycling Technology of Waste SBS Modified Bitumen Mixture

LU Wei-qiang， LIAO Ke-jian， WANG Hong-guo， WANG Yang
（School of Petrochemical Engineering ,Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

Taking waste SBS modified asphalt mixture from Heihe-Dalian highway（HD-10） a nd Beijing-Shenyang highway（SMA-20） as raw materials, asphalt was extracted from the mixture by the solvent method in order to recycle waste a sphalt, then c omposition a nd p hysical-chemical p roperties o f e xtracted a sphalt w ere analyzed. T hrough comparing properties and compositions of two kinds of extracted asphalt , LKJ-I and LKJ-II were respectively used to blend H D-10 and SM A-20,suitable r egenerant and r atio w ere det ermined, w hich ca n m ake t wo kinds of r ecycled asphalt meet the technical specifications for construction of asphalt pavement (called JTG F40-2004 I-A)

Waste SBS modified asphalt; Regenerative agent; Blending

TE 626.8+6

A

1671-0460（2012）04-0345-03

2012-3-21

陸偉強(qiáng)（1986-），男，浙江桐鄉(xiāng)人，碩士學(xué)位，2012年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)化學(xué)工藝專業(yè)，石油化學(xué)品方向。E-m ail：163lw q@163.com。

廖克儉（1956-），男，教授，博士學(xué)位，從事石油化學(xué)品研究。E-m ail：13904138395@126.com。