道路廢舊瀝青混合料老化與再生試驗(yàn)研究

游其勇

(武漢輕工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，湖北武漢 430023)

近十幾年來，我國(guó)公路建設(shè)取得了很大的成就。由于瀝青混凝土路面噪音小、灰塵少、行車舒適等優(yōu)點(diǎn)，高等級(jí)公路的路面絕大部分采用瀝青混凝土路面。高等級(jí)公路瀝青路面設(shè)計(jì)年限為15年，通常在通車10年左右應(yīng)大修［1］。10年前的路面現(xiàn)在已進(jìn)入路面大修期。大修會(huì)產(chǎn)生很大數(shù)量的瀝青混凝土路面廢料，這些廢料的處置也是非常重要的，廢舊瀝青混合料回收利用可以減少路面維修產(chǎn)生的廢料，具有很好的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性。

本文以廢舊瀝青混合料回收利用為目的，對(duì)道路廢舊瀝青混合料老化與再生試驗(yàn)進(jìn)行室內(nèi)研究。舊瀝青的再生是根據(jù)生產(chǎn)調(diào)和瀝青的原理，在舊瀝青中加入某種組分的油料(即再生劑)補(bǔ)充所失油分［2］。

1 道路廢舊瀝青混合料老化與再生試驗(yàn)

1.1 廢舊瀝青混合料的選取

樣品取自京珠高速湖北段路面改造鏟除下的二層混合廢舊普通瀝青混合料。舊料篩分情況見表1。

表1 舊料篩分情況

1.2 再生劑的選擇

再生劑具有改善舊瀝青性質(zhì)的作用。摻入的再生劑要使再生后的瀝青滿足設(shè)計(jì)性能指標(biāo)，也就是要向舊瀝青混合料中定量加入老化瀝青缺少的組分，使組分重新協(xié)調(diào)［3］。廢舊瀝青再生的關(guān)鍵技術(shù)是再生劑的選擇。歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家在再生劑的研究有好的成果，我國(guó)在再生劑的研究起步較晚，目前沒有統(tǒng)一的再生劑技術(shù)指標(biāo)。為了研究不同再生劑的效果，選取三種再生劑，再生劑指標(biāo)如表2。

表2 再生劑技術(shù)指標(biāo) /%

1.3 廢舊瀝青老化試驗(yàn)

采用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱，在163℃通入熱空氣條件下反應(yīng)120min模擬瀝青在實(shí)際使用過程中的老化過程［4］。在經(jīng)過120min163℃條件下老化后。瀝青老化前后瀝青性能指標(biāo)見表3，瀝青主要組成成分見表4。

表3 瀝青老化前后性能指標(biāo)

從表3可以看出，老化后的瀝青的針入度變小，軟化點(diǎn)升高。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是老化過程中油質(zhì)從瀝青分離出去和瀝青發(fā)生氧化反應(yīng)造成的。

表4 瀝青老化前后組成成分 /%

從表4中，我們可以看出，瀝青老化后瀝青質(zhì)和膠質(zhì)所占比重增大，飽和分和芳香分所占比重減小。

1.4 老化瀝青再生試驗(yàn)

從老化瀝青加入不同種類以及不同含量添加劑后的性能進(jìn)行研究，以確定添加劑的種類和用量對(duì)老化瀝青性能的改良。對(duì)老化瀝青添加不同劑量和不同種類的再生劑，來測(cè)試再生歷青的性能指標(biāo)。具體指標(biāo)值見圖1、圖2和表5，表6，表7。

圖1 加入不同含量催化裂化油漿后老化瀝青性能指標(biāo)

從圖1可以得知:隨著催化裂化油漿含量的增加，老化瀝青的針入度逐漸升高，軟化點(diǎn)逐漸降低，從表2可以看出催化裂化油漿的瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量偏低，芳香分和飽和分含量偏高，加入催化裂化油漿可以減少老化瀝青瀝青質(zhì)和膠質(zhì)的含量，這可以導(dǎo)致軟化點(diǎn)降低，針入度升高。

表5 加入不同含量催化裂化油漿老化瀝青組成成分/%

從表5可以看出，隨著催化裂化油漿含量的增加，老化瀝青中的瀝青質(zhì)逐漸減小，其余成分變化則無規(guī)律可循。從瀝青質(zhì)的值來看，再生劑的含量在5%—9%之間比較合適。

從圖2可以得知:隨著廢舊輪胎煉化油含量的增加，老化瀝青針入度的變化規(guī)律不是很明顯，但總體來說，呈上升趨勢(shì)。軟化點(diǎn)逐漸降低。

圖2 加入不同含量廢舊輪胎煉化油后老化瀝青數(shù)據(jù)

加入不同含量減四線潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油后，老化瀝青數(shù)據(jù)的性能指標(biāo)變化較快。因此，減四線潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油的含量只添加了兩種。

表6 加入減四線潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油后老化瀝青數(shù)據(jù)

從表6可以看出，老化瀝青的性能指標(biāo)受添加量的多少變化十分明顯，具體表現(xiàn)為針入度值上升，軟化點(diǎn)下降。

表7 加入減四線潤(rùn)滑基礎(chǔ)油含量老化瀝青組成成分 /%

從表7我們知道，因減四線潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油本身不含有瀝青質(zhì)和芳香分，添加含量的變化對(duì)瀝青質(zhì)的變化影響不太大，其余三組指標(biāo)值變化明顯。

2 結(jié)論

2.1 加入催化裂化油漿、廢舊輪胎煉化油和減四線潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油后，瀝青性能指標(biāo)中的針入度和軟化點(diǎn)變化明顯，再生劑能顯著改善老化瀝青性能;當(dāng)再生劑用量超過一定數(shù)值時(shí)，再生瀝青的性能甚至優(yōu)于原始瀝青的性能，這也說明，這三種瀝青再生劑也可以用于原始瀝青的改性。

2.2 對(duì)比三種瀝青再生劑對(duì)老化瀝青性能改善的結(jié)果來看，廢舊輪胎煉化油的總體效果要好于催化裂化油漿，減四線潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油雖然能使針入度和軟化點(diǎn)變化快，但對(duì)瀝青質(zhì)的影響不大。采用廢舊輪胎煉化油和減四線潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油共同組成的再生劑效果可能更好。

［1］黃曉明，吳少鵬，趙永利.瀝青與瀝青混合料［M］.南京:東南大學(xué)出版社，2002:89－91.

［2］李立寒，張南鷺，孫大權(quán)，等.道路工程材料(第五版)［M］.北京:人民交通出版社，2010:93－159.

［3］姜利，劉玉磊.廢舊瀝青混合料再生利用的試驗(yàn)［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，35(2):88 －89.

［4］交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院.JTG E20－2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程［M］.北京:人民交通出版社，2011.