廢舊地膜PE改性瀝青混合料性能研究*

高　崇　黃　勇　仲小玲

(新疆農(nóng)業(yè)大學機械交通學院1)　烏魯木齊　830052)　(新疆交通建設集團股份有限公司2)　烏魯木齊　830016)

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廢舊地膜PE改性瀝青混合料性能研究*

高崇1)黃勇2)仲小玲2)

(新疆農(nóng)業(yè)大學機械交通學院1)烏魯木齊830052)(新疆交通建設集團股份有限公司2)烏魯木齊830016)

摘要：參照技術規(guī)范中常規(guī)的試驗方法，對摻入廢舊地膜的瀝青混合料的馬歇爾試驗、浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗、車轍試驗和低溫小梁彎曲試驗等室內試驗，分析和評價瀝青混合料的路用性能，并與SBS(聚苯乙烯-丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚)和未添加改性劑瀝青混合料性能作比較，將相關混合料的性能參數(shù)進行對比分析.研究表明,廢舊地膜PE改性瀝青混合料改性劑具有良好的改性效果，有效改善了瀝青混合料的路用性能.

關鍵詞：廢舊地膜；瀝青混合料；路用性能；SBS

0引言

隨著新疆地區(qū)農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，農(nóng)用地膜的用量逐年增大，而回收的廢舊地膜較少，導致土壤中的廢舊地膜的殘留量越來越多，對土地的污染已經(jīng)達到了“觸目驚心”的地步[1-2].為充分挖掘廢舊地膜的再利用性，廢舊地膜的主要成分是聚乙烯(polyethylene，PE)利用廢舊地膜制備成PE瀝青改性劑，屬于熱塑性樹脂類.根據(jù)有機物相似相溶的機理，瀝青中的樹脂成分和熱塑性樹脂類的廢舊地膜發(fā)生反應，相互融合在一起，可以作為新型的瀝青改性劑.

廢舊地膜制成PE瀝青改性劑不僅可以有效防止“白色污染”保護生態(tài)環(huán)境，而且還填補了我國生產(chǎn)PE瀝青改性劑技術的空白[3-5].與傳統(tǒng)瀝青改性劑相比，PE改性劑具有生產(chǎn)靈活、成本低、污染少等特點，是改性瀝青生產(chǎn)工藝的重要發(fā)展與補充[6-7].

1試驗材料準備

1.1試驗原料

基質瀝青：克拉瑪依90#A級瀝青.瀝青改性劑： PE改性瀝青劑(以下簡稱PE改性劑).高分子復合材料：灰色固體、圓柱體塑膠顆粒，可直接將基質瀝青運至瀝青拌合樓與集料拌合生產(chǎn)出改性瀝青混合料.按瀝青混合料質量的5%添加PE改性劑.抗剝落劑摻量：瀝青含量的0.3%.

克拉瑪依90#A級瀝青技術指標見表1.

表1　克拉瑪依90#A級瀝青技術指標

1.2混合料的配合比設計

為保證數(shù)據(jù)準確可靠，試驗室選擇新疆交建集團公司市政項目的AC-16C型配合比進行試驗研究，本試驗選取AC-16C瀝青混合料的礦料級配設計見表2.

1.3制備改性瀝青混合料

在試驗室拌制PE改性劑瀝青混合料主要流程為：先將PE改性劑和熱集料干拌30 s，使改性劑均勻分散到集料中，再將基質瀝青按照預定用量加入到拌合均勻的集料中，繼續(xù)拌和90 s，然后加入礦粉，再拌和90 s，然后將PE改性瀝青混合料制成相關試樣[8].

表2　瀝青混合料的級配設計

2瀝青混合料的路用性能研究

2.1瀝青混合料馬歇爾試驗

本試驗采取擊實法制備瀝青混合料試件：采

用馬歇爾標準擊實成型法的直徑Φ101.6 mm×63.5 mm的圓柱體試件，待瀝青混合料溫度符合要求的壓實溫度后，正反兩面各擊實75次，制成試驗所需的3組試件，每組五個標準試件，測量馬歇爾試件的體積指標，試驗結果取平均值如表3.

從試驗結果數(shù)據(jù)比較分析可得：

1) 添加改性劑的瀝青混合料的各項馬歇爾指標均滿足技術標準要求，其中PE改性瀝青混合料的體積指標比SBS改性瀝青混合料的有所改善，表明PE改性劑可以改善瀝青的性能，進而改善瀝青混合料的性能.

表3　改性瀝青混合料馬歇爾試驗結果匯總

2) 添加PE改性劑和SBS改性劑的瀝青混合料空隙率與飽和度無明顯變化；摻入改性劑的瀝青混合料的穩(wěn)定度和流值均有提高，改性后的瀝青混合料穩(wěn)定性有所提高.

3) 在相同的條件下，與SBS改性瀝青混合料相比，PE改性瀝青混合料馬歇爾試件的馬歇爾性能有一定程度的改善.

2.2瀝青混合料的水穩(wěn)定性試驗

采用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗評價改性瀝青混合料的抗水損害能力，結果見表4.

表4瀝青混合料的抗水損害能力

%

瀝青混合料種類SBS改性瀝青混合料PE改性瀝青混合料基質瀝青混合料技術標準(采用改性瀝青標準)殘留穩(wěn)定度 83.287,474.5≥80凍融劈裂強度比TSR80.689.472.9≥75

由表4可知，PE改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度比SBS改性瀝青混合料增大4.2%，且添加改性劑的瀝青混合料比基質瀝青混合料大11%左右，說明添加瀝青改性劑后瀝青混合料的水穩(wěn)定性得到較好的改善，其中PE改性瀝青混合料殘留穩(wěn)定度效果比SBS改性瀝青混合料的優(yōu)良.

添加改性劑的瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度符合技術規(guī)范要求，PE改性瀝青混合料較SBS改性瀝青混合料的凍融劈裂比高出11%左右，遠遠超出技術標準14%，說明摻加PE改性劑對瀝青混合料具有良好的抗水損害能力.

2.3瀝青混合料的高低溫性能試驗

對添加PE改性劑、SBS改性劑和未添加改性劑的基質瀝青混合料的車轍試驗、低溫小梁彎曲試驗和滲水系數(shù)分別做了檢測，結果見表5，規(guī)范采用《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》JTG F40-2004中改性瀝青混合料的相關要求.

表5　瀝青混合料性能檢測匯總

從試驗數(shù)據(jù)可得，在使用克拉瑪依90#A級瀝青的情況下，添加改性劑的瀝青混合料的動穩(wěn)定度、低溫彎曲應變和滲水系數(shù)滿足技術標準要求，符合試驗要求；添加改性劑的瀝青混合料的力學性能指標有顯著的改善，進而提高道路的路用性能，可以有效延長瀝青路面的使用壽命.

由表5可知在基質瀝青混合料中添加改性劑后，動穩(wěn)定度呈倍數(shù)上升，其中超過技術標準2倍多，PE改性瀝青混合料的動態(tài)穩(wěn)定度超出SBS改性瀝青混合料的36%，由此可見瀝青混合料經(jīng)過PE復合改性后可以提高瀝青混合料的動穩(wěn)定度，可以有效改善瀝青路面的車轍問題.

上述3種瀝青混合料的滲水系數(shù)均遠遠小于技術標準規(guī)范，且滲水速率SBS改性瀝青混合料試件大于PE改性瀝青混合料，說明PE改性后的瀝青混合料抗?jié)B水性能更加優(yōu)良.

2.4廢PE改性劑SBS改性劑的比較

PE改性劑：PE改性瀝青混合料生產(chǎn)工藝簡單快捷，直接運至拌和樓和瀝青與集料拌和生產(chǎn)瀝青混合料，質量控制簡單，可自動統(tǒng)計監(jiān)測，瀝青混合料均勻性好、分散性更優(yōu)，且可遠距離運輸.

SBS改性劑：生產(chǎn)工藝過程復雜、高耗能、高污染、且成本較高；瀝青混合料在存儲運輸過程中引起離析，不易遠距離運輸，質量控制復雜，檢測周期長，檢測手段較困難且檢測費用較高.

3結論

1) 廢舊地膜可以制作PE直投式瀝青改性劑，經(jīng)PE改性劑改性后瀝青混合料的高溫抗車轍能力得到顯著提高，抗水害能力均得到明顯改善,低溫抗裂性也有一定的提高.

2) 采用廢舊地膜制成PE改性劑跟SBS改性劑相比，制備工藝簡單，降低成本，且改性效果更加優(yōu)良.

3) 利用廢舊地膜進行瀝青改性，不僅可以節(jié)省工程建設成本，并可充分利用可再生資源，減少白色污染，有利于環(huán)境保護，因此在新疆地區(qū)乃至全國具有廣闊的應用前景.

參 考 文 獻

[1]胡其非，吳鴻強．廢舊塑料綜合利用技術及應用前景[J].環(huán)境保護，1998(9)：28-29．

[2]顏曉利，史惠祥，周紅藝，等．廢舊塑料的再生利用技術與展望[J].環(huán)境污染治理技術與設備，2003(11)：26-30．

[3]張銳，黃曉明，趙永利，等．加入新型添加劑的瀝青混合料路用性能研究[J].公路交通科技，2006(11)：27-30.

[4]楊錫武，劉克，楊大田．PE改性瀝青的幾個問題[J].中外公路，2008，28(6)：203-207．

[5]熊萍，郝培文，高傳明．SBS聚合物改性瀝青技術性能[J].長安大學學報(自然科學版)，2005，25(1)：14-19．

[6]李梅，周恭明，陳德珍.中國廢舊農(nóng)用塑料薄膜的回收與利用[J].再生資源研究，2004(6)：18-21．

[7]張爭奇.聚乙烯塑料改性瀝青[J].重慶交通學院學報，2000(4)：30-32，37．

[8]交通部公路科學研究所.公路瀝青路面施工技術規(guī)范：JTG F40-2004 [S].北京：人民交通出版社，2004．

Study on Performance of Waste Film PE Modified Asphalt Mixture

GAO Chong1)HUANG Yong2)ZHONG Xiaoling2)

(SchoolofMachineryandTransport,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China)1)(XinjiangCommunicationsConstructionGroupCo,Ltd.,Urumqi830000,China)2)

Abstract：According to national technical standards for the conventional test methods, experiments are carried out for the Marshall test, the immersion Marshall test, the freeze-thaw splitting test, the bending test of small beam sample, and wheel rutting test of asphalt with asphalt modifier added waste film, in order to analyze and evaluate the pavement performance of asphalt mixtures. The performances of asphalt mixtures with and without SBS (polystyrene-butadiene-polystyrene block copolymer) added are compared, and comparative analysis of the relevant performance properties of asphalt mixtures is carried out. The test results show that asphalt mixture with waste film PE added shows good improved properties, thus effectively improve the pavement performance of asphalt mixture.

Key words：waste film; asphalt mixture; pavement performance; SBS

doi:10.3963/j.issn.2095-3844.2016.02.039

中圖法分類號：U416.217

收稿日期：2016-02-09

高崇(1990- )：男，碩士生，主要研究領域為道路工程材料

*新疆維吾爾自治區(qū)科技廳科技支撐項目資助(201432111)