瀝青回收利用及再生瀝青性能評價研究

劉燕

（內(nèi)蒙古高路公司烏蘭察布分公司）

0 前言

目前我國高等級公路總里程已經(jīng)超過美國，成為世界第一，且其他等級公路的總里程也突破了457 萬公里。當(dāng)前鋪筑的公路中，90%以上都是瀝青混凝土路面。但由于部分公路修筑時間較長，存在著巨大的維修養(yǎng)護(hù)和翻修重建任務(wù)。過大的路面維修使其產(chǎn)生的廢舊材料越來越多，一方面造成了大量材料的廢棄和浪費(fèi)，另一方面也廢舊材料也占用了大量的土地。據(jù)相關(guān)部門估算，當(dāng)前每年產(chǎn)生的廢舊瀝青混合料可達(dá)到2000 萬噸，且該比例仍以15%的速度增長，根據(jù)預(yù)測，在未來十年，由于路面維修產(chǎn)生的廢舊瀝青混合料數(shù)量可達(dá)八千萬噸?；诖?，如何實(shí)現(xiàn)廢舊材料的循環(huán)再生利用，減少廢棄物對環(huán)境和土地的污染，踐行資源節(jié)約綠色低碳社會，成為道路管理人員的需要解決的重大問題。

采用瀝青路面的再生技術(shù)，可有效實(shí)現(xiàn)廢舊材料的循環(huán)利用。目前應(yīng)用程度較為廣泛的技術(shù)為廠拌熱再生技術(shù)，其將路面回收材料經(jīng)過破碎篩分后，與新集料以一定比例摻配，輔以新瀝青和必要 的再生劑制備為熱拌瀝青混合料。由于較好的性能和成熟的應(yīng)用，目前熱再生應(yīng)成為較為主流的技術(shù)。但由于對熱再生的技術(shù)不清晰，當(dāng)前回收材料的利用率還不高，多在10-30%之間。基于此，本文開展廢舊瀝青混合料中的舊瀝青回收，在最佳再生劑用量確定的情況下，開展回收瀝青對瀝青再生性能的影響。

1 試驗(yàn)材料

本次采用的回收料來源于內(nèi)蒙某高速公路的銑刨材料，在對其回收瀝青試驗(yàn)時，利用旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)方法抽提得到廢舊瀝青混合料中的舊瀝青，并以此回收瀝青為研究對象，開展后續(xù)再生瀝青的研究。在對回收瀝青進(jìn)行性能指標(biāo)測試后，可以發(fā)現(xiàn)回收瀝青的針入度為26（0.01mm），軟化點(diǎn)為67.4℃，135 粘度為3.77Pa.s，這表明回收瀝青由于老化作用，性能衰減非常明顯。新瀝青采用SBS 改性瀝青，其針入度為65（0.01mm），軟化點(diǎn)為61.3℃，135 粘度為2.18 Pa.s。再生劑采用表面化學(xué)類材料，其常溫呈現(xiàn)淡黃色，其可直接加入熱的瀝青。

2 再生劑的用量確定

本次試驗(yàn)過程中，再生劑的用量選擇為（3%、5%和7%），將其加入到回收瀝青中開展PG 試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，回收瀝青的PG 分級為82-16，當(dāng)再生劑用量為3%時，其PG 分級為76-16，當(dāng)再生劑用量為5%時，其PG 分級為70-22，當(dāng)再生劑用量為6%時，其PG 分級為64-22。從試驗(yàn)結(jié)果可知，再生劑加入后，瀝青的高溫性能等級雖然有所降低，但其低溫等級增長明顯?？紤]到內(nèi)蒙的低溫情況，綜合選擇5%的再生劑作為最佳摻量。

3 再生瀝青的性能評價

3.1 常規(guī)物理性能

對于抽提回收得到的舊瀝青以15%、30%、45%的比例加入新瀝青中，開展瀝青進(jìn)行性能的相關(guān)試驗(yàn)檢測，包括針入度、軟化點(diǎn)，延度和黏度。當(dāng)舊瀝青用量為15%，其針入度為60（0.01mm），軟化點(diǎn)為61.7℃，135 粘度為3.76Pa.s；當(dāng)舊瀝青用量為30%，其針入度為58（0.01mm），軟化點(diǎn)為61.9℃，135 粘度為2.49Pa.s；當(dāng)舊瀝青用量為45%，其針入度為55（0.01mm），軟化點(diǎn)為62.8℃，135 粘度為2.64Pa.s。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，隨著回收瀝青摻入量的增大，再生瀝青的針入度呈現(xiàn)降低趨勢，軟化點(diǎn)呈現(xiàn)增大趨勢，粘度呈現(xiàn)下降趨勢。以上試驗(yàn)分析可知，回收瀝青的加入，導(dǎo)致再生瀝青的高溫性能改善，但低溫性能下降。

3.2 高溫性能

瀝青的高溫性能是指在高溫環(huán)境下隨著車輛的往復(fù)荷載作用，瀝青能夠抵擋側(cè)向變形及剪切變形的影響，保證行車安全的的能力。瀝青的高溫性能采用MSCR試驗(yàn)是當(dāng)前研究最為常見的方法，在本次試驗(yàn)中，針對新瀝青的試驗(yàn)溫度為60℃，針對再生瀝青的溫度為70℃。分別開展新瀝青和不同回收瀝青摻量下的MSCR 試驗(yàn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在相同試驗(yàn)條件下，新瀝青的應(yīng)力敏感性由于再生瀝青的應(yīng)力敏感性，而且隨著回收瀝青的用量的持續(xù)增加。在MSCR 的應(yīng)力條件下，再生瀝青對瀝青的應(yīng)力敏感性呈現(xiàn)降低趨勢，表明再生劑加入后，瀝青的高溫抗車轍能力有所降低。同時本次實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，隨著回收瀝青用量的增大，再生瀝青的彈性恢復(fù)能力也逐漸降低，盡管存在新瀝青的加入，但再生瀝青的彈性恢復(fù)能力仍然未能顯著改善。

3.3 低溫性能

內(nèi)蒙古部分地區(qū)冬季氣溫較低，為了保證瀝青路面良好的低溫性能，需要保證再生瀝青能夠滿足該地區(qū)低溫抗裂性能的要求。由于存在長期的老化行為，瀝青材料呈現(xiàn)發(fā)硬發(fā)脆的特點(diǎn)，其粘彈性能也極度衰減，從宏觀角度變現(xiàn)為再生瀝青混合料容易出現(xiàn)開裂（溫度開裂和疲勞開裂），且隨著回收瀝青的摻量越來越多，混合料的開裂行為越來越普遍。因此，回收瀝青的加入后，如何保證再生瀝青的抗裂性能是需要保證的難題。本文采用低溫小梁彎曲流變實(shí)驗(yàn)（BBR）測試再生瀝青的低溫性能，并以臨界低溫值作為評價指標(biāo)。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知瀝青的低溫性能降低，且隨著回收瀝青老化時間越長，瀝青的低溫性能越不理想。新瀝青在長期老化后瀝青尚未出現(xiàn)開裂的風(fēng)險(xiǎn)，而再生瀝青的開裂風(fēng)險(xiǎn)急劇增加。特別是隨著回收瀝青的增多，再生瀝青的低溫抗裂性能持續(xù)呈現(xiàn)降低，表明瀝青的再生利用會對其低溫性能造成負(fù)面影響。

3.4 中溫性能

瀝青中溫性能是指中溫環(huán)境下瀝青在行車荷載的重復(fù)作用下能夠抵擋疲勞裂縫產(chǎn)生的能力。本次采用動態(tài)流變測試分析中溫環(huán)境下（25℃，15℃）新瀝青和不同再生瀝青的復(fù)數(shù)剪切模量和相位角，并據(jù)此計(jì)算瀝青的中溫評價指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著回收瀝青的摻量的增加，再生瀝青的疲勞抗裂性能（長期抗裂性能）呈現(xiàn)降低趨勢，回收瀝青的加入增大了再生瀝青的中溫疲勞敏感性，同時在再生劑加入后，可以發(fā)現(xiàn)30%的再生瀝青其中溫性能與新瀝青較為相當(dāng)，但當(dāng)回收瀝青超過30%時，再生瀝青的抗裂性能與新瀝青差別較大。這也表明采用再生劑后，30%的回收瀝青加入后可以滿足再生瀝青中溫疲勞性能的要求。當(dāng)采用超過30%的回收瀝青后，應(yīng)采用更多的手段，來提升瀝青的疲勞性能。

4 結(jié)論

本文對試驗(yàn)材料包括舊路面瀝青，再生劑及再生瀝青進(jìn)行了研究。主要研究結(jié)論如下。再生劑加入后，瀝青的高溫性能等級雖然有所降低，但其低溫等級增長明顯?？紤]到內(nèi)蒙的低溫情況，綜合選擇5%的再生劑作為最佳摻量。隨著回收瀝青用量的增大，再生瀝青的彈性恢復(fù)能力也逐漸降低，盡管存在新瀝青的加入，但再生瀝青的彈性恢復(fù)能力仍然未能顯著改善。隨著回收瀝青的增多，再生瀝青的低溫抗裂性能持續(xù)呈現(xiàn)降低，表明瀝青的再生利用會對其低溫性能造成負(fù)面影響。采用再生劑后，30%的回收瀝青加入后可以滿足再生瀝青中溫疲勞性能的要求。