探討摻生物瀝青的乳化瀝青冷再生混合料強(qiáng)度特性及路用性能

尹紅燕

摘 要：路面的修建以及翻修往往都會(huì)涉及舊瀝青的再次使用，再生劑在其中發(fā)揮著重要的作用，通常情況下能夠恢復(fù)部分舊瀝青材料中的使用性能。但在對(duì)瀝青材料進(jìn)行會(huì)回收再利用前，需要對(duì)舊瀝青材料中的物質(zhì)含量、舊料的強(qiáng)度以及是否符合再利用標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題進(jìn)行全面考察。進(jìn)而保證舊料回收后的基本性能，進(jìn)而為新料的摻加，基本強(qiáng)度的保證提供依據(jù)。生物瀝青的制備一般需要根據(jù)生物重油的摻量和石油材料進(jìn)行有規(guī)律的調(diào)整，根據(jù)其混合料的強(qiáng)度特性和路用性能進(jìn)行綜合分析，先對(duì)其進(jìn)行闡述，通過(guò)分析其原材料配比，探究器強(qiáng)度特性和路用性能進(jìn)行分析，為提高公路瀝青的質(zhì)量，延長(zhǎng)道路的使用壽命提供建議。

關(guān)鍵詞：生物瀝青;乳化瀝青;強(qiáng)度性能;路用性能

Abstract： The construction and renovation of pavement often involve the reuse of old asphalt， in which the regenerators play an important role. Usually， the performance of some old asphalt materials can be restored. however， before recycling these asphalt materials， it is necessary to make a comprehensive investigation on the content of the old asphalt materials， the strength of the old material and whether it meets the reuse standard， so as to ensure the basic performance of the old material after recycling， and then to the addition of the new materials provides a basis for the guarantee of basic strength. The preparation of bio-asphalt generally requires regular adjustment according to the amount of bio-heavy oil and petroleum materials， and the comprehensive analysis based on the strength properties and pavement performance of its mixture. Hence， the bio-asphalt is specified firstly through the analysis of its raw material ratio， and the analysis of strength properties and pavement performance provides suggestions for improving the quality of highway asphalt and extending the service life of the road.

Key words： Biological asphalt; Emulsified asphalt; Strength property; Pavement performance

由于石油價(jià)格的上漲，路面建設(shè)迫切需要一種作為石油瀝青代替料的材料進(jìn)行使用，而其中生物瀝青屬于石頭代替料的一項(xiàng)主要材料，其能夠通過(guò)重油的提煉并配合石油完成瀝青的制備，目前該技術(shù)的應(yīng)用受到廣泛重視，其優(yōu)勢(shì)在于高性?xún)r(jià)比、可再生、環(huán)保性能良好。冷再生混合料作為環(huán)保型路面建設(shè)材料，具有利用率高、操作性好、標(biāo)準(zhǔn)化利用可有效達(dá)到路面修建標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)。目前該技術(shù)已得到了廣泛的應(yīng)用，而生物瀝青的使用還能夠在一定程度上提高路面瀝青鋪設(shè)的便捷性，但由于生物瀝青的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性會(huì)在一定因素下產(chǎn)生變化，因此在摻生物重油時(shí)的摻入量一般不會(huì)高于30%，通過(guò)概述其配比情況并對(duì)其強(qiáng)度和路用性能做出探究，可在一定程度上避免生物瀝青使用所產(chǎn)生的問(wèn)題。

1 生物瀝青乳化瀝青再生混合料概述

在生理瀝青被引入路面建設(shè)前，石油瀝青是作為路面修建或翻修的主要使用材料。但由于石油價(jià)格的上漲、環(huán)境污染較大，目前各國(guó)均致力于石油瀝青的替代用料的探尋，而生物用料則是其中被廣泛重視的瀝青混合料材料。通過(guò)提取生物質(zhì)重油，同時(shí)按照一定配比對(duì)瀝青混合料進(jìn)行調(diào)配，制成與石油瀝青近乎同強(qiáng)度的環(huán)保、經(jīng)濟(jì)型瀝青混合料。該材料施工更為方便，可作用于山丘等偏遠(yuǎn)地區(qū)的路面建設(shè)。同時(shí)生物瀝青的力學(xué)強(qiáng)度能夠滿(mǎn)足基本的路面需求和下面層對(duì)力學(xué)強(qiáng)度的需求，另外生物瀝青的的使用壽命也能夠在使用壽命上獲得一定程度的提升，各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)條件促進(jìn)了生物瀝青的廣泛推廣。乳化瀝青混合料是目前改善硬質(zhì)瀝青施工的用料，也是被廣泛利用的路面混合料制備方式，生物瀝青的摻入可能對(duì)其新能產(chǎn)生一定的影響。

2 材料配比和制備

摻生物瀝青混合料通常是與石頭瀝青混合使用的，生物瀝青主要為提煉各類(lèi)農(nóng)作物中的重油，用以摻入石油瀝青中，生物瀝青重油主要呈現(xiàn)為一種偏黑色的固態(tài)物，性質(zhì)較為粘稠，生物摻料制作過(guò)程是由于原料的分裂溶解，在通過(guò)分餾和氧化生物油，對(duì)秸稈、大豆、棉籽中的非重油物質(zhì)進(jìn)行分離，進(jìn)而保留生物重油。完成重油提煉后即可開(kāi)始對(duì)生物瀝青和石油瀝青進(jìn)行混合處理。在溫度維持于160℃的情況下在石油瀝青中逐漸加入生物質(zhì)重油，在通常由0%開(kāi)始逐漸加至60%的，冷卻后對(duì)其進(jìn)行剪切，通過(guò)采用乳化機(jī)進(jìn)行剪切，完成后作為低標(biāo)號(hào)瀝青以及生物瀝青。

3 重油摻入量對(duì)乳化瀝青混合料的影響

3.1混合料配比

在常規(guī)的乳化瀝青混合料強(qiáng)度測(cè)試中，通常采用馬歇爾測(cè)定法對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，各項(xiàng)配料的設(shè)定比例通常為水分3.8%，碎石量10%，機(jī)制砂10%，再生混合料的用量約為80%，通過(guò)不斷的優(yōu)化材料配比證實(shí)，以上比例所制備的乳化瀝青冷再生混合料，各項(xiàng)指數(shù)能夠達(dá)到最大值，能夠明顯達(dá)到相關(guān)規(guī)定中再生瀝青的抗劈裂強(qiáng)度需>0.5MPa、干濕劈裂強(qiáng)度需>75%。凍融劈裂強(qiáng)度需>70%的需求[1]。

3.2抗劈裂能力影響

乳化瀝青冷再生混合料在各項(xiàng)路面的修建中一般是作為下層用料進(jìn)行使用，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行同一環(huán)境影響、綜合拉壓程度相當(dāng)?shù)臏y(cè)試條件下，有效測(cè)試其強(qiáng)度的方式則為抗劈裂實(shí)驗(yàn)。通常情況下，乳化瀝青冷再生混合料的生物重油摻量與乳化瀝青冷再生混合料的干燥、潮濕等抗劈裂強(qiáng)度具有明顯的負(fù)相關(guān)作用。其抗劈裂強(qiáng)度往往會(huì)隨生物摻量的不斷增加而逐漸減小，但根據(jù)實(shí)際的生物重油摻量進(jìn)行計(jì)算，在石頭瀝青中摻入一定量的生物重油，能夠促使乳化瀝青冷再生混合料抗劈裂能力的全面提升，同時(shí)還能夠減少黏結(jié)反應(yīng)，減少材料的黏結(jié)強(qiáng)度，而重油的比例通常為30%。

3.3無(wú)側(cè)限抗壓能力影響

乳化瀝青混合料往往在路面的修建以及翻修過(guò)程中具有載重作用，進(jìn)而在修建路面的過(guò)程中更強(qiáng)調(diào)乳化瀝青的無(wú)側(cè)限抗壓能力，進(jìn)而保證路面的基本載重能力，在進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)中指出，強(qiáng)度不足會(huì)促使乳化瀝青混合料向中外推移，進(jìn)而進(jìn)一步減少載重能力。有關(guān)研究指出，在同種瀝青路面養(yǎng)護(hù)條件下，摻入生物重油越多，則乳化瀝青混合料的無(wú)側(cè)限抗壓能力會(huì)逐漸減小。

3.4回彈模量影響

抗壓回彈模量通常會(huì)受到材料的選擇、路面結(jié)構(gòu)、層底彎拉應(yīng)力以及不同生物重油配比的影響。并且在進(jìn)行乳化瀝青冷再生混合料的鋪設(shè)過(guò)程中，不同類(lèi)型的混合料，其鋪設(shè)厚度往往也對(duì)其回彈模量產(chǎn)生著一定程度的影響。這個(gè)比例往往會(huì)隨生物重油摻量的增加而出現(xiàn)遞減趨勢(shì)。

4 重油摻量對(duì)乳化瀝青冷再生混合料的性能影響。

4.1 高溫穩(wěn)定性

在車(chē)輛加載的相關(guān)研究中表明，車(chē)撤的發(fā)展深度迅速，變形量也在進(jìn)行不斷變化，而后期隨車(chē)撤加載次數(shù)的不斷增加，乳化瀝青混合料對(duì)于車(chē)撤發(fā)展未產(chǎn)生明顯的上升，而更加偏向于平穩(wěn)。由此可見(jiàn)，車(chē)撤變性率往往和生物質(zhì)重油摻入量具有正相關(guān)作用，在相同車(chē)撤的加載情況下，重油摻入量的增加，其高溫穩(wěn)定性也會(huì)產(chǎn)生明顯的增大后縮小，最終居于平穩(wěn)，同時(shí)也能夠在一定程度上體現(xiàn)出乳化瀝青冷再生混合料的高溫穩(wěn)定性會(huì)根據(jù)生物摻量的增加而減小。

4.2 低溫抗裂性

該測(cè)試內(nèi)容屬于路用性能檢測(cè)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，測(cè)試內(nèi)容通常包含了低溫彎曲實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而體現(xiàn)出乳化瀝青混合料在低于正常溫度下的抗裂能力，有關(guān)實(shí)驗(yàn)指出，在石油瀝青中摻入重油摻量越多，制備的瀝青混合料的抗彎拉能力則越小，但相對(duì)而言最大彎拉強(qiáng)度會(huì)得到提升，其原因可能是由于其低溫抗裂性會(huì)受到生物摻量和石油瀝青加工的復(fù)合改性結(jié)構(gòu)影響。

4.3 抗疲勞能力

拉伸疲勞程度能力的測(cè)試在路面性能測(cè)試中也具有重要作用，有關(guān)研究指出，若乳化瀝青冷再生混合料抗疲勞能力不足并存在裂縫的情況下，乳化瀝青冷再生混合料的裂縫會(huì)在多次荷載后產(chǎn)生不斷形變，從而對(duì)乳化瀝青中的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)層次產(chǎn)生影響，另外在多次對(duì)其進(jìn)行超過(guò)其載荷的測(cè)試中可能存在結(jié)構(gòu)破壞的可能性。一般來(lái)講，生物重油摻入會(huì)在一定程度上提高乳化瀝青冷再生混合料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)而提高瀝青混合料制品的抗疲勞能力?？赡苁怯捎谠谌榛癁r青冷再生混合料的溫度下降到一定條件下，其韌性會(huì)提升，因此在受到壓力影響時(shí)產(chǎn)生的形變則較小，控制應(yīng)力加載模式的實(shí)驗(yàn)中會(huì)提升乳化瀝青冷再生混合料的疲勞壽命。由此瀝青混合料受到荷載時(shí)，礦料和瀝青間會(huì)存在應(yīng)力緩沖層，提高瀝青的抗疲勞能力[2]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，摻生物瀝青的乳化瀝青冷再生混合料的強(qiáng)度以及路用性能會(huì)隨摻入量的不同而產(chǎn)生變化，在進(jìn)行用料配置的過(guò)程中需材料制備人員根據(jù)摻入量、路面環(huán)境等內(nèi)容進(jìn)行綜合考慮。

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