生物瀝青再生瀝青混合料使用性能研究

張振楠

摘要：將地溝油等生物垃圾經(jīng)過高溫裂解等一系列工業(yè)步驟制備成生物瀝青作為瀝青再生劑應(yīng)用于瀝青路面再生施工中，可以有效地增加廢舊瀝青的塑性，降低廢舊瀝青的黏度，改善廢舊瀝青脆硬等缺點(diǎn)，并增強(qiáng)廢舊瀝青混合料抵抗變形的能力，緩解廢舊瀝青路面高溫車轍、開裂等路面病害。文章研究將地溝油制備成的生物瀝青作為再生劑摻加到廢舊瀝青混合料中后，瀝青混合料路用性能的改變情況。

關(guān)鍵詞：瀝青路面;瀝青混合料;生物瀝青

中圖分類號(hào)：U416.26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.027

文章編號(hào)：1673—4874（2020）11—0101-03

0引言

在我國(guó)修筑的道路當(dāng)中，采用瀝青路面的占絕大多數(shù)。瀝青路面具有行車舒適、鋪筑所用時(shí)間短、養(yǎng)護(hù)方便、行車安全、美觀等優(yōu)點(diǎn)。但是同時(shí)，瀝青混合料作為一種柔性材料容易在環(huán)境因素和行車荷載等因素的影響下產(chǎn)生病害。每年的瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修會(huì)產(chǎn)生大量廢舊瀝青混合料。在國(guó)家倡導(dǎo)環(huán)保、節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境下，將廢舊瀝青混合料重新利用是值得倡導(dǎo)和研究的。與此同時(shí)，隨著社會(huì)發(fā)展和人民生活水平的提高，人們外出用餐非常普遍，如何環(huán)保又衛(wèi)生地處理餐館廚余產(chǎn)生的地溝油成為亟待解決的問題。既要能夠使地溝油不被隨意排放污染環(huán)境，又要保證地溝油不被不法商販重新銷售給餐飲行業(yè)。針對(duì)上述兩個(gè)問題，將地溝油經(jīng)過裂解、氧化制備成生物瀝青。通過此種方法制備的生物瀝青可以單獨(dú)作為瀝青使用，也可以作為再生劑摻拌到廢舊瀝青混合料當(dāng)中用于改善廢舊瀝青混合料的路用性能使用。因此生物瀝青再生劑具有節(jié)能、環(huán)保、良好的經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益和減少瀝青路面的建設(shè)資金投入等一系列優(yōu)點(diǎn)。本文主要研究了由地溝油制備成的生物瀝青作為再生劑被摻加到廢舊瀝青混合料中后，瀝青混合料路用性能的改變情況。

1工程概況

1.1原材料

舊路面瀝青混合料取樣地點(diǎn)位于某省省道G228，道路等級(jí)為二級(jí)公路。起點(diǎn)樁號(hào)為K481+116，終點(diǎn)樁號(hào)為K485+280，全長(zhǎng)共4.112km，設(shè)計(jì)使用年限為8.0年。由于使用時(shí)間比較長(zhǎng)（存在修補(bǔ)，階段性養(yǎng)護(hù)等情況）、路面結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且存在剛性路面柔性路面分段交錯(cuò)布置的情況，原路面病害主要為網(wǎng)裂、車轍、細(xì)料失散、擁包等。初步判斷瀝青因老化失去粘結(jié)能力造成細(xì)料失散、網(wǎng)裂等病害，且混合料級(jí)配不合理造成車轍、擁包等病害。

1.2廢舊瀝青混合料路用性能檢驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)采用液壓風(fēng)鎬在行車道病害處取廢舊瀝青混合料250kg，在試驗(yàn)室選取約20kg用烘箱140℃加熱后，再用小型拌和機(jī)拌和均勻后分裝成小份用于試驗(yàn)，驗(yàn)證原路面廢舊瀝青混合料的級(jí)配;回收廢舊瀝青驗(yàn)證原路面廢舊瀝青混合料當(dāng)中的瀝青性能;擊實(shí)制作馬歇爾試件檢驗(yàn)馬歇爾穩(wěn)定度和流值;采用輪碾成型法制作車轍試件檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度。舊路面老化的瀝青混合料的性能試驗(yàn)結(jié)果如表1～3所示，試驗(yàn)過程如圖1、圖2所示。

舊路面瀝青混合料級(jí)配檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果顯示，舊路面瀝青混合料級(jí)配類型為AC-20型，但是混合料級(jí)配偏細(xì)，尤其9.5mm以及13.2mm這兩檔混合料通過率超出規(guī)范要求級(jí)配上限，也從側(cè)面驗(yàn)證了路面出現(xiàn)車轍病害的原因。

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，原路面老化的瀝青混合料結(jié)構(gòu)松散，抗疲勞性能差，舊路面回收瀝青低溫性能差。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了前文推斷，路面出現(xiàn)病害的主要原因?yàn)闉r青老化嚴(yán)重，級(jí)配不合理。

2生物瀝青再生瀝青混合料性能驗(yàn)證

本次研究選取地溝油等廢棄生物油脂經(jīng)過高溫裂解等工業(yè)步驟制備出生物瀝青，采用地溝油制備出的生物瀝青可直接用作再生劑加入到廢舊瀝青混合料當(dāng)中。該方法制作簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉。本文驗(yàn)證將生物瀝青當(dāng)作再生劑加入到廢舊瀝青混合料中后，對(duì)廢舊瀝青混合料路用性能的改善程度。

2.1舊路面回收瀝青再生效果檢驗(yàn)

將舊路面瀝青混合料加入到三氯乙烯液體當(dāng)中，瀝青溶解到三氯乙烯中，然后將三氯乙烯一瀝青混合液通過低速和高速兩遍離心，得到去除集料及礦粉的瀝青混合液，再通過蒸餾提純裝置回收廢舊瀝青混合料當(dāng)中的老化瀝青。將回收得到的老化瀝青摻加生物瀝青再生劑，摻加比例分別為3%、6%、9%、12%、15%，再與空白組（未摻加再生劑的原路面老化瀝青）進(jìn)行對(duì)照，借此判斷生物瀝青再生劑對(duì)老化瀝青的再生效果。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，隨著生物瀝青再生劑摻加比例的增大，再生后的瀝青的針入度值與再生劑摻入比例呈現(xiàn)正相關(guān)性，軟化點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)值與再生劑摻加比例呈負(fù)相關(guān)性;隨著生物瀝青再生劑摻加比例的增大，延度試驗(yàn)數(shù)據(jù)先增大后減小約在9%附近出現(xiàn)拐點(diǎn)。說明生物瀝青再生劑增強(qiáng)了老化瀝青的溫度敏感性，降低了老化瀝青的塑性變性能力;在0～9%摻量范圍內(nèi)，生物瀝青再生瀝青的延度試驗(yàn)數(shù)據(jù)隨著生物瀝青再生劑摻量比例的增大而增大，說明生物瀝青再生瀝青的塑性得到改善;在9%～15%摻量范圍內(nèi)，生物瀝青再生瀝青延度試驗(yàn)數(shù)據(jù)隨著生物瀝青再生劑摻量比例的增大而減小，生物瀝青再生劑對(duì)生物瀝青再生瀝青的塑性沒有改善甚至是降低了再生瀝青的塑性能力。

2.2舊路面瀝青混合料效果檢驗(yàn)

用烘箱140℃將廢舊瀝青混合料與同級(jí)配新料以8：2的比例（廢舊瀝青混合料占80%，同級(jí)配新料占20%）混合，將混合后的瀝青混合料加熱后加入到小型拌和機(jī)內(nèi)摻加再生劑，拌和均勻后分裝成小份用于驗(yàn)證廢舊瀝青混合料路用性能改善的再生效果。試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，隨著生物瀝青再生劑摻量的增加，廢舊瀝青混合料的孔隙率降低;馬歇爾穩(wěn)定度先增后減;流值先減后增;動(dòng)穩(wěn)定度先增后減。這一變化與前文瀝青再生規(guī)律相互呼應(yīng)，隨著瀝青黏度降低，塑性變性能力先增強(qiáng)后減弱，表現(xiàn)為抵抗變性能力先增強(qiáng)后減弱;高溫變形能力先增強(qiáng)后減弱。

3結(jié)語(yǔ)

我國(guó)現(xiàn)有公1路大多數(shù)為瀝青路面，國(guó)家每年都要花費(fèi)大量資金進(jìn)行瀝青路面的維修和養(yǎng)護(hù)，與此同時(shí)，也有大量的廢舊瀝青混合料被廢棄，這既會(huì)造成環(huán)境污染，又是一種資源的浪費(fèi)。如果使用瀝青路面再生技術(shù)，將地溝油等生物廢棄物經(jīng)過處理用作材料，以再生循環(huán)的方式應(yīng)用于道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和養(yǎng)護(hù)，變廢為寶，形成一個(gè)符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的產(chǎn)業(yè)鏈，可以減少對(duì)石料、瀝青、水泥的需求，節(jié)省材料費(fèi)用，降低能源的浪費(fèi)，具有顯著的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。