探究二次老化再生對SBS改性瀝青性能的影響

劉晗 吳姝悅

浙江大學建筑設計研究院有限公司 浙江 杭州 310000

引言

受溫度、紫外線等影響，改性瀝青會發(fā)生膠結料氧化、輕質組分揮發(fā)、物理硬化而產生老化現(xiàn)象。由于老化而降低性能的瀝青會導致鋪筑的柔性路面產生多種病害[1]。

目前，再生劑對于短期和長期老化基質和SBS改性瀝青的物理性能的影響，已得到大量相關試驗的研究與驗證。但重復老化再生對SBS改性瀝青的物理性能影響仍值得進一步研究。這些研究將對快速現(xiàn)場再生技術的推廣應用奠定理論基石[2]。

本文對SBS改性瀝青進行二次老化再生試驗，通過檢測其物理性能，對比老化及再生前后的物理性能的差異，評價分析再生瀝青的性能及再生劑的效用，驗證多次再生的可行性。

1 材料和試驗

1.1 瀝青及再生劑

本研究采用的原樣改性瀝青為殼牌SBS改性瀝青，試驗采用A型、B型兩種再生劑。

1.2 重復老化再生試驗設計

采用室內RTFOT短期老化加PAV長期老化制備一次老化改性瀝青。

一次老化改性瀝青加熱融化，加入定量再生劑攪拌30min，接觸反應得到一次再生改性瀝青。將養(yǎng)生完成后的一次再生改性瀝青進行長期老化，制備二次老化改性瀝青。向二次老化改性瀝青添加一定量的再生劑制備二次再生改性瀝青。二次再生的再生劑用量在一次再生用量的基礎上分別增加0%、2%、4%、6%。

2 試驗結果與分析

檢測一次再生改性瀝青的基本性能，評價再生劑的再生效果與再生效率和對瀝青基本性能的影響，優(yōu)選出再生劑類型和最佳摻量。

2.1 一次再生改性瀝青基本性能

對比分析兩種再生劑不同用量一次再生改性瀝青基本性能，如圖2所示。

圖1 一次再生改性瀝青基本性能隨再生劑用量變化規(guī)律圖

上圖可知，再生劑的加入提高了老化改性瀝青的針入度和延度，降低了軟化點。同時，隨著再生劑用量的增加，一次再生改性瀝青的物理性能呈現(xiàn)線性增加或減少的趨勢。

利用線性函數(shù)對再生劑用量與一次再生改性瀝青的物理性能進行擬合，擬合公式如下所示：

式中：y —— 一次再生改性瀝青的物理性能（針入度、軟化點、延度），（0.1mm、℃、cm）；

x —— 再生劑用量，%；

a —— 擬合參數(shù)，表示后續(xù)再生效率；

b —— 擬合參數(shù)，表示初始再生效果。

一次再生改性瀝青的三大指標與兩種再生劑的用量的擬合優(yōu)度（R2）均大于0.90，表明兩者有著良好的線性相關性。按照一次再生改性瀝青的針入度和延度達到短期老化改性瀝青的針入度和延度，一次再生改性瀝青的軟化點達到短期老化改性瀝青的軟化點和軟化點規(guī)范值的均值，利用一次再生改性瀝青性能預測公式（1）推導出的再生劑最佳用量計算公式（2），計算不同性能指標下兩種再生劑的最佳用量。

式中：X —— 再生劑最佳用量，%；

Y —— 一次再生改性瀝青的目標性能（針入度、軟化點、延度），（0.01mm、℃、cm）；

A —— 不同性能指標下再生劑的后續(xù)再生效率；

B —— 不同性能指標下再生劑的初始再生效果。

根據(jù)計算所得的再生劑最佳用量結果，可以給出再生劑用量的推薦范圍：①A型再生劑：6～8%；②B型再生劑：8～10%。A型再生劑能在較少的用量下達到預期的目標再生性能，因此A型再生劑再生性能最佳。

2.2 二次再生改性瀝青基本性能

二次再生相對一次再生更加困難，因此再生劑用量需要在一次再生的基礎上遞增，再生劑用量增量分為四檔（0%、2%、4%、6%）。檢測二次再生改性瀝青的基本性能指標，進一步探究二次再生劑的最佳用量，如下圖2。

圖2 二次再生改性瀝青針入度隨再生劑用量增量的變化規(guī)律圖

由圖2可得：

（1）二次再生相對以一次再生更加困難，相同效果需加入更多的再生劑。

（2）較高的初始再生效果往往對應較低的后續(xù)再生效率，A型再生劑具有較好的經濟性。

（3）二次再生時將再生劑摻量提高4%可達到一次再生的再生效果，以此推薦二次再生的最佳用量宜為10～12%。

3 結束語

本文對兩種再生劑不同用量下所得重復老化再生瀝青進行基本性能分析，總結如下：

第一，前后兩次再生改性瀝青的針入度提升、軟化點下降、延度增加，且各項性能指標與再生劑用量有著良好的線性相關性。

第二，建立再生改性瀝青性能預測公式，對比再生劑的再生性能可得，兩種再生劑均能達到較好的再生效果，A型再生劑效果更佳，最佳用量推薦為6～8%。

第三，二次再生具有可行性，為達到相同再生效果，需在一次再生的基礎上增加再生劑比例，推薦增加比例為4%。