LPIBR與APAO混摻功能再生劑的試驗研究

唐梓洺 張曉濤 趙逸凡 鞠濱蓬 劉建波

關(guān)鍵詞：瀝青路面;瀝青再生;功能再生劑;動穩(wěn)定度

隨著時代的改變，我國各個方面也在飛速發(fā)展，尤其是經(jīng)濟(jì)和道路交通。再生瀝青是公路瀝青材料重點(diǎn)研究方向。目前，我國高速公路待維修瀝青路面逐年攀升，因此，瀝青循環(huán)再利用仍為熱門研究方向。通過分析發(fā)現(xiàn)，對于LPIBR和APAO樹脂混摻添加的方式來改善SZS型再生劑的性能的研究相對較少，本文在已有研究結(jié)論的基礎(chǔ)上，針對老化瀝青再生后的力學(xué)特性進(jìn)行試驗研究，通過LPIBR和APAO樹脂混摻添加的方式來改善SZS型再生劑的性能，對最佳瀝青用量瀝青混合料進(jìn)行試驗，研究分析各種性能為老化瀝青循環(huán)利用提供可靠的試驗依據(jù)。

1再生劑再生瀝青的性能研究

1.1 SZS型再生劑再生瀝青的性能研究

1.1.1試件制備過程

本文所選SZS型再生劑摻量分別為1%、3%、5%、7%和9%。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)經(jīng)驗，用高速剪切的方法對瀝青進(jìn)行充分融合，這樣才能夠使再升劑對老化瀝青發(fā)揮作用，兩者充分融合才能夠達(dá)到再生效果。本試驗采用的設(shè)備為小型瀝青高速剪切乳化機(jī)：

（1）先稱取經(jīng)RTFOT法制備的老化瀝青，第二步將老化的瀝青放入烘箱中進(jìn)行加熱，在140℃環(huán)境下讓瀝青呈現(xiàn)流動的狀態(tài)即可;

（2）烘箱加熱后的流動瀝青更容易劃分，劃分成五分，再每份瀝青中分別加入1%、3%、5%、7%、9%的SZS型再生劑;

（3）將加入了再生劑的瀝青放入專業(yè)的高溫乳切攪拌槽中進(jìn)行攪拌，在低速剪切的情況下，攪拌10分鐘，攪拌機(jī)的溫度控制在140℃，攪拌機(jī)的攪拌速度為600r/min;

（4）攪拌機(jī)溫度再生高20℃充分?jǐn)嚢?0分鐘，攪拌速度控制在1500～2000r/min;

（5）最后將融合了再生劑、又充分?jǐn)嚢柽^后的老化瀝青在120～C環(huán)境下恒溫發(fā)育1h，取出獲得再生瀝青的樣品。

1.1.2試驗結(jié)果分析

通過對老化瀝青添加不同摻量再生劑，然后測定再生后瀝青的三大指標(biāo)。

不同SZS型再生劑摻量下，老化瀝青再生后的針入度不斷提高。再生劑持續(xù)增加1%，針入度增高到了7;再生劑持續(xù)增加3%，針入度增高到了9;再生劑持續(xù)增加5%，針入度增高到了7;再生劑持續(xù)增加7%，針入度增高到了7;最后再生劑持續(xù)增加到9%固定時，針入度僅僅增高到了2。再生劑增加的數(shù)值逐漸變大，老化瀝青的針入度由最開始的指數(shù)增長變?yōu)榱酥饾u減小并趨向穩(wěn)定，由此可以得出SZS型再生劑的最佳摻量應(yīng)該在5%～7%，而且是接近7%。

采用不同比例的SZS型再生劑對老化瀝青再生后。老化后的瀝青延度已經(jīng)降到了24.1cm，這個數(shù)值已經(jīng)超過了規(guī)定的范疇。再生劑持續(xù)增加1%，延度增漲了14.9cm，變?yōu)榱?9cm;再生劑持續(xù)變化為3%、5%、7%、9%時，延度增漲了16cm、15cm、13cm、8cm。從這組增漲數(shù)據(jù)中可以看出延度的變化逐級增漲的，逐漸變化到了規(guī)定范疇之內(nèi)的數(shù)值。這組實驗充分證明了老化瀝青修復(fù)道路的能力還是不足的。

瀝青老化現(xiàn)象是避免不了的，但是老化瀝青的軟化點(diǎn)會隨著時間的增長而逐漸變大，導(dǎo)致的結(jié)果就是瀝青逐漸變硬。在這種變硬的瀝青中加入再生劑后，再升劑就充分發(fā)揮了他的作用，能夠充分將軟化點(diǎn)的數(shù)值降下來。溫度升高到58.7℃時，再生劑的作用是最有效的，這一溫度的老化瀝青的軟化點(diǎn)會恢復(fù)到最初的數(shù)值。再生劑持續(xù)增加1%，軟化點(diǎn)的溫度會變低1.5℃;再生劑持續(xù)增加3%，軟化點(diǎn)的溫度會變低4.3℃;再生劑持續(xù)增加5%，軟化點(diǎn)的溫度會變低4.5℃;再生劑持續(xù)增加7%，軟化點(diǎn)的溫度會變低2.1℃;再生劑持續(xù)增加9%，軟化點(diǎn)的溫度會變低1.6℃。再生劑的計量值增大，老化瀝青軟化點(diǎn)也在逐漸變低，老化瀝青的性能恢復(fù)得越快。

通過不斷地試驗，SZS型再生劑對老化瀝青的各項指標(biāo)變化還是有一定的成效的。SZS型再生劑測試的范圍在1%～7%，實驗結(jié)果證明，百分比達(dá)到7%左右的時候，各項指標(biāo)處于最理想的狀態(tài)，因此筆者得出結(jié)論，能夠使老化瀝青恢復(fù)軟化點(diǎn)的最佳百分比在6.8%。

1.2功能再生劑再生后瀝青的性能研究

1.2.1試件制備過程

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，為了讓再生劑的效果更顯著，加入適量的LPIBR樹脂和APAO樹脂進(jìn)行更深層次的實驗，分別加入4：1、3：2、1：1、2：3、1：4的量，具體步驟如下：

（1）首先提取適量的SZS型再生劑、LPIBR樹脂、APAO樹脂，將三種物質(zhì)共同放入160℃烘箱中進(jìn)行預(yù)熱;

（2）加熱完成后的三種物質(zhì)分成五份，LPIBR樹脂要按照原始材料比例的10%進(jìn)行混合，需要注意的是，LPIBR樹脂和APAO樹脂的數(shù)量比例是4：1、3：2、1：1、2：3、1：4;

（3）將五種加入了不同含量LPIBR樹脂的再生劑放入到高溫乳切攪拌機(jī)中進(jìn)行低速、充分的攪拌10分鐘，轉(zhuǎn)速要達(dá)到600r/min;

（4）將最開始預(yù)熱好的APAO樹脂加入到再生劑中，比例含量以LPIBR樹脂和APAO樹脂為準(zhǔn)，分別為4：1、3：2、1：1、2：3、1：4：

（5）將五種加入了不同含量APAO樹脂的再生劑放入到高溫乳切攪拌機(jī)中進(jìn)行高速、充分的攪拌30分鐘，溫度控制在180℃;

（6）最后將所有分部完成攪拌的物質(zhì)全部融入一起，形成新性能的再生劑。將這種新性能再生劑放在120℃的溫度中，持續(xù)發(fā)育一小時。

1.2.2試驗結(jié)果分析

老化瀝青雖然會變硬，但是加入再生劑后能夠恢復(fù)一部分性能，尤其是加入6.8%的SZS型再生劑時，三大指標(biāo)都得到了明顯的改善。但是改善后的老化瀝青還是不如新瀝青，生命雖然得到了延續(xù)，但是使用周期還是沒有延長非常多。在這種再生劑中摻雜適量的LPIBR樹脂和APAO樹脂后，再生劑的性能得到了改善，老化瀝青的生命周期又延續(xù)了很多。

在不同混摻比例情況下，混摻比例的功能再生劑對于老化瀝青針入度方面的恢復(fù)情況要比SZS型再生劑的恢復(fù)情況要好。當(dāng)LPIBR：APAO=3：2時，再生老化瀝青針入度已恢復(fù)至91。

在不同混摻比例情況下，SZS型再生劑在添加了適量的LPIBR樹脂和APAO樹脂之后，再生劑的性能提高了很多，老化瀝青的生命周期也得到一定程度的延續(xù)，當(dāng)LPIBR樹脂和APAO樹脂的比例是3：2的時候，老化瀝青的效果已經(jīng)超過了預(yù)期效果，高達(dá)121cm。實驗證明在3：2的比例下，再生劑的效果是最理想的狀態(tài)。

2再生瀝青混合料的材料組成設(shè)計

2.1試件制備過程

（1）根據(jù)經(jīng)驗，分別以油石比4.0%、4.5%、5.0%、5.5%和6.0%比例;

（2）把所用礦料提前在105±5℃的烘箱里進(jìn)行加熱至恒重;

（3）第三步，將烘箱里的混合后的材料拿出來再放入到攪拌機(jī)之中進(jìn)行充分?jǐn)嚢?～1.5min，攪拌后將老化瀝青加入到集料中繼續(xù)攪拌半分鐘，最后加入礦粉，充分?jǐn)嚢?

（4）事先準(zhǔn)備好裝瀝青的磨具。在充分?jǐn)嚢韬蟮臑r青混合材料，用天平稱取1200g。將這1200g瀝青混合材料倒人事先準(zhǔn)備好的模具之中并迅速用工具插刀壓實，使其快速定型;

（5）為了繼續(xù)壓實模具中的瀝青，可以采用馬歇爾儀器進(jìn)行進(jìn)一步擊打，擊打75次最佳;

（6）將定型后的瀝青在進(jìn)行以西烘烤，然后冷卻，最終定型。

2.2試驗結(jié)果分析

再生瀝青的最佳瀝青用量?？梢酝ㄟ^馬歇爾實驗法對其進(jìn)行實驗，得出瀝青最佳使用量的標(biāo)準(zhǔn)。

3結(jié)論

（1）再生劑分別填入了不同比例的老化瀝青，分別得出了三大指標(biāo)的不同數(shù)據(jù)。第一，能夠使老化瀝青恢復(fù)軟化點(diǎn)的再生劑添加量的最佳百分比在6.8%。第二，實驗證明LPIBR樹脂和APAO樹脂在3：2的比例下，再生劑的效果是最理想的狀態(tài)。

（2）再生瀝青的最佳瀝青用量OAC為5。