旧沥青混合料热再生技术探讨

（4p）青室内老化模拟试验为了解沥青在老化过程中性能的变化，选择了多种重交道路沥青，利用薄膜老化烘箱（行了不同时间的室内模拟老化，研究了沥青常规物理性能随老化时间的变化。对常用沥青——泰州 70 号室内模拟老化试验结果如表 1 所示。试验结果表明，随着老化时间的延长，沥青的软化点升高、延度降低、粘度增加、针入度减小。按照目前对回收沥青混合料中沥青老化程度的分类，针入度为 30～50 的为轻度老化沥青，针入度为20～30 的为中度老化沥青，而针入度小于 20 的为重度老化沥青，则对于泰州 70 号沥青在老化时间为 25 小时内，属于轻度老化，25～35 小时，属于中度老化，35 小时以上，属于重度老化。老化时间（h） 针入度（25℃，老化程度0 68 —25 30 轻35 21 中50 14 重表 1 泰州 70 生剂开发由于废旧沥青混合料中的沥青已经老化，为保证再生沥青混合料的性能能够满足相关规范要求，一般均需要使用再生剂。但目前国内再生剂种类极少、且对老化沥青性能恢复效果差，极大地影响了再生沥青混合料的路用性能。为解决这一难题，本项目将研制开发成本低、再生性能好的再生剂。根据交通部颁布的《公路沥青路面再生技术规范》 （41要求，课题组以组分调和理论为依据，选用多种成本低、来源方便的原材料，制备了性能符合 4552 标准中最常用的 再生剂，性能指标如表 2 所示。指标名称 自制再生剂 4552 标准中 0℃） 980 901～4500闪点（℃） ＞220 ≥220芳香分含量（%） ＞60 —饱和分含量（%） ＜30 ≤30薄膜老化粘度变化比 3薄膜老化质量变化(%) 3～3表 2 生剂的渗透性能的改善由于废旧沥青混合料中的沥青老化后，沥青质含量显著增大，而再生过程拌合时间很短，以致再生剂难以渗透进入老化沥青中，从而影响再生效果，因此为使再生剂对老化沥青性能的改善作用得到很好发挥，再生剂应具有良好的渗透性。本项目通过向再生剂中添加渗透助剂，使再生剂的渗透性得到了良好改善。本项目利用渗透性试验方法评价了含渗透剂的再生剂对老化沥青渗透性能的改善效果。由表 3 可见，表面无再生剂的老化沥青在170℃保温 4h 后的针入度为 30面有未含渗透剂的再生剂时，针入度可以增大到37当再生剂中添加渗透剂后，针入度可以达到 43 此说明掺加渗透剂的再生剂比未掺加渗透剂的再生剂对老化沥青具有更好的渗透作用。针入度（面无再生剂 30表面有未含渗透剂的再生剂 37表面有含有渗透剂的再生剂 43表 3 再生剂向老化沥青中的渗透性能（ 170℃，4h）再生剂对老化沥青性能的改善效果为评价本项目研制的再生剂对老化沥青性能的改善效果，针对不同老化程度的老化沥青，分别采用新沥青与不同老化程度的沥青按不同比例混合，新沥青与老化沥青按不同比例混合后再加入不同用量的再生剂的方式进行了试验研究。表 4、表 5 分别为新沥青与中度老化沥青按不同比例混合、新沥青与中度老化沥青及再生剂按不同比例混合后再生沥青的性能。新沥青用量（%）软化点（℃）延度（15℃,入度（25℃,度(135℃,s)0 6 214720 9 192040 3 105060 1 87080 1 605100 50 71 460表 4 新沥青+中度老化沥 青新沥青用量(%)再生剂用量(%)软化点（℃）延度（15℃,入度（25℃,度(135℃,s)0 3 10505 1 79510 2 5954015 50 64 5000 1 8703 9 7257 2 54 63510 18 62 5306015 50 71 485表 5 新沥青+中度老化沥青+再生剂注：再生剂用量为新沥青与老化沥青之和的百分比。 从表 4 中可以看出，仅使用新沥青与老化沥青混合，即使新沥青用量达到 80%，再生沥青的性能也不能符合规范要求，尤其是延度和针入度与规范规定值差异很大。表 5 则显示采用再生剂后，老化沥青用量为 40%时，加入沥青量的 10%的再生剂后，就可使再生沥青的性能达到规范规定指标要求，老化沥青用量达到 60%时，加入沥青量的 15%的再生剂后，其性能指标就可满足 70 号沥青规范要求。由此可见，再生剂表现出很好的再生效果。旧沥青混合料的沥青含量及油石比测定混合料拌和厂已回收的废旧沥青混合料分别采用离心分离法和燃烧法测定了废旧沥青混合料的沥青含量。结果表明，废旧沥青混合料的沥青含量 油石比为 旧沥青的回收及性质分析将上述废旧沥青混合料通过离心分离法将沥青与集料分离，得到回收沥青与三氯乙烯的混合溶液，然后采用阿布森法蒸馏除去三氯乙烯得到回收沥青，然后测试其物理性能。试验结果表明，回收沥青的针入度为 22老化程度与泰州 70 号沥青人工加速老化 35h 后的老化程度相当。化学组成测试结果表明，旧沥青中的芳香分含量为 沥青质含量为 与新沥青相比，其芳香分含量偏低，而沥青质含量显著增大。旧沥青混合料骨料级配及变异性分析分别采用离心分离法和燃烧法分离出废旧沥青混合料中的旧集料，然后按照 定的方法对废旧沥青混合料的矿料级配进行了分析。废旧沥青混合料的矿料级配如表 6 和表 7 所示。取料部位 通过下列筛孔（质量百分率（%）16 00 100 00 100 7 28 18 00 100 +下 100 93 平均值 100 6 废旧沥青混合料的矿料级配(离心法)通过下列筛孔（质量百分率（%）取料部位16 00 100 5 00 100 7 下 100 100 上+中+下 100 94 2 00 废旧沥青混合料的矿料级配(燃烧法)为研究旧骨料级配变异性，以旧骨料在不同筛孔通过率对筛孔尺寸的 方作图（如图 1 所示） ，采用离心分离法和燃烧法回收得到的旧沥青混合料骨料的级配曲线可分别用公式： ；16608来模拟，其相关系数均达到 沥青混合料中的骨料级配与 方最大密度线相比，通过率明显偏高，特别是 孔，与最大密度线上对应筛孔通过率之间的差值均超过 20%，表明该回收料中 下的骨料含量明显增大。图 1 收沥青的再生及其物理性能研究为给再生沥青混合料配合比设计提供依据，对回收沥青进行了再生研究。将回收的旧沥青仅添加新沥青及同时添加新沥青和再生剂进行再生两种方式进行试验。表 8 表明，仅通过掺加新沥青不能使回收沥青的性能达到规范规定的性能要求，尤其是延度和针入度与规定值差异很大。而掺有再生剂后，再生沥青的性能得到很好的改善（如表9 所示） 。从表 9 中可以看出，对于 60%回收沥青与 40%新沥青的混合沥青，当再生剂的掺量达到 15%时，再生沥青的物理性能即可符合 70 号道路沥青的性能要求。新沥青用量（%）软化点（℃）延度（15℃,入度（25℃,度(135℃,s)0 4 194540 9 121560 7 980100 50 71 460表 8 回收沥青+ 新沥青新沥青用量（%）再生剂用量（%）软化点（℃）延度（15℃,入度（25℃,度(135℃,s)0 9 12155 5 97010 2 7954015 38 63 5600 7 9805 7 76510 6 5726015 50 67 490表 9 回收沥青+新沥青+生沥青混合料配合比设计目前公路建设，其沥青混合料结构类型主要为 此，本项目分别针对 构类型，进行了再生沥青混合料的配合比设计，并研究了其路用性能。针对不同旧料掺量（30%、40%、50%和 60%） ，采用 数据处理软件，计算得到不同旧料掺量时新料的级配，结果如表 10 和表 11 所示。旧料掺配比例（%）筛孔（30 40 50 6016 100 100 100 0 4 7 5 75 0 不同旧料用量时 生沥青混合料中新集料 级配旧料掺配比例（%）筛孔（30 40 50 6019 100 100 100 10016 0 0 4 7 5 75 1 不同旧料用量时 料对再生沥青混合料性能影响通过测试不同旧料掺量下（30%、40% 、50%和 60%）再生沥青混合料的体积性能、常规力学性能、高温性能、低温性能等指标，研究了旧料掺量对再生沥青混合料性能的影响。试验结果表明再生沥青混合料的低温性能受旧料掺量的影响较大，以 型的再生沥青混合料为例，当旧料掺量为 30%、40% 和 50%时，冻融劈裂强度比分别为 64%、57% 和40%，均不能满足公路沥青路面技术规范中所规定的冻融劈裂强度比不得小于 75%的要求，这是因为沥青老化后明显变硬，冻融循环下容易破坏，因此为保证再生沥青混合料的路用性能，应使用再生剂。生剂对再生沥青混合料性能影响通过测试不同再生剂掺量下再生沥青混合料的体积性能、常规力学性能、高温性能、水稳定性等指标，研究了再生剂对再生沥青混合料性能的影响。试验结果表明，掺加再生剂可显著改善再生沥青混合料的低温性能。以 型的再生沥青混合料为例，当旧料掺量为 40%时，掺加沥青量 10%的再生剂后其冻融劈裂强度比可达到 77%，动稳定度为 1400 次/它各项性能也均满足规范要求。主要研究结论采用室内老化试验方法得到的老化沥青可用于模拟废旧沥青混合料中不同老化程度的回收沥青，室内老化时间在 25 小时内，可获得轻度老化沥青，老化时间在 25～35 小时，可获得中度老化沥青，老化时间在 35 小时以上，可获得重度老化沥青。以组分调和理论为依据，选用多种成本低、来源方便的原材料，制备出性能符合4552 标准的再生剂，并通过渗透剂的使用，进一步提高了再生剂向老化沥青中的渗透能力。对于轻度、中度和重度老化沥青，仅使用新沥青均不能使其性能符合规范的要求，加入适量再生剂后，对于不同老化程度的沥青，配合一定量的新沥青，均可使其性能满足规范要求。对现有废旧沥青混合料的分析表明，沥青的老化程度属于中等，回收料中 下的骨料含量明显增大。从废旧沥青混合料回收的老化沥青（60%）与新沥青（40%）混合获得的再生沥青，其性能与规范差异很大，而当掺加沥青量的 15%的再生剂后，再生沥青的物理性能可以满足 70 号道路沥青的性能要求。再生沥青混合料的低温性能受旧料掺量的影响最大，当旧料掺量分别为 30%、40% 和50%时，再生沥青混合料的冻融劈裂强度比均不能满足公路沥青路面技术规范要求，但掺加再生剂可显著改善再生沥青混合料的低温性能，如对于 型的再生沥青混合料，当旧料掺量为 40%时，掺加沥青量 10%的再生剂后其冻融劈裂强度比可达到 77%，其它各项性能也均可满足规范要求。（作者单位：湖北华祥路桥建设工程有限公司）