废旧SBS改性沥青混合料再生技术研究—废旧SBS改性沥青的再生方法

苑宝龙，廖克俭，郭海涛

（辽宁石油化工大学 研究生学院 化学工艺专业，辽宁 抚顺 113001）

废旧SBS改性沥青混合料再生技术研究—废旧SBS改性沥青的再生方法

苑宝龙，廖克俭，郭海涛

（辽宁石油化工大学 研究生学院 化学工艺专业，辽宁 抚顺 113001）

废旧SBS改性沥青的再生是研究废旧SBS改性沥青混合料再生技术的基础。分别把LAC-20和SMA-16两种不同废旧SBS改性沥青混合料，采用溶剂抽提的方法抽提出旧沥青，并进行理化性质及组分分析,根据其性质和组成情况选择A#剂与B#剂作为再生剂，调配出符合公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004 I-A类）聚合物改性沥青技术要求的重交通道路石油沥青。利用再生剂调和旧沥青使其再生，这正是本方法的创新之处。

SBS改性沥青混合料；旧沥青；再生剂；调和

Abstract:The regeneration of waste SBS modified asphalt was the basis of study on regenerated technology for SBS modified asphalt mixture.The waste asphalt were extracted by solvent extraction methods from LAC-20 and SMA-16 which were waste SBS modified asphalt mixtures,and the physical and chemical properties of the waste asphalt and component analysis were carried out,according to the nature and composition,the A#and B#agent were chosen as regenerant to prepare the heavy traffic road asphalt which could meet the technical specifications of Asphalt Pavement(JTG F40-2004 I-A)technical requirements for polymer modified asphalt.The innovation of this experiment was using regenerant to make waste asphalt regeneration.

Key words:SBS modified asphalt mixture;waste asphalt;regenerant;prepare

前 言

旧沥青混合料再生技术最早是1915年在美国开始的，至20世纪80年代，沥青混凝土路面再生技术已趋于成熟，美、德、日、英等国相继颁发了一系列的技术手册、指南和规范，并出版了大量研究成果。20世纪90年代后，沥青再生技术进一步发展，在亚太地区也得到普遍应用。目前，欧洲的EAPA（欧洲沥青铺装协会）在互联网上公布，其成员国的废旧沥青混凝土路面材料100%通过再生方式得以重复利用。2009年美国废旧沥青80%回收利用，日本回收率达到100%。

近年来，我国高速公路发展较快，一些早期修建的公路已相继进入维修养护期，路面维修养护过程中将产生大量的废旧SBS改性沥青混合料。这些废料的排放既占用土地、浪费资源，又造成永久的环境污染。环境保护的呼吁，资源匮乏的限制，废旧SBS改性沥青混合料的再生利用很快将成为必须解决的问题。目前，北京、上海已经立法，“不容许丢弃废沥青混合料”。因此，如何更加有效地利用这些废弃物即废旧SBS改性沥青混合料再生[1]技术就成了当今世界的一大课题。

1 实验过程

1.1 废旧SBS沥青混合料中沥青的回收处理

为了进行再生SBS改性沥青混合料配合比设计（一般再生SBS改性沥青占再生SBS改性沥青混合料的5%，而SBS占再生沥青的比例根据实验数据获得，本文只对纯沥青理化性质进行研究），需要从废旧SBS改性沥青混合料中回收沥青，并用来测量废旧SBS改性沥青的物性变化及废旧SBS改性沥青混合料中沥青含量（回收率）。本实验采用溶剂抽提法：先用溶剂将废旧SBS改性沥青混合料中旧沥青和SBS充分溶解，再将旧沥青、SBS和溶剂的混合溶液中的溶剂用蒸馏法回收。本实验所选旧沥青混合料为LAC-20和SMA-16两种不同的废旧SBS改性沥青混合料面层拉毛、挖除15cm。

具体实验方法如下：

（1）将上述两种废旧SBS改性沥青混合料破碎成粒径2.36mm颗粒状，摊开晾干，以预除去大部分水分后，称重，倒入容器中。

（2）往容器中加入苯(体积比大约1:1)，搅拌，使其充分溶解2h以上（把沥青抽提液倒出后，重复2，用溶剂再洗一次，以使混合料中沥青和SBS全部溶解到溶剂中）。

（3）将所得废旧SBS改性沥青抽提液加热，进行热抽滤，以除去溶液中的矿粉（回收废旧SBS改性沥青中如果灰分含量＞1%将会影响到针入度、软化点、延度或黏度实验的精确度）。（为彻底除净矿粉可重复进行热抽滤或放入高速离心机中，施加离心力不小于770 g的重力加速度，时间不少于30min）。

（4）将去除矿粉的废旧SBS改性沥青溶液倒入蒸馏烧瓶中，并连接好常压蒸馏装置，加热，蒸出溶剂，得到粗废旧SBS改性沥青。

（5）将粗废旧SBS改性沥青转入另一个蒸馏烧瓶中，并连接好减压蒸馏装置，开动真空泵使系统达到负压，进行减压蒸馏，在温度105℃±5℃，真空度93kPa±1kPa条件下2h，蒸出粗废旧SBS改性沥青中所残留的溶剂和水分。最后得到废旧SBS改性沥青，并称重。

废旧SBS改性沥青回收过程如图1所示。

图1 废旧SBS改性沥青回收流程图Fig.1 Recycling flowchart of waste SBS modified asphalt

上述方法，既不同于测沥青含量时的离心分离法，也不同于单回收沥青的阿布森法[2]，它实验设备简单易操作，且在回收沥青的同时，测得了废旧SBS改性沥青混合料中旧沥青和SBS的总含量，无法测量SBS含量，但是可以根据再生SBS改性沥青的延度和弹性恢复来判断SBS含量是否满足要求。

1.2 所回收沥青的物性评价

对所回收旧沥青测定针入度、软化点、延度及其回收率，测定结果如表1所示：

表1 两种废旧SBS改性沥青再生前基本性质及回收率Table 1 Basic properties and recovery rate of two different kinds of waste SBS modified asphalt

从表1数据可以看出：这两种不同沥青老化程度不同，LAC-20沥青针入度、延度较低，软化点仍满足（JTG F40-2004 I-A类）聚合物改性沥青技术要求；但是SMA-16沥青老化程度非常严重，针入度、延度严重偏低，而软化点严重偏高。

2 废旧沥青再生

目前，石油沥青的制备方法主要有减压深拔工艺制取直馏沥青、氧化法制取氧化沥青、调和法生产调和沥青等。由于前两种方法工艺烦琐以及设备复杂，考虑到沥青混合料再生的特殊性：旧沥青再生与道路的铺筑同时性，这就需要方便快捷、操作简单灵活的方法，于是我们优先考虑调和法。

一般沥青混合料中沥青用量大约4%～5%左右，而根据表1中旧沥青回收率可知，两种不同路面的沥青回收率在4%～5%内，故无需补充新沥青，然后根据调和法添加再生剂。

2.1 再生剂的选择

L．W．Corbett提出将沥青分为饱和分、芳香分、胶质和沥青质四组分。一般认为：沥青质是液态组分的增稠剂（沥青质的稠化能力比胶质强）；胶质对改善沥青的延度有显著效果，而沥青质并不能明显改善；饱和烃则是软化剂（增塑性比芳香烃强，且沥青质比胶质需要更多的软化剂）。各组分对沥青性质的影响见表2。

表2 沥青各组分对其性质的影响Table 2 Effects of components on asphalt properties

Milton MengLiu、柳永行等人以及Esso公司都提出只有沥青中所含油分（饱和分与芳香分之和）、胶质、沥青质的量符合一定量的关系时，沥青才具有很好的性能。通过对多种沥青的组分分析表明，质量优良的沥青，其组分大致比例为（w%）：饱和分13%～31%，芳香分32%～60%，胶质19%～39%，沥青质6%～15%，蜡含量＜3%。

废旧SBS改性沥青与两种再生剂的四组分如表3。

表3 废旧SBS改性沥青与几种再生剂组成分析比较表Table 3 The comparison of composition of waste SBS modified asphalt and several regenerants

由表3回收两种沥青四组分数据与优质沥青理想四组分配伍关系（饱和分13%～31%，芳香分32%～60%，胶质19%～39%，沥青质6%～15%）比较[3,4]，我们发现：LAC-20废旧SBS改性沥青中胶质含量过高，芳香分含量偏低，从而使沥青塑性降低，沥青针入度偏低、延度偏低，而软化点符合指标；SMA-16废旧SBS改性沥青中沥青质含量过高，饱和分偏低，这是沥青针入度偏低、延度低以及软化点高的主要原因（沥青质是液态组分的增稠剂）；芳香分和胶质含量基本上在配伍性要求的范围之内。

为了改善旧沥青的理化性质，我们需要补充含沥青质和胶质少，含芳香分高A#再生剂再生LAC-20型废旧SBS改性沥青，选择沥青质少，饱和分高B#再生剂再生SMA-16型废旧SBS改性沥青。两种旧沥青的再生剂用量见表4和表5。

表4 LAC-20旧沥青与A#再生剂的实验结果Table 4 Results of LAC-20(waste asphalt)and regenerant A#

表5 SMA-16旧沥青与B#再生剂的实验结果Table 5 Results of SMA-16(waste asphalt)and regenerant B#

由表4和表5可知LAC-20旧沥青加入7%A#再生剂，SMA-16旧沥青加入11%B#再生剂可以再生。

2.2 沥青再生后的理化性质

在烧杯中对以上两种不同沥青分别加入合适比例的再生剂[5]，在120～130℃加热熔融，搅拌均匀，使废旧SBS改性沥青再生。测其理化性质,实验结果如图2、图3和表6所示:

图2 废旧LAC-20改性沥青与再生SBS改性沥青性质对比图Fig.2 The properties comparison between waste LAC-20 modified asphalt and regenerated SBS modified asphalt

图3 废旧SMA-16改性沥青与再生SBS改性沥青性质对比图Fig.3 The properties comparison between waste SMA-16 modified asphalt and regenerated SBS modified asphalt

表6 废旧SBS改性沥青再生后的理化性质与标准对照表Table 6 Chemical and physical properties of regenerated waste SBS modified asphalt and standard asphalt

从表6中实验结果可以看出，从以上两种不同沥青混合料中所回收的旧沥青，采用A#剂再生LAC-20与B#剂再生SMA-16，分别再生后，其性质完全满足公路沥青路面施工技术规范[6]JTGF40-2004 I-A类聚合物改性沥青技术要求，而且在老化[7,8]前后延度、针入度比等关键指标优于这个标准的要求。

3 结论

利用再生剂调和废旧SBS改性沥青使其再生，这正是本方法的创新之处。本实验根据两种旧沥青混合料，采用溶剂抽提的方法抽提出旧沥青，并进行理化性质及组分分析，根据其性质和组成情况选择A#剂与B#剂作为再生剂，调配出符合公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）聚合物改性沥青I-A类技术要求的重交通道路石油沥青。这为废旧SBS改性沥青混合料厂拌热再生技术打下基础。方法简单易操作，同时可100%利用废旧SBS改性沥青混合料，这样使沥青混合料重新再生，创造了巨大的经济效益。本课题同时可以带来巨大的社会效益，既节约了不可再生资源，又减轻了环境污染。

［1］王永刚,廖克俭,闫锋,等.废旧沥青混合料再生技术研究［J］.石油炼制与化工,2003,34(9):25～27.

［2］中华人民共和国行业标准.公路工程沥青及沥青混合料实验规程 JTJ 052-2000［S］.北京：人民交通出版社，2000:377～382.

［3］柳永行，范耀华，张昌祥.石油沥青［M］.北京：石油工业出版社，1984:170～192.

［4］侯祥麟.中国炼油技术［M］.北京：中国石化出版社，1991:125～136.

［5］杨杰.SBS改性沥青的回收和再生剂对改性沥青的性能影响分析［J］.中外公路,2009,29(1)：242～244.

［6］中华人民共和国行业标准.公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004［S］.北京：人民交通出版社，2004:14～16.

［7］PETERSEN.Factors affecting the kinetics and mechanisms of asphalt oxidation and the relative effects of oxidation products on age hardening ［J］.Prepr Pap Am Chem Sec，Div Fuel Chem，1996，44(4)：1322～1344.

［8］HENINGTON P R，ATRICK J E，GEORGE F A B.Oxidation of roading asphalts ［J］.Ind Eng Chem Res，1994，33(11)：2801～2809.

The study on Waste SBS Modified Asphalt Regenerated Technology——The Regenerated Methods for Waste SBS Modified Asphalt

YUAN BAO-long,LIAO Ke-jian,GUO Hai-tao

(College of Petrochemical Technology,Liaoning Shihua University,FuShun 113001,China)

X 783.5

A

1001-0017（2011）01-0040-04

2010-08-12

苑宝龙（1981-），男，辽宁阜新人，在读硕士研究生，研究方向：沥青。