废旧SBS改性沥青混合料再生工艺

陆伟强，廖克俭，王洪国，王 洋

(辽宁石油化工大学 石油化工学院，辽宁抚顺，113001)

废旧SBS改性沥青混合料再生工艺

陆伟强，廖克俭，王洪国，王 洋

(辽宁石油化工大学 石油化工学院，辽宁抚顺，113001)

采用黑河-大连高速公路(代号HD-10)和北京-沈阳高速公路（代号SMA-20）废旧SBS改性沥青混合料为原料，采用溶剂抽提法从混合料中抽提取出旧沥青，并对其理化性质及组分进行分析。比较两者性质和组成差别，分别选用LKJ-I剂和LKJ-II剂作为再生剂对HD-10和SMA-20进行调和，找到合适的再生剂和相对应的配比，使两种再生后的SBS改性沥青满足（JTG F40-2004 I-A类）标准要求。

废旧SBS改性沥青；再生剂；调和

我国现今高速公路大都用SBS作为添加剂用来改善沥青路面的使用性能，2000年以后国产沥青用量高达410万t，其中改性沥青占有1/5左右，sbs改性效果也十分突出，目前来说其成为主导的改性材料，根据不完全统计，欧洲地区使用sbs作为改性材料的占总量45%，欧美27个沥青公司中sbs改性材料的使用率也接近1/3。由此可见，SBS改性沥青在改性沥青中占有举足轻重的地位，而废旧的SBS改性沥青混合料的再生逐渐成为研究的热点[1]。

然而“九五”，“十五”期间的高速公路陆续进入返修期,严重老化。面对这些堆积如山的废旧沥青混合料，国内有关部门也在寻找合理的方式解决这个棘手的问题。其中科学有效地利用这些废料, 从技术上解决废旧沥青的问题，不但节约了资源而且又保护了环境,对我国经济发展意义重大。

本实验利用溶剂抽提法将旧沥青从混合料中进行回收，并分析回收沥青的理化性质和组分差别，选择合适的再生剂，然后对对应的废旧SBS沥青进行调和，最终再生出符合JTG F40-2004[2]标准的再生SBS改性沥青。

1 实验部分

1.1 SBS改性沥青混合料中沥青的回收处理

再生SBS改性沥青混合料配合比设计[3]需要测得以下几个量：旧沥青的回收率，老化后沥青的理化性质。本实验采用苯溶剂抽提法[4,5]：首先将废旧沥青混合料中旧沥青充分溶解到苯溶剂中，然后用蒸馏法回收旧沥青和溶剂的混合溶液中的苯溶剂。本实验所选废旧沥青混合料为黑大、京沈两种高等级公路的废旧SBS改性沥青混合料。

实验方法具体步骤为：

(1)将上述两种沥青混合料破碎成小颗粒（黄豆大小即可）具体看情况而定，然后从清水将混合料上的明显泥土洗去，并晾干，等干燥后，称其重后装入入容器中。

(2)加入苯溶剂(体积比大约1∶1)倒入的溶剂浸没混合料的2/3即可，然后充分搅拌，使其充分溶解4 h左右，通过用溶剂苯反复清洗尽可能完全的溶解完旧沥青。

(3)对提取的沥青混合溶液进行热抽滤，除去溶液中多余的灰分，灰分的存在会造成一定的误差。

(4)将去除去灰分后的的沥青溶液倒入蒸馏烧瓶中，然后进行常压蒸馏，直到回收绝大部分苯溶剂为止，继而将粗沥青倒入金属容器中。

(5)将粗沥青放入真空干燥箱中，进行减压蒸馏(温度不要超过110，过高的温度容易造成沥青的进一步老化)，将粗沥青中所残留的溶剂和水分蒸出后，称重记录。

此方法结合了离心分离法（JTJ 052-TO724）和单回收沥青的阿布森法（JTJ 052-TO726）的优点，实验设备投入小，操作简单，通过测量出回收沥青的质量，即可计算出废旧沥青混合料中旧沥青回收率。废旧SBS改性沥青回收过程如图1。

图1 废旧SBS改性沥青回收图Fig.1 Recycling Process of Waste SBS Modified Asphalt

1.2 所回收沥青的基本物性评价

代号为HD-10和SMA-20的沥青分别是黑河-大连高速公路废旧SBS改性沥青和北京-沈阳高速公路废旧SBS改性沥青。

成功回收出旧沥青之后，对所回收旧沥青测定针入度（按GB/T 4509方法测）、软化点（按GB/T 4507方法测）、延度（按GB/T 4508方法测）三大指标及其回收率，测定结果如表1所示。

表1 两种旧沥青的基本理化性质Table 1 Physical And Chemical Properties of Two Kinds of Used Asphalt

由表1分析：SMA-20的老化程度比HD-10严重,软化点，延度，针入度指标均严重失调。不过HD-10虽然老化程度比SMA-20稍好，但远远达不到公路沥青路面施工技术规范(JTG F40-2004)的标准。

2 结果与讨论

2.1 再生剂的选择

目前，石油沥青的制备方法主要有调和法生产调和沥青、减压深拔工艺制取直馏沥青、氧化法制取氧化沥青等。由于调和法设备简易，投入小，方法方便快捷 、操作简单灵活，所以基于本实验室的条件优先考虑调和法。4%～5%是沥青混合料中沥青质量分数的基本量，而根据表2中旧沥青回收率可以看出，两种路面的沥青含量大致没有变化，因此不用补充新沥青，直接添加再生剂再生即可。具体成分见表2。

表2 废旧SBS沥青和所选再生剂的化学组成Table 2 Chemical Composition of Waste SBS Modified Asphalt and Selected Regenerant

L．W．Corbett提出沥青由饱和分、芳香分、胶质和沥青质组成。然而不同的成分对于沥青的物理性质起到不同的作用。具体各组分对沥青性质的影响见表3。

表3 沥青各组分对其性质的影响Table 3 The effect of composition of asphalt on its performance

Milton Meng Liu[6,7]等提出当沥青中所饱和分与芳香分、胶质、沥青质的量之间达到一定比例关系时，沥青才会具有较好的路用性能。其组分大致比例为（w%）：胶质19%～39%，芳香分32%～60%，饱和分13%～31%，沥青质6%～15%，蜡含量<3%。从旧沥青再生机理可知：要使老化沥青恢复原有性能，即将老化沥青和原沥青的组分进行比较后，向老化沥青中加入所缺少的组分(即添加沥青再生剂)，使组分重新协调。

因此将含饱和分高，沥青质和胶质少的 LKJ-I型再生剂恢复饱和分相对较少的HD-10旧沥青;选择芳香分高，胶质高的LKJ-II型再生剂恢复芳香分，胶质相对较低的SMA-20型旧沥青。通过添加不同比例的再生剂情况下，比较这些不同用量对沥青性能的差别，具体用量见表4-5。

表4 LKJ-I再生剂再生HD-10旧沥青的实验结果Table 4 Results of LKJ-I Regeneration HD-10 Waste Asphalt

表5 LKJ-II再生剂再生SMA-20旧沥青的实验结果Table 5 Results of LKJ-II Regeneration SMA-20 Waste Asphalt

由表4-5可知当加入6%LKJ-I再生剂后HD-10旧沥青符合标准，当加入10%LKJ-II再生剂SMA-20旧沥青同样达到了《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004 I-A类标准沥青的要求[8]。

表6 废旧SBS改性沥青的理化性质Table 6 Physical and Chemical Properties of SBS Modified Asphalt

2.2 再生SBS改性沥青的理化性质

将2种沥青分别加入比例的再生剂[9]，再110℃～120 ℃热熔融，搅拌均匀（10 min 1次，每次搅拌1 min，搅拌4次即可）。再生出SBS改性沥青后测其理化性质，结果见表6。

3 结 论

目前，调和法设备简易，投入小，方便快捷，是制备沥青方法中经济可行性很高的方法，试验中对于再生剂的选择至关重要，更要注意的是对调和试验中对温度，时间等细节环节的控制。

［1］攀统江.我国路用改性沥青的发展状况[J].石油沥青,1994,8(3):49-55．

［2］孙久民.SBS改性沥青混合料在高速公路中的应用[J].科学之友,2007,B(8):25-27.

［3］王永刚,廖克俭,闫峰,等.废旧沥青的再生[J].石化技术与应用[J].2003,21(2):134-139.

［4］ 赵立明,陈静云.SBS改性沥青路面现场热再生试验研究[D].大连理工大学，2006.

［5］杨彦海,张书立,王鸿鹏,等.再生沥青性能分析与评价[J].东北公路，2003,26(4):9-13．

［6］ 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．

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

［8］ JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2004．

［9］胡达平.沥青路面再生利用应用技术研究[J].交通世界,2002,18(6):36-37．

Recycling Technology of Waste SBS Modified Bitumen Mixture

LU Wei-qiang， LIAO Ke-jian， WANG Hong-guo， WANG Yang
（School of Petrochemical Engineering ,Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001，China）

Taking waste SBS modified asphalt mixture from Heihe-Dalian highway（HD-10） a nd Beijing-Shenyang highway（SMA-20） as raw materials, asphalt was extracted from the mixture by the solvent method in order to recycle waste a sphalt, then c omposition a nd p hysical-chemical p roperties o f e xtracted a sphalt w ere analyzed. T hrough comparing properties and compositions of two kinds of extracted asphalt , LKJ-I and LKJ-II were respectively used to blend H D-10 and SM A-20,suitable r egenerant and r atio w ere det ermined, w hich ca n m ake t wo kinds of r ecycled asphalt meet the technical specifications for construction of asphalt pavement (called JTG F40-2004 I-A)

Waste SBS modified asphalt; Regenerative agent; Blending

TE 626.8+6

A

1671-0460（2012）04-0345-03

2012-3-21

陆伟强（1986-），男，浙江桐乡人，硕士学位，2012年毕业于辽宁石油化工大学化学工艺专业，石油化学品方向。E-m ail：163lw q@163.com。

廖克俭（1956-），男，教授，博士学位，从事石油化学品研究。E-m ail：13904138395@126.com。