新沥青对再生沥青性能影响分析

查旭东，曾 军，蔡诚秀

（长沙理工大学 交通运输工程学院，湖南 长沙 410004）

沥青路面在长期的行车荷载和自然环境因素的作用下，其中的沥青胶结料逐渐老化而变硬发脆，使得旧沥青路面的耐久性能（抗开裂、抗变形、抗疲劳及抗水损等）和路用性能（平整、舒适及低噪等）逐渐降低，从而影响道路的服务能力和行车安全［1－2］.为了恢复旧沥青路面的使用性能并利于资源节约和环境保护，旧沥青路面再生技术得到越来越广泛的重视，其中恢复旧沥青性能已成为研究的热点［3－5］.

目前，对旧沥青的再生技术主要有掺加再生剂、新沥青和改性剂等方法.用这些方法来调节旧沥青的组分结构，在一定程度上恢复其丧失的粘弹性、温度稳定性和抗老化等使用性能，使之满足路用要求［6－9］.在实际应用中，需根据旧沥青老化程度及旧路面再生技术进行选择.对于热再生技术，通常掺加再生剂和新沥青对旧沥青进行再生［10－13］.为此，本研究结合浙江省102省道杭昱线（临安段）旧沥青路面厂拌热再生利用试验路，选取掺配好的4种再生沥青，通过大量室内试验，对比分析新沥青对再生沥青性能的影响规律，以确定合理的新沥青掺量，为选取旧沥青路面材料的合理利用率提供科学依据.

1 再生沥青性能分析

新沥青为A－70＃道路石油沥青，旧沥青为试验路现场取料抽提后获得，且其老化前也为70＃沥青，已使用6年时间.相应的新、旧沥青主要性能检验结果见表1.从表1中可以看出，旧沥青的饱和分和芳香分含量减少约10%，导致针入度和延度显著降低，软化点和粘度明显升高，这表明旧沥青老化严重，旧沥青路面再生利用时需掺加再生剂和新沥青进行改善.

目前国内、外沥青再生剂的品种非常多，新开发的再生剂也不断涌现，而再生剂的掺量及再生效果和性能差别很大.为了选取合理的再生剂，试验时选取了4种代表性再生剂，分别称为A型、B型、C型和D型，相应的性能检验结果见表2.

表1 新、旧沥青性能检验结果Table 1 The test results of performances of new and old asphalts

表2 再生剂性能检验结果Table 2 The test results of performances of recycling agents

根据《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41－2008）的规定，A型和C型属于RA－1型再生剂，B型为RA－5型再生剂，且饱和分和芳香分含量均在60%以上；由于D型再生剂常温下很粘稠，不流动，难以检验常规指标，为此，测试其60℃和135℃布氏粘度，分别为16850mPa·s和544mPa·s，满足0.01～20Pa·s的要求.

为了确定4种再生剂的适宜掺量，采用外掺法分别选取不同掺量的再生剂与旧沥青融合制备成再生沥青，并测试其相应的各项性能指标.同时，考虑到再生剂多由饱和分和芳香分含量高的轻质油低粘度油、树脂或植物油等材料混合制成，这些轻质组分在高温下易挥发和氧化，因此，在厂拌热再生技术中，再生剂掺量不宜过多.故以50＃沥青的技术标准作为目标性能要求，由此得到4种再生剂的适宜掺量和再生沥青的主要性能，见表3.

表3 再生沥青性能检验结果Table 3 The test results of performances of regenerated asphalts

从表3可以看出，再生剂的掺量与其粘度呈正比，按其掺量从大到小顺序为D型、B型、A型和C型，其中，C型再生剂掺量最少，反映了其单位掺量改善效果最佳，较适用于厂拌热再生.同时，这4种再生沥青的针入度和软化点均满足50＃目标沥青的性能要求，但15℃延度相差较大.这主要是由于抽提的旧沥青含有杂质及再生剂性能差别而造成，因此有必要进一步通过掺加新沥青进行调节，以提高其柔韧性.

2 新沥青对再生沥青性能的影响

为了进一步提高再生沥青的性能，在再生剂与旧沥青掺配的基础上，按内掺法分别选取20%，40%，60%和80%4个新沥青掺量与再生沥青掺配.为讨论方便，将新沥青与再生沥青掺配后称为调和沥青.同时，为了确保新沥青与再生沥青很好地扩散融合，调和沥青的制备方法为：将恒温预热的105℃旧沥青、70℃再生剂与135℃新沥青混合，搅拌3～5min后置于105℃的恒温中加热5～10min后继续搅拌，重复4～5次，总共搅拌时间为30min，之后静置8～12h；制模前1h放入105℃的恒温烘箱中静置10min后，升温到135℃加热10min制模，测试其性能指标.

试验时，主要测试调和沥青的针入度P、软化点T、15℃延度D和135℃布氏粘度η等4个性能指标，由此得到各指标随新沥青掺量m变化规律曲线分别如图1～4所示，相应的相关关系见表4.其中，由于调和沥青的15℃延度在新沥青掺量较大时超过100cm，因此未进行回归分析.

从图1～4和表4中可以看出：

图1 针入度P随新沥青掺量m变化曲线Fig.1 The change curves of penetration with contents of new asphalt

图2 软化点T随新沥青掺量m变化曲线Fig.2 The change curves of softening points with contents of new asphalt

图3 15℃延度D随新沥青掺量m变化曲线Fig.3 The change curves of 15℃ductility with contents of new asphalt

表4 调和沥青性能与新沥青掺量之间的相关关系分析结果Table 4 The analysis results of correlations between performances of blended asphalt and contents of new asphalt

图4 135℃布氏粘度η随新沥青掺量m变化曲线Fig.4 The change curves of 135℃Brookfield viscosity with contents of new asphalt

1）随着新沥青掺量的增加，4种调和沥青的针入度均呈指数关系增大，二者之间的相关性良好，各调和沥青的复相关系数均在0.85以上，根据针入度增加趋势从大到小的顺序为C型、D型、B型和A型，这表明新沥青起到软化再生沥青的作用，改善了其高温性能.

2）随着新沥青掺量的增加，4种调和沥青的软化点呈线性减少，复相关系数均在0.90以上，相关性优良，按软化点减少趋势从大到小的顺序为A型、C型、D型和B型.这表明新沥青掺入降低了再生沥青的软化点.

3）A型、B型和C型3种再生沥青掺配新沥青后，延度都得到很好的改善，掺配60%的新沥青后，延度即能达到大于100cm的技术要求，同时旧沥青掺配4%的D型再生剂也能达到相应的要求.按延度增加趋势从大到小的顺序为D型、C型、A型和B型.因此，新沥青的掺入可有效地提高再生沥青的柔韧性，改善低温性能.

4）随着新沥青掺量的增加，4种调和沥青的布氏粘度均呈指数关系减小，二者之间的复相关系数均超过0.95，表明相关性非常好，按粘度降低幅度顺序为A型、C型、D型和B型.因此，新沥青有效地调节了再生沥青的粘度，增加了施工和易性.

按新沥青单位掺量总体改善效果从大到小顺序为C型、D型、A型和B型.同时，根据A－70＃沥青性能针入度目标60（0.1mm）的要求，通过线性内插分析可以得到，A型、B型、C型和D型调和沥青的新沥青掺量分别为88.2%，86.7%71.1%和83.3%，其余软化点、延度和粘度等性能指标均满足技术要求，并且除了针入度目标要求以外，延度是确定新沥青掺量的重要指标之一.因此，C型调和沥青的新沥青掺量要求最小，这表明其可以更多地再生利用旧沥青路面材料，按旧料沥青含量4%～5%计算，旧沥青混合料的掺量可达到15%～35%，因此它具有更高的性价比.

3 结论

1）选取了4种再生剂按A－50＃沥青的目标要求对旧沥青进行再生，结果表明，再生剂的掺量与其粘度呈正比，当A型、B型、C型和D型再生剂的掺量分别为7%，10%，5%和11%时，针入度和软化点均达到目标性能要求，但其延度相差较大需进一步掺入新沥青进行调和改善.按再生剂单位掺量改善效果从大到小顺序为C型、A型、B型和D型.因此，粘度低且掺量少的再生剂较适用于厂拌热再生.

2）在4种再生沥青中分别掺入20%，40%60%和80%的新沥青后，调和沥青的各项性能均得到明显改善.回归分析表明，随着新沥青掺量的增加，调和沥青的针入度呈指数关系增加，软化点呈线性减少，布氏粘度呈指数关系下降，且相关性优良.同时，延度随着新沥青掺量增加迅速增大在新沥青掺量达到60%以后，调和沥青的延度均超过100cm的要求.按新沥青单位掺量总体改善效果从大到小顺序为C型、D型、A型和B型.因此，在再生沥青针入度要求的基础上，延度是确定新沥青掺量的重要指标之一.

3）按A－70＃沥青目标要求，C型调和沥青的再生剂和新沥青的掺量均最少，可以有效减少再生剂挥发和氧化对再生沥青性能的影响，而且可以提高旧沥青路面材料的利用率，较适合于厂拌热再生技术应用.

（References）：

［1］韦琴，杨长辉，熊出华，等.旧沥青路面再生利用技术概述［J］.重庆建筑大学学报，2007，29（3）：128－131.（WEI Qin，YANG Chang－hui，XIONG Chu－hua，et al.Recycling technology of aged asphalt pavement［J］.Journal of Chongqing Jianzhu University，2007，29（3）：128－131.（in Chinese））

［2］颜彬，徐世法，高金岐，等.沥青再生技术的现状与发展［J］.北京建筑工程学院学报，2005，21（1）：72－75.（YAN Bin，XU Shi－fa，GAO Jin－qi，et al.An overview and development analysis of asphalt recycling technology［J］.Journal of Beijing Institute of Civil Engineering and Architecture，2005，21（1）：72－75.（in Chinese））

［3］黄煜镔，吕伟民，周小平.沥青路面再生技术的原理与应用［J］.重庆建筑大学学报，2004，26（6）：129－133.（HUANG Yu－bin，LU Wei－ming，ZHOU Xiao－ping.Principle and application of the asphalt pavement recycling technology［J］.Journal of Chongqing Jianzhu University，2004，26（6）：129－133.（in Chinese））

［4］祝恩东，王国峰，张玉贞.沥青的再生与表征方法研究［J］.石 油 沥 青，2011，25（6）：1－7.（ZHU Endong，WANG Guo－feng，ZHANG Yu－zhen.Study on recycling and characterization methods of asphalt［J］.Petroleum Asphalt，2011，25（6）：1－7.（in Chinese））

［5］郑南翔，侯月琴，纪小平.老化沥青再生性能的预估分析［J］.长安大学学报：自然科学版，2009，29（3）：6－10.（ZHENG Nan－xiang，HOU Yue－qin，JI Xiaoping.Prediction analysis of recycled performance of aged asphalt［J］.Journal of Chang’an University：Natural Science Edition，2009，29（3）：6－10.（in Chinese））

［6］吕伟民.沥青再生原理与再生剂的技术要求［J］.石油沥青，2007，21（6）：1－6.（LU Wei－min.Recycling principle of asphalt and technical requirments of recycling agent［J］.Petroleum Asphalt，2007，21（6）：1－6.（in Chinese））

［7］况栋梁，余剑英，蔡正文，等.再生剂对不同老化程度沥青再生性能的影响［J］.公路，2011（5）：153－157（KUANG Dong－liang，YU Jian－ying，CAI Zhengwen，et al.Effect of rejuvenator on properties of aged bitumen of different aging degree［J］.Highway，2011（5）：153－157.（in Chinese））

［8］侯月军，周志刚，高及阳.不同再生剂对旧沥青性能的改善［J］.交通科学与工程，2009，25（3）：17－21（HOU Yue－jun，ZHOU Zhi－gang，GAO Ji－yang.The effect of the recycling agents on the performances of the used asphalt［J］.Journal of Transport Science and Engineering，2009，25（3）：17－21.（in Chinese））

［9］侯睿，黄晓明.新旧沥青调和再生规律研究［J］.石油沥青，2006，20（4）：26－29.（HOU Rui，HUANG Xiao－ming.Study of recycling aged asphalt by new asphalt［J］.Petroleum Asphalt，2006，20（4）：26－29（in Chinese））

［10］张永兴，熊出华，凌天清.再生剂与老化沥青微观作用机理［J］.土木建筑与环境工程，2010，32（6）55－59.（ZHANG Yong－xing，XIONG Chu－hua LING Tian－qing.Micro－mechanism between recycling agent and aged asphalt［J］.Journal of Civil Architectural ＆ Environmental Engineering，201032（6）：55－59.（in Chinese））

［11］周志刚，杨银培，张清平，等.再生剂对旧沥青的再生行为［J］.交通运输工程学报，2011，11（6）：10－16.（ZHOU Zhi－gang，YANG Yin－pei，ZHANG Qing－ping，et al.Recycling behavior of recycling agent on aged asphalt［J］.Journal of Traffic and Transportation Engineering，2011，11（6）：10－16（in Chinese））

［12］王凤楼，王奕鹏，张强，等.沥青再生剂的再生效果与扩散性能研究［J］.石化技术与应用，2012，30（1）14－18.（WANG Feng－lou， WANG Yi－peng ZHANG Qiang，et al.Study on regenerating effect and diffusion ability of asphalt recycling agents［J］Petrochemical Technology ＆ Application，201230（1）：14－18.（in Chinese））

［13］查旭东，杨平.再生沥青混合料设计针入度范围的研究［J］.中外公路，2007，27（3）：176－179.（ZHA Xu－dong，YANG Ping.Research on the range of designed penetration for recycling asphalt mixture［J］China ＆ Foreign Highway，2007，27（3）：176－179（in Chinese））