道路废旧沥青混合料老化与再生试验研究

游其勇

(武汉轻工大学土木工程与建筑学院，湖北武汉 430023)

近十几年来，我国公路建设取得了很大的成就。由于沥青混凝土路面噪音小、灰尘少、行车舒适等优点，高等级公路的路面绝大部分采用沥青混凝土路面。高等级公路沥青路面设计年限为15年，通常在通车10年左右应大修［1］。10年前的路面现在已进入路面大修期。大修会产生很大数量的沥青混凝土路面废料，这些废料的处置也是非常重要的，废旧沥青混合料回收利用可以减少路面维修产生的废料，具有很好的环保性和经济性。

本文以废旧沥青混合料回收利用为目的，对道路废旧沥青混合料老化与再生试验进行室内研究。旧沥青的再生是根据生产调和沥青的原理，在旧沥青中加入某种组分的油料(即再生剂)补充所失油分［2］。

1 道路废旧沥青混合料老化与再生试验

1.1 废旧沥青混合料的选取

样品取自京珠高速湖北段路面改造铲除下的二层混合废旧普通沥青混合料。旧料筛分情况见表1。

表1 旧料筛分情况

1.2 再生剂的选择

再生剂具有改善旧沥青性质的作用。掺入的再生剂要使再生后的沥青满足设计性能指标，也就是要向旧沥青混合料中定量加入老化沥青缺少的组分，使组分重新协调［3］。废旧沥青再生的关键技术是再生剂的选择。欧美一些发达国家在再生剂的研究有好的成果，我国在再生剂的研究起步较晚，目前没有统一的再生剂技术指标。为了研究不同再生剂的效果，选取三种再生剂，再生剂指标如表2。

表2 再生剂技术指标 /%

1.3 废旧沥青老化试验

采用旋转薄膜烘箱，在163℃通入热空气条件下反应120min模拟沥青在实际使用过程中的老化过程［4］。在经过120min163℃条件下老化后。沥青老化前后沥青性能指标见表3，沥青主要组成成分见表4。

表3 沥青老化前后性能指标

从表3可以看出，老化后的沥青的针入度变小，软化点升高。产生这种现象的主要原因是老化过程中油质从沥青分离出去和沥青发生氧化反应造成的。

表4 沥青老化前后组成成分 /%

从表4中，我们可以看出，沥青老化后沥青质和胶质所占比重增大，饱和分和芳香分所占比重减小。

1.4 老化沥青再生试验

从老化沥青加入不同种类以及不同含量添加剂后的性能进行研究，以确定添加剂的种类和用量对老化沥青性能的改良。对老化沥青添加不同剂量和不同种类的再生剂，来测试再生历青的性能指标。具体指标值见图1、图2和表5，表6，表7。

图1 加入不同含量催化裂化油浆后老化沥青性能指标

从图1可以得知:随着催化裂化油浆含量的增加，老化沥青的针入度逐渐升高，软化点逐渐降低，从表2可以看出催化裂化油浆的沥青质和胶质含量偏低，芳香分和饱和分含量偏高，加入催化裂化油浆可以减少老化沥青沥青质和胶质的含量，这可以导致软化点降低，针入度升高。

表5 加入不同含量催化裂化油浆老化沥青组成成分/%

从表5可以看出，随着催化裂化油浆含量的增加，老化沥青中的沥青质逐渐减小，其余成分变化则无规律可循。从沥青质的值来看，再生剂的含量在5%—9%之间比较合适。

从图2可以得知:随着废旧轮胎炼化油含量的增加，老化沥青针入度的变化规律不是很明显，但总体来说，呈上升趋势。软化点逐渐降低。

图2 加入不同含量废旧轮胎炼化油后老化沥青数据

加入不同含量减四线润滑油基础油后，老化沥青数据的性能指标变化较快。因此，减四线润滑油基础油的含量只添加了两种。

表6 加入减四线润滑油基础油后老化沥青数据

从表6可以看出，老化沥青的性能指标受添加量的多少变化十分明显，具体表现为针入度值上升，软化点下降。

表7 加入减四线润滑基础油含量老化沥青组成成分 /%

从表7我们知道，因减四线润滑油基础油本身不含有沥青质和芳香分，添加含量的变化对沥青质的变化影响不太大，其余三组指标值变化明显。

2 结论

2.1 加入催化裂化油浆、废旧轮胎炼化油和减四线润滑油基础油后，沥青性能指标中的针入度和软化点变化明显，再生剂能显著改善老化沥青性能;当再生剂用量超过一定数值时，再生沥青的性能甚至优于原始沥青的性能，这也说明，这三种沥青再生剂也可以用于原始沥青的改性。

2.2 对比三种沥青再生剂对老化沥青性能改善的结果来看，废旧轮胎炼化油的总体效果要好于催化裂化油浆，减四线润滑油基础油虽然能使针入度和软化点变化快，但对沥青质的影响不大。采用废旧轮胎炼化油和减四线润滑油基础油共同组成的再生剂效果可能更好。

［1］黄晓明，吴少鹏，赵永利.沥青与沥青混合料［M］.南京:东南大学出版社，2002:89－91.

［2］李立寒，张南鹭，孙大权，等.道路工程材料(第五版)［M］.北京:人民交通出版社，2010:93－159.

［3］姜利，刘玉磊.废旧沥青混合料再生利用的试验［J］.东北林业大学学报，2007，35(2):88 －89.

［4］交通运输部公路科学研究院.JTG E20－2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程［M］.北京:人民交通出版社，2011.