废旧地膜PE改性沥青混合料性能研究*

高　崇　黄　勇　仲小玲

(新疆农业大学机械交通学院1)　乌鲁木齐　830052)　(新疆交通建设集团股份有限公司2)　乌鲁木齐　830016)



废旧地膜PE改性沥青混合料性能研究*

高崇1)黄勇2)仲小玲2)

(新疆农业大学机械交通学院1)乌鲁木齐830052)(新疆交通建设集团股份有限公司2)乌鲁木齐830016)

摘要：参照技术规范中常规的试验方法，对掺入废旧地膜的沥青混合料的马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验和低温小梁弯曲试验等室内试验，分析和评价沥青混合料的路用性能，并与SBS(聚苯乙烯-丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚)和未添加改性剂沥青混合料性能作比较，将相关混合料的性能参数进行对比分析.研究表明,废旧地膜PE改性沥青混合料改性剂具有良好的改性效果，有效改善了沥青混合料的路用性能.

关键词：废旧地膜；沥青混合料；路用性能；SBS

0引言

随着新疆地区农业的快速发展，农用地膜的用量逐年增大，而回收的废旧地膜较少，导致土壤中的废旧地膜的残留量越来越多，对土地的污染已经达到了“触目惊心”的地步[1-2].为充分挖掘废旧地膜的再利用性，废旧地膜的主要成分是聚乙烯(polyethylene，PE)利用废旧地膜制备成PE沥青改性剂，属于热塑性树脂类.根据有机物相似相溶的机理，沥青中的树脂成分和热塑性树脂类的废旧地膜发生反应，相互融合在一起，可以作为新型的沥青改性剂.

废旧地膜制成PE沥青改性剂不仅可以有效防止“白色污染”保护生态环境，而且还填补了我国生产PE沥青改性剂技术的空白[3-5].与传统沥青改性剂相比，PE改性剂具有生产灵活、成本低、污染少等特点，是改性沥青生产工艺的重要发展与补充[6-7].

1试验材料准备

1.1试验原料

基质沥青：克拉玛依90#A级沥青.沥青改性剂： PE改性沥青剂(以下简称PE改性剂).高分子复合材料：灰色固体、圆柱体塑胶颗粒，可直接将基质沥青运至沥青拌合楼与集料拌合生产出改性沥青混合料.按沥青混合料质量的5%添加PE改性剂.抗剥落剂掺量：沥青含量的0.3%.

克拉玛依90#A级沥青技术指标见表1.

表1　克拉玛依90#A级沥青技术指标

1.2混合料的配合比设计

为保证数据准确可靠，试验室选择新疆交建集团公司市政项目的AC-16C型配合比进行试验研究，本试验选取AC-16C沥青混合料的矿料级配设计见表2.

1.3制备改性沥青混合料

在试验室拌制PE改性剂沥青混合料主要流程为：先将PE改性剂和热集料干拌30 s，使改性剂均匀分散到集料中，再将基质沥青按照预定用量加入到拌合均匀的集料中，继续拌和90 s，然后加入矿粉，再拌和90 s，然后将PE改性沥青混合料制成相关试样[8].

表2　沥青混合料的级配设计

2沥青混合料的路用性能研究

2.1沥青混合料马歇尔试验

本试验采取击实法制备沥青混合料试件：采

用马歇尔标准击实成型法的直径Φ101.6 mm×63.5 mm的圆柱体试件，待沥青混合料温度符合要求的压实温度后，正反两面各击实75次，制成试验所需的3组试件，每组五个标准试件，测量马歇尔试件的体积指标，试验结果取平均值如表3.

从试验结果数据比较分析可得：

1) 添加改性剂的沥青混合料的各项马歇尔指标均满足技术标准要求，其中PE改性沥青混合料的体积指标比SBS改性沥青混合料的有所改善，表明PE改性剂可以改善沥青的性能，进而改善沥青混合料的性能.

表3　改性沥青混合料马歇尔试验结果汇总

2) 添加PE改性剂和SBS改性剂的沥青混合料空隙率与饱和度无明显变化；掺入改性剂的沥青混合料的稳定度和流值均有提高，改性后的沥青混合料稳定性有所提高.

3) 在相同的条件下，与SBS改性沥青混合料相比，PE改性沥青混合料马歇尔试件的马歇尔性能有一定程度的改善.

2.2沥青混合料的水稳定性试验

采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验评价改性沥青混合料的抗水损害能力，结果见表4.

表4沥青混合料的抗水损害能力

%

沥青混合料种类SBS改性沥青混合料PE改性沥青混合料基质沥青混合料技术标准(采用改性沥青标准)残留稳定度 83.287,474.5≥80冻融劈裂强度比TSR80.689.472.9≥75

由表4可知，PE改性沥青混合料的残留稳定度比SBS改性沥青混合料增大4.2%，且添加改性剂的沥青混合料比基质沥青混合料大11%左右，说明添加沥青改性剂后沥青混合料的水稳定性得到较好的改善，其中PE改性沥青混合料残留稳定度效果比SBS改性沥青混合料的优良.

添加改性剂的沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度符合技术规范要求，PE改性沥青混合料较SBS改性沥青混合料的冻融劈裂比高出11%左右，远远超出技术标准14%，说明掺加PE改性剂对沥青混合料具有良好的抗水损害能力.

2.3沥青混合料的高低温性能试验

对添加PE改性剂、SBS改性剂和未添加改性剂的基质沥青混合料的车辙试验、低温小梁弯曲试验和渗水系数分别做了检测，结果见表5，规范采用《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中改性沥青混合料的相关要求.

表5　沥青混合料性能检测汇总

从试验数据可得，在使用克拉玛依90#A级沥青的情况下，添加改性剂的沥青混合料的动稳定度、低温弯曲应变和渗水系数满足技术标准要求，符合试验要求；添加改性剂的沥青混合料的力学性能指标有显著的改善，进而提高道路的路用性能，可以有效延长沥青路面的使用寿命.

由表5可知在基质沥青混合料中添加改性剂后，动稳定度呈倍数上升，其中超过技术标准2倍多，PE改性沥青混合料的动态稳定度超出SBS改性沥青混合料的36%，由此可见沥青混合料经过PE复合改性后可以提高沥青混合料的动稳定度，可以有效改善沥青路面的车辙问题.

上述3种沥青混合料的渗水系数均远远小于技术标准规范，且渗水速率SBS改性沥青混合料试件大于PE改性沥青混合料，说明PE改性后的沥青混合料抗渗水性能更加优良.

2.4废PE改性剂SBS改性剂的比较

PE改性剂：PE改性沥青混合料生产工艺简单快捷，直接运至拌和楼和沥青与集料拌和生产沥青混合料，质量控制简单，可自动统计监测，沥青混合料均匀性好、分散性更优，且可远距离运输.

SBS改性剂：生产工艺过程复杂、高耗能、高污染、且成本较高；沥青混合料在存储运输过程中引起离析，不易远距离运输，质量控制复杂，检测周期长，检测手段较困难且检测费用较高.

3结论

1) 废旧地膜可以制作PE直投式沥青改性剂，经PE改性剂改性后沥青混合料的高温抗车辙能力得到显著提高，抗水害能力均得到明显改善,低温抗裂性也有一定的提高.

2) 采用废旧地膜制成PE改性剂跟SBS改性剂相比，制备工艺简单，降低成本，且改性效果更加优良.

3) 利用废旧地膜进行沥青改性，不仅可以节省工程建设成本，并可充分利用可再生资源，减少白色污染，有利于环境保护，因此在新疆地区乃至全国具有广阔的应用前景.

参 考 文 献

[1]胡其非，吴鸿强．废旧塑料综合利用技术及应用前景[J].环境保护，1998(9)：28-29．

[2]颜晓利，史惠祥，周红艺，等．废旧塑料的再生利用技术与展望[J].环境污染治理技术与设备，2003(11)：26-30．

[3]张锐，黄晓明，赵永利，等．加入新型添加剂的沥青混合料路用性能研究[J].公路交通科技，2006(11)：27-30.

[4]杨锡武，刘克，杨大田．PE改性沥青的几个问题[J].中外公路，2008，28(6)：203-207．

[5]熊萍，郝培文，高传明．SBS聚合物改性沥青技术性能[J].长安大学学报(自然科学版)，2005，25(1)：14-19．

[6]李梅，周恭明，陈德珍.中国废旧农用塑料薄膜的回收与利用[J].再生资源研究，2004(6)：18-21．

[7]张争奇.聚乙烯塑料改性沥青[J].重庆交通学院学报，2000(4)：30-32，37．

[8]交通部公路科学研究所.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．

Study on Performance of Waste Film PE Modified Asphalt Mixture

GAO Chong1)HUANG Yong2)ZHONG Xiaoling2)

(SchoolofMachineryandTransport,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China)1)(XinjiangCommunicationsConstructionGroupCo,Ltd.,Urumqi830000,China)2)

Abstract：According to national technical standards for the conventional test methods, experiments are carried out for the Marshall test, the immersion Marshall test, the freeze-thaw splitting test, the bending test of small beam sample, and wheel rutting test of asphalt with asphalt modifier added waste film, in order to analyze and evaluate the pavement performance of asphalt mixtures. The performances of asphalt mixtures with and without SBS (polystyrene-butadiene-polystyrene block copolymer) added are compared, and comparative analysis of the relevant performance properties of asphalt mixtures is carried out. The test results show that asphalt mixture with waste film PE added shows good improved properties, thus effectively improve the pavement performance of asphalt mixture.

Key words：waste film; asphalt mixture; pavement performance; SBS

doi:10.3963/j.issn.2095-3844.2016.02.039

中图法分类号：U416.217

收稿日期：2016-02-09

高崇(1990- )：男，硕士生，主要研究领域为道路工程材料

*新疆维吾尔自治区科技厅科技支撑项目资助(201432111)