评估过度预热的回收料对再生沥青混凝土的影响

念红芬,周传兴,吴宇戈

(攀枝花学院土木工程学院，攀枝花　617000)



评估过度预热的回收料对再生沥青混凝土的影响

念红芬,周传兴,吴宇戈

(攀枝花学院土木工程学院，攀枝花617000)

近几年来，因资源过度开采导致建筑材料价格日益增加，加上人们逐渐重视资源回收观念，已重视道路刨除的沥青混凝土回收料的回收再利用。然而，在输送过程中，只能知道拌合鼓初端送入口的加热温度为多少，并不能实际掌握拌合鼓内的实际温度。因此，回收料有可能受到高温加热，导致产生老化甚至碳化现象，进而影响再生沥青混凝土的质量。本研究采用沥青拌合厂回收沥青混凝土作为研究材料，依据回收料不同老化条件主要以微观差异性及工程性质来探讨，研究结果显示，过度预热的回收料的确会造成再生沥青混凝土的质量不佳，尤其抵抗水侵害的能力明显降低许多。

过度预热; 张力; 残余强度

1　引　言

国内的沥青拌合厂进行再生材料拌合时，几乎都是利用气旋式的加热方式将其回收料加热，再经过输送带运送与新鲜料拌合，成为再生沥青混凝土[1]。为提高回收料于再生沥青混凝土的用量，沥青拌合厂对回收料会采用过度预热，此时沥青可能在高温下产生碳化、过度老化，都会影响再生沥青混凝土的质量。

本研究采用沥青拌合厂回收沥青混凝土作为研究材料，依据回收料的不同老化条件，以微观差异性进行分析，第一部分就回收料不同加热温度及时间，分析回收料老化程度及再生沥青混凝土沥青薄膜包裹程度，找出其微观结构的差异性；第二部分为求取其工程性质，如稳定性、张力强度和残余强度的数值，探讨其过度预热的回收料对再生沥青混凝土质量的影响。

2　试　验

本研究以沥青拌合厂回收沥青混凝土作为研究材料，探讨回收料过度预热及一般预热对再生沥青混凝土的影响。所谓过度预热是指经过实验室利用高温炉加热取样得之，其加热温度有150 ℃和200 ℃二种温度，而一般预热是指从道路刨除的沥青混凝土回收料未经过高温炉加热。

2.1沥青物性试验

2.1.1针入度试验

试验方法依照 CNS 10090[2]规范进行，其主要目的在于表示沥青黏结料的软硬程度与稠度，以及做为沥青等级分类的依据。量测针入度为25 ℃,100 g, 5 s。

2.1.2黏度试验

试验方法依照 CNS 14186[2]规范进行，采用某公司所制黏度仪进行沥青黏度的量测，本试验可用来测定沥青材料在某一温度下的流动行为，并可以决定沥青混凝土的拌合与滚压温度。

2.1.3比重试验

试验方法依照 ASTM D70[3]规范进行，本试验可用来辨别沥青材料的特性，并可由已知的体积换算重量。

2.2沥青混凝土工程性质

2.2.1张力试验

张力试验为测定材料张力强度的方法之一。试验方法如下：

(1) 将制作完成的试体放置在恒温箱中养治2 h。

(2) 取出试体，放置在张力试验仪上，垫上垫条，加压并记录其荷重与变形曲线。

(3) 将所得的极限加载荷重代入下式中，即可求得张应力值。

(1)

式中St为张力强度(kg/cm2)；P为极限加载荷重(kg)；D为试体直径(cm)；H为试体高度(cm)。

2.2.2残余强度试验

利用 AASHTO T283[3]试验法制作直径 10 cm、高 6.35 cm 的沥青混凝土试体，将制作完成的试体放入 60 ℃的热水中，使其完全覆盖试体，模拟实际路面于下雨过后浸泡于水中的情形，浸泡 24 h后，将试体取出放入 25 ℃恒温水槽中2 h，进行张力试验，比较养治前后张力强度来评估沥青混凝土对水分侵害的耐久性。

2.2.3稳定性试验

试验方法如下：

(a)将试体浸泡于 60 ℃的恒温水槽内 30～40 s。

(b)将马歇尔稳定试验仪的两半圆型铁环内侧涂上一层滑油，使试体能自由运转而无阻力。

(c)由恒温水槽中取出试体，至于铁环内，并置于试验机上。

(d)开动仪器，以每秒 5.1 cm 的应变速率加压于试体上，直到试体破坏为止。再由计算机记录器上读出有关稳定性数据。

(e)此试验需在试体从水槽中取出后，30 s内完成。

3　结果与讨论

3.1沥青物性试验

其基本物性试验结果与规范列于表 1，其试验结果均符合相关规范的要求[4]。

表1　AC-20 基本物性试验

3.2回收料老化后试验

此项研究主要是探讨回收料过度预热及一般预热的条件下，两者的黏度差异。因此，将回收料分为老化前及老化后的条件，取得回收料老化后的沥青胶浆及粒料后进行相关试验[5]。其不同老化条件的黏度结果列于表2。

表2　回收料不同老化条件的黏度

3.3工程性质试验

3.3.1间接张力试验分析

张力值试验结果如图1、图2

图1　回收料加热 150 ℃的张力值(kPa)Fig.1　Recycling is heated indirectly tension value of 150 ℃

图2　回收料加热 200 ℃的张力值(kPa)Fig.2　Recycling is heated indirectly tension value of 200 ℃

从张力图表中可以看到张力值的趋势随着回收料受到高温长时间的加热而逐渐下降，再经过统计分析的步骤，更能明确得知老化后的回收料，表面原有的沥青胶浆随着高温长时间加热的影响，可能是旧有的沥青胶浆已经燃烧掉甚至碳化，沥青薄膜厚度也随之减少，导致失去黏结效果无法与新鲜的沥青胶浆及粒料进行完全拌合，使得张力强度随着高温长时间的影响而下降。

3.3.2残余强度试验分析

图3与图4 分别显示回收料不同加热温度的残余强度值。

图3　回收料加热 150 ℃的残余强度值Fig.3　Recycling is heated residual strength value of 150 ℃

图4　回收料加热 200 ℃的残余强度值Fig.4　Recycling is heated residual strength value of 200 ℃

从残余强度图表中就可以看出，添加老化后的回收料与新鲜沥青混凝土的强度相比较，两者相差甚多。如果在经过 ANOVA 统计分析，一样将过度预热回收料分成三种探讨方式，分别有不同添加比例、不同加热温度和不同加热时间。分析结果得知，添加 20%或 40%的过度预热回收料，不论加热温度高低或者加热时间多寡，呈现出的结果有显著差异性。

3.3.3稳定性试验分析

马歇尔稳定性系指试体受压时所能承受的最大荷重，数值较高者表示沥青混凝土可承载荷重的能力也较佳，依交通部公路总局规定其稳定性需大于 800 kg以上。图5 与图 6 分别显示回收料不同加热温度的分析结果，结果显示不管添加 20%或 40%老化后的回收料，则看不出有显著差异，然而在不同加热温度及不同加热时间的条件中有显著差异性，尤其以不同加热温度最为明显。这也说明了，回收料从加热 150 ℃至200 ℃已经无法承受高温的闷烧，以致原有的沥青胶浆燃烧碳化，丧失原有的黏结效果，无法发挥回收料旧有沥青的功能，使得稳定性呈现的效果不佳。

图5　回收料加热 150 ℃的稳定性，含油量 5.2%Fig.5　Recycling is heated stable value 150 ℃,the oil content of 5.2%

图6　回收料加热 200 ℃的稳定性，含油量 5.2%Fig.6　Recycling is heated stable value 200 ℃, the oil content of 5.2%

4　结　论

利用电子显微镜，可以清楚看到一般预热回收料的表层有着类似糖浆般浓稠的沥青胶浆，而过度预热的回收料随着加热温度的提高及加热时间的增长，其回收料表面的沥青薄膜厚度随之呈现越来越薄甚至有剥脱的现象，在老化条件加热 150 ℃及600 s后黑石头现象已经相当明显，其沥青胶浆受到长时间高温的影响已经燃烧挥发甚至有碳化现象。 综合工程性质来看，只有一般预热的回收料不论添加比例多少，在所有的试验项目当中呈现的结果是最为稳定且均有通过规范值，然而过度预热的回收料添加20%时，只有在回收料加热 150 ℃的老化条件表现尚可，而在加热200 ℃的老化条件就呈现不佳的现象。当过度预热回收料添加高达40%时，整体表现已经不佳。

[1] 高子渝,焦生杰,唐相伟.频率对微波加热沥青混合料的影响[J].长安大学学报(自然科学版),2009,(06):4-5.

[2] 朱博.沥青拌和设备的新趋势——超大型微波式废旧道路材料再生沥青拌和站正在开发中[J].交通世界(建养.机械),2009,(04):9-11.

[3] 张天琦,崔献奎,张兆镗.微波加热原理、特性和技术优势[J].筑路机械与施工机械化,2008，(07):8-10.

[4] 朱松青,史金飞,孙铜生.微波在沥青路面养护中的应用研究[J].材料导报,2007，(S2)：286-290

[5] Zhao D Y,Wang J S.Modified application with microwave[J].ScienceofFood,2004:13-15.

Impact Assessment of Recycled Materials over the Preheating of Recycled Asphalt Concrete

NIANHong-fen,ZHOUChuan-xing,WUYu-ge

(Panzhihua College of Civil and Building Engineering College,Panzhihua 617000,China)

In recent years, due to over-exploitation of resources, resulting in increasing prices of construction materials, coupled with people's increasing emphasis on the concept of recycling resources, it has great importance to eliminating road asphalt concrete recycling material recycling. However, in the course of transmission, we can only know the beginning of the end to send mixing drum inlet temperature of heating much, and can not actually grasp the actual temperature inside the mixing drum. Therefore, recycled materials are likely to be heated to high temperatures, resulting in aging and even carbonization, thereby affecting the quality of recycled asphalt concrete. In this study, recycled asphalt mixing plant asphalt concrete as research material, recycled material according to different aging conditions mainly microscopic differences and engineering nature to explore, study results showed that excessive preheat the recycled material would indeed cause the quality of recycled asphalt concrete is not good, especially the ability to resist water violations decreased a lot.

over-preheated；indirect tension;residual strength

念红芬(1974-),女，硕士研究生，讲师.主要从事土木工程工程材料方面的研究.

TU526

A

1001-1625(2016)06-1980-05