沥青回收利用及再生沥青性能评价研究

刘燕

（内蒙古高路公司乌兰察布分公司）

0 前言

目前我国高等级公路总里程已经超过美国，成为世界第一，且其他等级公路的总里程也突破了457 万公里。当前铺筑的公路中，90%以上都是沥青混凝土路面。但由于部分公路修筑时间较长，存在着巨大的维修养护和翻修重建任务。过大的路面维修使其产生的废旧材料越来越多，一方面造成了大量材料的废弃和浪费，另一方面也废旧材料也占用了大量的土地。据相关部门估算，当前每年产生的废旧沥青混合料可达到2000 万吨，且该比例仍以15%的速度增长，根据预测，在未来十年，由于路面维修产生的废旧沥青混合料数量可达八千万吨。基于此，如何实现废旧材料的循环再生利用，减少废弃物对环境和土地的污染，践行资源节约绿色低碳社会，成为道路管理人员的需要解决的重大问题。

采用沥青路面的再生技术，可有效实现废旧材料的循环利用。目前应用程度较为广泛的技术为厂拌热再生技术，其将路面回收材料经过破碎筛分后，与新集料以一定比例掺配，辅以新沥青和必要 的再生剂制备为热拌沥青混合料。由于较好的性能和成熟的应用，目前热再生应成为较为主流的技术。但由于对热再生的技术不清晰，当前回收材料的利用率还不高，多在10-30%之间。基于此，本文开展废旧沥青混合料中的旧沥青回收，在最佳再生剂用量确定的情况下，开展回收沥青对沥青再生性能的影响。

1 试验材料

本次采用的回收料来源于内蒙某高速公路的铣刨材料，在对其回收沥青试验时，利用旋转式蒸发方法抽提得到废旧沥青混合料中的旧沥青，并以此回收沥青为研究对象，开展后续再生沥青的研究。在对回收沥青进行性能指标测试后，可以发现回收沥青的针入度为26（0.01mm），软化点为67.4℃，135 粘度为3.77Pa.s，这表明回收沥青由于老化作用，性能衰减非常明显。新沥青采用SBS 改性沥青，其针入度为65（0.01mm），软化点为61.3℃，135 粘度为2.18 Pa.s。再生剂采用表面化学类材料，其常温呈现淡黄色，其可直接加入热的沥青。

2 再生剂的用量确定

本次试验过程中，再生剂的用量选择为（3%、5%和7%），将其加入到回收沥青中开展PG 试验，试验结果表明，回收沥青的PG 分级为82-16，当再生剂用量为3%时，其PG 分级为76-16，当再生剂用量为5%时，其PG 分级为70-22，当再生剂用量为6%时，其PG 分级为64-22。从试验结果可知，再生剂加入后，沥青的高温性能等级虽然有所降低，但其低温等级增长明显。考虑到内蒙的低温情况，综合选择5%的再生剂作为最佳掺量。

3 再生沥青的性能评价

3.1 常规物理性能

对于抽提回收得到的旧沥青以15%、30%、45%的比例加入新沥青中，开展沥青进行性能的相关试验检测，包括针入度、软化点，延度和黏度。当旧沥青用量为15%，其针入度为60（0.01mm），软化点为61.7℃，135 粘度为3.76Pa.s；当旧沥青用量为30%，其针入度为58（0.01mm），软化点为61.9℃，135 粘度为2.49Pa.s；当旧沥青用量为45%，其针入度为55（0.01mm），软化点为62.8℃，135 粘度为2.64Pa.s。根据以上实验结果，随着回收沥青掺入量的增大，再生沥青的针入度呈现降低趋势，软化点呈现增大趋势，粘度呈现下降趋势。以上试验分析可知，回收沥青的加入，导致再生沥青的高温性能改善，但低温性能下降。

3.2 高温性能

沥青的高温性能是指在高温环境下随着车辆的往复荷载作用，沥青能够抵挡侧向变形及剪切变形的影响，保证行车安全的的能力。沥青的高温性能采用MSCR试验是当前研究最为常见的方法，在本次试验中，针对新沥青的试验温度为60℃，针对再生沥青的温度为70℃。分别开展新沥青和不同回收沥青掺量下的MSCR 试验。试验发现，在相同试验条件下，新沥青的应力敏感性由于再生沥青的应力敏感性，而且随着回收沥青的用量的持续增加。在MSCR 的应力条件下，再生沥青对沥青的应力敏感性呈现降低趋势，表明再生剂加入后，沥青的高温抗车辙能力有所降低。同时本次实验也发现，随着回收沥青用量的增大，再生沥青的弹性恢复能力也逐渐降低，尽管存在新沥青的加入，但再生沥青的弹性恢复能力仍然未能显著改善。

3.3 低温性能

内蒙古部分地区冬季气温较低，为了保证沥青路面良好的低温性能，需要保证再生沥青能够满足该地区低温抗裂性能的要求。由于存在长期的老化行为，沥青材料呈现发硬发脆的特点，其粘弹性能也极度衰减，从宏观角度变现为再生沥青混合料容易出现开裂（温度开裂和疲劳开裂），且随着回收沥青的掺量越来越多，混合料的开裂行为越来越普遍。因此，回收沥青的加入后，如何保证再生沥青的抗裂性能是需要保证的难题。本文采用低温小梁弯曲流变实验（BBR）测试再生沥青的低温性能，并以临界低温值作为评价指标。从实验结果可知沥青的低温性能降低，且随着回收沥青老化时间越长，沥青的低温性能越不理想。新沥青在长期老化后沥青尚未出现开裂的风险，而再生沥青的开裂风险急剧增加。特别是随着回收沥青的增多，再生沥青的低温抗裂性能持续呈现降低，表明沥青的再生利用会对其低温性能造成负面影响。

3.4 中温性能

沥青中温性能是指中温环境下沥青在行车荷载的重复作用下能够抵挡疲劳裂缝产生的能力。本次采用动态流变测试分析中温环境下（25℃，15℃）新沥青和不同再生沥青的复数剪切模量和相位角，并据此计算沥青的中温评价指标。试验结果表明，随着回收沥青的掺量的增加，再生沥青的疲劳抗裂性能（长期抗裂性能）呈现降低趋势，回收沥青的加入增大了再生沥青的中温疲劳敏感性，同时在再生剂加入后，可以发现30%的再生沥青其中温性能与新沥青较为相当，但当回收沥青超过30%时，再生沥青的抗裂性能与新沥青差别较大。这也表明采用再生剂后，30%的回收沥青加入后可以满足再生沥青中温疲劳性能的要求。当采用超过30%的回收沥青后，应采用更多的手段，来提升沥青的疲劳性能。

4 结论

本文对试验材料包括旧路面沥青，再生剂及再生沥青进行了研究。主要研究结论如下。再生剂加入后，沥青的高温性能等级虽然有所降低，但其低温等级增长明显。考虑到内蒙的低温情况，综合选择5%的再生剂作为最佳掺量。随着回收沥青用量的增大，再生沥青的弹性恢复能力也逐渐降低，尽管存在新沥青的加入，但再生沥青的弹性恢复能力仍然未能显著改善。随着回收沥青的增多，再生沥青的低温抗裂性能持续呈现降低，表明沥青的再生利用会对其低温性能造成负面影响。采用再生剂后，30%的回收沥青加入后可以满足再生沥青中温疲劳性能的要求。