渗透性再生剂对老化沥青性能影响
2019-03-26
(重庆交通大学 重庆 400074)
沥青路面在使用的过程中由于受到热、氧及紫外光照射等综合作用，沥青中的芳香分转化为胶质，胶质又转化成为沥青质，使沥青的各化学组分之间的平衡受到破坏、胶体结构发生变化，最终导致沥青路面路用性能的恶化[1]。老化沥青的再生是老化的逆过程，通过添加再生剂对其化学组分和胶体结构进行恢复，从而改善其性能[2]。研究表明废旧沥青混合料中的老化沥青沥青质含量高，大量青质团聚在一起形成空间网络结构，阻碍了再生剂分子向老化沥青膜内部的渗透[3].若再生剂不能在再生沥青混凝土摊铺压实之前有效地渗透进入老化沥青中，而只是覆盖在老化沥青的表面，不仅无法使老化沥青再生，还将对再生沥青混合料的性能造成负面影响[4]。渗透型再生剂中含有的渗透剂不仅能有效溶解分散沥青质渗透剂含有的环氧基团还可通过与老化沥青中的沥青质发生化学反应降低沥青质分子之间的相互吸引力，使沥青质更加均匀地分散在沥青胶体溶液中，对老化沥青胶体结构的恢复作用更加明显[5]。本文将从沥青的针入度、延度、软化点、粘度4个指标评价渗透再生剂的性能。
一、实验部分
(一)实验原料
渗透剂是一种化学油分其含有极性环氧基团，沥青采用泰州70#号重交沥青；催化裂化油浆(也可称为FCC油浆)，是渣油在催化裂化装置中裂化后经分馏塔分馏位于塔底的产物，通常用于橡胶的加工，可改善橡胶的塑性，降低胶料的粘度和混炼温度，对橡胶的压延和挤出起润滑作用，催化裂化油装中含有大量的环芳轻，其芳香分含量超过70%常被用于制备老化沥青再生。
(二)普通再生剂的制备
按照5:2比例称取催化裂化油浆和泰州70号沥青加热至流动状态，倒入反应罐中，然后，通过140℃的油浴中搅拌1小时，制备得到PRTA普通再生剂。
(三)渗透性再生剂的制备
按照5:2比例称取催化裂化油浆和泰州70号沥青加热至流动状态，倒入反应罐中，然后，通过140℃的油浴中搅拌1小时，加入10%的渗透剂，然后在140℃的油浴中搅拌30分钟来制备STR渗透性沥青再生剂。
(四)老化沥青的制备
将50±0.5沥青注入内径为140mm的平底圆盘中，然后将其放入163℃的薄膜烘箱中老化，老化时间分别为25h。目前对沥青的老化程度主要是根据老化沥青的针入度评价，泰州70号沥青薄膜老化25h和，25℃针入度为30，属于轻度。
(五)再生沥青的制备
首先，将分别预热至熔融状态的老化沥青和新沥青均匀混合搅拌，然后加入不同种类和剂量的再生剂，均匀混合后制备再生沥青。不加再生剂时以40:60的质量比将不同老化程度的沥青与新沥青均的在140℃下搅拌混合30min后得到的再生沥青的物理性能。对于轻度老化程度的沥青，仅添加新沥青难以使它的物理性能得到较好恢复，故本文后续实验均是在老化沥青与新沥青质量比为40:60的再生沥青中加入不同种类的再生剂，分别研究了渗透型再生剂和普通再生剂对老化沥青物理性能的影响。
二、渗透型再生剂对轻度老化沥青性能的影响
(一)针入度
STR再生剂和PTRA再生剂对轻度老化沥青25℃针入度的影响，随着再生剂掺量的增加，再生沥青的针入度不断增加，两种再生剂的剂量在10%-15%时可以使再生沥青的针入度基本符合号道路沥青使用性能要求。从图中还可以看出，轻度老化沥青的针入度随普通再生剂 PTRA掺量增大而增加的速度明显小于STR渗透再生剂掺量增大而增加的速度，结果表明，渗透再生剂对轻度老化沥青针入度的影响强于普通再生剂。
(二)延度
两种再生剂对轻度老化沥青15℃延度的影响，再生沥青延度随着再生剂掺量的增加而增加，当 PTRA和STR掺量达到15%时，再生沥青的延度和新沥青的延度相差不大。轻度老化沥青的延度随普通再生剂 PTRA掺量增大而增加的速度明显小于 STR渗透再生剂掺量增大而增加的速度。结果表明，渗透再生剂对轻度老化沥青延度的影响强于普通再生剂。
(三)软化点
STR和 PTRA对轻度老化沥青软化点的影响，轻度老化沥青的软化点均能有效降低，当 PTRA和 STR掺量在10%-15%时，再生沥青的软化点和新沥青基本接近。轻度老化沥青的软化点随普通再生剂PTRA掺量增大而增加的速度明显小于STR渗透再生剂掺量增大而增加的速度。但是采用渗透型再生剂使再生沥青的高温性能减弱太快，导致再生沥青混合料容易产生车辙。因此，选用普通再生剂对轻度老化沥青再生效果较好。
(四)粘度
STR和 PTRA对轻度老化沥青135℃粘度的影响，随着再生剂掺量的增加轻度老化沥青的粘度逐渐降低，说明轻度老化沥青受到的流动阻力减小，流动性得到增强。轻度老化沥青的粘度随普通再生剂 PTRA掺量增大而增加的速度小于STR渗透再生剂掺量增大而增加的速度，当 STR的掺量在15%时，轻度老化沥青的粘度和新沥青相接近，这说明 渗透性再生剂STR再生剂比普通再生剂PTRA对轻度老化沥青胶体结构的恢复作用更好。但是再生沥青的粘度随渗透型再生剂的掺入急剧下降，对再生沥青的高温抗车辙性能减弱，因此，选用普通再生剂比较适合用轻度老化沥青的再生。
