渗透型再生剂制备及其对再生沥青混合料性能的影响

2022-12-11裴强

山西交通科技 2022年5期

裴强

（山西省交通科技研发有限公司，山西太原 030032）

沥青路面具有行车舒适、耐磨、低噪声等优势，在高等级公路中所占比重越来越大，但沥青路面中的胶结料在长期的自然环境和较重交通荷载双重作用下，会产生老化及性能衰减，导致出现不同程度的路面早期病害，使得沥青路面未达使用年限就需要大面积日常养护，翻修和重建任务越来越重，经估算，沥青路面每年回收的废旧集料高达2.2亿t，数量巨大。热再生技术可高效利用沥青混合料回收料（RAP），目前已经在沥青路面养护工程中得到广泛应用。

再生剂在热再生中可起到关键作用，能改善老化沥青的性能，但实际应用过程中再生剂在RAP表面渗透效果有限，导致再生沥青混合料性能不佳[1]。因此，项目组制备了一种渗透型再生剂，并考察其对再生沥青混合料性能的影响，为后续相关应用提供参考。

1 渗透型再生剂制备

1.1 主要原材料

表1 主要原材料

1.2 渗透型再生剂制备方法

将芳烃油、对苯二甲酸二辛酯、沥青按比例加入反应器中，升温至100℃～120℃搅拌15～20 min，加入渗透剂，继续搅拌15 min，制备得到渗透型再生剂。

2 再生沥青混合料的制备

本文采用AC-16作为再生沥青混合料的目标级配，沥青混合料回收料占集料总量的70%，新集料采用玄武岩。通过将铣刨的RAP抽提测其油石比和级配[2]，确定了RAP掺量70%时，新沥青的用量为2.1%，并明确了各档新集料的添加比例。再生沥青混合料的合成级配及各档范围如表2所示。

表2 再生沥青混合料级配范围

将RAP在130℃下预热2 h后倒入拌和锅中，干拌10 s，使RAP分散均匀，然后分别将预热至流动状态的渗透型再生剂、普通再生剂均匀地喷洒在RAP表面并拌和25 s，确保再生剂在RAP表面分散均匀，将新集料、矿粉在190℃下保温2～3 h后加入拌锅中继续拌和35 s，最后加入预热至140℃的新沥青，拌和10 s，制备得到再生沥青混合料。

3 再生沥青混合料性能研究

通过测试再生沥青混合料的浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比、弯拉应变、动稳定度等指标，对比评价渗透型再生剂、普通再生剂对再生沥青混合料性能的改善效果。再生剂掺量为再生剂占沥青混合料总质量的百分比。

3.1 水稳定性

沥青路面中的胶结料在长期的自然环境和较重交通荷载双重作用下，会产生黏附性降低等老化现象，导致抗水损性降低，因此考察再生剂对抗水损性能改善效果尤为重要。本文通过考察两种再生剂对浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比两大指标的影响，进而评价再生剂对混合料水稳定性的改善效果[3]。

由图1、图2可知，未添加再生剂的浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比指标无法满足规范要求，两种再生剂的添加均可改善再生沥青混合料的水稳定性，且掺量越大，改善越明显。而在再生剂掺量相同的情况下，渗透型再生剂对再生沥青混合料水稳定性的改善效果更明显，主要是由于其渗透扩散能力更强，与老化沥青接触过程中，短时间内能更好地调整老化沥青的胶体结构，使老化沥青的黏附性得到快速恢复，进而明显提升体系的抗水损害能力。

图1 再生剂掺量对浸水残留稳定度的影响

图2 再生剂掺量对冻融劈裂强度比的影响

3.2 低温抗裂性

老化沥青因轻质组分变少，在低温下表现为强度和劲度明显增大，变形能力显著下降，因此更易产生开裂，再生沥青混合料中含有大量老化沥青，若不对其进行还原再生，混合料低温性能很难达到路用要求。本文通过考察两种再生剂对抗弯拉强度、弯拉应变两大指标的影响，进而评价再生剂对混合料低温抗裂性的改善效果[4]。

由图3、图4可知，未添加再生剂的低温抗裂指标无法满足规范要求，两种再生剂的添加均可改善再生沥青混合料的低温抗裂性，且随着掺量增大，改善效果越明显。而在再生剂掺量相同的情况下，渗透型再生剂对再生沥青混合料低温抗裂性的改善效果更明显，主要是由于其渗透能力更强，与老化沥青接触过程中，更易在短时间内补充轻质组分，使老化沥青的低温性能得到快速恢复[5]，进而明显提升体系的低温抗裂性能。

图3 再生剂掺量对抗弯拉强度的影响

图4 再生剂掺量对弯拉应变的影响

3.3 高温稳定性

再生剂中含有大量轻组分油，当掺量小时改性效果不明显，掺量偏大时，容易造成其在混合料中的分布不均匀，形成软弱夹层，使再生沥青混合料容易产生车辙病害[6]。本文通过考察两种再生剂对动稳定度、车辙深度两大指标的影响，进而评价再生剂对混合料抗高温变形能力的负面影响。

由图5、图6可知，两种再生剂的添加均对再生沥青混合料的高温性能产生了负面影响，且随着掺量增大，负面影响越大。这是因为再生剂的加入补充了大量轻质组分，使得体系弹性降低、黏性增加，相应的抵抗高温变形能力减弱[7]。在再生剂掺量相同的情况下，普通再生剂对再生沥青混合料高温性能的负面影响更大，主要是由于其渗透能力不足，与老化沥青接触过程中不能快速扩散，容易在界面处形成软弱夹层，进而更易产生车辙病害。