陸偉強(qiáng),廖克儉,王洪國,王 洋
(遼寧石油化工大學(xué) 石油化工學(xué)院,遼寧撫順,113001)
廢舊SBS改性瀝青混合料再生工藝
陸偉強(qiáng),廖克儉,王洪國,王 洋
(遼寧石油化工大學(xué) 石油化工學(xué)院,遼寧撫順,113001)
采用黑河-大連高速公路(代號(hào)HD-10)和北京-沈陽高速公路(代號(hào)SMA-20)廢舊SBS改性瀝青混合料為原料,采用溶劑抽提法從混合料中抽提取出舊瀝青,并對(duì)其理化性質(zhì)及組分進(jìn)行分析。比較兩者性質(zhì)和組成差別,分別選用LKJ-I劑和LKJ-II劑作為再生劑對(duì)HD-10和SMA-20進(jìn)行調(diào)和,找到合適的再生劑和相對(duì)應(yīng)的配比,使兩種再生后的SBS改性瀝青滿足(JTG F40-2004 I-A類)標(biāo)準(zhǔn)要求。
廢舊SBS改性瀝青;再生劑;調(diào)和
我國現(xiàn)今高速公路大都用SBS作為添加劑用來改善瀝青路面的使用性能,2000年以后國產(chǎn)瀝青用量高達(dá)410萬t,其中改性瀝青占有1/5左右,sbs改性效果也十分突出,目前來說其成為主導(dǎo)的改性材料,根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),歐洲地區(qū)使用sbs作為改性材料的占總量45%,歐美27個(gè)瀝青公司中sbs改性材料的使用率也接近1/3。由此可見,SBS改性瀝青在改性瀝青中占有舉足輕重的地位,而廢舊的SBS改性瀝青混合料的再生逐漸成為研究的熱點(diǎn)[1]。
然而“九五”,“十五”期間的高速公路陸續(xù)進(jìn)入返修期,嚴(yán)重老化。面對(duì)這些堆積如山的廢舊瀝青混合料,國內(nèi)有關(guān)部門也在尋找合理的方式解決這個(gè)棘手的問題。其中科學(xué)有效地利用這些廢料, 從技術(shù)上解決廢舊瀝青的問題,不但節(jié)約了資源而且又保護(hù)了環(huán)境,對(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大。
本實(shí)驗(yàn)利用溶劑抽提法將舊瀝青從混合料中進(jìn)行回收,并分析回收瀝青的理化性質(zhì)和組分差別,選擇合適的再生劑,然后對(duì)對(duì)應(yīng)的廢舊SBS瀝青進(jìn)行調(diào)和,最終再生出符合JTG F40-2004[2]標(biāo)準(zhǔn)的再生SBS改性瀝青。
1.1 SBS改性瀝青混合料中瀝青的回收處理
再生SBS改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)[3]需要測得以下幾個(gè)量:舊瀝青的回收率,老化后瀝青的理化性質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)采用苯溶劑抽提法[4,5]:首先將廢舊瀝青混合料中舊瀝青充分溶解到苯溶劑中,然后用蒸餾法回收舊瀝青和溶劑的混合溶液中的苯溶劑。本實(shí)驗(yàn)所選廢舊瀝青混合料為黑大、京沈兩種高等級(jí)公路的廢舊SBS改性瀝青混合料。
實(shí)驗(yàn)方法具體步驟為:
(1)將上述兩種瀝青混合料破碎成小顆粒(黃豆大小即可)具體看情況而定,然后從清水將混合料上的明顯泥土洗去,并晾干,等干燥后,稱其重后裝入入容器中。
(2)加入苯溶劑(體積比大約1∶1)倒入的溶劑浸沒混合料的2/3即可,然后充分?jǐn)嚢?,使其充分溶? h左右,通過用溶劑苯反復(fù)清洗盡可能完全的溶解完舊瀝青。
(3)對(duì)提取的瀝青混合溶液進(jìn)行熱抽濾,除去溶液中多余的灰分,灰分的存在會(huì)造成一定的誤差。
(4)將去除去灰分后的的瀝青溶液倒入蒸餾燒瓶中,然后進(jìn)行常壓蒸餾,直到回收絕大部分苯溶劑為止,繼而將粗瀝青倒入金屬容器中。
(5)將粗瀝青放入真空干燥箱中,進(jìn)行減壓蒸餾(溫度不要超過110,過高的溫度容易造成瀝青的進(jìn)一步老化),將粗瀝青中所殘留的溶劑和水分蒸出后,稱重記錄。
此方法結(jié)合了離心分離法(JTJ 052-TO724)和單回收瀝青的阿布森法(JTJ 052-TO726)的優(yōu)點(diǎn),實(shí)驗(yàn)設(shè)備投入小,操作簡單,通過測量出回收瀝青的質(zhì)量,即可計(jì)算出廢舊瀝青混合料中舊瀝青回收率。廢舊SBS改性瀝青回收過程如圖1。
圖1 廢舊SBS改性瀝青回收?qǐng)DFig.1 Recycling Process of Waste SBS Modified Asphalt
1.2 所回收瀝青的基本物性評(píng)價(jià)
代號(hào)為HD-10和SMA-20的瀝青分別是黑河-大連高速公路廢舊SBS改性瀝青和北京-沈陽高速公路廢舊SBS改性瀝青。
成功回收出舊瀝青之后,對(duì)所回收舊瀝青測定針入度(按GB/T 4509方法測)、軟化點(diǎn)(按GB/T 4507方法測)、延度(按GB/T 4508方法測)三大指標(biāo)及其回收率,測定結(jié)果如表1所示。
表1 兩種舊瀝青的基本理化性質(zhì)Table 1 Physical And Chemical Properties of Two Kinds of Used Asphalt
由表1分析:SMA-20的老化程度比HD-10嚴(yán)重,軟化點(diǎn),延度,針入度指標(biāo)均嚴(yán)重失調(diào)。不過HD-10雖然老化程度比SMA-20稍好,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40-2004)的標(biāo)準(zhǔn)。
2.1 再生劑的選擇
目前,石油瀝青的制備方法主要有調(diào)和法生產(chǎn)調(diào)和瀝青、減壓深拔工藝制取直餾瀝青、氧化法制取氧化瀝青等。由于調(diào)和法設(shè)備簡易,投入小,方法方便快捷 、操作簡單靈活,所以基于本實(shí)驗(yàn)室的條件優(yōu)先考慮調(diào)和法。4%~5%是瀝青混合料中瀝青質(zhì)量分?jǐn)?shù)的基本量,而根據(jù)表2中舊瀝青回收率可以看出,兩種路面的瀝青含量大致沒有變化,因此不用補(bǔ)充新瀝青,直接添加再生劑再生即可。具體成分見表2。
表2 廢舊SBS瀝青和所選再生劑的化學(xué)組成Table 2 Chemical Composition of Waste SBS Modified Asphalt and Selected Regenerant
L.W.Corbett提出瀝青由飽和分、芳香分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)組成。然而不同的成分對(duì)于瀝青的物理性質(zhì)起到不同的作用。具體各組分對(duì)瀝青性質(zhì)的影響見表3。
表3 瀝青各組分對(duì)其性質(zhì)的影響Table 3 The effect of composition of asphalt on its performance
Milton Meng Liu[6,7]等提出當(dāng)瀝青中所飽和分與芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的量之間達(dá)到一定比例關(guān)系時(shí),瀝青才會(huì)具有較好的路用性能。其組分大致比例為(w%):膠質(zhì)19%~39%,芳香分32%~60%,飽和分13%~31%,瀝青質(zhì)6%~15%,蠟含量<3%。從舊瀝青再生機(jī)理可知:要使老化瀝青恢復(fù)原有性能,即將老化瀝青和原瀝青的組分進(jìn)行比較后,向老化瀝青中加入所缺少的組分(即添加瀝青再生劑),使組分重新協(xié)調(diào)。
因此將含飽和分高,瀝青質(zhì)和膠質(zhì)少的 LKJ-I型再生劑恢復(fù)飽和分相對(duì)較少的HD-10舊瀝青;選擇芳香分高,膠質(zhì)高的LKJ-II型再生劑恢復(fù)芳香分,膠質(zhì)相對(duì)較低的SMA-20型舊瀝青。通過添加不同比例的再生劑情況下,比較這些不同用量對(duì)瀝青性能的差別,具體用量見表4-5。
表4 LKJ-I再生劑再生HD-10舊瀝青的實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of LKJ-I Regeneration HD-10 Waste Asphalt
表5 LKJ-II再生劑再生SMA-20舊瀝青的實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of LKJ-II Regeneration SMA-20 Waste Asphalt
由表4-5可知當(dāng)加入6%LKJ-I再生劑后HD-10舊瀝青符合標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)加入10%LKJ-II再生劑SMA-20舊瀝青同樣達(dá)到了《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004 I-A類標(biāo)準(zhǔn)瀝青的要求[8]。
表6 廢舊SBS改性瀝青的理化性質(zhì)Table 6 Physical and Chemical Properties of SBS Modified Asphalt
2.2 再生SBS改性瀝青的理化性質(zhì)
將2種瀝青分別加入比例的再生劑[9],再110℃~120 ℃熱熔融,攪拌均勻(10 min 1次,每次攪拌1 min,攪拌4次即可)。再生出SBS改性瀝青后測其理化性質(zhì),結(jié)果見表6。
目前,調(diào)和法設(shè)備簡易,投入小,方便快捷,是制備瀝青方法中經(jīng)濟(jì)可行性很高的方法,試驗(yàn)中對(duì)于再生劑的選擇至關(guān)重要,更要注意的是對(duì)調(diào)和試驗(yàn)中對(duì)溫度,時(shí)間等細(xì)節(jié)環(huán)節(jié)的控制。
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Recycling Technology of Waste SBS Modified Bitumen Mixture
LU Wei-qiang, LIAO Ke-jian, WANG Hong-guo, WANG Yang
(School of Petrochemical Engineering ,Liaoning Shihua University, Liaoning Fushun 113001,China)
Taking waste SBS modified asphalt mixture from Heihe-Dalian highway(HD-10) a nd Beijing-Shenyang highway(SMA-20) as raw materials, asphalt was extracted from the mixture by the solvent method in order to recycle waste a sphalt, then c omposition a nd p hysical-chemical p roperties o f e xtracted a sphalt w ere analyzed. T hrough comparing properties and compositions of two kinds of extracted asphalt , LKJ-I and LKJ-II were respectively used to blend H D-10 and SM A-20,suitable r egenerant and r atio w ere det ermined, w hich ca n m ake t wo kinds of r ecycled asphalt meet the technical specifications for construction of asphalt pavement (called JTG F40-2004 I-A)
Waste SBS modified asphalt; Regenerative agent; Blending
TE 626.8+6
A
1671-0460(2012)04-0345-03
2012-3-21
陸偉強(qiáng)(1986-),男,浙江桐鄉(xiāng)人,碩士學(xué)位,2012年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)化學(xué)工藝專業(yè),石油化學(xué)品方向。E-m ail:163lw q@163.com。
廖克儉(1956-),男,教授,博士學(xué)位,從事石油化學(xué)品研究。E-m ail:13904138395@126.com。