查旭東，曾 軍，蔡誠(chéng)秀

（長(zhǎng)沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

瀝青路面在長(zhǎng)期的行車荷載和自然環(huán)境因素的作用下，其中的瀝青膠結(jié)料逐漸老化而變硬發(fā)脆，使得舊瀝青路面的耐久性能（抗開(kāi)裂、抗變形、抗疲勞及抗水損等）和路用性能（平整、舒適及低噪等）逐漸降低，從而影響道路的服務(wù)能力和行車安全［1－2］.為了恢復(fù)舊瀝青路面的使用性能并利于資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)，舊瀝青路面再生技術(shù)得到越來(lái)越廣泛的重視，其中恢復(fù)舊瀝青性能已成為研究的熱點(diǎn)［3－5］.

目前，對(duì)舊瀝青的再生技術(shù)主要有摻加再生劑、新瀝青和改性劑等方法.用這些方法來(lái)調(diào)節(jié)舊瀝青的組分結(jié)構(gòu)，在一定程度上恢復(fù)其喪失的粘彈性、溫度穩(wěn)定性和抗老化等使用性能，使之滿足路用要求［6－9］.在實(shí)際應(yīng)用中，需根據(jù)舊瀝青老化程度及舊路面再生技術(shù)進(jìn)行選擇.對(duì)于熱再生技術(shù)，通常摻加再生劑和新瀝青對(duì)舊瀝青進(jìn)行再生［10－13］.為此，本研究結(jié)合浙江省102省道杭昱線（臨安段）舊瀝青路面廠拌熱再生利用試驗(yàn)路，選取摻配好的4種再生瀝青，通過(guò)大量室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)比分析新瀝青對(duì)再生瀝青性能的影響規(guī)律，以確定合理的新瀝青摻量，為選取舊瀝青路面材料的合理利用率提供科學(xué)依據(jù).

1 再生瀝青性能分析

新瀝青為A－70＃道路石油瀝青，舊瀝青為試驗(yàn)路現(xiàn)場(chǎng)取料抽提后獲得，且其老化前也為70＃瀝青，已使用6年時(shí)間.相應(yīng)的新、舊瀝青主要性能檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1.從表1中可以看出，舊瀝青的飽和分和芳香分含量減少約10%，導(dǎo)致針入度和延度顯著降低，軟化點(diǎn)和粘度明顯升高，這表明舊瀝青老化嚴(yán)重，舊瀝青路面再生利用時(shí)需摻加再生劑和新瀝青進(jìn)行改善.

目前國(guó)內(nèi)、外瀝青再生劑的品種非常多，新開(kāi)發(fā)的再生劑也不斷涌現(xiàn)，而再生劑的摻量及再生效果和性能差別很大.為了選取合理的再生劑，試驗(yàn)時(shí)選取了4種代表性再生劑，分別稱為A型、B型、C型和D型，相應(yīng)的性能檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2.

表1 新、舊瀝青性能檢驗(yàn)結(jié)果Table 1 The test results of performances of new and old asphalts

表2 再生劑性能檢驗(yàn)結(jié)果Table 2 The test results of performances of recycling agents

根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》（JTG F41－2008）的規(guī)定，A型和C型屬于RA－1型再生劑，B型為RA－5型再生劑，且飽和分和芳香分含量均在60%以上；由于D型再生劑常溫下很粘稠，不流動(dòng)，難以檢驗(yàn)常規(guī)指標(biāo)，為此，測(cè)試其60℃和135℃布氏粘度，分別為16850mPa·s和544mPa·s，滿足0.01～20Pa·s的要求.

為了確定4種再生劑的適宜摻量，采用外摻法分別選取不同摻量的再生劑與舊瀝青融合制備成再生瀝青，并測(cè)試其相應(yīng)的各項(xiàng)性能指標(biāo).同時(shí)，考慮到再生劑多由飽和分和芳香分含量高的輕質(zhì)油低粘度油、樹(shù)脂或植物油等材料混合制成，這些輕質(zhì)組分在高溫下易揮發(fā)和氧化，因此，在廠拌熱再生技術(shù)中，再生劑摻量不宜過(guò)多.故以50＃瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為目標(biāo)性能要求，由此得到4種再生劑的適宜摻量和再生瀝青的主要性能，見(jiàn)表3.

表3 再生瀝青性能檢驗(yàn)結(jié)果Table 3 The test results of performances of regenerated asphalts

從表3可以看出，再生劑的摻量與其粘度呈正比，按其摻量從大到小順序?yàn)镈型、B型、A型和C型，其中，C型再生劑摻量最少，反映了其單位摻量改善效果最佳，較適用于廠拌熱再生.同時(shí)，這4種再生瀝青的針入度和軟化點(diǎn)均滿足50＃目標(biāo)瀝青的性能要求，但15℃延度相差較大.這主要是由于抽提的舊瀝青含有雜質(zhì)及再生劑性能差別而造成，因此有必要進(jìn)一步通過(guò)摻加新瀝青進(jìn)行調(diào)節(jié)，以提高其柔韌性.

2 新瀝青對(duì)再生瀝青性能的影響

為了進(jìn)一步提高再生瀝青的性能，在再生劑與舊瀝青摻配的基礎(chǔ)上，按內(nèi)摻法分別選取20%，40%，60%和80%4個(gè)新瀝青摻量與再生瀝青摻配.為討論方便，將新瀝青與再生瀝青摻配后稱為調(diào)和瀝青.同時(shí)，為了確保新瀝青與再生瀝青很好地?cái)U(kuò)散融合，調(diào)和瀝青的制備方法為：將恒溫預(yù)熱的105℃舊瀝青、70℃再生劑與135℃新瀝青混合，攪拌3～5min后置于105℃的恒溫中加熱5～10min后繼續(xù)攪拌，重復(fù)4～5次，總共攪拌時(shí)間為30min，之后靜置8～12h；制模前1h放入105℃的恒溫烘箱中靜置10min后，升溫到135℃加熱10min制模，測(cè)試其性能指標(biāo).

試驗(yàn)時(shí)，主要測(cè)試調(diào)和瀝青的針入度P、軟化點(diǎn)T、15℃延度D和135℃布氏粘度η等4個(gè)性能指標(biāo)，由此得到各指標(biāo)隨新瀝青摻量m變化規(guī)律曲線分別如圖1～4所示，相應(yīng)的相關(guān)關(guān)系見(jiàn)表4.其中，由于調(diào)和瀝青的15℃延度在新瀝青摻量較大時(shí)超過(guò)100cm，因此未進(jìn)行回歸分析.

從圖1～4和表4中可以看出：

圖1 針入度P隨新瀝青摻量m變化曲線Fig.1 The change curves of penetration with contents of new asphalt

圖2 軟化點(diǎn)T隨新瀝青摻量m變化曲線Fig.2 The change curves of softening points with contents of new asphalt

圖3 15℃延度D隨新瀝青摻量m變化曲線Fig.3 The change curves of 15℃ductility with contents of new asphalt

表4 調(diào)和瀝青性能與新瀝青摻量之間的相關(guān)關(guān)系分析結(jié)果Table 4 The analysis results of correlations between performances of blended asphalt and contents of new asphalt

圖4 135℃布氏粘度η隨新瀝青摻量m變化曲線Fig.4 The change curves of 135℃Brookfield viscosity with contents of new asphalt

1）隨著新瀝青摻量的增加，4種調(diào)和瀝青的針入度均呈指數(shù)關(guān)系增大，二者之間的相關(guān)性良好，各調(diào)和瀝青的復(fù)相關(guān)系數(shù)均在0.85以上，根據(jù)針入度增加趨勢(shì)從大到小的順序?yàn)镃型、D型、B型和A型，這表明新瀝青起到軟化再生瀝青的作用，改善了其高溫性能.

2）隨著新瀝青摻量的增加，4種調(diào)和瀝青的軟化點(diǎn)呈線性減少，復(fù)相關(guān)系數(shù)均在0.90以上，相關(guān)性優(yōu)良，按軟化點(diǎn)減少趨勢(shì)從大到小的順序?yàn)锳型、C型、D型和B型.這表明新瀝青摻入降低了再生瀝青的軟化點(diǎn).

3）A型、B型和C型3種再生瀝青摻配新瀝青后，延度都得到很好的改善，摻配60%的新瀝青后，延度即能達(dá)到大于100cm的技術(shù)要求，同時(shí)舊瀝青摻配4%的D型再生劑也能達(dá)到相應(yīng)的要求.按延度增加趨勢(shì)從大到小的順序?yàn)镈型、C型、A型和B型.因此，新瀝青的摻入可有效地提高再生瀝青的柔韌性，改善低溫性能.

4）隨著新瀝青摻量的增加，4種調(diào)和瀝青的布氏粘度均呈指數(shù)關(guān)系減小，二者之間的復(fù)相關(guān)系數(shù)均超過(guò)0.95，表明相關(guān)性非常好，按粘度降低幅度順序?yàn)锳型、C型、D型和B型.因此，新瀝青有效地調(diào)節(jié)了再生瀝青的粘度，增加了施工和易性.

按新瀝青單位摻量總體改善效果從大到小順序?yàn)镃型、D型、A型和B型.同時(shí)，根據(jù)A－70＃瀝青性能針入度目標(biāo)60（0.1mm）的要求，通過(guò)線性內(nèi)插分析可以得到，A型、B型、C型和D型調(diào)和瀝青的新瀝青摻量分別為88.2%，86.7%71.1%和83.3%，其余軟化點(diǎn)、延度和粘度等性能指標(biāo)均滿足技術(shù)要求，并且除了針入度目標(biāo)要求以外，延度是確定新瀝青摻量的重要指標(biāo)之一.因此，C型調(diào)和瀝青的新瀝青摻量要求最小，這表明其可以更多地再生利用舊瀝青路面材料，按舊料瀝青含量4%～5%計(jì)算，舊瀝青混合料的摻量可達(dá)到15%～35%，因此它具有更高的性價(jià)比.

3 結(jié)論

1）選取了4種再生劑按A－50＃瀝青的目標(biāo)要求對(duì)舊瀝青進(jìn)行再生，結(jié)果表明，再生劑的摻量與其粘度呈正比，當(dāng)A型、B型、C型和D型再生劑的摻量分別為7%，10%，5%和11%時(shí)，針入度和軟化點(diǎn)均達(dá)到目標(biāo)性能要求，但其延度相差較大需進(jìn)一步摻入新瀝青進(jìn)行調(diào)和改善.按再生劑單位摻量改善效果從大到小順序?yàn)镃型、A型、B型和D型.因此，粘度低且摻量少的再生劑較適用于廠拌熱再生.

2）在4種再生瀝青中分別摻入20%，40%60%和80%的新瀝青后，調(diào)和瀝青的各項(xiàng)性能均得到明顯改善.回歸分析表明，隨著新瀝青摻量的增加，調(diào)和瀝青的針入度呈指數(shù)關(guān)系增加，軟化點(diǎn)呈線性減少，布氏粘度呈指數(shù)關(guān)系下降，且相關(guān)性優(yōu)良.同時(shí)，延度隨著新瀝青摻量增加迅速增大在新瀝青摻量達(dá)到60%以后，調(diào)和瀝青的延度均超過(guò)100cm的要求.按新瀝青單位摻量總體改善效果從大到小順序?yàn)镃型、D型、A型和B型.因此，在再生瀝青針入度要求的基礎(chǔ)上，延度是確定新瀝青摻量的重要指標(biāo)之一.

3）按A－70＃瀝青目標(biāo)要求，C型調(diào)和瀝青的再生劑和新瀝青的摻量均最少，可以有效減少再生劑揮發(fā)和氧化對(duì)再生瀝青性能的影響，而且可以提高舊瀝青路面材料的利用率，較適合于廠拌熱再生技術(shù)應(yīng)用.

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