高雪池， 曹衛(wèi)東， 韓冰， 于得水， 孫輝

(1.齊魯交通發(fā)展集團(tuán)有限公司， 山東 濟(jì)南 250101； 2.山東大學(xué) 土建與水利學(xué)院)

1 前言

廢舊瀝青路面再生利用是保護(hù)環(huán)境，節(jié)約資源，實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的重要技術(shù)措施，符合中國(guó)當(dāng)前的新發(fā)展理念。中國(guó)規(guī)范將瀝青路面再生技術(shù)分為4類：廠拌熱再生、就地?zé)嵩偕?、廠拌冷再生、就地冷再生。其中廠拌熱再生技術(shù)發(fā)展相對(duì)較早也較成熟，是目前為止應(yīng)用最為普遍的瀝青路面再生利用技術(shù)。如何有效地提高廢舊瀝青混合料的利用率已成為廠拌熱再生技術(shù)研究的熱點(diǎn)與重點(diǎn)問(wèn)題，采用瀝青再生劑是實(shí)現(xiàn)高摻量再生瀝青混合料的一種技術(shù)路徑。然而，無(wú)論是中國(guó)國(guó)內(nèi)還是國(guó)外常用的瀝青再生劑，大多摻加了價(jià)格高昂的改性劑來(lái)改善老化瀝青低溫延展性，從而使再生劑的價(jià)格居高不下，大大影響了高摻量再生瀝青混合料的推廣和應(yīng)用。

瀝青再生劑可以通過(guò)調(diào)節(jié)舊瀝青組分來(lái)改善其性能，這是根據(jù)生產(chǎn)調(diào)和瀝青的原理，通過(guò)加入低黏度油料或者標(biāo)號(hào)較高的新瀝青進(jìn)行調(diào)配，使調(diào)配后的再生瀝青達(dá)到所需要性能，從而滿足工程使用的要求。但這樣制得的再生瀝青混合料舊料摻量不高且水穩(wěn)性能和低溫穩(wěn)定性較差，再生劑中還需要添加適量的添加劑。該文提出一種瀝青再生劑配制的思路：選用適宜黏度的芳烴油作基礎(chǔ)油，添加適量的新瀝青為再生劑提供瀝青組分，然后加入非胺類瀝青抗剝落劑作為功能助劑來(lái)增強(qiáng)再生劑與廢料的黏附性及耐老化性。

2 試驗(yàn)材料與性能

2.1 原樣瀝青及老化瀝青

新瀝青對(duì)舊瀝青有一定的調(diào)和效果，同時(shí)能夠調(diào)節(jié)瀝青四組分之間的比例。原樣瀝青選用70#瀝青，經(jīng)薄膜烘箱老化試驗(yàn)?zāi)M瀝青短期老化，然后采用烘箱加熱進(jìn)行長(zhǎng)期老化獲得老化瀝青。烘箱溫度設(shè)定為135 ℃，瀝青每日取出勻速攪拌2 h以保證受熱均勻，持續(xù)5 d，從而制得老化瀝青。兩種瀝青的基本性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 瀝青的性能指標(biāo)

2.2 再生劑組分

2.2.1 原料油

芳烴油的加入主要是為了分散溶解老化瀝青中的瀝青質(zhì)，同時(shí)也可為老化瀝青補(bǔ)充減少的芳香分，它與新瀝青都可起到調(diào)整瀝青各組分間比例的效果。選用與瀝青黏度較為接近的中等黏度芳烴油，其技術(shù)性能指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 芳烴油技術(shù)指標(biāo)

2.2.2 瀝青抗剝落劑

該文選用的磷羥基有機(jī)物的非胺類瀝青抗剝落劑技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3。滿足相關(guān)規(guī)范要求。

表3 非胺類瀝青抗剝落劑技術(shù)指標(biāo)

常用的瀝青抗剝落劑有胺類抗剝落劑和非胺類抗剝落劑兩種，胺類抗剝落劑受熱易揮發(fā)有毒氣體，且其與瀝青表面僅發(fā)生物理吸附，熱穩(wěn)定性較差，長(zhǎng)期性能不良。非胺類抗剝落劑的熱穩(wěn)定性和耐久性優(yōu)良，與瀝青發(fā)生的吸附大多為化學(xué)吸附。非胺類瀝青抗剝落劑一般用于提高酸性石料的瀝青混合料水穩(wěn)定性，它作為再生劑的一種組分，主要作用有：① 老化瀝青與石料的黏附性較差，添加適當(dāng)?shù)目箘兟鋭┛梢蕴岣呃匣癁r青黏附性，增強(qiáng)再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性；② 加強(qiáng)再生劑與舊料的黏附性，這是因?yàn)榭箘兟鋭┑闹饕煞趾琢u基類有機(jī)物是兩性表面活性劑，具有優(yōu)良的增溶和乳化效果，且熱穩(wěn)定性優(yōu)于一般表面活性劑。

2.3 再生劑的制備

再生劑的配制流程如下：將稱量好的芳烴油在135 ℃下預(yù)熱10 min，勻速攪拌10 min；將預(yù)熱好的瀝青加入到芳烴油中，共同加熱到135 ℃后進(jìn)行勻速剪切或機(jī)械攪拌30 min，隨后添加抗剝落劑，繼續(xù)勻速攪拌20 min后制得再生劑。

3 正交試驗(yàn)與分析

3.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

參照已有的研究經(jīng)驗(yàn)初步確定再生劑中各組分的比例為：芳烴油70%～80%，70#瀝青10%～20%，抗剝落劑4%～6%。取再生劑在舊瀝青中的摻量為8%，則再生劑中各組分占舊瀝青的比例分別為：芳烴油5.6%～6.4%，70#瀝青0.8%～1.6%，抗剝落劑0.32%～0.48%。各因素水平取范圍的端值和中值，如表4所示。設(shè)計(jì)的L9(34)正交試驗(yàn)表見(jiàn)表5。

制備表5中的9種不同質(zhì)量比例的再生劑，然后分別按照8%的摻量加入到老化瀝青中，按照試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行再生瀝青的針入度、軟化點(diǎn)、延度及黏度試驗(yàn)。

表4 試驗(yàn)因素水平表

黏度試驗(yàn)采用美國(guó)RVDV2T型BrooKfield旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)定，選用27號(hào)轉(zhuǎn)子，試驗(yàn)溫度135 ℃。各組試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

3.2 直觀分析(極差分析)

為評(píng)價(jià)影響因素對(duì)各指標(biāo)的影響程度，對(duì)表5中各試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行直觀分析，結(jié)果見(jiàn)表6。

表5 再生劑配方正交試驗(yàn)方案及結(jié)果

表6 試驗(yàn)結(jié)果直觀分析(極差分析)

根據(jù)表6中的參數(shù)得到各因素對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)影響的大小順序，見(jiàn)表7。

根據(jù)表7每個(gè)指標(biāo)影響因素排序進(jìn)行比選，可以綜合選出該再生劑最優(yōu)的組合為A2B3C2，即再生劑各組分的比例為：芳烴油∶70#瀝青∶非胺類瀝青抗剝落劑=15∶4∶1。

表7 試驗(yàn)直觀分析結(jié)果

3.3 方差分析

直觀分析不能區(qū)分某因素下各水平對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果間的差異是由于因素不同水平所引起的還是由于試驗(yàn)誤差造成。為此，采用方差分析對(duì)各因素進(jìn)行顯著性分析，顯著性水平取α=0.05，方差分析結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 試驗(yàn)結(jié)果方差分析

由表8可以得出：在影響針入度的因素中，芳烴油和非胺類瀝青抗剝落劑對(duì)其有高度顯著的影響，而針入度以外的其他指標(biāo)，各因素的改變對(duì)這些指標(biāo)沒(méi)有顯著的影響。3種原材料中，瀝青抗剝落劑價(jià)格相對(duì)較高，芳烴油價(jià)格和瀝青相差不大，因此在兼顧各部分指標(biāo)和費(fèi)用的基礎(chǔ)上，最終確定再生劑的配方為：芳烴油∶70#瀝青∶非胺類瀝青抗剝落劑=15∶4∶1。

4 再生劑性能驗(yàn)證

制備的瀝青再生劑常溫下外觀為黑褐色的黏稠狀液體，表面均勻無(wú)分層現(xiàn)象，再生劑的基本指標(biāo)參數(shù)如表9所示。

表9 再生劑的基本指標(biāo)

其基本指標(biāo)滿足JTG F41-2008《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》中對(duì)熱拌瀝青混合料再生劑的技術(shù)要求。

4.1 再生劑對(duì)70#瀝青的再生效果

在老化的70#瀝青中分別添加瀝青質(zhì)量8%、10%摻量的再生劑，采用瀝青的三大基本性能指標(biāo)與黏度指標(biāo)評(píng)價(jià)瀝青再生的效果，試驗(yàn)結(jié)果如表10所示。

表10 70#瀝青老化后的再生效果

由表10可知：當(dāng)在老化的70#瀝青中添加10%摻量的再生劑時(shí)，再生瀝青的針入度與軟化點(diǎn)均恢復(fù)到原樣瀝青水平，其低溫延度雖未恢復(fù)到原水平，但仍有較大的恢復(fù)程度，總體效果良好。

4.2 再生劑對(duì)SBS改性瀝青的再生結(jié)果

將SBS改性瀝青按旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱短期老化后加烘箱長(zhǎng)期老化5 d的方式制備老化的改性瀝青，然后按8%的摻量添加再生劑，再生瀝青的性能試驗(yàn)結(jié)果如表11所示。

表11 SBS改性瀝青老化后再生效果

由表11可知：該再生劑對(duì)老化SBS改性瀝青的針入度影響極為顯著，對(duì)軟化點(diǎn)、低溫延度和旋轉(zhuǎn)黏度均有一定程度上的恢復(fù)效果。

5 結(jié)論

(1) 提出了一種瀝青再生劑配方組分，確定了瀝青再生劑的最優(yōu)配方，即芳烴油∶70#瀝青∶非胺類瀝青抗剝落劑=15∶4∶1。

(2) 再生瀝青的性能試驗(yàn)結(jié)果表明，再生劑對(duì)老化的70#瀝青及SBS改性瀝青均有較好的再生效果。