莊子欽 ， 胡成 （合肥工業(yè)大學(xué)，安徽 合肥 230009）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)于出行生產(chǎn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施的需求越來(lái)越大。但由于公路使用環(huán)境復(fù)雜，受雨水、溫度、自然災(zāi)害等外部環(huán)境影響，路面結(jié)構(gòu)極易產(chǎn)生病害。因此，為保證通行，必須及時(shí)維護(hù)以保證暢通。而瀝青路面養(yǎng)護(hù)所產(chǎn)生的回收料，目前一般作為低價(jià)值目標(biāo)予以利用或作為垃圾而填埋，不僅污染環(huán)境，而且又占用土地[1]。將大量瀝青路面回收料（RAP）合理加以利用，在滿(mǎn)足現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的條件下，重新高質(zhì)量地回到路面結(jié)構(gòu)層中去，同時(shí)又可降低造價(jià)、保證路用性能，這一點(diǎn)對(duì)當(dāng)前我國(guó)的低碳環(huán)保的綠色經(jīng)濟(jì)十分重要。而熱再生中，舊料參配比不高，我國(guó)僅30%左右[2],且當(dāng)回收瀝青摻量高于30%以后,混合料的再生瀝青針入度、延度值就不能滿(mǎn)足規(guī)范要求。隨著RAP材料摻量的增加，瀝青混合料的抗車(chē)轍性能逐漸提高，而低溫性能、抗水損害性能和疲勞性能卻逐漸變差[3]。目前，美國(guó)再生瀝青混合料的用量幾乎為全部路用瀝青混合料的一半，80%的廢棄瀝青混合料得到再生利用。對(duì)路面基層而言，RAP的允許用量為15%～100%，在美國(guó)約有27.1%的州允許使用50%的RAP，有22.9%的州對(duì)RAP的用量沒(méi)有限制。而磨耗層RAP的允許用量為0～100%，22.9%的州不允許使用RAP，而16.6%的州對(duì)RAP的用量無(wú)限制[4]。針對(duì)目前省內(nèi)舊料參配比不高的現(xiàn)象，合肥孚成活性材料技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司經(jīng)過(guò)多年研發(fā)，已經(jīng)初步解決關(guān)鍵活性再生劑及活性再生乳化劑技術(shù)的難題。本研究通過(guò)具體的試驗(yàn)和檢測(cè)，進(jìn)一步探究影響該乳化再生劑的乳化能力因素，為實(shí)現(xiàn)瀝青混合料全再生的生產(chǎn)，提供試驗(yàn)及理論基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)材料

瀝青路面回收銑刨料：六武高速六安段路面瀝青回收料。

再生劑：合肥譽(yù)盛公司的Z4-EM。

瀝青：中石化70號(hào)重交瀝青。

SBS膠乳：合肥譽(yù)盛新材料有限公司研發(fā)的4303 SBS膠乳。

芳烴、R42.5普通硅酸鹽、礦粉。

2 試驗(yàn)結(jié)果

廠拌熱再生瀝青路面作為多工序的單一工業(yè)產(chǎn)品，其質(zhì)量必定受到多種因素的影響[5]，本試驗(yàn)著重探究養(yǎng)護(hù)時(shí)間、成型溫度和配合比對(duì)乳化劑乳化性能的影響。

2.1 養(yǎng)護(hù)時(shí)間影響試驗(yàn)

通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)、劈裂抗拉試驗(yàn)、凍融循環(huán)試驗(yàn)和小梁試驗(yàn)，對(duì)養(yǎng)護(hù)時(shí)間分別為1d、3d、7d的瀝青再生料進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)比其馬歇爾穩(wěn)定度、劈裂抗拉強(qiáng)度、凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度和彎拉應(yīng)變，分析養(yǎng)護(hù)時(shí)間對(duì)再生乳化劑乳化性能的影響。

銑刨料級(jí)配RAP10-15∶RAP5-10∶RAP0-5∶水泥=38.5∶35∶25∶1.5，RAP10-15抽提油石比為2.4%,RAP5-10抽提油石比為3.5%,RAP0-5抽提油石比為5.6%,按比例合成油石比為3.5%，加乳化瀝青的總油石比為4.7%。乳化瀝青用量為2%，其中Z4-EM摻量為2.6%，固含量為60%。

養(yǎng)護(hù)時(shí)間影響試驗(yàn) 表1

試驗(yàn)分析見(jiàn)圖1和圖2，結(jié)果表明在養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加下，馬歇爾穩(wěn)定度與彎拉應(yīng)變有所增加，而劈裂抗拉強(qiáng)度及凍、融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度基本不變。可見(jiàn)，隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加，瀝青混合料的高溫性能和低溫抗裂性能都有所增加，乳化再生劑的乳化效果逐漸顯現(xiàn)。

圖1 馬歇爾穩(wěn)定度與養(yǎng)護(hù)時(shí)間關(guān)系圖

圖2 彎拉應(yīng)變與養(yǎng)護(hù)時(shí)間關(guān)系圖

2.2 成型溫度與配合比影響試驗(yàn)

通過(guò)小梁彎曲試驗(yàn)，記錄瀝青再生混合料在不同成型溫度，不同Z4-EM摻量等條件下彎拉應(yīng)變等的變化，分析成型溫度與配合比對(duì)再生劑乳化性能的影響。

小梁彎曲試驗(yàn)采用銑刨料級(jí)配為RAP10-15∶RAP5-10∶RAP0-5∶礦粉=62∶11.5∶25∶1.5的混合料，其中RAP10-15抽提油石比為3.0%,RAP5-10抽提油石比為3.5%,RAP0-5抽提油石比為6.2%,按比例合成油石比為3.8%，加乳化瀝青的總油石比為6.1%。礦料加熱160℃，乳化瀝青8℃，拌缸160℃，出料140℃。試驗(yàn)溫度-10℃。養(yǎng)護(hù)時(shí)間1d。每組試驗(yàn)共有7根樣品，試件尺寸為30mm×35mm×250mm。試驗(yàn)結(jié)果如表2

成型溫度與配合比影響試驗(yàn) 表2

試驗(yàn)表明：相比成型溫度150℃與130℃條件下的全再生瀝青，試件的彎拉強(qiáng)度和彎拉應(yīng)變都有所增加，但提高成型溫度至150℃，對(duì)瀝青混合料的低溫彎曲性能提升不顯著。合肥譽(yù)盛公司的Z4-EM再生劑具有較好的溫拌全再生效果。

圖3表明，乳化瀝青中Z4-EM摻量為4.5%時(shí)，SBS膠乳摻量越高，瀝青全再生混合料的彎拉應(yīng)變?cè)黾?，瀝青混合料的低溫彎曲性能也增加。相較于傳統(tǒng)乳化瀝青-水泥再生混合料，SBS改性乳化瀝青-水泥再生混合料的破壞應(yīng)變?cè)龃罅?2%，說(shuō)明其低溫性能更加良好[6]。SBS改性乳化瀝青技術(shù)對(duì)瀝青再生也有著積極的作用。再生料的彎拉應(yīng)變隨著SBS膠乳摻量的增加而顯著增加，SBS膠乳能夠顯著提升瀝青再生混合料的低溫抗裂性能。

圖3 膠乳摻量與彎拉應(yīng)變關(guān)系圖

圖4 Z4-EM摻量與彎拉應(yīng)變關(guān)系圖

圖4表明，SBS膠乳摻量為2.2%時(shí)，全再生混合料的最大破壞應(yīng)變隨再生乳化劑的增加而顯著增加，說(shuō)明Z4-EM能夠顯著改善再生瀝青混合料的低溫特性，顯著改善了老化瀝青的脆斷性。

圖5 乳化瀝青與應(yīng)變關(guān)系圖

圖5表明，當(dāng)Z4-EM摻量為4.5%、SBS膠乳摻量為2.2%，乳化瀝青用量增加，對(duì)彎拉強(qiáng)度影響不高，但是可增加瀝青混合料的彎拉應(yīng)變，塑性增加。增加乳化瀝青用量，雖然Z4-EM與SBS膠乳的摻量保持不變，但各自的總量都有所增加，也能夠使瀝青再生料的彎拉應(yīng)變?cè)黾印?/p>

另外，在瀝青再生料中加入1.5%的芳烴，反而使樣品的彎拉應(yīng)變變小，稍微降低了再生料的低溫抗裂性。這表明在Z4-EM再生劑的作用下，芳烴的含量對(duì)再生混合料的低溫抗裂性能沒(méi)有提升，反而有所下降。

3 結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)分析，可得出以下結(jié)論：

①隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加，乳化再生劑再生的全再生混合料的路用性能逐漸提高。

②合肥譽(yù)盛公司的Z4-EM再生劑具有較好的溫拌效果，130℃的條件下，就可以完成再生。

③Z4-EM再生劑能夠顯著改善老化瀝青的脆斷性，大幅度提升低溫最大破壞應(yīng)變，Z4-EM摻量越多，最大破壞應(yīng)變就越高。SBS膠乳摻量的提高，也能提高瀝青混合料的低溫抗裂性能。本試驗(yàn)中，成型溫度140℃，乳化瀝青用量為3.7%，其中SBS膠乳摻量2.2%，Z4-EM摻量5.5%時(shí)，瀝青再生料的低溫抗裂性能最好。

試驗(yàn)測(cè)試及分析表明乳化劑Z4-EM摻量、SBS膠乳摻量與乳化瀝青用量對(duì)乳化性能的影響較大。乳化劑Z4-EM作為瀝青再生劑具有優(yōu)良的抗水損壞性能和抗凍性能。