沥青的老化和再生利用

报告
报告
报告
GB/T8928 （半固态和 固态） GB/T 1884 （液态）
外观
表观均匀、无分层现象 薄膜烘箱（TFOT）或旋转薄膜烘箱（RTFOT）
黏度比B，不大于
3
3
3
3
3
3
质量变化±，％， 不大于
3
4
4
3
3
3
观察
美国热拌沥青再生剂（ASTM)
Test
Test Method
RA1
RA5 RA25 RA75 RA250 RA500
300
AASHTO MP1a Specifications
CEC
RWM
Avg 7-day Max, oC PG 46
PG 52
PG 58
PG 64
PG 70
PG 76
PG 82
1-day Min, oC
-34 -40 -46 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -46 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28 -34 -40 -10 -16 -22 -28 -34 -10 -16 -22 -28 -34
10 7
(Dynamic Shear Rheometer) DSR G* sin d
4 25 22 19 16 13 10 7 25 22 19 16 13 31 28 25 22 19 16 34 31 28 25 22 19 37 34 31 28 25 40 37 3248 31
Creep Stiffness, TP1: Determine Critical Cracking Temperature as described in PP42
RA25
901～ 4500
RA75
4501～ 12500
RA250
12501～ 37500
RA500
37501～ 60000
试验方法 SH/T
闪点/℃，不低于 220 220
220
220
220
220
GB/T 267
饱和分/％，不大于 30
30
30
30
30
30
SH/T 0509
密度/g/cm3
报告 报告 报告
沥青的老化和再生利用
目录
一 沥青老化及其评价方法 二 老化沥青的再生原理 三3 再生剂及其选择原则 四4 再生沥青的性质
常识
有机材料在光、温度、水、大气、污染物、 应力等因素作用下，其性质会发生变化。
沥青是一种有机大分子材料。 沥青在施工/使用过程中，性质都会发生
变化，生混合 料中沥青粘度
操作安全
防止挥发引起 硬化及污染空
气
防止离析
再生沥青的耐 久性
用于密度计算
试验方法 ASTM D2174-071
ASTM D92-072
ASTM D160-61
ASTM D2006-70
ASTM D2006-70 ASTM D70-072
L 0.08-0.5
>177 >149 >191 >210 >0.5
Report Value
( Bending Beam Rheometer) BBR “S” Stiffness & “m”- value
-24 -30 -36 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 0 -6 -12 -
旋转薄膜烘箱试验（RTFOT） 短期老化
旋转老化瓶试验
压力老化罐试验
氧化老化试验
长期老化
吸氧试验
GB/T15180-2010 重交通道路沥青
A级新旧道路石油沥青标准的比较
指标
针入度(25℃,5s,100g)
适用的气候分区
针入度指数 PI 不小于
软化点(R&B) 不小于
60℃动力粘度不小于
AR
10.0
10
5.0
0 0
5
10
15
20
25
老化时间/h
0.0
0
5
10
15
20
25
老化时间/h
Institute of Heavy Oil Processing
沥青化学组成与使用性能的关系
沥青的化学组成按“ 族”分为饱和分、芳香分、胶 质、沥青质。
“族”组分分离是按照极性分的。 沥青老化过程中，饱和分相对惰性，芳香分减少，
> 2.20 kPa
(Dynamic Shear Rheometer) DSR G*/sin d
46
52
58
64
70
76
82
(PRESSURE AGING VESSEL) PAV
20 Hours, 2.07 MPa 90
90
100
100
100 (110)
100 (110)
110 (110)
< 5000 kPa
-24 -30 -36 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 0 -6 -12 -18 -24
目录
一 沥青老化及其评价方法 二 老化沥青的再生原理 三3 再生剂及其选择原则 四4 再生沥青的性质
％ %A cm A cm A cm A
新标准
80～100
1-2 1-3 2-2 2-3
-1.5～＋1.0
45
160
140
30
20 30 20
100
2.2
230
99.5
实测记录
0.8 64
取消 取消
8
原标准 80～100
无 42～52
无 无 100 3 230 99.0 实测记录
1.0 50 75 实测记录 无
0.2 0.3 0.25 0.45 0.40 0.65
针入度 25ºC 100g, 5s 0.1mm 130
60
40
闪点 ºC
250
250
250
溶解度
99.0
99.0
99.0
TFOT
60ºC 的粘度
%
300
300
300
Class 600 min max 500 700
0.60 0.85
20 250
99.0
老化沥青的再生
老化沥青
再生剂 热力学
降低各组分溶解度参数 之差以使沥青恢复性能
饱和分 饱和分
芳香分 胶质
沥青质
芳香分
再生剂 胶质
沥青质
恢复性能
Institute of Heavy Oil Processing
老化沥青的再生机理
沥青的再生，从本质上讲是沥青 老化的逆过程，由于沥青老化过 程是个不可逆的，所以沥青的再 生需要外加再生剂。解释沥青再 生的机理目前主要有“相容性理 论”和“组分调节理论。
组分分析
试验方法 JIS K2283 JIS K2265 JIS K2283
JIS K2207 JIS K2249
质量要求 80-1000
>230 <2
<±3 报告 报告
28
沥青的老化与再生
沥青在使用过程中分子量增加，粘度增加，即老化变硬 变脆。
沥青再生的显效果或目的是沥青软化和粘性回复。 在再生条件下，沥青的软化是物理过程。 物理软化需要加入中等分子量、粘度小、芳香分含量高的
老化沥青的再生机理
组分调节理论是目前很多富芳沥青再生剂 生产与开发的依据，国内外相关标准对再 生剂产品中饱和分含量不能太高、芳香分 含量达到一定要求、不含或少含沥青质等 规定均基于此理论。
中国行业标准热拌再生剂技术要求
指标名称 粘度/60℃ mm2/s
RA1
50～ 175
RA5
176～ 900
沥青质增加，胶质视以上变化倾向减少或增加。 沥青的性质，不仅与化学组成相对量有关，还与各
组分的结构有关。
具有普遍意义的 “沥青化学组成与使用性质 的关系” 尚未见报道
沥青老化的宏观表现
针入度的降低 软化点升高 粘度的增加 延度的减小
沥青老化模拟方法
薄膜烘箱试验（TFOT）
（1）软沥青 （2）低粘度石油馏分 （3）专用的沥青再生剂
再生剂的选择
工作方法 选择合格的重交通道路沥青
B1/B2为同一原油生产的不同针入度沥青 B3为另一种原油生产的针入度与B2相当的沥青 TFOT+PAV制备老化样品 选择不同粘度和不同组成的再生剂 计算目标粘度确定软沥青的加入量
ORIGINAL
> 230 oC < 3 Pa.s @ 135 oC
(Flash Point) FP (Rotational Viscosity) RV
> 1.00 kPa
(Dynamic Shear Rheometer) DSR G*/sin d
46
52
58
64
70
76
82
(ROLLING THIN FILM OVEN) RTFO Mass Loss < 1.00 %
18 -24
BBR (Bending Beam Rheometer)
Physical Hardening
Direct Tension, TP3:
Determine Critical Cracking Temperature as described in PP42
(Direct Tension) DT
粘度60℃,cSt
闪点,COC,F
比重
饱和分 ,wt,%
RTFO or TFO
粘度比
质量变化, ±,%
D2170 /D2171
D92 D70 /D1298 D2007
D2872 /D1754
50175 425
Report
30 3
4
176900 425
Report
30 3
4
9014500 425
Report
10℃延度
不小于
15℃延度
不小于
蜡含量(蒸馏法) 不大于
闪点 不小于
溶解度
密度(15℃)
TFOT (或 RTFOT)后
质量变化
不大于
残留针入度比 不小于
残留延度(25℃) 不小于
残留延度(15℃) 不小于
残留延度(10℃) 不小于
单位 等级 dmm
1-1 A ℃A Pa.s A cm A 45 cm A ％A ℃ ％ g/cm3
沥青老化影响因素
沥青老化因素
挥发作用
氧化作用 拌 合
聚合作用
使
光作用
用
水作用
触变作用
沥青在老化过程中，平均分子量增加
Churchill等研究七种代表性沥青薄膜烘箱老化前 后的HP-GPC 谱图证明，沥青老化后大分子增加。
A
B
同一沥青，不同时间
沥青在老化过程中，平均分子量增加
分子量变化指数
沥青老化后化学组成发生变化
欧盟标准化委员会CEN
英国沥青标准
美国粘度分级标准
澳大利亚沥青标准
Australia 沥青分级
等级
指标
Class 50 Class 170 Class 320
min max min max min max
60ºC 的粘度
Pa.s
40 60 140 200 260 380
135ºC 的粘度 mm2/s min Min
0.2-1.2
报告
M 1-4 >177
>149 >191 >210 >0.5
H 5-10 >177
>149 >191 >210 >0.5
0.2-1.2 0.2-1.2
报告
报告
27
日本沥青再生剂标准
技术指标 粘度/mm2/s
闪点/℃ TFOT前后粘度比
（60℃） TFOT后质量变化率(%)
密度/(g*cm-3)
沥青
正庚烷溶解过滤
不溶物
可溶物
甲苯洗涤
石油醚
氧化铝层析色谱
甲苯
甲苯+乙醇
沥青质 饱和分 芳香分 胶质
沥青老化组成变化规律
四组份含量 四组分含量/%
饱和分
芳香分
胶质
沥青质
60
胶质
50 40 30 20
45.0
40.0
饱和分
35.0
芳香分
胶质
30.0
沥青质
25.0
AH-90
20.0
15.0
胶质
饱和分 芳香分 胶质 沥青质
老化沥青的再生机理
“相容性理论”是从热力学角度出发， 认为沥青老化后其各组分的相容性降 低，从而导致各组分间溶度参数差值 增大；通过外加适中溶解度参数再生 剂的方法可以减小各组分溶度参数差 从而使沥青能恢复原有性能。
老化沥青的再生机理
“组分调节理论”则是从沥青老化产生的组 分转移角度，认为沥青老化引起的沥青质含 量增加、芳香分含量降低、饱和分和胶质含 量变化不大而使各组分间比例失衡；通过外 加再生剂提高芳香分的含量、降低沥青质相 对含量的方法调节其组分配比，使其恢复到 新鲜沥青水平。
物质。 针入度、软化点、粘度可以表征沥青的软化程度。 再生条件下沥青软化的必要且充分条件是渗透和稀释。
目录
一 沥青老化及其评价方法 二 老化沥青的再生原理 三3 再生剂选择原则 四4 再生沥青的性质
影响老化沥青再生的因素
再生剂的分子量 再生剂的粘度 再生剂的组成 再生剂可分为以下三种类型：
30 3
3
450112500
425
Report
30 3
3
12501 -37500
425
Report
30 3
3
37501 -60000
425
Report
30 3
3
美国再生剂标准
技术标准
粘度（60℃/Pa*s）
闪点(℃) 挥发性: 初馏点(℃)
2%
5% 粘附性: 环烷烃/饱和分(N/P) 化学组成: 极性馏分/(饱和分+ 芳香分) (N+A1)/(P+A2)