沥青路面再生利用试验分析

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第-期
黄晓明等 J 沥青路面再生利用试验分析
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热拌沥青混凝土路面。湖南省将乳化沥青加入旧渣油 表处面层料， 并分别用拌和法和层铺法修筑了再生试验 路， 也证明了其技术可行性和经济性。 我国从 !" 年代中后期开始进行大规模的公路建 设， 人力、 物力的不足及对沥青再生技术不够重视， 致使 我国对这方面研究的深化与延伸基本处于停滞状态。 近几年一些公路养护单位尝试着将旧料简单再生后用 于低等级公路或道路基层， 如 #$$% 年江苏淮阴市公路 处用乳化沥青冷法再生旧料后铺筑路面， 取得了一定效 果。目前在我国再生旧料并没有在工程中得到应用。 随着我国高等级沥青路面维修养护量的不断增加， 对沥 青路面旧料再生技术有必要进行深入、 系统的研究。
!### ) "! ) !" ! 收稿日期：
沥青路面的再生利用， 是将旧沥青路面经过翻挖、 回收、 破碎、 筛分后， 与再生剂、 新沥青材料、 新集料等 按一定比例重新拌和成混合料， 满足一定的路用性能 并重新铺筑于路面的一整套工艺。 沥青路面的再生利用， 能够节约大量的沥青、 砂石 等原材料， 节省工程投资， 同时有利于处理废料、 保护 环境， 因而具有显著的经济效益和社会、 环境效益。随 着近年来人们对环保、 社会效益的关注， 沥青路面再生 利用技术越来越受到人们的重视， 已成为公路工程建 设中有待进一步发展的重要实用技术。 国外对 沥 青 路 面 再 生 利 用 研 究， 最 早 始 于 "$"* 年。"$A, 年石油危机爆发后这项技术才引起美国的 重视， 并且迅速进行了广泛的研究， 取得了丰硕的成 ［"］ 果 。到 +# 年代末美国再生沥青混合料的用量几乎 为全部路用沥青混合料的一半， 并且在再生剂开发、 再 生混合料设计、 施工设备等方面的研究也日趋深入 。 日本从 "$A% 年 到 现 在 路 面 废 料 再 生 利 用 率 已 超 过 联邦德国是最 A#B 。西欧国家也十分重视这项技术， 早将再生料应用于高速公路路面养护的国家， 该国 "$A+ 年 已 将 全 部 废 弃 沥 青 路 面 材 料 加 以 回 收 利 ［, C *］ 用 。在芬兰和法国这项技术也得到了应用。 从欧美等发达国家沥青路面再生利用技术研究发
黄晓明， 赵永利， 江
（东南大学 交通学院， 江苏 南京
臣
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摘
要： 高级沥青路面的再生利用， 在国内还是一个崭新的课题。经过多次反复试验， 成功开发出了新型再生剂。以旧路改造工程
为依托， 对高等级沥青路面再生混合料的性能和设计方法进行了深入的试验和理论研究， 大量的试验证明再生混合料的性能与旧 料的掺配率和再生剂的用量有很大关系。提出了符合我国国情的再生混合料设计方法， 为控制设计出的混合料的品质而增加了一 些验证性试验。 关键词： 再生沥青混合料； 再生剂； 配合比设计； 热拌再生 中图分类号： & ’"% 文献标识码： ( 文章编号： （!##"） "### ) ’*’+ #’ ) #’%+ ) #’ 作者简介： 黄晓明， 男， 东南大学交通学院教授， 博导。江苏省 “,,, 工程” 培养对象， “青蓝工程” 跨世纪学术带头人。 "$%, 年生，
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沥青路面再生利用试验分析
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从表 # 可看出， 随着再生剂掺量的增加， 再生沥青 的针入度和延度变大、 软化点下降， 有效地改善了老化 沥青的性能。由于试验时所用的老化沥青是克拉玛依 从试验数据可看出， 再生剂用量为 .1 I ##1 ’G H %"， 时， 老化沥青的针入度、 软化点均得到明显的改善。延 度之所以变化不是很显著， 可能主要是由于国产克拉 玛依沥青的含蜡量偏高。 !&# 再生后的沥青与新沥青调合后的基本性能 旧沥青加入再生剂后与新沥青按不同比例混合， 已基本属于调合沥青的范畴。将掺加了 .1 和 %1 再 生剂的旧沥青与新壳牌 ’G H %" 按不同的比例相混 溶， 分别做基本性能试验。 旧沥青掺加 ’ 型再生剂后再与新沥青调合后的 粘度测试结果为： ・ .1 掺量时为 (0( *+ ,， %1 掺量时为 ・ 新沥青粘度为 #!# *+ ・,。因此， 再生沥青与 0#) *+ ,， 新沥青对调合沥青粘度的贡献与其本身粘度和所占比 例有关。 然后分别将掺加 .1 和 %1 再生剂的旧沥青与新 沥青混溶调合后， 针入度的变化范围在调合前新沥青 和再生沥青的针入度值之间。因此， 再生沥青和新沥 青按不同比例调合后针入度值大多能达到要求。 由于再生沥青的延度普遍偏低， 再生剂掺量 .1 时为 )% C?， 一般不满足规范的基本要 %1 时为 !# C?， 求。只有加入一定量的新沥青来调整混合沥青的延 度， 试验结果表明新沥青掺加比例大于 )"1 时， 延度 才大于 #"" C?。 不同掺配比例的情况下， 再生沥青与新沥青调和后 基本上能满足 ’G H %" 软化点规定范围 （-- I .-/ ） 。 因此， 再生后的旧沥青与新沥青混溶后的性能有 进一步的改善， 如果再生剂、 老化沥青与新沥青的掺配
就已降到 %" & 0 *+ ・ 小于普通沥青的粘度。 ,， ! & ! 再生剂对老化沥青的性能改善 再生剂降低老化沥青的粘度的同时， 也改善着老化 沥青的路用性能。在再生剂的试制过程中， 通过大量的 试验， 对比再生剂的各种配比对老化沥青性能的恢复情 况， 表 # 是利用开发的 ’ 型再生剂在不同掺量下对老化 沥青的各项性能指标的改善情况的试验结果。
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再生剂的开发
从化学组分的角度分析沥青的老化机理可以看出：
针入度 F " & # ?? (! & # ." & - .% & 0 )% & ) %$ & ( #"- & ) #") & . 延度 （#./ ， C?） 0" (! .. )% !# !! $) 软化点 F / )( & # )# & ( .! & ! .% & 0 .. & ) .- & # .0 & %
展的状况来看， 这些国家都特别重视再生实用性的研
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概
述
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究， 他们在再生剂的开发以及实际工程应用中的各种 挖掘、 铣刨、 破碎、 拌和等机械设备的研制方面都取得 了很大的成就。国外对沥青再生机理的理论研究较 少， 但在再生剂的效果、 再生沥青混合料的路用性能等 方面积累了丰富的数据， 进行了深入的研究。 我国在 !# 世纪 *# 到 A# 年代， 曾在不同程度上利 用过废旧沥青混合料来修路， 但均作为废物利用考虑， 所得的成品一般只用于轻交通道路、 人行道或高等级 公路的垫层。山西、 湖北、 河北等省的公路养护单位在 国内较早进行旧沥青路面回收利用的研究。到 "$+! 年山西省结合沥青路面的大中修工程共铺筑重点试验 段 +# 余公里， 湖北省公路局发动全省各公路养护单位 进行了再生利用试验研究。"$+, 年建设部下达了 “废旧 沥青混合料再生利用” 的研究项目。由上海市政工程研 究所、 武汉市市政工程设计研究院、 天津市市政工程研 究所等单位承担， 当时的主攻方向是把旧渣油路面加入 适当的轻油使之软化， 来代替常规沥青混合料， 铺筑层 次是解决用量较多的面层下层， 拌和设备方面则应用现 有设备作适当改装， 经过三年的努力， 在苏州、 武汉、 天 津、 南京四个城市铺筑了 ,#### 5! 以上的试验路。经路 用效果观测证明， 再生路面的综合使用品质不低于常规
要使老化沥青恢复原有性能， 即将老化沥青和原沥青的 组分进行比较后， 向老化沥青中加入所缺少的组分， 使 组分重新协调。但沥青的化学结构极其复杂， 即使化学 组分相同的沥青， 因为它们的油源基属及生产工艺不 同， 化学结构可能会相差很远， 其路用性能可能有很大 变化。同时要合成某种固定组分的再生剂， 工艺上有相 当大的难度， 对设备和工艺都有很高的要求， 成本也高。 所以用化学组分为指标来控制旧沥青的再生不现实。 沥青的老化导致粘度增长， 而随着粘度的增长， 沥 青的针入度、 延度及软化点也会发生有规律的变化， 同 时导致沥青性能下降。 旧沥青的再生过程是老化过程的一个逆过程。只 要设法使老化沥青的粘度恢复到正常状态， 那么沥青 的其它性能指标也会存在恢复的可能。 !&" 再生沥青的流变行为 国内外大量资料显示， 降低沥青粘度有效的方法 是向其中加入低粘度的油分。我国在 !" 年代初期所 使用的再生剂很多就是一些石油工业生产出的轻质油 如润滑油、 柴油、 机油、 减压油等或者它们的混合物， 国 外的再生剂的主要成分也是低粘度油分。 沥青调合后的粘度并不是两种沥青粘度的简单按 比例组合。为具体了解调合沥青粘度的变化规律， 将 研制的 ’ 型再生剂 （粘度为 ( & ) *+ ・,） 与老化沥青 （粘 度为 -.% *+ ・,） 适当加热后按不同的比例相混溶， 用旋 转粘度仪测定 )"/ 的粘度， 试验数据可以看出， 当再 生剂的掺入量小于 0"1 时 （掺入量指再生剂与调和后 的总重量比） ， 掺入量与混溶后的沥青粘度对数基本上 成线性关系， 但当大于 0"1 时， 则曲线趋缓。添加再 生剂的目的首先是降低老化沥青的粘度， 从试验数据 可知， 当再生剂的掺入量在 0"1 时， 老化沥青的粘度
表" 再生剂掺量对老化沥青性能的改善试验结果表 2+345 # 再生剂掺量 F 1 265 75,7 85,947, :; :4< +,=6+47 >?=8:@5< A>76 <>;;585B7 =8:=:87>:B :; 85CDC4>BE +E5B7 " # -"( (0( . 0)( % 0#) $ #%$ ## #-$ 再生后 )"/ 粘度 -.% （ ・ F *+ ,）