废旧沥青路面再生利用研究现状与进展

废旧沥青路面再生利用研究现状与进展

作者：李清富裴俊杰吕小永陈渊召

来源：《河南科技》2019年第20期

摘要：废旧沥青路面再生利用是世界各国广泛研究和推广应用的一项重要技术，是减少资源浪费、保护环境、提高经济效益和社会效益的迫切需要。本文在对现有废旧沥青路面再生利用进行研究和应用总结的基础上，分析了国内外废旧沥青路面再生技术的研究现状，从沥青路面老化与再生、再生工艺、再生剂的使用等方面阐述了废旧沥青路面再生的研究进展，以期能对今后的研究与应用提供参考。

关键词：沥青路面;沥青混合料;回收沥青路面材料;再生剂;再生沥青

中图分类号：U416.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）20-0108-04

Research Status and Progress of Recycling and Utilization of

Waste Asphalt Pavement

LI Qingfu1 PEI Junjie1 LYU Xiaoyong2 CHEN Yuanzhao3

（1. School of Water Science and Engineering， Zhengzhou University，Zhengzhou Henan 450001;2. Jiyuan Highway Administration Bureau，Jiyuan Henan 454650;3. North China University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou Henan 450045）

Abstract： The recycling of waste asphalt pavement is an important technology widely studied and popularized by countries all over the world. It is an urgent need to reduce resource waste，protect the environment， and improve economic and social benefits. Based on the research and application summary of the existing waste asphalt pavement recycling， this paper analyzes the research status of waste asphalt pavement regeneration technology at home and abroad， and expounds the research progress of waste asphalt pavement regeneration from the aspects of aging and recycling of asphalt pavement， recycling technology and the use of recycling agent， in order to provide reference for future research and application.

Keywords： asphalt pavement;asphalt mixture;reclaimed asphalt pavement （RAP）;recycling agent;recycled asphalt

沥青路面在世界各国均占有相当大的比例，特别是高等级公路路面，沥青路面的占比甚至超过90%。随着世界各地沥青路面道路的老化，每年的养护改造等作业产生了大量的废旧沥青路面材料（RAP），若将其废弃，不但占用土地，而且会导致较严重的环境问题。研究发现，在新沥青混合料中掺入RAP可以显著节省成本[1，2]，所以将其掺入新的混合料中再生利用显

现出巨大的经济和环境效益。旧沥青混合料不仅可以用于生产再生沥青路面，节约成本，还可降低运输产生的碳排放量，显著减少道路建设的碳足迹。

多年来积累的经验表明，沥青路面回收是一种技术上可行的施工和修复技术。合理设计的添加回收材料的混合料在许多情况下与传统路面的性能表现类似，甚至优于传统的路面结构层[3]。废旧沥青路面再生技术具有环境友好、资源浪费较低、经济社会效益明显等优点，现已被世界各国广泛研究和推广应用。美国、德国以及日本等发达国家很早就开始发展沥青路面再生利用技术，如今已经形成了比较规范的再生利用技术体系[4]。2012年，我国交通运输部明确指出：到2020年，全国公路路面旧料循环利用率要达到90%，基本实现路面旧料的回收与循环利用。随着我国沥青道路大规模进入维修养护階段，对于旧沥青路面再生技术的进一步研究显得非常迫切。

1 沥青路面的老化与再生

沥青的老化主要有短期老化和长期老化。沥青短期老化（即硬化）的主要原因是在高温（160～180℃）环境下，较轻的芳香烃、环烷烃等在沥青储存过程中发生挥发和混合转化，而长期老化主要是由道路运营期间的氧化作用导致的，另外可能造成老化的因素是紫外线（UV）辐射[5，6]。由于RAP回收自旧沥青路面，其性能特征在很大程度上受沥青老化的影响，由此产生的特性变化包括渗透性降低、软化点增加、黏度增加、延展性、黏聚力降低、集料和沥青的黏附性降低等。此外，沥青的自我修复能力出现下降。沥青再生机理的研究目前有两种理论：一是胶体组分调和理论，二是溶液相容性理论。

Nie等人[7]基于道路沥青的四组分理论，以泰州70#重交通道路沥青为材料，用薄膜烘箱试验制备分别老化25、35、50h的沥青，用沉淀法和色谱分析测定了老化沥青再生的四组分变化。通过老化试验得出，随着老化时间的增加，沥青质和胶体转化率降低，饱和烃损失速度降低，但芳香烃损失速度加快。通过再生试验的测定值和理论计算结果的比较得出，沥青再生时的四组分变化基本符合理论值，但不完全调和，部分胶质和沥青质在回火过程中发生化学反应，转化为饱和烃和芳香烃。但具体的化学转化方式尚不清楚，而且沥青四组分的再生效果取决于旧沥青用量、老化程度、再生剂组分以及用量等诸多因素。

Mikhailenko[8]等人采用通风式烘箱模拟沥青路面使用中热氧作用的长期老化，基于红外光谱分析，使用FTIR-ATR显微镜对老化沥青的氧化性质进行试验分析，得出沥青在烘箱老化的前24h失去了大部分挥发物，且C=O键和S=O键含量变化是沥青老化的一致指标，其含量在长达7d的烘箱老化中不断增加。研究表明，S=O比C=O更能清楚地表征氧化作用。通过FTIR显微镜对微观结构进行分析，发现沥青氧化发生在集料周围最明显的地方，同时通过FTIR-ATR分析一种可降解的生物再生剂，发现添加再生剂对降低沥青中S=O的数量作用明显。由此可以得出，再生剂可以通过减少老化沥青中的S=O来修复长期老化的热氧作用对沥青路面带来的损害。沥青氧化对沥青流变性能的影响，表现为羰基含量的变化。相关研究人员从动力学出发，用差示扫描量热法（DSC）和傅立叶变换红外光谱（FTIR）测定了沥青的结晶部分（CF）和羰基（CQO）含量，并用一阶Arrhenius方程描述了其含量的变化，发现黏附力