謝世平

(重慶通力高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，重慶 401120)

0 前 言

瀝青路面在長期服務(wù)過程中，受光、氧、雨水等自然因素及交通荷載的作用而發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，造成路面的破壞[1-2]。根據(jù)2018年交通部公布的高速公路車道里程，估算我國每年產(chǎn)生至少1.5億t的廢舊瀝青混合料(RAP)。RAP的回收利用具有較好的環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益，RAP摻量在20%～50%時能節(jié)約建設(shè)成本14%～34%，同時減少瀝青與石料的開采[3]。在RAP摻量較高時，再生瀝青混合料的使用性能會有下降。W.Mogawer等[4]發(fā)現(xiàn)隨著RAP摻量的提高，再生瀝青混合料的硬度增加，損害了再生瀝青混合料的壓實性能，進(jìn)而造成路面易產(chǎn)生低溫與疲勞開裂。RAP摻量越高，相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益越明顯，為了保證再生瀝青混合料的使用性能，需要摻加瀝青再生劑[5]。倪富健[6]將再生劑加入RAP摻量為50%的再生混合料中，發(fā)現(xiàn)再生混合料路用性能可以滿足高等級公路上面層的路用技術(shù)要求。曹榮吉等[7]研究表明，再生劑可以綜合提高和改善老化瀝青銑刨料的路用性能，與單純摻加新鮮瀝青混合料的再生方式相比，摻加瀝青再生劑的再生混合料體系更加均勻，各項性能指標(biāo)明顯改善。

綜上所述，瀝青再生劑可以較好地改善再生瀝青混合料的路用性能，但再生劑存在耐老化性差的缺點。研究通過對自制再生劑A和商用再生劑B不同老化程度的物理與流變性能測試，分析自制再生劑A的耐老化性能。

1 實驗材料與方法

1.1 瀝 青

基質(zhì)瀝青為70#瀝青，老化瀝青通過壓力老化容器(PAV)進(jìn)行老化獲得，老化過程參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(T0630—2011)。瀝青性能指標(biāo)見表1。

表1 基質(zhì)瀝青、老化瀝青物理指標(biāo)

1.2 再生劑

自制再生劑A以高溫蒸餾油腳為基礎(chǔ)油，10%環(huán)己烷二羧酸二烷基酯增塑劑，2%光穩(wěn)定劑受阻胺HS-944，5%高溫穩(wěn)定劑TPS。再生劑B從江蘇購買。再生劑物化指標(biāo)見表2。

表2 再生劑物化指標(biāo)

1.3 實驗方法

首先將A、B兩種再生劑以3%、6%、9%、12%四種摻量加入老化瀝青，以再生瀝青針入度恢復(fù)至71.9時的再生劑摻量為最佳摻量。測試A、B兩種再生瀝青在短期老化(RTFOT)與長期老化(PAV)后的針入度、延度和流變指標(biāo)，流變指標(biāo)通過DSR溫度掃描獲得，掃描溫度為40 ℃～85 ℃，應(yīng)變控制12%，頻率10 rad/s。最后通過熱重測試分析再生劑A/B的分解特性，進(jìn)而闡述再生劑耐老化性存在差異的原因。

2 測試結(jié)果與分析

2.1 確定再生劑A/B最佳摻量

圖1 A/B再生劑不同摻量下瀝青針入度

如圖1所示，隨著再生劑摻量的增加，再生瀝青的針入度不斷提高。再生劑A比B對老化瀝青針入度提高效果更加顯著。以再生瀝青針入度恢復(fù)至基質(zhì)瀝青水平為標(biāo)準(zhǔn)，再生劑A的最佳摻量約為6%，再生劑B的最佳摻量為9%。在最佳摻量下三種瀝青的針入度較為相近，原樣瀝青為71.9，A再生瀝青為68.9，B再生瀝青為74.1。

2.2 老化對針入度與延度的影響

如圖2所示，三種瀝青在短期老化(RTFOT)后針入度略有下降，長期老化(PAV)后顯著下降。在同一老化程度下，不同瀝青老化后的針入度存在差異，且老化程度越嚴(yán)重，不同瀝青的針入度差異越顯著。

圖2 不同老化程度瀝青針入度

如圖3所示，三種瀝青在短期老化(RTFOT)后延度略有下降，長期老化(PAV)后延度顯著下降，原樣瀝青與B再生瀝青長期老化后延度測試發(fā)生脆斷。在同一老化程度下，不同瀝青老化后的延度存在差異，且老化程度越嚴(yán)重，不同瀝青的延度差異越顯著。

圖3 不同老化程度瀝青延度

老化前后指標(biāo)的變化率常用于表征瀝青的抗老化性能，如表3所示，針入度與延度變化率均為，老化后與老化前的指標(biāo)差值。A再生瀝青的針入度與延度在不同老化程度的變化率均最小，其次為原有瀝青，B再生瀝青最大，因此A再生瀝青的耐老化性能最優(yōu)。

表3 不同老化程度瀝青針入度與延度變化率

2.3 老化對流變指標(biāo)的影響

通過DSR溫度掃描獲得40 ℃、55 ℃、70 ℃和85 ℃下，基質(zhì)瀝青、A再生瀝青和B再生瀝青在不同老化狀態(tài)下的復(fù)數(shù)模量。如表4所示，通過老化前后復(fù)數(shù)模量的變化率表征瀝青的老化性能，在不同老化程度下，A再生瀝青均有較小的復(fù)數(shù)模量變化率，因而A再生瀝青老化性能較為優(yōu)異。

表4 不同老化程度瀝青復(fù)數(shù)模量變化率

2.4 再生劑A/B受熱分解特性

以上研究表明A再生瀝青相比B再生瀝青具有較好的老化性能，造成老化性能的差異是再生A、B引起的。瀝青發(fā)生老化的原因是瀝青中的輕質(zhì)組分在受熱過程中發(fā)生揮發(fā)，進(jìn)而使得瀝青物理與流變性能下降。熱重測試可以表征再生劑在不同溫度下的分解狀態(tài)，進(jìn)而分析再生劑的耐老化性質(zhì)。如圖4所示，在240 ℃左右時，A與B均開始分解；在430 ℃左右時，B完全分解；在480 ℃左右時，A完全分解。B受熱分解溫度相對A更低，因而A再生瀝青具有更好的抗老化性能。

圖4 A與B再生劑熱重曲線

3 結(jié) 論

1)以再生瀝青針入度恢復(fù)至基質(zhì)瀝青水平為標(biāo)準(zhǔn)，再生劑A的最佳摻量約為6%，再生劑B的最佳摻量為9%。

2)瀝青老化程度越嚴(yán)重，針入度、延度和復(fù)數(shù)模量變化越顯著。老化后瀝青針入度、延度與復(fù)數(shù)模量變化率表明，A再生瀝青具有較好的老化性能。

3)再生劑A受熱分解溫度顯著高于再生劑B，A中含有相對較少的揮發(fā)成分，因而具有更好的抗老化性能。

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