李永翔，米世忠，李 軍

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 能源與交通工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018; 2.內(nèi)蒙古路橋集團(tuán)有限公司內(nèi)蒙古自治區(qū)道路材料循環(huán)利用與養(yǎng)護(hù)工程技術(shù)研究中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010; 3.長(zhǎng)安大學(xué) 道路結(jié)構(gòu)與材料交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710064)

瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)具有施工周期短、交通干擾小、一次成型、舊料利用率高、層間熱連接等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于瀝青路面功能性修復(fù)中[1-2].目前就地?zé)嵩偕浕f路面的方式主要有明火加熱、熱風(fēng)循環(huán)加熱、紅外加熱和微波加熱等[3-4].但是，這幾種方式都存在不同程度的缺陷：明火加熱是利用火焰直接對(duì)瀝青路面進(jìn)行加熱，加熱溫度難以控制，火焰與瀝青路面直接接觸，容易引起瀝青路面的二次老化；熱風(fēng)循環(huán)加熱是利用燃料對(duì)空氣進(jìn)行加熱，再通過風(fēng)嘴噴射熱空氣到路面表面進(jìn)行加熱，加熱效率低，且容易產(chǎn)生熱風(fēng)泄漏，對(duì)施工路段植被造成破壞；紅外加熱是利用可燃?xì)怏w先對(duì)輻射板如金屬網(wǎng)等進(jìn)行加熱，再通過輻射板釋放紅外線加熱瀝青路面，但紅外線穿透能力有限，依然存在瀝青路面表面溫度過高而內(nèi)部溫度未達(dá)到耙松要求的情況；微波具有很好的穿透性，通過微波對(duì)路面進(jìn)行加熱能夠有效降低路面的溫度梯度，減少二次老化，但由于石料對(duì)微波的敏感性較低，微波作用于路面時(shí)其穿透深度會(huì)超過就地?zé)嵩偕鷮拥暮穸?，在一定程度上造成微波能量的浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)性較差.介于上述現(xiàn)狀，亟需一種高效的瀝青就地?zé)嵩偕浕访娣绞剑越鉀Q目前存在的問題.

微波輔助微波敏感型瀝青再生劑(簡(jiǎn)稱YG-1)軟化瀝青路面技術(shù)[5-6]，是在微波加熱路面前，先將YG-1噴灑到瀝青路面表面，然后YG-1在微波的輔助下滲透到瀝青路面內(nèi)部一定深度，最終實(shí)現(xiàn)舊路面軟化和再生的技術(shù).相較普通微波加熱技術(shù)，該技術(shù)可使路面軟化時(shí)間從30～40min縮短到5～7min，大大提升了路面軟化效率，能夠有效解決就地?zé)嵩偕浕癁r青路面過程中效率低、舊路面混合料二次老化嚴(yán)重等問題.本文通過分析原樣瀝青、短期老化瀝青、長(zhǎng)期老化瀝青和YG-1再生瀝青儲(chǔ)能模量G′、損耗模量G″、復(fù)數(shù)剪切模量G*、相位角δ、勁度模量S和勁度模量變化率m值等流變參數(shù)的變化，對(duì)YG-1的再生性能進(jìn)行研究.同時(shí)利用灰關(guān)聯(lián)分析法，分析各流變參數(shù)與瀝青紅外光譜(IR)、四組分等微觀試驗(yàn)結(jié)果的相關(guān)度，并結(jié)合Comsol軟件數(shù)值模擬結(jié)果，對(duì)YG-1的再生機(jī)理進(jìn)行闡述，以使微波輔助微波敏感型瀝青再生劑軟化瀝青路面技術(shù)得到更好的應(yīng)用.

1 試驗(yàn)材料和方法

1.1 微波敏感型瀝青再生劑

YG-1是一種非離子慢裂乳液型瀝青再生劑[7]，具有極強(qiáng)的微波敏感性(εr=64.04F/m，tanδ=0.493)，主要成分為芳香族溶劑油、表面活性劑、水和微波吸收粉末，相關(guān)參數(shù)見表1.

表1 YG-1的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)瀝青的制備

選用盤錦90#瀝青進(jìn)行試驗(yàn)，瀝青的基本參數(shù)如表2所示.

表2 盤錦90#瀝青的基本指標(biāo)

1.2.1老化瀝青制備

老化瀝青采用JTG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中的制備方法，短期RTFOT老化和長(zhǎng)期RTFOT+PAV(20h)老化瀝青的性能如表3所示.

表3 老化瀝青的性能指標(biāo)

1.2.2再生瀝青的制備

參照J(rèn)TG F41—2008《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》中再生劑摻量(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，文中涉及的摻量、含量等均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))的確定方法，通過測(cè)定不同再生劑摻量的再生瀝青性能恢復(fù)狀況，綜合確定再生劑的摻量.試驗(yàn)時(shí)，將RTFOT+PAV(20h)長(zhǎng)期老化瀝青加熱到110℃，分別加入8%、10%、12%、14%的YG-1，然后用玻璃棒攪拌，直至再生瀝青中的水分充分蒸發(fā)，再生瀝青不再有汽包產(chǎn)生為止，最后測(cè)定再生瀝青的三大指標(biāo)，繪制曲線，確定再生劑摻量.不同YG-1摻量再生瀝青的性能如表4所示.

表4 不同YG-1摻量再生瀝青性能指標(biāo)

由表4可以看出，隨著YG-1摻量的增加，老化瀝青性能都得到了不同程度的恢復(fù).當(dāng)YG-1摻量接近12%時(shí)，老化瀝青性能基本恢復(fù)到原樣瀝青的水平，最終確定進(jìn)行老化瀝青再生的YG-1摻量為12%.

1.3 微觀分析

利用掃描電子顯微鏡(SEM)和IR對(duì)原樣瀝青、RTFOT短期老化瀝青、RTFOT+PAV(20h)長(zhǎng)期老化瀝青和YG-1再生瀝青的微觀表面性狀、官能團(tuán)變化進(jìn)行觀察和測(cè)試；采用JTG E20—2011中的T0618方法對(duì)4種瀝青進(jìn)行四組分測(cè)試，分析瀝青在老化和再生過程中四組分的變化規(guī)律.

1.4 瀝青流變?cè)囼?yàn)

利用動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)、彎曲梁流變儀(BBR)對(duì)原樣瀝青、RTFOT短期老化瀝青、RTFOT+PAV(20h)長(zhǎng)期老化瀝青和YG-1再生瀝青在不同溫度下的儲(chǔ)能模量G′、損耗模量G″、復(fù)數(shù)剪切模量G*、相位角δ、車轍因子|G*|/sinδ、勁度模量S、勁度模量變化率(蠕變率)m值、疲勞因子|G*|sinδ等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)再生瀝青進(jìn)行PG分級(jí)，以分析YG-1的再生效果.

2 微觀分析結(jié)果與討論

2.1 紅外光譜分析

原樣瀝青、RTFOT短期老化瀝青、RTFOT+PAV(20h)長(zhǎng)期老化瀝青和YG-1再生瀝青的紅外譜圖如圖1所示.

圖1 4種瀝青的紅外譜圖Fig.1 Infrared spectra of four kinds of asphalt

(1)

(2)

表5 4種瀝青ICH3/CH2、ICH2=CH2計(jì)算結(jié)果

由表5可知，加入YG-1后，位于2923、2845cm-1和1370～1610cm-1之間的吸收峰得到了恢復(fù)，說明再生劑使瀝青官能團(tuán)數(shù)量得到了恢復(fù).同時(shí)，再生后的紅外譜圖沒有其他明顯的特征峰值出現(xiàn)，說明YG-1中的微波敏感材料和表面活性劑對(duì)瀝青官能團(tuán)的影響不大.

2.2 掃描電鏡分析

利用SEM對(duì)原樣瀝青、RTFOT短期老化瀝青、RTFOT+PAV(20h)長(zhǎng)期老化瀝青和YG-1再生瀝青的微觀表面性狀進(jìn)行觀察，結(jié)果如圖2所示.

圖2 4種瀝青的SEM圖Fig.2 SEM images of four kinds of asphalt

由圖2可以看出：原樣瀝青、RTFOT短期老化瀝青、RTFOT+PAV(20h)老化瀝青的SEM圖類似，3種瀝青表面呈現(xiàn)條紋狀分布，表面光滑無雜質(zhì)；YG-1再生瀝青的表面性狀發(fā)生了一定改變，在瀝青表面部分區(qū)域出現(xiàn)不均勻的突起，突起部分與瀝青結(jié)合緊密，且在單位區(qū)域分布的數(shù)量大致相同.結(jié)合YG-1的組成，推斷突起部分為YG-1中的微波敏感型材料，其性能較為穩(wěn)定，在瀝青再生過程中相對(duì)均勻地分布在瀝青中.

2.3 四組分分析

對(duì)原樣瀝青、RTFOT短期老化瀝青、RTFOT+PAV(20h)長(zhǎng)期老化瀝青和YG-1再生瀝青進(jìn)行四組分試驗(yàn)，其瀝青質(zhì)(At)、膠質(zhì)(R)、芳香分(Ar)和飽和分(Sa)含量如表6所示.

由表6可知，經(jīng)過RTFOT短期老化和RTFOT+PAV(20h)長(zhǎng)期老化后的瀝青飽和分和芳香分含量減少，瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量增加.在RTFOT+PAV(20h)長(zhǎng)期老化瀝青中加入YG-1后進(jìn)行四組分分析，發(fā)現(xiàn)與RTFOT+PAV長(zhǎng)期老化瀝青相比，再生瀝青中的飽和分、芳香分含量增加，瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量降低，成分組成向原樣瀝青靠攏；與原樣瀝青相比，再生瀝青中的瀝青質(zhì)相比原樣瀝青有所增加，膠質(zhì)、飽和分、芳香分含量略有降低.分析原因是YG-1中含有大量的芳香分和一定量的飽和分，加入老化瀝青后一方面通過組分調(diào)節(jié)作用補(bǔ)充了老化瀝青中減少的芳香分和飽和分，另一方面由于芳香分對(duì)瀝青質(zhì)有一定的溶解作用，在整個(gè)再生過程中，老化瀝青中的瀝青質(zhì)部分被溶解，最終導(dǎo)致瀝青質(zhì)的含量降低，組分得到還原.為量化YG-1再生效果，本文對(duì)比分析了4種瀝青樣品的膠體指數(shù)(Ic)[9].Ic反映瀝青的溶膠-凝膠比例，對(duì)于同種瀝青，其值越小瀝青老化程度越高，反之則老化程度低，Ic計(jì)算公式如式(3)所示，4種瀝青Ic的計(jì)算結(jié)果如表7所示.

表6 4種瀝青的四組分試驗(yàn)結(jié)果

Ic=w(R+Ar)/w(At+Sa)

(3)

表7 4種瀝青的膠體指數(shù)

由表7可知，YG-1使長(zhǎng)期老化瀝青的Ic由2.01恢復(fù)到2.17，與原樣瀝青Ic(2.18)基本相同，老化瀝青得到了恢復(fù).

3 流變?cè)囼?yàn)結(jié)果與討論

3.1 高溫流變參數(shù)測(cè)試及評(píng)價(jià)

通過DSR的溫度掃描模式，對(duì)4種瀝青的儲(chǔ)能模量G′、損耗模量G″、復(fù)數(shù)剪切模量G*和相位角δ隨溫度變化的規(guī)律進(jìn)行研究.試驗(yàn)掃描頻率為10rad/s，試驗(yàn)溫度分別為40、46、52、58、64℃.將試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)作圖，得出各項(xiàng)指標(biāo)隨溫度變化規(guī)律，如圖3所示.

儲(chǔ)能模量G′表征材料在發(fā)生形變時(shí)，由于彈性形變而儲(chǔ)存能量的大小[10].由圖3(a)可以看出：4種瀝青的儲(chǔ)能模量G′都隨著溫度的增加而減小，RTFOT+PAV(20h)老化瀝青的儲(chǔ)能模量G′遠(yuǎn)高于原樣瀝青，在40℃時(shí)是原樣瀝青的將近20倍，且隨著溫度的升高差距仍在增加；RTFOT老化瀝青40℃的儲(chǔ)能模量G′是原樣瀝青的約2倍，但隨著溫度的升高差距增加不明顯.分析可知，瀝青老化后，在相同外力作用下瀝青彈性變形所需的外力增加，隨著溫度的升高該現(xiàn)象更加明顯，而YG-1再生瀝青的儲(chǔ)能模量G′得到了有效的恢復(fù)，與原樣瀝青相當(dāng)，說明YG-1使得老化瀝青彈性變形能力得到了恢復(fù).

損耗模量G″表征材料在發(fā)生形變時(shí)，由于塑性形變而損耗的能量大小，反映了瀝青材料黏性大小[10].由圖3(b)可以看出：4種瀝青的損耗模量G″呈現(xiàn)出與儲(chǔ)能模量G′相同的變化規(guī)律，隨著溫度的增加而減小，RTFOT+PAV(20h)老化瀝青的損耗模量G″同樣遠(yuǎn)高于原樣瀝青，是原樣瀝青的約10倍，但不同于儲(chǔ)能模量G′的是，隨著溫度的增加，二者差距倍數(shù)變化不大.分析可知，瀝青老化后，發(fā)生相同塑性變形所需的外力增大，而YG-1再生瀝青的損耗模量G″與原樣瀝青相當(dāng)，說明YG-1能夠有效恢復(fù)老化瀝青的塑性變形能力.

復(fù)數(shù)剪切模量G*是瀝青材料黏彈性的綜合體現(xiàn)，是評(píng)價(jià)瀝青結(jié)合料抵抗變形能力的綜合指標(biāo)，其值越高，瀝青結(jié)合料的抗變形能力越強(qiáng)[11].由圖3(c) 可以看出：4種瀝青的復(fù)數(shù)剪切模量G*隨著溫度的增加而減小，RTFOT+PAV(20h)老化瀝青的損耗模量G*同樣高于原樣瀝青，是原樣瀝青的約10倍，說明瀝青老化后的抗變形能力增加；YG-1再生瀝青的復(fù)數(shù)剪切模量G*得到了有效的恢復(fù)，且略高于原樣瀝青，說明YG-1能夠有效恢復(fù)老化瀝青的變形能力.

相位角δ表征黏彈性材料的黏性與彈性比例，完全彈性材料δ=0°；完全黏性材料δ=90°；而黏彈性材料應(yīng)力、應(yīng)變響應(yīng)相位滯后δ在0～90°[11].由圖3(d)可以看出，4種瀝青的相位角δ隨著溫度的增加而增加，相同溫度下，相位角δ的大小排序?yàn)椋涸瓨訛r青>YG-1再生瀝青>RTFOT老化瀝青>RTFOT+PAV老化瀝青.說明隨著瀝青的老化，瀝青的黏性降低，彈性增加；同種瀝青隨著溫度的增加，瀝青的黏性增加，彈性降低.YG-1的加入使長(zhǎng)期老化瀝青恢復(fù)到與原樣瀝青基本相同的黏彈性能.

分析4種瀝青的儲(chǔ)能模量G′、損耗模量G″、復(fù)數(shù)剪切模量G*、相位角δ等參數(shù)后可知，YG-1再生瀝青的各項(xiàng)指標(biāo)都接近原樣瀝青，在高溫性能方面表現(xiàn)出與原樣瀝青接近的性能.

3.2 低溫流變參數(shù)測(cè)試及評(píng)價(jià)

在Superpave瀝青評(píng)價(jià)體系中[12]，BBR用于評(píng)價(jià)瀝青膠結(jié)料的低溫蠕變特征，測(cè)量瀝青的撓曲蠕變勁度和柔量.本節(jié)通過測(cè)試原樣瀝青、RTFOT短期老化瀝青、RTFOT+PAV(20h)長(zhǎng)期老化瀝青、YG-1再生瀝青4種瀝青樣品在-12、-18、-24℃時(shí)的勁度模量S和勁度模量變化率(即蠕變率)m值，分析YG-1再生瀝青的低溫性能，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示.

勁度模量S是指在某荷載作用時(shí)間和溫度條件下應(yīng)力和總應(yīng)變的比值，蠕變率m是勁度模量S隨時(shí)間的變化速率.勁度模量值越低，表明瀝青的低溫變形能力越好；m值越大，表示瀝青的松弛能力越好，低溫性能越好[12].由圖4(a)可以看出，隨著溫度的降低，4種瀝青的勁度模量S值都呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，其中原樣瀝青、RTFOT短期老化瀝青、YG-1再生瀝青的勁度模量S值相近，RTFOT+PAV(20h)長(zhǎng)期老化瀝青勁度模量S值偏大，且隨著溫度的降低，S值降低速率快于其余3種瀝青.由圖4(b)可以看出：m值呈現(xiàn)出與S值相反的變化規(guī)律，4種瀝青的m值都隨著溫度的降低而降低；不同溫度下，RTFOT+PAV(20h)長(zhǎng)期老化瀝青的m值均最小，原樣瀝青和YG-1再生瀝青的m值接近，說明YG-1再生瀝青的低溫松弛能力與原樣瀝青相近，低溫性能較好.

圖3 4種瀝青高溫流變參數(shù)隨溫度的變化規(guī)律Fig.3 Variation of high temperature reological parameter of four kinds of asphalt with temperature

圖4 4種瀝青低溫蠕變參數(shù)隨溫度的變化規(guī)律Fig.4 Variation of low temperature parameter of four kinds of asphalt with temperature

3.3 疲勞性能參數(shù)測(cè)試及評(píng)價(jià)

將原樣瀝青和YG-1再生瀝青進(jìn)行RTFOT+PAV(20h)老化，得到2種長(zhǎng)期老化瀝青.參照Kennedy等[12]研究成果，取25、22、19、16℃這4種溫度，進(jìn)行2種長(zhǎng)期老化瀝青疲勞因子G*sinδ的測(cè)定，結(jié)果如圖5所示.由圖5可以看出：再生瀝青與原樣瀝青經(jīng)過長(zhǎng)期老化后，在不同溫度下的疲勞因子相近；隨著溫度的增加，2種長(zhǎng)期老化瀝青的疲勞因子逐漸減小，即材料柔性越好，其抗疲勞能力越強(qiáng)；YG-1再生瀝青的疲勞性能與原樣瀝青相近.

圖5 2種瀝青疲勞因子G*sin δ隨溫度的變化規(guī)律Fig.5 Variation of fatigue factor G*sin δ of two kinds of asphalt with temperature

4 瀝青流變參數(shù)與微觀試驗(yàn)結(jié)果的灰關(guān)聯(lián)分析

灰色關(guān)聯(lián)分析法是對(duì)一個(gè)系統(tǒng)發(fā)展變化態(tài)勢(shì)進(jìn)行定量描述和比較的方法，依據(jù)空間理論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，確定參考數(shù)列和若干比較數(shù)列之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)和關(guān)聯(lián)度[13].關(guān)聯(lián)度描述了系統(tǒng)發(fā)展過程中因素間相對(duì)變化的情況，如果兩者在發(fā)展過程中相對(duì)變化基本一致，則認(rèn)為兩者關(guān)聯(lián)度大，反之則關(guān)聯(lián)度小.

本節(jié)進(jìn)行灰關(guān)聯(lián)分析時(shí)，將瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、芳香分、ICH3/CH2、ICH2=CH2值5個(gè)指標(biāo)在老化和再生過程中的變化值作為母數(shù)列，以58℃下的儲(chǔ)能模量G′、損耗模量G″、復(fù)數(shù)剪切模量G*、相位角δ，以及-12℃ 勁度模量S和勁度模量變化率m值6個(gè)指標(biāo)在老化和再生過程中的變化值作為子數(shù)列，分析瀝青宏觀性能與微觀變化之間的關(guān)聯(lián)度.瀝青老化和再生過程中微觀結(jié)構(gòu)指標(biāo)和流變特性參數(shù)變化值如表8所示.微觀指標(biāo)與流變參數(shù)灰關(guān)聯(lián)分析結(jié)果如表9所示.

從表9可以看出：4種瀝青58℃下的儲(chǔ)能模量G′、損耗模量G″和復(fù)數(shù)剪切模量G*與瀝青的組分和官能團(tuán)變化關(guān)聯(lián)度顯著，關(guān)聯(lián)度均大于0.8，可知4種瀝青的黏性、彈性以及抵抗變形能力受瀝青組分比例和官能團(tuán)數(shù)量影響較大；-12℃勁度模量變化率m值與膠質(zhì)含量變化的關(guān)聯(lián)度較好，關(guān)聯(lián)度為0.743，而受其他微觀指標(biāo)影響相對(duì)較小，-12℃勁度模量S值受官能團(tuán)的影響要高于受組分的影響，即4種瀝青的低溫變形能力受官能團(tuán)影響大于受組分的影響，膠質(zhì)含量與瀝青的松弛能力相關(guān)性較大；58℃相位角δ受芳香分的影響最大，關(guān)聯(lián)度為0.754，即4種瀝青的黏性與彈性比例受芳香分含量的影響較大.

表8 4種瀝青老化及再生過程中各參數(shù)指標(biāo)變化值

表9 微觀指標(biāo)與流變參數(shù)灰關(guān)聯(lián)分析結(jié)果

分析可知，瀝青的流變性能受瀝青的組分比例和官能團(tuán)數(shù)量影響顯著，YG-1通過調(diào)節(jié)老化瀝青的組分和官能團(tuán)數(shù)量，可以實(shí)現(xiàn)老化瀝青的再生.

5 YG-1再生過程數(shù)值分析

本節(jié)利用Comsol軟件進(jìn)行數(shù)值分析，研究在微波作用下YG-1滲入混合料內(nèi)部后，對(duì)混合料內(nèi)部溫度場(chǎng)的影響.

5.1 模型的建立

本節(jié)建立的模型由石料、瀝青和YG-1組成，圖6為模型示意圖.模擬中假設(shè)瀝青混合料中有微裂紋存在，以裂紋存在于瀝青膜中為例進(jìn)行分析，模擬對(duì)比分析YG-1滲透前后混合料的溫度分布規(guī)律.簡(jiǎn)化后的模型如圖7所示，模型中瀝青膜厚設(shè)置為0.2mm，空隙(或YG-1)寬度為0.4mm，模擬的初始溫度為25℃.

圖6 數(shù)值分析模型示意Fig.6 Numerical analysis model schematic diagram

圖7 簡(jiǎn)化后的數(shù)值分析模型Fig.7 Simplified numerical analysis model

5.2 模型中參數(shù)的選取

模擬的參數(shù)除YG-1通過實(shí)測(cè)獲得外，其余參數(shù)通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)獲得[7,14-17]，模擬中用到的參數(shù)如表10所示.

5.3 模擬結(jié)果分析

模擬結(jié)果如圖8所示，圖中分別列出了微波作用90、180、270s時(shí)加入YG-1前后的瀝青混合料溫度場(chǎng)分布.由圖8可以看出，YG-1的加入明顯改變了混合料內(nèi)部溫度場(chǎng)的分布，YG-1具有能量集中作用.添加YG-1前，能量吸收遵循由上到下逐漸減小的規(guī)律，即靠近微波波源的溫度高于遠(yuǎn)離波源的溫度；添加YG-1后，能量集中在YG-1添加位置，溫度由YG-1添加位置向兩側(cè)逐漸降低.

表10 模擬中不同材料的參數(shù)取值表

6 YG-1再生機(jī)理分析

YG-1以乳液形式存在，不同于普通瀝青再生劑，其除含有普通瀝青再生劑中的再生組分外，還有微波發(fā)熱材料、表面活性劑、水等成分，因此瀝青再生機(jī)理與普通再生瀝青相比有一定差異.結(jié)合2～5節(jié)瀝青再生過程中流變參數(shù)、微觀指標(biāo)和灰關(guān)聯(lián)分析結(jié)果，得出YG-1的再生機(jī)理如下.

(1)通過組分調(diào)節(jié)恢復(fù)了瀝青中各組分的比例和官能團(tuán)數(shù)量.YG-1中的再生成分(芳香族溶劑油、增塑劑)與老化瀝青融合后，補(bǔ)充了老化瀝青中的芳香分和飽和分，使得老化瀝青的組分和官能團(tuán)數(shù)量得到了恢復(fù)，如第2節(jié)所述.由第4節(jié)的灰關(guān)聯(lián)分析結(jié)果可知，瀝青中各組分含量和官能團(tuán)數(shù)量與瀝青流變性能的相關(guān)性較好，可知瀝青組分比例和官能團(tuán)數(shù)量的恢復(fù)是瀝青性能恢復(fù)的根本原因.YG-1再生老化瀝青后，其中的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)含量降低，芳香分、飽和分含量增加，ICH3/CH2、ICH2=CH2值得到恢復(fù)，從而使瀝青的流變性能參數(shù)得到了恢復(fù)，使再生瀝青性能與原樣瀝青相近.

(2)微波發(fā)熱材料和乳液體系加速了再生成分與老化瀝青的融合.普通瀝青再生劑與老化瀝青的融合主要是通過濃度差擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)，而YG-1中再生成分與老化瀝青的融合除濃度差擴(kuò)散作用外，還存在“微爆擴(kuò)孔”作用[5]，即微波敏感型材料在微波作用下快速升溫，在熱量積聚到一定程度后YG-1中的水分發(fā)生汽化，產(chǎn)生“微爆”作用而加速了老化瀝青與再生劑的融合.因此相比普通再生劑，YG-1具有與瀝青更好的融合性.

圖8 YG-1加入前后混合料溫度場(chǎng)分布Fig.8 Temperature field distribution of mixture before and after YG-1 addition

(3)水的降黏作用.在溫度相同的條件下，老化瀝青的黏度隨著再生劑與老化瀝青的融合而逐步降低，普通瀝青再生劑的降黏主要依靠再生劑自身黏度較低的特點(diǎn)，通過調(diào)和作用來降低老化瀝青的黏度，而由于YG-1中水的存在，使瀝青在再生過程中產(chǎn)生“發(fā)泡降黏”作用，從而使再生瀝青獲得更低的黏度，有利于再生路面的壓實(shí)，可以在一定程度上避免由于路面加熱溫度過高導(dǎo)致瀝青的“再次”老化.

(4)再生過程中的溫度持續(xù)補(bǔ)給.瀝青再生過程中，首先要保證瀝青和再生劑具有一定溫度，才能使再生劑與老化瀝青快速充分融合.結(jié)合YG-1的再生過程可知，與普通再生劑不同，YG-1的熱量主要依靠微波提供，由于微波具有穿透性，因此在YG-1滲透到路面內(nèi)部時(shí)，能得到持續(xù)的供熱，使其始終保持一定的高溫，保證了YG-1和瀝青在融合過程中的溫度.

7 結(jié)論

(1)YG-1在再生過程中能夠恢復(fù)瀝青四組分比例和官能團(tuán)數(shù)量，其中的微波發(fā)熱材料在瀝青再生過程中得到了整體保留，并且相對(duì)均勻地分布在瀝青中.再生后的瀝青紅外譜圖沒有其他明顯的特征峰值出現(xiàn)，說明YG-1中的微波敏感材料和表面活性劑對(duì)瀝青官能團(tuán)的影響不大.

(2)通過分析原樣、RTFOT短期老化、RTFOT+PAV(20h)長(zhǎng)期老化、YG-1再生4種瀝青的流變參數(shù)，得到了瀝青在老化和再生過程中流變性能的變化規(guī)律.YG-1再生瀝青的流變性能得到了全面恢復(fù).

(3)利用灰關(guān)聯(lián)分析法，發(fā)現(xiàn)4種瀝青的黏性、彈性以及抵抗變形能力受瀝青組分變化和官能團(tuán)變化影響較大；勁度模量變化率m值與膠質(zhì)含量變化的關(guān)聯(lián)度較大；勁度模量S值受官能團(tuán)的影響要高于受組分的影響；黏性與彈性比例受芳香分含量的影響較大.

(4)分析YG-1的再生機(jī)理可知，YG-1通過組分調(diào)節(jié)作用恢復(fù)了瀝青中各組分的比例和官能團(tuán)數(shù)量，其中的微波發(fā)熱材料、乳液體系、水的降黏作用以及溫度持續(xù)補(bǔ)給加速了再生成分與老化瀝青的融合，相較其他再生劑，YG-1具備與瀝青更好的融合性.