廠拌熱再生舊料中瀝青回收方法優(yōu)化分析*

楊勇富

(南京八方建設(shè)工程檢測(cè)有限公司,江蘇 南京 210046)

0 引言

發(fā)達(dá)國家早在20世紀(jì)初就開始研究瀝青路面的再生技術(shù)。但真正規(guī)模應(yīng)用開始于20世紀(jì)70年代。目前,瀝青路面再生利用技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)達(dá)歐美國家公路建設(shè)與維修養(yǎng)護(hù)的最常用技術(shù),普及程度高,技術(shù)成熟。在中國,瀝青路面再生技術(shù)應(yīng)用還處于起步階段,仍需大力發(fā)展。我國中部和東部高速公路陸續(xù)進(jìn)入大、中修期,瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修工程會(huì)不斷增多,舊瀝青路面材料的再生利用問題重新得到重視和廣泛關(guān)注,再生技術(shù)也有益于國家倡導(dǎo)的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的構(gòu)建[1-3]。

RAP中老化瀝青的評(píng)價(jià)對(duì)廠拌熱再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)至關(guān)重要。所以必須要準(zhǔn)確掌握RAP料中瀝青的性能(主要是瀝青3大指標(biāo)),以便為廠拌熱再生瀝青混合料生產(chǎn)提供更準(zhǔn)確的依據(jù)。

1 瀝青的回收

《JTG E20—2011 公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》[4]中提供了兩種從溶劑中回收瀝青的試驗(yàn)方法:阿布森法和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器法。

本文用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器法回收,裝置如圖1所示。瀝青抽提回收過程有3個(gè)影響因素:① 溶劑對(duì)瀝青的溶解性,若溶劑不能良好地溶解舊瀝青,必然會(huì)對(duì)舊瀝青性能造成影響;② 回收瀝青中的礦粉殘留度,殘留礦粉過多勢(shì)必會(huì)影響到回收瀝青的性能;③ 回收瀝青中的三氯乙烯殘留度過多也會(huì)影響回收瀝青性能測(cè)試的準(zhǔn)確性。為了更準(zhǔn)確地測(cè)定出RAP料中瀝青的性能,本文設(shè)計(jì)最大限度降低三氯乙烯和礦粉的含量,優(yōu)化整個(gè)回收過程參數(shù)。

圖1 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器法回收瀝青用蒸餾裝置

1.1 溶劑的影響與優(yōu)化方法

1.1.1 溶劑的影響 為了評(píng)價(jià)三氯乙烯殘留在瀝青中對(duì)其性質(zhì)的影響,本文在AH-70瀝青中摻入不同比例三氯乙烯，并充分?jǐn)嚢韬?進(jìn)行3大性能指標(biāo)的測(cè)定,試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 摻入不同比例三氯乙烯試驗(yàn)

通過對(duì)比顯示,與AH-70瀝青相比,當(dāng)摻量分別為0.5%,1%,2%和5%時(shí),瀝青的針入度分別提高了12.1%,24.2%,54.5%和80.3%,軟化點(diǎn)分別降低了0.0%,0.0%,4.9%和17.6%,延度分別增加到1.5,2.25,9.88和16倍。這說明摻量很小的三氯乙烯都會(huì)對(duì)瀝青的3大指標(biāo)產(chǎn)生顯著的影響。所以,在回收瀝青的過程中必須把三氯乙烯去除干凈,否則,無法準(zhǔn)確反映舊瀝青的性能。

1.1.2 溶劑的去除 因?yàn)楸疚倪x擇旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器法,所以對(duì)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器法的合適真空度進(jìn)行探討[5-8]。由于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收瀝青時(shí),真空度是三氯乙烯能否蒸發(fā)徹底的重要參數(shù)。本文設(shè)計(jì)了4個(gè)不同真空度的對(duì)比試驗(yàn)。通過試驗(yàn),來確定試驗(yàn)真空度,確保三氯乙烯最大量蒸發(fā),結(jié)果如表2和圖2所示。

表2 不同真空度對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)(基質(zhì)瀝青+三氯乙烯)

試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著真空度的提高,回收瀝青的針入度逐漸變小,軟化點(diǎn)逐漸變大,說明殘留三氯乙烯對(duì)瀝青的軟化作用在逐漸被清除,回收瀝青的測(cè)試性能不斷向基質(zhì)瀝青靠攏。當(dāng)采用0.097 MPa的真空度時(shí),回收獲取的瀝青性能與原樣基質(zhì)瀝青性能基本相當(dāng),誤差在可接受范圍之內(nèi)。因此推薦并在后續(xù)的研究中均采用0.097 MPa真空度的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器法對(duì)舊料進(jìn)行老化瀝青回收。

此外，為了確定礦粉和三氯乙烯是否徹底清除,還采用基質(zhì)瀝青加2%礦粉、RAP料抽提液,分別離心3次,在0.097 MPa真空度旋轉(zhuǎn)蒸發(fā),回收瀝青后作各項(xiàng)指標(biāo)試驗(yàn)(如表2所示)。結(jié)果表明,回收瀝青時(shí),礦粉和三氯乙烯無法徹底清除,結(jié)果更證明了0.097 MPa真空度下其蒸餾效果是最好的。

圖2 不同真空度對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果圖(基質(zhì)瀝青+三氯乙烯)

1.2 礦粉的影響與優(yōu)化方法

按照現(xiàn)行的規(guī)范方法,抽提法完全去除礦粉是不可能的。本文設(shè)計(jì)不同摻量下,礦粉對(duì)SBS改性瀝青性能的影響,模擬回收瀝青液中殘留礦粉對(duì)改性瀝青性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 礦粉對(duì)SBS改性瀝表性能的影響試驗(yàn)

結(jié)果顯示,少量礦粉的存在對(duì)瀝青針入度和軟化點(diǎn)影響較小,基本不改變?yōu)r青自身膠體結(jié)構(gòu)。但礦粉含量對(duì)延度的影響很大,少量礦粉的存在導(dǎo)致瀝青結(jié)構(gòu)成分不均勻變化,在拉伸工程中,很容易導(dǎo)致應(yīng)力集中,從而在礦粉與瀝青的結(jié)合部出現(xiàn)斷裂。另外,當(dāng)?shù)V粉摻量為1%時(shí),對(duì)回收瀝青的性能評(píng)價(jià)基本無影響。因此,建議回收殘留的礦粉應(yīng)嚴(yán)格控制在1%以內(nèi)。

去除礦粉最有效的方法就是離心試驗(yàn)方法。為了最大限度地離心掉回收液中的礦粉,設(shè)計(jì)在基質(zhì)瀝青中加入0.5%礦粉,通過3 880,4 190,4480 r/min 3種不同轉(zhuǎn)速,對(duì)其離心抽提,獲取抽提回收的測(cè)試指標(biāo),并與原樣比對(duì)分析,也確定合適的離心抽提轉(zhuǎn)速[9]。結(jié)果如表4和圖3所示。

表4 不同轉(zhuǎn)速回收瀝青3大指標(biāo)與基質(zhì)瀝青對(duì)比數(shù)據(jù)

圖3 不同轉(zhuǎn)速回收瀝青3大指標(biāo)與基質(zhì)瀝青對(duì)比結(jié)果圖

從圖3可以看出,不同轉(zhuǎn)速獲取的抽提回收瀝青,軟化點(diǎn)和延度與基質(zhì)瀝青比較接近,但是低轉(zhuǎn)速(3 880 r/min)時(shí)抽提回收瀝青的針入度與基質(zhì)瀝青相比具有一定的差異性,隨著轉(zhuǎn)速的提高這種差異性逐漸減小[10]。由于規(guī)范轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于本試驗(yàn)的最低轉(zhuǎn)速,因此不難理解規(guī)范轉(zhuǎn)速容易帶來試驗(yàn)結(jié)果變異性的現(xiàn)象。建議采用4 480 r/min的轉(zhuǎn)速在后續(xù)研究中進(jìn)行舊瀝青混合料的老化瀝青抽提回收。

2 結(jié)論

(1) 根據(jù)回收瀝青的3大指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果,可以得出,回收的舊瀝青混合料中的舊瀝青性能符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定要求且符合瀝青長期老化的規(guī)律。

(2) 現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《JTG E20—2011 公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定的瀝青抽提方法存在不足,三氯乙烯和礦粉的殘留對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響很大。本文通過設(shè)計(jì)比對(duì),提出了真空度不低于0.097 MPa、離心轉(zhuǎn)速不低于4 480 r/min的試驗(yàn)方法,可最大限度地去除三氯乙烯和礦粉的影響。但是由于現(xiàn)有儀器設(shè)備的原因,后續(xù)還得進(jìn)一步研究至真空度、離心轉(zhuǎn)速達(dá)到一個(gè)具體的范圍。

(3) 雖然通過提高抽真空的壓力、增加離心轉(zhuǎn)速等方法,可以最大限度地減小三氯乙烯和礦粉的影響,但是礦粉和三氯乙烯無法徹底清除。對(duì)于RAP料中瀝青的回收,是一項(xiàng)較為復(fù)雜的工作。由于瀝青回收方法難度大,回收條件不易掌握,回收設(shè)備精度不高,再加上瀝青本身老化就難以避免，因此,在正式試驗(yàn)前,應(yīng)進(jìn)行空白試驗(yàn)。我國這方面的試驗(yàn)開展得還很少,使用前要反復(fù)做空白試驗(yàn),以便試驗(yàn)者能熟練操作,達(dá)到回收的目的。

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