滲透型再生劑制備及其對(duì)再生瀝青混合料性能的影響

裴 強(qiáng)

（山西省交通科技研發(fā)有限公司，山西 太原 030032）

瀝青路面具有行車舒適、耐磨、低噪聲等優(yōu)勢(shì)，在高等級(jí)公路中所占比重越來(lái)越大，但瀝青路面中的膠結(jié)料在長(zhǎng)期的自然環(huán)境和較重交通荷載雙重作用下，會(huì)產(chǎn)生老化及性能衰減，導(dǎo)致出現(xiàn)不同程度的路面早期病害，使得瀝青路面未達(dá)使用年限就需要大面積日常養(yǎng)護(hù)，翻修和重建任務(wù)越來(lái)越重，經(jīng)估算，瀝青路面每年回收的廢舊集料高達(dá)2.2億t，數(shù)量巨大。熱再生技術(shù)可高效利用瀝青混合料回收料（RAP），目前已經(jīng)在瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程中得到廣泛應(yīng)用。

再生劑在熱再生中可起到關(guān)鍵作用，能改善老化瀝青的性能，但實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中再生劑在RAP表面滲透效果有限，導(dǎo)致再生瀝青混合料性能不佳[1]。因此，項(xiàng)目組制備了一種滲透型再生劑，并考察其對(duì)再生瀝青混合料性能的影響，為后續(xù)相關(guān)應(yīng)用提供參考。

1 滲透型再生劑制備

1.1 主要原材料

表1 主要原材料

1.2 滲透型再生劑制備方法

將芳烴油、對(duì)苯二甲酸二辛酯、瀝青按比例加入反應(yīng)器中，升溫至100℃～120℃攪拌15～20 min，加入滲透劑，繼續(xù)攪拌15 min，制備得到滲透型再生劑。

2 再生瀝青混合料的制備

本文采用AC-16作為再生瀝青混合料的目標(biāo)級(jí)配，瀝青混合料回收料占集料總量的70%，新集料采用玄武巖。通過(guò)將銑刨的RAP抽提測(cè)其油石比和級(jí)配[2]，確定了RAP摻量70%時(shí)，新瀝青的用量為2.1%，并明確了各檔新集料的添加比例。再生瀝青混合料的合成級(jí)配及各檔范圍如表2所示。

表2 再生瀝青混合料級(jí)配范圍

將RAP在130℃下預(yù)熱2 h后倒入拌和鍋中，干拌10 s，使RAP分散均勻，然后分別將預(yù)熱至流動(dòng)狀態(tài)的滲透型再生劑、普通再生劑均勻地噴灑在RAP表面并拌和25 s，確保再生劑在RAP表面分散均勻，將新集料、礦粉在190℃下保溫2～3 h后加入拌鍋中繼續(xù)拌和35 s，最后加入預(yù)熱至140℃的新瀝青，拌和10 s，制備得到再生瀝青混合料。

3 再生瀝青混合料性能研究

通過(guò)測(cè)試再生瀝青混合料的浸水殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比、彎拉應(yīng)變、動(dòng)穩(wěn)定度等指標(biāo)，對(duì)比評(píng)價(jià)滲透型再生劑、普通再生劑對(duì)再生瀝青混合料性能的改善效果。再生劑摻量為再生劑占瀝青混合料總質(zhì)量的百分比。

3.1 水穩(wěn)定性

瀝青路面中的膠結(jié)料在長(zhǎng)期的自然環(huán)境和較重交通荷載雙重作用下，會(huì)產(chǎn)生黏附性降低等老化現(xiàn)象，導(dǎo)致抗水損性降低，因此考察再生劑對(duì)抗水損性能改善效果尤為重要。本文通過(guò)考察兩種再生劑對(duì)浸水殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比兩大指標(biāo)的影響，進(jìn)而評(píng)價(jià)再生劑對(duì)混合料水穩(wěn)定性的改善效果[3]。

由圖1、圖2可知，未添加再生劑的浸水殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比指標(biāo)無(wú)法滿足規(guī)范要求，兩種再生劑的添加均可改善再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性，且摻量越大，改善越明顯。而在再生劑摻量相同的情況下，滲透型再生劑對(duì)再生瀝青混合料水穩(wěn)定性的改善效果更明顯，主要是由于其滲透擴(kuò)散能力更強(qiáng)，與老化瀝青接觸過(guò)程中，短時(shí)間內(nèi)能更好地調(diào)整老化瀝青的膠體結(jié)構(gòu)，使老化瀝青的黏附性得到快速恢復(fù)，進(jìn)而明顯提升體系的抗水損害能力。

圖1 再生劑摻量對(duì)浸水殘留穩(wěn)定度的影響

圖2 再生劑摻量對(duì)凍融劈裂強(qiáng)度比的影響

3.2 低溫抗裂性

老化瀝青因輕質(zhì)組分變少，在低溫下表現(xiàn)為強(qiáng)度和勁度明顯增大，變形能力顯著下降，因此更易產(chǎn)生開(kāi)裂，再生瀝青混合料中含有大量老化瀝青，若不對(duì)其進(jìn)行還原再生，混合料低溫性能很難達(dá)到路用要求。本文通過(guò)考察兩種再生劑對(duì)抗彎拉強(qiáng)度、彎拉應(yīng)變兩大指標(biāo)的影響，進(jìn)而評(píng)價(jià)再生劑對(duì)混合料低溫抗裂性的改善效果[4]。

由圖3、圖4可知，未添加再生劑的低溫抗裂指標(biāo)無(wú)法滿足規(guī)范要求，兩種再生劑的添加均可改善再生瀝青混合料的低溫抗裂性，且隨著摻量增大，改善效果越明顯。而在再生劑摻量相同的情況下，滲透型再生劑對(duì)再生瀝青混合料低溫抗裂性的改善效果更明顯，主要是由于其滲透能力更強(qiáng)，與老化瀝青接觸過(guò)程中，更易在短時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充輕質(zhì)組分，使老化瀝青的低溫性能得到快速恢復(fù)[5]，進(jìn)而明顯提升體系的低溫抗裂性能。

圖3 再生劑摻量對(duì)抗彎拉強(qiáng)度的影響

圖4 再生劑摻量對(duì)彎拉應(yīng)變的影響

3.3 高溫穩(wěn)定性

再生劑中含有大量輕組分油，當(dāng)摻量小時(shí)改性效果不明顯，摻量偏大時(shí)，容易造成其在混合料中的分布不均勻，形成軟弱夾層，使再生瀝青混合料容易產(chǎn)生車轍病害[6]。本文通過(guò)考察兩種再生劑對(duì)動(dòng)穩(wěn)定度、車轍深度兩大指標(biāo)的影響，進(jìn)而評(píng)價(jià)再生劑對(duì)混合料抗高溫變形能力的負(fù)面影響。

由圖5、圖6可知，兩種再生劑的添加均對(duì)再生瀝青混合料的高溫性能產(chǎn)生了負(fù)面影響，且隨著摻量增大，負(fù)面影響越大。這是因?yàn)樵偕鷦┑募尤胙a(bǔ)充了大量輕質(zhì)組分，使得體系彈性降低、黏性增加，相應(yīng)的抵抗高溫變形能力減弱[7]。在再生劑摻量相同的情況下，普通再生劑對(duì)再生瀝青混合料高溫性能的負(fù)面影響更大，主要是由于其滲透能力不足，與老化瀝青接觸過(guò)程中不能快速擴(kuò)散，容易在界面處形成軟弱夾層，進(jìn)而更易產(chǎn)生車轍病害。

圖5 再生劑摻量對(duì)動(dòng)穩(wěn)定度的影響

圖6 再生劑摻量對(duì)車轍深度的影響

4 結(jié)語(yǔ)

滲透型再生劑與瀝青混合料回收料相容性好、擴(kuò)散快，較普通再生劑可顯著改善再生瀝青混合料水穩(wěn)定性、低溫抗裂性能，且對(duì)混合料高溫穩(wěn)定性影響較小，具有較強(qiáng)的推廣意義。