公路再生瀝青老化研討

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自改革開放以來，我國經濟高速發展而公路運輸又承載著重要的經濟建設使命，因此高速公路和各級公路網的建設發展迅速。自2005年全國高速公路里程已超過4萬km位居世界第二位，一級、二級公路近20萬km。到2010年底，我國公路網總里程達到398．4萬km，近5年新增63．9萬km，其中絕大部分是瀝青路面。如何管好、養好這些公路已是目前我國公路部門所面臨的重要課題［1］。瀝青路面在實際使用過程當中，經風吹日曬雨淋，長期暴露在空氣當中，因此瀝青路面中的瀝青無一例外的都要經過一個老化過程［2，3］。因此無論是新瀝青還是再生瀝青，在鋪筑瀝青道路后人們最關心的是瀝青道路的使用質量和使用壽命。如何能延緩老化過程，提高使用性能，這樣既有利于社會經濟建設又能節約能源保護環境［4］。因此，對瀝青基本性質的老化過程研究，尤其是掌握能變廢為寶的再生瀝青的老化規律就更為重要［5］。通過再生鞍山千山公路廢舊瀝青，使其符合《公路瀝青路面技術規范》（JTGF40—2004）標準中2－2氣候分區A類90＃的瀝青標準（以下簡稱再生瀝青）。研究再生瀝青的主要理化性質（軟化點、針入度和延度）在老化過程中的變化規律。通過失重系數法考察再生瀝青和新瀝青的抗老化性質。

1實驗部分

1．1原料與儀器

1．1．1原料新瀝青：遼河AH－90高升工地；再生劑：自制；廢舊瀝青：鞍山千山公路廢舊瀝青混合料中提取。

1．1．2儀器LY型瀝青延度測定儀：無錫市石油儀器設備廠生產；瀝青針入度試驗機：上海昌吉地質儀器有限公司生產；SYD－2806E全自動瀝青軟化點試驗器：上海昌吉地質儀器有限公司生產；82型瀝青薄膜烘箱：無錫市石油儀器設備廠。

1．2樣品制備

將回收好的廢舊瀝青稱重后放入恒溫烘箱中，升溫至85℃使其熔融，按m（再生劑）∶m（新瀝青）∶m（廢舊瀝青）＝9∶10∶100，加入再生劑和新瀝青，攪拌均勻，趕出其中的氣泡，制得符合JTGF40—2004中2－2氣候分區中A類90＃瀝青標準的再生瀝青［6，7］。1．3樣品的老化實驗采用旋轉薄膜烘箱加速模擬自然老化的方法，分別將2個內徑（55±1）mm，深（35±1）mm的圓筒形金屬器皿裝（50±0．5）g的再生瀝青和新瀝青。將其放入（5．5±1）r／min的旋轉烘箱中，對再生瀝青和新瀝青進行老化實驗。在150、163和180℃3個溫度下分別老化5、10、15、20和30h后，測定重量、軟化點、針入度和延度。

2結果與討論

2．1再生瀝青主要理化性質測定

遼河AH－90高升工地新瀝青及再生瀝青主要性質見表1。由表1可見再生瀝青符合JTGF40—2004中2－2氣候分區中A類90＃瀝青標準。

2．2再生瀝青老化后理化性質變化規律

瀝青的老化首先表現在其使用性能的衰退，隨著老化溫度的提高和老化時間的延長瀝青的軟化點、針入度和延度都有明顯改變。圖1～圖3列出了再生瀝青在不同老化溫度下以及不同的老化時間內，軟化點、針入度和延度的變化。老化時間／h圖3再生瀝青延度隨老化溫度和老化時間的變化由圖1可見，隨著老化溫度的升高和老化時間的延長，再生瀝青的軟化點快速升高。在同一溫度下不同老化時間里，軟化點近似呈線性增長，老化速率沒有明顯改變。在相同的老化時間里，溫度越高軟化點升高速率越快，這說明溫度對瀝青軟化點的升高起著加速的作用。在高溫下瀝青更容易老化。由圖2可見，在不同溫度下隨著老化時間的延長針入度在有規律的減小，在老化前20h針入度減小很快基本呈線性變化，20h以后針入度變化逐漸平緩。而由圖3可以看出延度在老化前15h，尤其是前10h下降非常快，說明瀝青的延度在老化初期變化速率較快，在中、后期再生瀝青的延度基本不變。由圖2、圖3可以看出老化前期階段是瀝青老化的主要時期，這里稱為老化加速期。老化加速期之后稱為老化穩定期。在同一溫度老化過程當中，軟化點變化速率沒有明顯的變化，針入度和延度有顯著的老化加速期。由此可知降低瀝青主要理化性質的變化速率，縮短老化加速期，提高老化穩定期主要理化性質，對瀝青抗老化性能的提高，延長瀝青使用壽命是非常重要的。

2．3再生瀝青與新瀝青的抗老化性對比

為了比較再生瀝青抗老化綜合性能的優劣，對再生瀝青和新瀝青作抗老化對比實驗，實驗采用失重系數法。經薄膜烘箱實驗后，試樣失重數據及失重率（即樣品的失去的質量占樣品老化前質量的分數）結果見表2、表3，并在不同老化溫度下對老化時間與失重率作圖，見圖4、圖5。•由表4可見，老化溫度越高，λ越大，180℃失重系數＞163℃失重系數＞150℃失重系數，即表現出高溫下失重增大的性質。這可能與高溫下瀝青發生裂解導致大分子變為小分子，引起揮發量增大有關。另外，由于失重率均為正值，由此可見這幾種瀝青的老化是以蒸發損失輕組分引起瀝青變硬為主的。從失重系數λ的大小還可以看出，新瀝青的抗老化性能優于再生瀝青的抗老化性能。這可能是由于再生瀝青中的再生劑含有較多的輕組分或小分子組分引起的。

3結論

（1）以遼河AH－90高升工地瀝青為再生瀝青的補充瀝青，選用自制廢舊瀝青再生劑，m（再生劑）∶m（新瀝青）∶m（廢舊瀝青）＝9∶10∶100制備出符合JTGF40—2004標準中2－2氣候分區中所要求的A類90＃瀝青。

（2）考察了老化溫度和老化時間對再生瀝青的主要理化指標的影響。結果表明，隨著老化溫度的增加和老化時間的延長，瀝青的軟化點升高、針入度減小、延度降低。再生瀝青針入度和延度有明顯的老化加速期。

（3）通過旋轉薄膜烘箱實驗利用失重法考察對比了再生瀝青和新瀝青的抗老化性質，結果表明新瀝青的抗老化性質要好于再生瀝青的抗老化性質。