基于試驗段的新型溫拌再生瀝青性能評價

苗江濤

（新疆交通規劃勘察設計研究院，新疆 烏魯木齊 830006）

0 引言

自從溫拌技術引進中國以來，解決了我國許多高海拔高緯度低溫地區瀝青路面施工的難題。對于新疆阿勒泰地區一級公路的試驗段而言，選用溫拌技術，既是利用溫拌技術的低排放，也是利用了其在高海拔地區的低溫施工適應性而進行的一次嘗試；另外北疆部分發達地區的公路已經進入維護和修補階段，有大量的銑刨料產生，為進行循環利用，針對試驗段采用再生瀝青混合料設計，既利用了廢舊料也節省了成本，另外還達到了環保的目的。

本次試驗段項目選用了Evotherm LT新型溫拌改性技術，此項技術使得溫拌溫度更低，適用的級配范圍更廣，實現此技術的關鍵在于對老化后和新舊瀝青混合物進行評價。舊瀝青混合料集料性能不會有太大變化。但是對于回收得到舊料中的瀝青，提取十分不便，即便成功抽提得到了瀝青，性能也產生了較大衰變，這對于混合料再生后性能影響很大，值得進行細致的研究和分析，以便指導今后的工程實踐和科學研究。

1 試驗瀝青的性能指標

1.1 瀝青的提取

取1kg左右的瀝青混合料，裝入燒杯中，將燒杯中加入三氯乙烯，浸泡混合料30min，然后將混合料及溶液倒入離心分離機中，將圓環形濾紙墊在分離器的邊緣上，加蓋緊固，開動離心機轉速逐漸至3000r／min，待瀝青溶液從排出口流出后停機3～5min，再從離心分離機的上蓋的孔中加入新的三氯乙烯，繼續進行離心分離，直至從排出口流出的瀝青溶液呈清澈的淡黃色為止。每種混合料重復進行上述試驗3次。試驗結束后，每種瀝青混合料可得到大約3500ml三氯乙烯與瀝青的混合液。

將上述試驗得到的三氯乙烯與瀝青混合液進行蒸餾分離。由于三氯乙烯的沸點只有90℃，而瀝青的沸點高于350℃。在蒸餾過程中，三氯乙烯先揮發出去，剩余為瀝青。

1.2 基質瀝青性能指標

瀝青是結合料中分量最多的一部分，為了維持成本與保證試驗的一般性，并與回收得到的瀝青樣品具有可對比性，本文試驗采用了較為常用的加德士70＃瀝青，其各項指標見表1。

表1 加德士70#瀝青各項指標

除了上述常規瀝青指標的測定，本文還對實驗用瀝青的SHRP指標進行了測定，以期可以全面分析瀝青性能的衰變，進而提出可用作再生的舊料標準。

SHRP規范PG分級采用彎曲梁流變試驗（BBR）來評價結合料的低溫特性。規定是采用經過旋轉薄膜烘箱（RTFOT）老化和壓力老化烘箱（PAV）老化后的瀝青結合料進行試驗，試驗溫度定為比實際路面溫度提高10℃，能夠很好地模擬瀝青的性質。本文試驗用加德士70＃瀝青DSR試驗結果見表2，本文試驗用加德士70＃瀝青BBR試驗結果見表3。

表2 加德士70#瀝青DSR試驗結果

表3 加德士70#瀝青BBR試驗結果

僅從SHRP實驗所得到指標來看，本文試驗所用加德士70#瀝青的SHRP分級為PG 64—12。

1.3 回收瀝青性能指標

瀝青路面的老化主要是瀝青的老化，從表4中可以看出回收后的瀝青針入度減小，軟化點增大，延度大幅度降低。這說明在取樣路面的瀝青已嚴重老化，瀝青基本失去了原有的柔韌性和延展性，如不加以處理而繼續使用勢必容易發生路面損壞（注：為保證實驗的可對比性，本文中舊料在原先鋪筑時采用的是相同的70#瀝青，道路已投入使用5年）。舊瀝青DSR試驗結果見表5?；厥諡r青BBR試驗結果見表6。

表4 舊瀝青各項技術指標

表5 舊瀝青DSR試驗結果

表6 回收瀝青BBR試驗結果

2 溫拌再生瀝青研究

2.1 LT添加劑對瀝青本身的影響

本文采用Evotherm溫拌瀝青技術，它為直投分散技術，或稱為添加LT濃縮液溫拌技術，是美德維實偉克公司Evotherm溫拌技術的第三代技術。由于乳化瀝青的粘度較低，因此其有可能在較低溫度下與石料拌和均勻。目前來看，其是一種在新疆干冷地區較為可行并且試用性較好的一種溫拌技術。

在本文的研究中，將LT溫拌劑加入到基質瀝青當中，其中基質瀝青與LT溫拌劑質量比為9∶1?；|瀝青與基質瀝青＋溫拌劑LT三大指標對比試驗結果見表7。

表7 基質瀝青添加溫拌劑前后對比

由表7可以看出，基質瀝青加LT溫拌劑的性能與基質瀝青幾乎相同。這是由溫拌劑LT本身的性質決定的，因為溫拌劑LT常溫下為水溶液，待加入溫拌劑LT的SBS改性瀝青攪拌均勻后，LT中的水分大部分已經揮發，只留下小部分的活性劑成分，對瀝青的性質會產生微量的改變，但影響不大。

鑒于瀝青本身性能在添加LT溫拌劑后變化不大，本文不再進行TFOT或是PAV等其他試驗，同時考慮到乳化瀝青溫拌技術對瀝青粘度有影響，按不同比例混合的溫拌劑和瀝青，分別測試不同溫度下的布氏旋轉粘度，粘度結果見圖1。

基質瀝青與加溫拌劑LT的基質瀝青粘度均隨溫度的升高而逐漸降低，可以發現，在溫度范圍為110～140℃范圍內，相比于普通基質瀝青，添加LT的基質瀝青的布氏旋轉粘度有所下降，但下降的幅度較低；當溫度大于150℃時三種瀝青的粘度接近。從添加LT的基質瀝青的制備過程來看，因為溫拌劑LT在常溫下為液體，待加入溫拌劑LT的基質瀝青物理發泡完畢后，LT溫拌劑中水溶液已經基本揮發，只剩余少量表面活性成分，在少水的狀態下，活性成分無法形成有效的水膜結構，對基質瀝青的粘度影響不大。

2.2 破乳速度對瀝青性能的影響

通過對基質瀝青＋LT溫拌劑的粘溫曲線的研究發現，瀝青的破乳速度影響著瀝青的性能變化，但破乳速度不能以定量的方式進行評價。本文采用瀝青指標來觀測破乳速度。不同老化程度瀝青的性能指標見表8。

表8 不同程度老化瀝青的性能指標

從表8可以看出，在60s左右，針入度顯示乳化瀝青能完全破乳，使其能夠恢復到基質瀝青的標準。

2.3 酸堿度對瀝青性能的影響

經研究發現，乳化瀝青中陽離子的活性受H＋濃度的影響，經過調整乳化劑瀝青體系中酸堿平衡。試驗通過鹽酸來調節瀝青乳液的酸堿度，采用pH試紙來檢測pH值，溫度為15℃。試驗結果如表9所示。

表9 不同pH值時的破乳速度試驗結果

試驗表明，堿性環境會使破乳速度減慢，要把時間控制在合理的范圍之內，可通過向瀝青體系中添加適當的消石灰，來減緩破乳以達到施工可操控的目的。在本次試驗段施工溫度在8～16℃之間，綜合考慮適當添加消石灰1.7‰，pH值為7.5，以控制破乳溫度在15℃，時間在80s為最佳。

2.4 適于溫拌再生的回收瀝青研究

為了達到提高舊料利用率，實現經濟效益最大化的目標，需要對舊料的性能進行評價和分析，找出適合于進行溫拌再生的瀝青混合料。本文擬通過下述試驗提供一些控制指標，方便選擇適合于進行溫拌再生的瀝青混合料。

前文已經檢測得到了實驗用瀝青和從舊料提取得到瀝青的各項指標，為了進行上面提出的要求，對從舊料提取得到的瀝青進行繼續老化，得到不同程度老化的瀝青（編號A、B、C），具體情況見表10。

表10 不同程度老化瀝青的性能指標

將回收瀝青、瀝青A、B、C分別與原樣瀝青進行溫拌混合（溫拌劑劑量統一為瀝青劑量的10%，新舊瀝青比例為7∶3），然后檢測混溶后得到瀝青樣本的各項指標（樣本標號為D、E、F、G），具體結果見表11。

表11 混溶后瀝青的性能指標

從試驗得到的數據分析，在各項指標里針入度對于再生后的瀝青要求最為苛刻，為使其得到更大的推廣，以針入度作為控制指標。從本文得到的試驗數據來看，針入度比約為50%時（70＃瀝青），溫拌再生后得到的瀝青各項指標均符合要求，對照規范中對于道路石油的瀝青的要求，可知該標準適用范圍其實很廣——對于大多數道路回收得到的瀝青混合料均適宜進行溫拌再生。

有必要指出，對于含有瀝青針入度比偏低的舊料，同樣可以進行溫拌再生，但是考慮到溫拌再生的經濟性，不如直接進行熱拌再生更為合理。當然，如果要進行準確的經濟性評價需要進行大量的混合料實驗，這不在本文的討論范圍之內，有興趣者可進行深入的分析研究。

3 結論

3.1 本文首先檢測了實驗用瀝青以及從舊路回收得到瀝青的各種性能，簡單比對了瀝青在實際路面中的老化狀況。

3.2 驗證了瀝青混合料在拌和過程中舊瀝青與集料、舊瀝青與新瀝青的混溶程度，即一般情況下新舊瀝青是部分混溶的，混溶的程度與集料性質、拌和溫度等條件有關，完全混溶狀態是比較難以實現的，適度提高拌合溫度對于瀝青混溶有較大幫助。

3.3 表面活性劑LT可以使瀝青針入度增加，延度降低，軟化點升高，但是變化的幅度不大，LT還可以使SBS改性瀝青的布氏旋轉粘度有所下降，但下降的幅度較低；是因為溫拌劑LT常溫下為液態，其降粘效果主要是通過發泡來實現的，隨著LT中水分的蒸發，LT對瀝青的潤滑效果已經不明顯，所以不論是從三大指標還是布氏粘度，添加LT溫拌劑的瀝青相比于未添加的瀝青其性能指標變化幅度都不大。

3.4 破乳速度是影響施工速度的關鍵，通過檢測針入度、軟化點和布氏粘度來確定破乳時間，根據施工時阿勒泰地區平均氣溫，調節酸堿度pH值確定在7.5，破乳速度最佳。

3.5 分析檢驗了溫拌再生后瀝青的性能指標，提出以舊瀝青針入度作為控制指標來確定是否適合進行溫拌再生，并指出溫拌再生的適用性很廣，對于大多數舊路均適宜。

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