幾種還原劑對瀝青路面老化的還原作用

曹勇俊1 陳小平

1茂名技師學院 廣東 茂名 525000；2廣東石油化工學院 廣東 茂名 525000

幾種還原劑對瀝青路面老化的還原作用

曹勇俊1 陳小平2

1茂名技師學院 廣東 茂名 525000；2廣東石油化工學院 廣東 茂名 525000

本文通過實驗室模擬70#瀝青老化現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)瀝青在老化過程中軟化點增大，針入度減小，延度減小，隨著時間的增長，瀝青性能下降的幅度減小；老化對瀝青四組分中飽和分的影響很小，可以忽略；老化對芳香分影響最大，隨著老化時間的增長，芳香分的總量在減少，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的總量在增加。

瀝青養(yǎng)護劑；軟化點；針入度；還原劑

U416.217

A

0 前言

隨著我國改革開放經(jīng)濟的快速增長，公路基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展也取得了舉世矚目的成就。截止2016年底，全國公路總里程達469.63萬公里，其中瀝青混凝土路面64.19萬公里，瀝青路面占鋪裝公路總里程的比重為28%，因此瀝青混凝土路面至今仍是我國公路的主要路面組成結(jié)構(gòu)部分[1]。20世紀90年代以后建成的高速公路，如今大都已陸續(xù)進入大、中維修期。一般瀝青的設(shè)計壽命為15至20年，每年大約有12%的瀝青路面需要修葺，隨著高速公路里程的不斷增長，這個數(shù)字正以每年15%的速度快速增長[2]。研究表明[3]，在瀝青公路出現(xiàn)早期輕微病害時候，對其進行預防性的養(yǎng)護，可以使瀝青路面狀況恢復到較好的水平[4]。在瀝青路面使用壽命期限內(nèi)，對瀝青路面實施3到4次的預養(yǎng)護，可以使瀝青路面的壽命延長10到15年，并節(jié)約45%到50%的養(yǎng)護投資。因此開展瀝青養(yǎng)護再生技術(shù)的研究、推廣對環(huán)境保護、延長公路使用壽命、降低公路維修成本有重大意義。

本實驗主要通過實驗室模擬瀝青老化現(xiàn)象找出瀝青在老化過程中軟化點、延度和針入度的變化規(guī)律，探討各種還原劑對老化的瀝青材料進行還原能力的影響，為課題下一步開發(fā)瀝青養(yǎng)護劑提供技術(shù)支持。

1 實驗部分

1.1 原材料及儀器

70#瀝青，茂名石化公司；季戊四醇，分析純，湖北巨勝科技有限公司；苯二酚，分析純，天津市廣成化學試劑有限公司；抗壞血酸，分析純，廣東光華科技有限公司；硅醇鈉，ND-110，新余市楠德新材料有限公司。

1.2 實驗步驟

（1）將70#瀝青熔化，通過不同的測試時間，測試各種瀝青性能，找出最佳養(yǎng)護時間。

（2）取出老化后的瀝青倒入鐵質(zhì)容器里面，貼好標簽，進行下一步實驗。

（3）把鐵質(zhì)容器放到電爐上加熱，使瀝青熔化，加入添加劑，攪拌均勻，檢測性能。

（4）針入度、延度、軟化點的測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 瀝青的老化規(guī)律

本試驗研究中是通過70#瀝青在瀝青薄膜烘箱中老化，找出其延度、軟化點和針入度的變化規(guī)律見圖 1。

從表1可以看出，未被老化的70#瀝青，延度高，延伸性能良好，不易拉斷；軟化點高，瀝青耐熱性能好，受熱后不會迅速軟化，在高溫下有較高的黏滯性。將未被老化的70#瀝青放入瀝青薄膜烘箱老化之后，瀝青延伸性變差，延度呈下降趨勢，但隨著時間的增長，下降的幅度變小。瀝青在老化之后，軟化點降低，瀝青變脆，黏滯性降低，耐熱性變差；隨著時間的增長，軟化點開始慢慢上升；隨著老化時間的增長，瀝青流動性變差，軟化點升高，瀝青的硬度增加，針入度減小。

當老化時間大于1小時之后，延度的變化較小；而針入度不斷降低，下降的幅度也較大。在3小時到4小時之間，下降的趨勢較為平緩，所以4小時可以看作是瀝青的輕微病害過程，作為瀝青養(yǎng)護的最佳時間點，作為后期的養(yǎng)護還原實驗中確定的一個老化時間。

2.2 不同種類還原劑對老化瀝青的還原作用

從老化實驗中可以發(fā)現(xiàn)，由于瀝青中的活性基團遇空氣中氧氣氧化成羰基、羧基等其他基團導致瀝青質(zhì)增多，芳香分減少，最終導致膠體分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而影響軟化點、延度和針入度等性質(zhì)的下降，縮短瀝青路面的使用壽命。瀝青老化過程的實質(zhì)就是一個氧化過程。因此瀝青養(yǎng)護劑的開發(fā)的主要方向是通過挑選合適的還原劑對老化的瀝青中的氧化組分進行還原達到瀝青質(zhì)組分減小，向芳香分轉(zhuǎn)變，達到瀝青再生的目的。

相對于目前市面可見的道路瀝青養(yǎng)護劑而言，所添加油性組分大多起到調(diào)和作用，主要用于對老化瀝青損失組分加以補充，使之基本達到甚至超過原瀝青中該組分的含量，達到恢復瀝青使用性能的目的，并沒有真正意義上做到老化瀝青的還原。本實驗從老化瀝青組分還原的角度進行探究，尋找真正能夠發(fā)揮還原作用的還原劑，這樣才能從根本上發(fā)揮道路養(yǎng)護的作用，實現(xiàn)經(jīng)濟節(jié)約、環(huán)境保護、勞動力合理利用的綜合效率。

實驗所選用的還原劑有季戊四醇、對苯二酚、抗壞血酸、實驗室自備抗氧劑。所添加的還原劑比例均為0.5%，根據(jù)每個樣的量進行添加，進行指標檢測之后得到表1中所示數(shù)據(jù)。

根據(jù)表2中數(shù)據(jù)可以看出，所選幾種還原劑對70#道路瀝青老化都有一定的還原作用。所選四種的軟化點均為65℃左右，較空白下降7%；針入度改善效果最好的是添加抗壞血酸的實驗組，為61.2（0.1mm），較空白增加57.7%，可達到未老化瀝青的水平；延度整體變化不明顯，其中季戊四醇和對苯二酚較空白呈現(xiàn)負作用，抗壞血酸較空白增加8.5%。經(jīng)過軟化點、針入度、延度等三大指標綜合對

表1 軟化點、延度和針入度隨著老化時間的變化

表2 不同還原劑對老化瀝青的作用

比，發(fā)現(xiàn)抗壞血酸（維C）對瀝青老化的還原作用最為明顯。

3 小結(jié)

（1）瀝青在老化過程中，軟化點增大，針入度減小，延度減小，隨著時間的增長，性能下降的幅度減小；在老化的過程中，瀝青中的芳香分向膠質(zhì)和瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)變，飽和分基本不變。

（2）在不同種類還原劑對老化瀝青的還原作用實驗中，幾種還原劑對70#道路瀝青老化都有一定的還原作用。還原劑能通過還原性改善瀝青的抗老化性能，其中抗壞血酸的效果最好。

[1] 2016年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報[N].交通部綜合規(guī)劃司，2017-04-30.

[2]周彬,連瑞雪.再生瀝青養(yǎng)護法在公路養(yǎng)護中的作用分析[J].公路與管理，2012(9):352.

[3]周立群.公路養(yǎng)護中LTC瀝青再生養(yǎng)護劑的應用[J].公路建設(shè)，2014(21):24-27.

[4]秦永春,黃頌昌,孫立軍,等.基于表面活性劑的溫拌SMA混合料性能[J].建筑材料學報，2010(1):14-17.

曹勇俊（1986-），男，碩士.講師。

陳小平，博士，研究員。