瀝青回收利用及再生瀝青性能評價研究

劉燕

（內蒙古高路公司烏蘭察布分公司）

0 前言

目前我國高等級公路總里程已經超過美國，成為世界第一，且其他等級公路的總里程也突破了457 萬公里。當前鋪筑的公路中，90%以上都是瀝青混凝土路面。但由于部分公路修筑時間較長，存在著巨大的維修養護和翻修重建任務。過大的路面維修使其產生的廢舊材料越來越多，一方面造成了大量材料的廢棄和浪費，另一方面也廢舊材料也占用了大量的土地。據相關部門估算，當前每年產生的廢舊瀝青混合料可達到2000 萬噸，且該比例仍以15%的速度增長，根據預測，在未來十年，由于路面維修產生的廢舊瀝青混合料數量可達八千萬噸。基于此，如何實現廢舊材料的循環再生利用，減少廢棄物對環境和土地的污染，踐行資源節約綠色低碳社會，成為道路管理人員的需要解決的重大問題。

采用瀝青路面的再生技術，可有效實現廢舊材料的循環利用。目前應用程度較為廣泛的技術為廠拌熱再生技術，其將路面回收材料經過破碎篩分后，與新集料以一定比例摻配，輔以新瀝青和必要 的再生劑制備為熱拌瀝青混合料。由于較好的性能和成熟的應用，目前熱再生應成為較為主流的技術。但由于對熱再生的技術不清晰，當前回收材料的利用率還不高，多在10-30%之間。基于此，本文開展廢舊瀝青混合料中的舊瀝青回收，在最佳再生劑用量確定的情況下，開展回收瀝青對瀝青再生性能的影響。

1 試驗材料

本次采用的回收料來源于內蒙某高速公路的銑刨材料，在對其回收瀝青試驗時，利用旋轉式蒸發方法抽提得到廢舊瀝青混合料中的舊瀝青，并以此回收瀝青為研究對象，開展后續再生瀝青的研究。在對回收瀝青進行性能指標測試后，可以發現回收瀝青的針入度為26（0.01mm），軟化點為67.4℃，135 粘度為3.77Pa.s，這表明回收瀝青由于老化作用，性能衰減非常明顯。新瀝青采用SBS 改性瀝青，其針入度為65（0.01mm），軟化點為61.3℃，135 粘度為2.18 Pa.s。再生劑采用表面化學類材料，其常溫呈現淡黃色，其可直接加入熱的瀝青。

2 再生劑的用量確定

本次試驗過程中，再生劑的用量選擇為（3%、5%和7%），將其加入到回收瀝青中開展PG 試驗，試驗結果表明，回收瀝青的PG 分級為82-16，當再生劑用量為3%時，其PG 分級為76-16，當再生劑用量為5%時，其PG 分級為70-22，當再生劑用量為6%時，其PG 分級為64-22。從試驗結果可知，再生劑加入后，瀝青的高溫性能等級雖然有所降低，但其低溫等級增長明顯。考慮到內蒙的低溫情況，綜合選擇5%的再生劑作為最佳摻量。

3 再生瀝青的性能評價

3.1 常規物理性能

對于抽提回收得到的舊瀝青以15%、30%、45%的比例加入新瀝青中，開展瀝青進行性能的相關試驗檢測，包括針入度、軟化點，延度和黏度。當舊瀝青用量為15%，其針入度為60（0.01mm），軟化點為61.7℃，135 粘度為3.76Pa.s；當舊瀝青用量為30%，其針入度為58（0.01mm），軟化點為61.9℃，135 粘度為2.49Pa.s；當舊瀝青用量為45%，其針入度為55（0.01mm），軟化點為62.8℃，135 粘度為2.64Pa.s。根據以上實驗結果，隨著回收瀝青摻入量的增大，再生瀝青的針入度呈現降低趨勢，軟化點呈現增大趨勢，粘度呈現下降趨勢。以上試驗分析可知，回收瀝青的加入，導致再生瀝青的高溫性能改善，但低溫性能下降。

3.2 高溫性能

瀝青的高溫性能是指在高溫環境下隨著車輛的往復荷載作用，瀝青能夠抵擋側向變形及剪切變形的影響，保證行車安全的的能力。瀝青的高溫性能采用MSCR試驗是當前研究最為常見的方法，在本次試驗中，針對新瀝青的試驗溫度為60℃，針對再生瀝青的溫度為70℃。分別開展新瀝青和不同回收瀝青摻量下的MSCR 試驗。試驗發現，在相同試驗條件下，新瀝青的應力敏感性由于再生瀝青的應力敏感性，而且隨著回收瀝青的用量的持續增加。在MSCR 的應力條件下，再生瀝青對瀝青的應力敏感性呈現降低趨勢，表明再生劑加入后，瀝青的高溫抗車轍能力有所降低。同時本次實驗也發現，隨著回收瀝青用量的增大，再生瀝青的彈性恢復能力也逐漸降低，盡管存在新瀝青的加入，但再生瀝青的彈性恢復能力仍然未能顯著改善。

3.3 低溫性能

內蒙古部分地區冬季氣溫較低，為了保證瀝青路面良好的低溫性能，需要保證再生瀝青能夠滿足該地區低溫抗裂性能的要求。由于存在長期的老化行為，瀝青材料呈現發硬發脆的特點，其粘彈性能也極度衰減，從宏觀角度變現為再生瀝青混合料容易出現開裂（溫度開裂和疲勞開裂），且隨著回收瀝青的摻量越來越多，混合料的開裂行為越來越普遍。因此，回收瀝青的加入后，如何保證再生瀝青的抗裂性能是需要保證的難題。本文采用低溫小梁彎曲流變實驗（BBR）測試再生瀝青的低溫性能，并以臨界低溫值作為評價指標。從實驗結果可知瀝青的低溫性能降低，且隨著回收瀝青老化時間越長，瀝青的低溫性能越不理想。新瀝青在長期老化后瀝青尚未出現開裂的風險，而再生瀝青的開裂風險急劇增加。特別是隨著回收瀝青的增多，再生瀝青的低溫抗裂性能持續呈現降低，表明瀝青的再生利用會對其低溫性能造成負面影響。

3.4 中溫性能

瀝青中溫性能是指中溫環境下瀝青在行車荷載的重復作用下能夠抵擋疲勞裂縫產生的能力。本次采用動態流變測試分析中溫環境下（25℃，15℃）新瀝青和不同再生瀝青的復數剪切模量和相位角，并據此計算瀝青的中溫評價指標。試驗結果表明，隨著回收瀝青的摻量的增加，再生瀝青的疲勞抗裂性能（長期抗裂性能）呈現降低趨勢，回收瀝青的加入增大了再生瀝青的中溫疲勞敏感性，同時在再生劑加入后，可以發現30%的再生瀝青其中溫性能與新瀝青較為相當，但當回收瀝青超過30%時，再生瀝青的抗裂性能與新瀝青差別較大。這也表明采用再生劑后，30%的回收瀝青加入后可以滿足再生瀝青中溫疲勞性能的要求。當采用超過30%的回收瀝青后，應采用更多的手段，來提升瀝青的疲勞性能。

4 結論

本文對試驗材料包括舊路面瀝青，再生劑及再生瀝青進行了研究。主要研究結論如下。再生劑加入后，瀝青的高溫性能等級雖然有所降低，但其低溫等級增長明顯。考慮到內蒙的低溫情況，綜合選擇5%的再生劑作為最佳摻量。隨著回收瀝青用量的增大，再生瀝青的彈性恢復能力也逐漸降低，盡管存在新瀝青的加入，但再生瀝青的彈性恢復能力仍然未能顯著改善。隨著回收瀝青的增多，再生瀝青的低溫抗裂性能持續呈現降低，表明瀝青的再生利用會對其低溫性能造成負面影響。采用再生劑后，30%的回收瀝青加入后可以滿足再生瀝青中溫疲勞性能的要求。