探究二次老化再生對(duì)SBS改性瀝青性能的影響

劉晗 吳姝悅

浙江大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 浙江 杭州 310000

引言

受溫度、紫外線(xiàn)等影響，改性瀝青會(huì)發(fā)生膠結(jié)料氧化、輕質(zhì)組分揮發(fā)、物理硬化而產(chǎn)生老化現(xiàn)象。由于老化而降低性能的瀝青會(huì)導(dǎo)致鋪筑的柔性路面產(chǎn)生多種病害[1]。

目前，再生劑對(duì)于短期和長(zhǎng)期老化基質(zhì)和SBS改性瀝青的物理性能的影響，已得到大量相關(guān)試驗(yàn)的研究與驗(yàn)證。但重復(fù)老化再生對(duì)SBS改性瀝青的物理性能影響仍值得進(jìn)一步研究。這些研究將對(duì)快速現(xiàn)場(chǎng)再生技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定理論基石[2]。

本文對(duì)SBS改性瀝青進(jìn)行二次老化再生試驗(yàn)，通過(guò)檢測(cè)其物理性能，對(duì)比老化及再生前后的物理性能的差異，評(píng)價(jià)分析再生瀝青的性能及再生劑的效用，驗(yàn)證多次再生的可行性。

1 材料和試驗(yàn)

1.1 瀝青及再生劑

本研究采用的原樣改性瀝青為殼牌SBS改性瀝青，試驗(yàn)采用A型、B型兩種再生劑。

1.2 重復(fù)老化再生試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用室內(nèi)RTFOT短期老化加PAV長(zhǎng)期老化制備一次老化改性瀝青。

一次老化改性瀝青加熱融化，加入定量再生劑攪拌30min，接觸反應(yīng)得到一次再生改性瀝青。將養(yǎng)生完成后的一次再生改性瀝青進(jìn)行長(zhǎng)期老化，制備二次老化改性瀝青。向二次老化改性瀝青添加一定量的再生劑制備二次再生改性瀝青。二次再生的再生劑用量在一次再生用量的基礎(chǔ)上分別增加0%、2%、4%、6%。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

檢測(cè)一次再生改性瀝青的基本性能，評(píng)價(jià)再生劑的再生效果與再生效率和對(duì)瀝青基本性能的影響，優(yōu)選出再生劑類(lèi)型和最佳摻量。

2.1 一次再生改性瀝青基本性能

對(duì)比分析兩種再生劑不同用量一次再生改性瀝青基本性能，如圖2所示。

圖1 一次再生改性瀝青基本性能隨再生劑用量變化規(guī)律圖

上圖可知，再生劑的加入提高了老化改性瀝青的針入度和延度，降低了軟化點(diǎn)。同時(shí)，隨著再生劑用量的增加，一次再生改性瀝青的物理性能呈現(xiàn)線(xiàn)性增加或減少的趨勢(shì)。

利用線(xiàn)性函數(shù)對(duì)再生劑用量與一次再生改性瀝青的物理性能進(jìn)行擬合，擬合公式如下所示：

式中：y —— 一次再生改性瀝青的物理性能（針入度、軟化點(diǎn)、延度），（0.1mm、℃、cm）；

x —— 再生劑用量，%；

a —— 擬合參數(shù)，表示后續(xù)再生效率；

b —— 擬合參數(shù)，表示初始再生效果。

一次再生改性瀝青的三大指標(biāo)與兩種再生劑的用量的擬合優(yōu)度（R2）均大于0.90，表明兩者有著良好的線(xiàn)性相關(guān)性。按照一次再生改性瀝青的針入度和延度達(dá)到短期老化改性瀝青的針入度和延度，一次再生改性瀝青的軟化點(diǎn)達(dá)到短期老化改性瀝青的軟化點(diǎn)和軟化點(diǎn)規(guī)范值的均值，利用一次再生改性瀝青性能預(yù)測(cè)公式（1）推導(dǎo)出的再生劑最佳用量計(jì)算公式（2），計(jì)算不同性能指標(biāo)下兩種再生劑的最佳用量。

式中：X —— 再生劑最佳用量，%；

Y —— 一次再生改性瀝青的目標(biāo)性能（針入度、軟化點(diǎn)、延度），（0.01mm、℃、cm）；

A —— 不同性能指標(biāo)下再生劑的后續(xù)再生效率；

B —— 不同性能指標(biāo)下再生劑的初始再生效果。

根據(jù)計(jì)算所得的再生劑最佳用量結(jié)果，可以給出再生劑用量的推薦范圍：①A型再生劑：6～8%；②B型再生劑：8～10%。A型再生劑能在較少的用量下達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)再生性能，因此A型再生劑再生性能最佳。

2.2 二次再生改性瀝青基本性能

二次再生相對(duì)一次再生更加困難，因此再生劑用量需要在一次再生的基礎(chǔ)上遞增，再生劑用量增量分為四檔（0%、2%、4%、6%）。檢測(cè)二次再生改性瀝青的基本性能指標(biāo)，進(jìn)一步探究二次再生劑的最佳用量，如下圖2。

圖2 二次再生改性瀝青針入度隨再生劑用量增量的變化規(guī)律圖

由圖2可得：

（1）二次再生相對(duì)以一次再生更加困難，相同效果需加入更多的再生劑。

（2）較高的初始再生效果往往對(duì)應(yīng)較低的后續(xù)再生效率，A型再生劑具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

（3）二次再生時(shí)將再生劑摻量提高4%可達(dá)到一次再生的再生效果，以此推薦二次再生的最佳用量宜為10～12%。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)兩種再生劑不同用量下所得重復(fù)老化再生瀝青進(jìn)行基本性能分析，總結(jié)如下：

第一，前后兩次再生改性瀝青的針入度提升、軟化點(diǎn)下降、延度增加，且各項(xiàng)性能指標(biāo)與再生劑用量有著良好的線(xiàn)性相關(guān)性。

第二，建立再生改性瀝青性能預(yù)測(cè)公式，對(duì)比再生劑的再生性能可得，兩種再生劑均能達(dá)到較好的再生效果，A型再生劑效果更佳，最佳用量推薦為6～8%。

第三，二次再生具有可行性，為達(dá)到相同再生效果，需在一次再生的基礎(chǔ)上增加再生劑比例，推薦增加比例為4%。