溶劑型冷再生瀝青建材的制備與性能分析

摘要：為實現瀝青混合料回收料的有效利用，提出了一項溶劑型冷再生液體瀝青制備方法，為驗證溶劑型液體瀝青的有效性，研究從旋轉黏度、接觸角、微觀形貌以及紅外透光度等方面對該材料的物理特征加以分析。試驗研究發現，溶劑型液體瀝青60℃旋轉黏度位于0.8～1.6 Pa× s，與RAP之間的融合效果較為理想。當基質瀝青、稀釋劑、添加劑之間的比例為73∶24∶3時，新-舊混合瀝青的亞砜基指數和羰基指數達到最低水平，對于RAP的補充效果最為理想，且在室外低溫環境下也體現出了較為理想的綜合力學性能，具有一定的應用價值。關鍵詞：瀝青混合料回收料；稀釋劑；添加劑；配方設計

中圖分類號：TQ522.65文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2025）02-0092-04

Preparation and performance analysisof solvent-based cold recycling asphalt building materials

WANG Qiushi1，FAN Chenguang2

（1.The Fourth Affiliated Hospital of Harbin Medical University，Harbin 150001，China；

2.WSGRI Engineeringamp;Surveying Incorpration Limited，Wuhan 430080，China）

Abstract：In order to verify the effectiveness of solvent-based liquid asphalt，the physical characteristics of the material were analyzed from the aspects of rotational viscosity，contact angle，micromorphology and infrared trans?mittance.The experimental results showed that the rotational viscosity of solvent-based liquid asphalt 60℃was 0.8～1.6 Pa× s，and the fusion effect between solvent-based liquid asphalt and RAP was ideal.When the ratio be?tween matrix asphalt，diluent and additive was 73∶24∶3，the sulfoxide index and carbonyl index of the new-old mixed asphalt reached the lowest level，which had the most ideal supplementation effect for RAP，and also reflect?ed the ideal comprehensive mechanical properties in the outdoor low temperature environment，which had certain application value.

Key words：recycled asphalt mixture；diluent；additives；formula design

隨著我國城市化建設的不斷發展，瀝青建材的應用場景日益豐富，瀝青混合料回收料（RAP）用量也隨之增加。尤其是在石油能源資源日益緊張的大背景下，如何提高RAP的回收利用效率已經成為建筑行業十分重要的研究課題之一。如以RAP為主要材料制備了一種瀝青回收料再生水泥混凝土，該材料28日抗壓強度可滿足C25等級混凝土要求，體現出了較為理想的綜合力學性能[1]。然而，RAP在經過熱再生處理后普遍存在二次老化的問題，一定程度上降低了RAP的利用效率。因此，研究提出了一項溶劑型冷再生瀝青配置方案，該方案具有可再生、能耗低、工藝簡單等方面的特點，綜合性能優異，可實現瀝青回收料的重復利用。

1試驗部分

1.1試驗所需材料與設備

制備溶劑型冷再生液體瀝青所采用的基質瀝青為齊魯道路石油瀝青（齊魯石化），所采用的RAP為老化較為嚴重、集料破碎細化程度較高的普通瀝青混合料。試驗所需的稀釋劑和添加劑分別為柴油（中國石油）和瀝青冷拌添加劑（撫順遠達石油化工助劑有限公司），其中瀝青冷拌添加劑的主要成分為不飽和脂肪酸和不飽和硅氧烷。

試驗所需儀器包括S212-2L型真空加熱攪拌器（鄭州華特儀器設備有限公司）、TP825型全自動運動黏度測定儀（北京時代新維測控設備有限公司）、HX-T-60型實驗室用冰箱（東莞市昊昕儀器設備有限公司）、ZEM20型臺式掃描電鏡（安徽澤攸科技有限公司）、SYD-0916型紅外光譜儀分析儀（上海昌吉地質儀器有限公司）、DHG-9075AE型立式鼓風干燥箱（上海捷呈實驗儀器有限公司）、ZMJ-II型馬歇爾電動擊實儀（滄州華恒試驗儀器有限公司）、SYD-0630型瀝青壓力試驗儀（獻縣信達公路橋梁工程試驗儀器廠）。

1.2制備方法

研究將添加劑用量固定為3%，分別制備了6種不同配比方案的溶劑型液體瀝青，6種材料基質瀝青、稀釋劑、添加劑之間的比例分別為81∶16∶3、79∶18∶3、77∶20∶3、75∶22∶3、73∶24∶3、71∶26∶3，分別將6種溶劑型液體瀝青命名為LAB-16、LAB-18、LAB-20、LAB-22、LAB-24、LAB-26。

首先對道路石油瀝青進行加熱處理，使基質瀝青的溫度達到（135±5）℃，再根據指定的比例添加稀釋劑，于（90±5）℃環境溫度下攪拌30 min；根據指定的比例倒入添加劑，于（90±5）℃環境溫度下攪拌90 min[2-4]，最終得到溶劑型冷再生液體瀝青。

1.3試驗方法

1.3.1 60℃旋轉黏度試驗

通過全自動運動黏度測定儀測量溶劑型液體瀝青的60℃旋轉黏度值。

1.3.2微觀形貌觀察

抽提3份30 g RAP，將其加熱至流體狀態并倒入試管；再于試管中倒入15 g溶劑型液體瀝青，于常溫環境下封口靜置1周；倒掉試管中多余的液體瀝青，將剩余瀝青放入實驗室用冰箱中冷凍1 h，箱內溫度為-10℃;擊碎試管并取出新-舊混合瀝青[5-8]，切取上方1 cm厚的混合瀝青并用臺式掃描電鏡觀察其微觀形貌。

1.3.3紅外光譜試驗

于溴化鉀晶體片上涂抹少量待測樣品，用紅外光譜儀分析儀測試樣品并輸出紅外光譜圖，光譜儀分辨率為4 cm-1，掃描次數為32次，掃描范圍為1 000～4 500 cm-1。

1.3.4低溫彎曲試驗

為進一步探究新-舊融合瀝青在室外低溫施工環境下的使用性能，研究通過瀝青壓力試驗儀來測試樣品小梁試件的低溫彎曲性能，儀器加載速度為50 mm/min、試驗溫度為（-10±0.5）℃[9-11]。該試驗將彎曲勁度模量SB、抗彎拉強度RB和破壞應變εB作為衡量試件低溫性能的指標。

2結果與分析

2.1 60℃旋轉黏度測試結果

施工現場再生冷拌瀝青混合料的穩定性、粘聚性以及和易性與液體瀝青的黏度直接相關，研究將60℃旋轉黏度值介于0.8～1.6 Pa× s作為溶劑型液體瀝青的黏度篩選標準，6種樣品的測試結果如圖1所示。

由圖1可知，LAB-20、LAB-22、LAB-24 3組樣品的60℃旋轉黏度值介于0.8～1.6 Pa× s，符合初選要求，接下來的試驗將在以上3組樣品中進行優選。

2.2微觀形貌觀測結果

溶劑型液體瀝青與RAP融合后的微觀形貌如圖2所示。

由圖2（a）可知，RAP微觀表面存在大量白色褶皺。出現該現象的原因在于，RAP作為高度老化的回收瀝青，其中的活性官能團經歷了較為充分的氧化反應，大幅增加了羰基官能團數量，高分子量組分占比較大，致使膠質和瀝青質凝集在一起[12-13]。由圖2（b）、圖2（c）、圖2（d）可知，含有溶劑型液體瀝青的新-舊融合瀝青微觀表面較為光滑，說明該材料能夠有效填補RAP中缺失的組分，進而恢復RAP的使用性能。

2.3紅外光譜測試結果

單純RAP與新-舊混合瀝青的紅外光譜測試結果如圖3所示。

由圖3可知，各組樣品均出現對稱振動峰（3 388 cm-1）和對稱伸縮振動峰（3 476 cm-1），代表各組樣品均含有非極性甲基與亞甲基。除此之外，各組樣品均出現亞砜基S===O鍵的收縮振動峰（1 541 cm-1）、彎曲振動峰（1 970 cm-1）、反對稱彎曲振動峰（1 891 cm-1）、酮羰基C===O鍵的伸縮振動峰（2 211 cm-1）。

對比各組樣品的紅外光譜測試結果可知，RAP在較為嚴重的老化作用下，1 541 cm-1處亞砜基吸收峰得到增強，并且于2 211 cm-1處出現飽和脂肪酸酮羰基伸縮振動吸收峰。

為深入分析新、舊瀝青之間的融合效果，研究運用吸光度與透光率之間的轉換公式獲取吸光度紅外光譜圖，吸光度與透光率之間的轉換結果如圖4所示。

在此基礎上，通過亞砜基指數和羰基指數兩項指標對溶劑型液體瀝青的再生效果進行評價，亞砜基指數和羰基指數的計算方法如下：

式中：IS==O代表亞砜基指數；IC==O代表羰基指數；A1 030代表亞砜基峰區面積；A1 700代表羰基峰區面積；ΣA600 2 000代表600～1 200 cm-1區域中各特征峰的總面積[14-15]計算結果如表1所示。

由表1可知，3組溶劑型液體瀝青相較于單純RAP來說，亞砜基指數和羰基指數兩項指標均出現一定程度的下降。說明溶劑型液體瀝青能夠起到良好的再生作用；相較于LAB-20和LAB-22來說，LAB-24與RAP融合后的亞砜基指數和羰基指數達到最低水平，對于RAP的補充效果最為理想。

2.4低溫彎曲測試結果

新-舊混合瀝青的低溫彎曲試驗結果如表2所示。

由表2可知，各組試件的最大彎拉應變均在2 800με以上，可滿足室外施工現場的低溫施工需求，且LAB-24-RAP試件的各項低溫性能均優于其他兩組，進一步驗證了LAB-24溶劑型液體瀝青的性能優勢。

3結語

（1）研究制備了6種不同配比方案的溶劑型液體瀝青并對其進行60℃旋轉黏度試驗，經試驗研究發現，LAB-20、LAB-22、LAB-24 3組材料的60℃旋轉黏度位于0.8～1.6 Pa×s；

（2）根據微觀觀測結果發現，單純RAP微觀表面存在大量褶皺，研究所篩選出來的3組溶劑型液體瀝青在與RAP融合后，再生瀝青的微觀表面更加平坦光滑，體現出了較為理想的融合再生效果；

（3）根據紅外光譜測試結果發現，相較于LAB-20和LAB-22來說，LAB-24與RAP融合后的亞砜基指數和羰基指數達到最低水平，對于RAP的補充效果最為理想；

（4）根據低溫彎曲試驗可知，研究所制備的各組新-舊混合瀝青在低溫環境下體現出了良好的綜合力學性能，低溫彎曲性能得到顯著優化，適用于室內低溫施工環境。

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（責任編輯：蘇幔，平海）