沥青混凝土路面再生利用试验分析

秦文岩，吕志越

(黑龙江省交通科学研究所)

1 再生剂的开发

1.1 再生沥青的流变行为

国内外大量资料显示，降低沥青粘度有效的方法是向其中加入低粘度的油分。我国在20世纪80年代初期所使用的再生剂很多就是一些石油工业生产出的轻质油，如润滑油、柴油、机油、减压油等或者它们的混合物，国外的再生剂的主要成分也是低粘度油分。

沥青调合后的粘度并不是2种沥青粘度的简单按比例组合。为具体了解调合沥青粘度的变化规律，将研制的A型再生剂(粘度为3.6Pa·s)与老化沥青(粘度为457Pa·s)适当加热后按不同的比例相混溶，用旋转粘度仪测定60℃的粘度。试验数据可以看出，当再生剂的掺入量小于20%时(掺入量指再生剂与调和后的总重量比)，掺入量与混溶后的沥青粘度对数基本上成线性关系，但当大于20%时，则曲线趋缓。添加再生剂的目的首先是降低老化沥青的粘度，从试验数据可知，当再生剂的掺入量在20%时，老化沥青的粘度就已降到70.2Pa·s，小于普通沥青的粘度。

1.2 再生剂对老化沥青的性能改善

再生剂在降低老化沥青粘度的同时，也改善着老化沥青的路用性能。在再生剂的试制过程中，通过大量的试验，对比再生剂的各种配比对老化沥青性能的恢复情况，表1是利用开发的A型再生剂在不同掺量下对改善老化沥青各项性能指标情况的试验结果。

表1 再生剂掺量对改善老化沥青性能的试验结果

从表1可看出，随着再生剂掺量的增加，再生沥青的针入度和延度变大，软化点下降，有效地改善了老化沥青的性能。由于试验时所用的老化沥青是克拉玛依AH270，从试验数据可看出，再生剂用量为5%～11% 时，老化沥青的针入度、软化点均得到明显的改善。延度之所以变化不是很显著，可能主要是由于国产克拉玛依沥青的含蜡量偏高。

1.3 再生后的沥青与新沥青调合后的基本性能

旧沥青加入再生剂后与新沥青按不同比例混合，已基本属于调合沥青的范畴。将掺加了5%和7%再生剂的旧沥青与新壳牌AH270按不同的比例相混溶，分别做基本性能试验。

旧沥青掺加A型再生剂后再与新沥青调合，粘度测试结果:5%掺量时为323Pa·s，7%掺量时为216Pa·s;新沥青粘度为181Pa·s。因此，再生沥青与新沥青对调合沥青粘度的贡献与其本身粘度和所占比例有关。

然后分别将掺加5%和7%再生剂的旧沥青与新沥青混溶调合后，针入度的变化范围在调合前新沥青和再生沥青的针入度值之间。因此，再生沥青和新沥青按不同比例调合后针入度值大多能达到要求。

因此，再生后的旧沥青与新沥青混溶后的性能有进一步的改善，如果再生剂、老化沥青与新沥青的掺配比例适当，只从沥青的3大指标来衡量，老化沥青的路用性能是可以恢复到使用之初水平的。

2 再生沥青混合料设计

2.1 旧沥青混合料的评价

设计步骤首先是对旧沥青混合料进行评价，一般包括(1)沥青含量;(2)回收沥青的物理性能指标(粘度、针入度、延度、软化点等);(3)回收沥青的化学组分;(4)集料的级配。

2.2 再生沥青标号的选择

由于再生沥青混合料的品质要求与普通沥青混合料的要求是基本一致的，故对再生沥青标号的选择也应该与普通沥青路面对沥青标号的选择一样。

再生沥青标号的选择应根据气候条件、再生混合料所处层位、施工方法、施工季节以及各地的经验等诸多因素来确定，并满足《公路沥青路面设计规范》(JTJ014－97)对沥青标号的要求。

在已知再生沥青粘度的情况下，可通过将回收的老化沥青与再生剂试配的方法来确定再生剂的掺量，即将不同掺量的再生剂与老化沥青溶合，测得针入度、粘度，找到能满足再生沥青要求的掺量。

再生沥青的性能应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032－94)中附录C路用材料质量要求。再生沥青的各项性能与再生剂、老化沥青、新沥青的性能有关。在控制再生沥青混合料中沥青的性能时应控制好再生剂加入到老化沥青中时的性能。

2.3 新集料的级配

再生沥青混合料集料级配组成与普通混合料不同，再生料的级配是由旧料和新料混合组成的，此时旧料的级配是已知的，新料的级配为未知。在旧集料级配和再生混合料级配已知的情况下，可以用图解法、试算法、计算机程序法等计算掺配比例以确定新集料的级配。

2.4 再生沥青混合料的最佳沥青用量

再生沥青混合料的最佳沥青用量是保证混合料具有最好的路用性能的沥青用量。普通沥青混合料最佳沥青用量的确定主要有经验公式法和马歇尔试验法。

对于新料与旧料比为70∶30，再生剂掺量为7%，级配为AC－16的混合料，试验时以估计的整个再生沥青混合料的沥青用量为中值，按0.5%间隔变化，取5个不同的沥青用量，用这个沥青用量减去旧料中所含的沥青及再生剂用量，得到5个不同的新沥青用量成型马歇尔试件。

试验结果可以看出，随着沥青用量的变化，各项性能指标的变化规律与普通沥青混合料的变化规律基本吻合，这样按照规范所述的方法可以确定最佳沥青用量。对于混合料其他性能的试验测试结果也基本符合这种规律，见表2、表3(试验数据旧料选用的再生剂为A型，掺量为9%)和表4(再生混合料的再生剂掺量为9%，试验加载速率为50mm/min)。

表2 不同旧料能掺量下的马歇尔试验结果

表3 不同再生剂掺量下的动稳定度试验结果

表4 不同再生掺量下的冻融劈裂试验结果

综上所述，用马歇尔试验来确定再生沥青混合料的最佳沥青用量是可行的。

3结论

(1)开发出了新型再生剂。开发的再生剂为高等级沥青混凝土路面再生利用奠定了一定的基础。在保证其他性能的基础上，通过向油分中混溶增粘树脂这一工艺来提高再生剂的抗老化性能，故此类再生剂在抗老化性能方面明显优于传统的再生剂，基本解决了我国传统再生剂的抗老化性能差这一弱点，为我国再生剂开发提供了一种新的思路。

(2)针对高等级沥青混凝土路面再生混合料的设计方法，参考我国现行普通沥青混合料设计方法以及国外再生沥青混合料的设计方法，并充分考虑再生沥青混合料的特点，针对性地提出了再生沥青混合料的配合比设计方法。

(3)再生沥青混合料的性能与旧料的掺配率、再生剂的掺量及施工工艺有关，只能说在一定的配比和工艺条件下，再生沥青混合料与普通沥青混合料的性能基本相同，反之在旧料掺量高且施工条件差时，再生沥青混合料的性能要差，主要是低温性能和水稳性差。

［1］ 沈钟，王果庭.胶体与表面化学［M］.北京:化学工业出版社，1997.

［2］ 高分子材料老化与防老化［M］.北京:化学工业出版社，1979.

［3］ 公路沥青路面施工技术规范(JTJ032－94)［S］.

［4］ 沈金安.沥青及沥青混合料的路用性能［M］.北京:人民交通出版社，2001.