厂拌热再生旧料中沥青回收方法优化分析*

杨勇富

(南京八方建设工程检测有限公司,江苏 南京 210046)

0 引言

发达国家早在20世纪初就开始研究沥青路面的再生技术。但真正规模应用开始于20世纪70年代。目前,沥青路面再生利用技术已经成为发达欧美国家公路建设与维修养护的最常用技术,普及程度高,技术成熟。在中国,沥青路面再生技术应用还处于起步阶段,仍需大力发展。我国中部和东部高速公路陆续进入大、中修期,沥青路面养护维修工程会不断增多,旧沥青路面材料的再生利用问题重新得到重视和广泛关注,再生技术也有益于国家倡导的资源节约型、环境友好型社会的构建[1-3]。

RAP中老化沥青的评价对厂拌热再生沥青混合料配合比设计至关重要。所以必须要准确掌握RAP料中沥青的性能(主要是沥青3大指标),以便为厂拌热再生沥青混合料生产提供更准确的依据。

1 沥青的回收

《JTG E20—2011 公路工程沥青及沥青混合料试验规程》[4]中提供了两种从溶剂中回收沥青的试验方法:阿布森法和旋转蒸发器法。

本文用旋转蒸发器法回收,装置如图1所示。沥青抽提回收过程有3个影响因素:① 溶剂对沥青的溶解性,若溶剂不能良好地溶解旧沥青,必然会对旧沥青性能造成影响;② 回收沥青中的矿粉残留度,残留矿粉过多势必会影响到回收沥青的性能;③ 回收沥青中的三氯乙烯残留度过多也会影响回收沥青性能测试的准确性。为了更准确地测定出RAP料中沥青的性能,本文设计最大限度降低三氯乙烯和矿粉的含量,优化整个回收过程参数。

图1 旋转蒸发器法回收沥青用蒸馏装置

1.1 溶剂的影响与优化方法

1.1.1 溶剂的影响 为了评价三氯乙烯残留在沥青中对其性质的影响,本文在AH-70沥青中掺入不同比例三氯乙烯，并充分搅拌后,进行3大性能指标的测定,试验结果如表1所示。

表1 掺入不同比例三氯乙烯试验

通过对比显示,与AH-70沥青相比,当掺量分别为0.5%,1%,2%和5%时,沥青的针入度分别提高了12.1%,24.2%,54.5%和80.3%,软化点分别降低了0.0%,0.0%,4.9%和17.6%,延度分别增加到1.5,2.25,9.88和16倍。这说明掺量很小的三氯乙烯都会对沥青的3大指标产生显著的影响。所以,在回收沥青的过程中必须把三氯乙烯去除干净,否则,无法准确反映旧沥青的性能。

1.1.2 溶剂的去除 因为本文选择旋转蒸发器法,所以对旋转蒸发器法的合适真空度进行探讨[5-8]。由于旋转蒸发回收沥青时,真空度是三氯乙烯能否蒸发彻底的重要参数。本文设计了4个不同真空度的对比试验。通过试验,来确定试验真空度,确保三氯乙烯最大量蒸发,结果如表2和图2所示。

表2 不同真空度对比试验数据(基质沥青+三氯乙烯)

试验结果表明:随着真空度的提高,回收沥青的针入度逐渐变小,软化点逐渐变大,说明残留三氯乙烯对沥青的软化作用在逐渐被清除,回收沥青的测试性能不断向基质沥青靠拢。当采用0.097 MPa的真空度时,回收获取的沥青性能与原样基质沥青性能基本相当,误差在可接受范围之内。因此推荐并在后续的研究中均采用0.097 MPa真空度的旋转蒸发器法对旧料进行老化沥青回收。

此外，为了确定矿粉和三氯乙烯是否彻底清除,还采用基质沥青加2%矿粉、RAP料抽提液,分别离心3次,在0.097 MPa真空度旋转蒸发,回收沥青后作各项指标试验(如表2所示)。结果表明,回收沥青时,矿粉和三氯乙烯无法彻底清除,结果更证明了0.097 MPa真空度下其蒸馏效果是最好的。

图2 不同真空度对比试验结果图(基质沥青+三氯乙烯)

1.2 矿粉的影响与优化方法

按照现行的规范方法,抽提法完全去除矿粉是不可能的。本文设计不同掺量下,矿粉对SBS改性沥青性能的影响,模拟回收沥青液中残留矿粉对改性沥青性能的影响。试验结果如表3所示。

表3 矿粉对SBS改性沥表性能的影响试验

结果显示,少量矿粉的存在对沥青针入度和软化点影响较小,基本不改变沥青自身胶体结构。但矿粉含量对延度的影响很大,少量矿粉的存在导致沥青结构成分不均匀变化,在拉伸工程中,很容易导致应力集中,从而在矿粉与沥青的结合部出现断裂。另外,当矿粉掺量为1%时,对回收沥青的性能评价基本无影响。因此,建议回收残留的矿粉应严格控制在1%以内。

去除矿粉最有效的方法就是离心试验方法。为了最大限度地离心掉回收液中的矿粉,设计在基质沥青中加入0.5%矿粉,通过3 880,4 190,4480 r/min 3种不同转速,对其离心抽提,获取抽提回收的测试指标,并与原样比对分析,也确定合适的离心抽提转速[9]。结果如表4和图3所示。

表4 不同转速回收沥青3大指标与基质沥青对比数据

图3 不同转速回收沥青3大指标与基质沥青对比结果图

从图3可以看出,不同转速获取的抽提回收沥青,软化点和延度与基质沥青比较接近,但是低转速(3 880 r/min)时抽提回收沥青的针入度与基质沥青相比具有一定的差异性,随着转速的提高这种差异性逐渐减小[10]。由于规范转速远低于本试验的最低转速,因此不难理解规范转速容易带来试验结果变异性的现象。建议采用4 480 r/min的转速在后续研究中进行旧沥青混合料的老化沥青抽提回收。

2 结论

(1) 根据回收沥青的3大指标试验结果,可以得出,回收的旧沥青混合料中的旧沥青性能符合标准规范规定要求且符合沥青长期老化的规律。

(2) 现行标准《JTG E20—2011 公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中规定的沥青抽提方法存在不足,三氯乙烯和矿粉的残留对试验结果影响很大。本文通过设计比对,提出了真空度不低于0.097 MPa、离心转速不低于4 480 r/min的试验方法,可最大限度地去除三氯乙烯和矿粉的影响。但是由于现有仪器设备的原因,后续还得进一步研究至真空度、离心转速达到一个具体的范围。

(3) 虽然通过提高抽真空的压力、增加离心转速等方法,可以最大限度地减小三氯乙烯和矿粉的影响,但是矿粉和三氯乙烯无法彻底清除。对于RAP料中沥青的回收,是一项较为复杂的工作。由于沥青回收方法难度大,回收条件不易掌握,回收设备精度不高,再加上沥青本身老化就难以避免，因此,在正式试验前,应进行空白试验。我国这方面的试验开展得还很少,使用前要反复做空白试验,以便试验者能熟练操作,达到回收的目的。

参考文献:

[1] 张清平.沥青路面现场热再生技术研究[D].长沙:长沙理工大学,2011:7-15.

[2] 曹卫东.厂拌热再生沥青混合料的研究与应用[D].济南:山东大学,2012:2-6.

[3] 李振.温拌再生沥青混合料性能评价研究[D].北京:北京建筑工程学院,2008:3-7.

[4] 交通运输部.JTG E20—2011 公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].北京:人民交通出版社,2011.

[5] 吴桂金.厂拌热再生沥青混合料马歇尔配合比设计方法探讨[J].公路,2012(5):185-187.

[6] 叶勤.沥青混合料厂拌热再生综合技术研究[D].南京:东南大学,2008:79-82.

[7] 周志刚,张清平,李炎炎,等.海南东线高速公路旧沥青混凝土路面材料性能分析和评价[J].公路,2011(2):154-159.

[8] 李胜强.厂拌热再生沥青混合料路用性能研究[D].重庆:重庆交通大学,2009:15-17.

[9] 谭忆秋.沥青与沥青混合料[M].南京:东南大学出版社,2002.

[10] 吕伟民,严家级.沥青路面再生技术[M].北京:人民交通出版社,1989:76-82.