生物沥青再生沥青混合料使用性能研究

张振楠

摘要：将地沟油等生物垃圾经过高温裂解等一系列工业步骤制备成生物沥青作为沥青再生剂应用于沥青路面再生施工中，可以有效地增加废旧沥青的塑性，降低废旧沥青的黏度，改善废旧沥青脆硬等缺点，并增强废旧沥青混合料抵抗变形的能力，缓解废旧沥青路面高温车辙、开裂等路面病害。文章研究将地沟油制备成的生物沥青作为再生剂掺加到废旧沥青混合料中后，沥青混合料路用性能的改变情况。

关键词：沥青路面;沥青混合料;生物沥青

中图分类号：U416.26 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.027

文章编号：1673—4874（2020）11—0101-03

0引言

在我国修筑的道路当中，采用沥青路面的占绝大多数。沥青路面具有行车舒适、铺筑所用时间短、养护方便、行车安全、美观等优点。但是同时，沥青混合料作为一种柔性材料容易在环境因素和行车荷载等因素的影响下产生病害。每年的沥青路面养护维修会产生大量废旧沥青混合料。在国家倡导环保、节能、可持续发展的大环境下，将废旧沥青混合料重新利用是值得倡导和研究的。与此同时，随着社会发展和人民生活水平的提高，人们外出用餐非常普遍，如何环保又卫生地处理餐馆厨余产生的地沟油成为亟待解决的问题。既要能够使地沟油不被随意排放污染环境，又要保证地沟油不被不法商贩重新销售给餐饮行业。针对上述两个问题，将地沟油经过裂解、氧化制备成生物沥青。通过此种方法制备的生物沥青可以单独作为沥青使用，也可以作为再生剂掺拌到废旧沥青混合料当中用于改善废旧沥青混合料的路用性能使用。因此生物沥青再生剂具有节能、环保、良好的经济环境效益和減少沥青路面的建设资金投入等一系列优点。本文主要研究了由地沟油制备成的生物沥青作为再生剂被掺加到废旧沥青混合料中后，沥青混合料路用性能的改变情况。

1工程概况

1.1原材料

旧路面沥青混合料取样地点位于某省省道G228，道路等级为二级公路。起点桩号为K481+116，终点桩号为K485+280，全长共4.112km，设计使用年限为8.0年。由于使用时间比较长（存在修补，阶段性养护等情况）、路面结构复杂并且存在刚性路面柔性路面分段交错布置的情况，原路面病害主要为网裂、车辙、细料失散、拥包等。初步判断沥青因老化失去粘结能力造成细料失散、网裂等病害，且混合料级配不合理造成车辙、拥包等病害。

1.2废旧沥青混合料路用性能检验

现场采用液压风镐在行车道病害处取废旧沥青混合料250kg，在试验室选取约20kg用烘箱140℃加热后，再用小型拌和机拌和均匀后分装成小份用于试验，验证原路面废旧沥青混合料的级配;回收废旧沥青验证原路面废旧沥青混合料当中的沥青性能;击实制作马歇尔试件检验马歇尔稳定度和流值;采用轮碾成型法制作车辙试件检验动稳定度。旧路面老化的沥青混合料的性能试验结果如表1～3所示，试验过程如图1、图2所示。

旧路面沥青混合料级配检验试验结果显示，旧路面沥青混合料级配类型为AC-20型，但是混合料级配偏细，尤其9.5mm以及13.2mm这两档混合料通过率超出规范要求级配上限，也从侧面验证了路面出现车辙病害的原因。

由试验数据可以看出，原路面老化的沥青混合料结构松散，抗疲劳性能差，旧路面回收沥青低温性能差。试验结果验证了前文推断，路面出现病害的主要原因为沥青老化严重，级配不合理。

2生物沥青再生沥青混合料性能验证

本次研究选取地沟油等废弃生物油脂经过高温裂解等工业步骤制备出生物沥青，采用地沟油制备出的生物沥青可直接用作再生剂加入到废旧沥青混合料当中。该方法制作简单，造价低廉。本文验证将生物沥青当作再生剂加入到废旧沥青混合料中后，对废旧沥青混合料路用性能的改善程度。

2.1旧路面回收沥青再生效果检验

将旧路面沥青混合料加入到三氯乙烯液体当中，沥青溶解到三氯乙烯中，然后将三氯乙烯一沥青混合液通过低速和高速两遍离心，得到去除集料及矿粉的沥青混合液，再通过蒸馏提纯装置回收废旧沥青混合料当中的老化沥青。将回收得到的老化沥青掺加生物沥青再生剂，掺加比例分别为3%、6%、9%、12%、15%，再与空白组（未掺加再生剂的原路面老化沥青）进行对照，借此判断生物沥青再生剂对老化沥青的再生效果。试验数据如表4所示。

由试验数据可以看出，随着生物沥青再生剂掺加比例的增大，再生后的沥青的针入度值与再生剂掺入比例呈现正相关性，软化点试验数值与再生剂掺加比例呈负相关性;随着生物沥青再生剂掺加比例的增大，延度试验数据先增大后减小约在9%附近出现拐点。说明生物沥青再生剂增强了老化沥青的温度敏感性，降低了老化沥青的塑性变性能力;在0～9%掺量范围内，生物沥青再生沥青的延度试验数据随着生物沥青再生剂掺量比例的增大而增大，说明生物沥青再生沥青的塑性得到改善;在9%～15%掺量范围内，生物沥青再生沥青延度试验数据随着生物沥青再生剂掺量比例的增大而减小，生物沥青再生剂对生物沥青再生沥青的塑性没有改善甚至是降低了再生沥青的塑性能力。

2.2旧路面沥青混合料效果检验

用烘箱140℃将废旧沥青混合料与同级配新料以8：2的比例（废旧沥青混合料占80%，同级配新料占20%）混合，将混合后的沥青混合料加热后加入到小型拌和机内掺加再生剂，拌和均匀后分装成小份用于验证废旧沥青混合料路用性能改善的再生效果。试验结果如表5所示。

由试验数据可以看出，随着生物沥青再生剂掺量的增加，废旧沥青混合料的孔隙率降低;马歇尔稳定度先增后减;流值先减后增;动稳定度先增后减。这一变化与前文沥青再生规律相互呼应，随着沥青黏度降低，塑性变性能力先增强后减弱，表现为抵抗变性能力先增强后减弱;高温变形能力先增强后减弱。

3结语

我国现有公1路大多数为沥青路面，国家每年都要花费大量资金进行沥青路面的维修和养护，与此同时，也有大量的废旧沥青混合料被废弃，这既会造成环境污染，又是一种资源的浪费。如果使用沥青路面再生技术，将地沟油等生物废弃物经过处理用作材料，以再生循环的方式应用于道路基础设施建设和养护，变废为宝，形成一个符合循环经济模式的产业链，可以减少对石料、沥青、水泥的需求，节省材料费用，降低能源的浪费，具有显著的社会效益、环境效益和经济效益。