废机油残留物再生沥青物理性能研究

赵培馨

【摘    要】： 为充分利用废机油残留物（Re-refined Engine Oil Bottom， REOB），改善REOB對环境造成的不良影响，将2种不同来源的REOB掺加到3种不同老化程度的沥青中，对比不同REOB掺量再生沥青的物理流变性能，确定了REOB在老化沥青的适宜掺量。结果表明：REOB可使老化沥青的针入度和延度增大，软化点和黏度降低且在老化沥青质量15%～20%的掺量下对老化沥青的再生效果最佳。

【关键词】： 再生沥青；废机油残留物；针入度；延度；软化点；黏度

【中图分类号】：U414【文献标志码】：C【文章编号】：1008-3197（2023）05-18-05

【DOI编码】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.05.005

Study on Physical Performance of Re-refined Engine Oil Bottom Recycled Asphalt

ZHAO Peixin

（Tianjin Municipal Engineering Desing & Research Institute Co.Ltd.， Tianjin 300392，China）

【Abstract】：In order to make full use of the re-refined engine oil bottom （REOB） and improve the negative impact of the REOB on the environment， two kinds of REOB from different sources and contents were mixed into three kinds of asphalt with different degrees of aging， comparing the physical performance of REOB recycled asphalt with different content， the appropriate content of REOB in the aging asphalt was determined. The results show that REOB can increase the penetration and ductility， decrease the softening point and viscosity of aged asphalt， and the regeneration effect of aged asphalt is the best when the content of REOB is 15%～20%.

【Key words】：recycledasphalt; re-refined engine oil bottom; penetration; ductility; softening point; viscosity

我国每年仅在交通行业就产生约3 000万 t废机油[1～2]。70%～80%的废机油通过超滤、离心分离、分子蒸馏、絮凝处理和溶剂精制等工艺可生产成燃料油或润滑油，剩余的20%～30%由于混入较多杂质无法进行有效回收而成为废机油残留物（Re-refined Engine Oil Bottoms，REOB）。随着废机油的回收利用率不断提高，产生大量的REOB。这些REOB往往被直接焚烧处理，造成了严重的资源浪费和大气污染；因此，REOB的高效回收利用已成为我国亟需解决的问题。

REOB作为软化剂或改性剂被用于调节道路沥青的性能（PG）等级，以满足某些地区气候条件对沥青路面的要求[3～4]。Wielinski J C等[5]研究了在沥青和沥青混合料中使用REOB的可行性，发现将9%的REOB加入PG 64-22基质沥青中，可以将其PG等级转变为PG 58-28且对沥青混合料的刚度和老化性能没有不利影响，还提高了水稳定性和抗疲劳性能。Paliukaite M等[6]研究了REOB对基质沥青和聚合物改性沥青延展性的影响，发现REOB会降低沥青的延展性。Li X J等[7]发现随着REOB掺量增加，REOB改性沥青对水的敏感性更高，而REOB对沥青低温松弛、强度和断裂性能的影响不大。You T等[8]发现添加REOB不会对沥青混合料的车辙性能和水稳定性产生不利影响，而沥青混合料的低温抗裂性会随着REOB含量的增加而逐渐降低。现有研究大多集中于利用REOB改性基质沥青，而将REOB用于再生老化沥青的相关研究较少。

本文采用2种不同来源的REOB对3种不同老化程度的沥青进行再生，通过测试不同掺量REOB再生沥青的物理性能，分析REOB掺量对不同老化程度沥青性能的影并研究了REOB对老化沥青车辙因子的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 原材料

1）基质沥青：西安星光能源公司生产的GS-70。见表1。

2）废机油残留物：REOB-1来自河南洛阳佳晟油品有限公司，REOB-2来自山东烟台神洲能源科技有限公司。见表2。

机油和沥青都是石油经过加工的产物，REOB作为废机油的二次产物，与沥青在化学组分上有一定的相似性，通过棒状薄层色谱-氢火焰离子探测仪对2种REOB的化学组分进行了测试。见表3。

饱和分和芳香分属于轻质组分，可以调节老化沥青的组分结构，恢复老化沥青的性能。2种REOB的饱和分含量均低于30%，满足JTG/T 5521—2019《公路沥青路面再生技术规范》中关于沥青再生剂饱和分含量不得超过30%的规定。同时2种REOB的芳香分含量均超过50%，对于溶解和分散老化沥青中的沥青质起到重要作用。

1.1.2 试样制备

1）老化沥青的制备。将（50±0.5）g的GS-70基质沥青注入内径为140 mm的老化盘中，将其置于（163±1）℃的薄膜烘箱中進行老化，老化时间分别为5、18、36 h。见表4。

目前主要根据老化沥青的针入度来对沥青的老化程度进行评价。GS-70基质沥青经薄膜老化5、18、36 h后，25 ℃针入度分别为42、23、17 dmm，分别模拟轻度、中度和重度老化沥青。

2）再生沥青的制备。将2种REOB通过熔融共混的方法制备成不同的REOB再生沥青，将3种不同程度的老化沥青在150 ℃下均匀搅拌0.5 h，搅拌过程中将2种REOB按不同的掺量（占老化沥青质量的0、5 %、10%、15%、20%、25 %、30%）分别加入到老化沥青中，确保REOB与老化沥青混合均匀。

1.2 试验方法

按照T 0604—2011、T 0605—2011、T 0606—2011、T 0625—2011规定的沥青针入度、延度、软化点和黏度进行测试并按照T 0628—2011规定对再生沥青的车辙因子进行测试。

2 结果与讨论

2.1 REOB对不同老化沥青物理性能的影响

2.1.1 对轻度老化沥青的影响

随着REOB掺量的增加，沥青针入度逐渐增大，软化点和黏度逐渐减小，延度呈先增大后减小的趋势。当2种REOB掺量达到15%～20%时，针入度、软化点和黏度基本可以恢复到老化前水平，延度也从9.5 cm（REOB掺量为0）分别增加到27.3 cm（REOB-1掺量为15 %）和24.0 cm（REOB-2掺量为15 %），增加率分别为187%、153%，说明REOB能够软化老化沥青，使老化沥青的性能有所恢复。见图1。

REOB可以通过调节老化沥青的芳香分和沥青质含量恢复老化沥青的胶体结构；但当REOB掺量过高时，沥青的延度出现下降趋势，表明过量的REOB在一定程度上会对沥青的低温延展性产生不利影响。对比2种REOB可以发现：REOB-1对老化沥青物理性能的影响要大于REOB-2，这是因为REOB-1中轻质组分的含量高于REOB-2，对老化沥青中沥青质含量的降低更有效。

2.1.2 对中度老化沥青的影响

随着REOB掺量的增加，沥青的针入度逐渐增大，软化点和黏度逐渐减小，延度呈先增大后减小的趋势。2种REOB虽然均对中度老化沥青的物理性能有一定的提高作用，但即使其掺量30%，中度老化沥青的物理性能也无法恢复到老化前的性能。见图2。

中度老化沥青中的沥青质含量要高于轻度老化沥青，REOB通过调节老化沥青中的芳香分和沥青质含量不能有效地恢复其胶体结构，因此对中度老化沥青的物理性能改善效果较弱。

2.1.3 对重度老化沥青的影响

随着REOB掺量的增加，重度老化沥青的物理性能变化规律与轻度、中度老化沥青一致；但即使2种REOB的掺量达到30%，对重度老化沥青物理性能的恢复作用也很有限。见图3。

相比轻度、中度老化沥青，重度老化沥青由于老化程度严重，其沥青质含量急剧增加；而REOB通过调节老化沥青中化学组分的相对含量不能有效地恢复其胶体结构，因此REOB对重度老化沥青的物理性能恢复效果较弱。

2.2 REOB对不同老化沥青车辙因子的影响

车辙因子是评价沥青高温抗车辙性能的指标，其值越大，表明该沥青在高温下抵抗车辙的能力越强。综合REOB对轻度、中度和重度老化沥青物理性能的影响，确定占老化沥青15 %的REOB掺量为最佳掺量，此时REOB对老化沥青的再生效果较好；因此，以15 %的REOB掺量制备试样进行试验。

随着REOB的加入，3种老化沥青的车辙因子均有所降低，表明REOB的加入会降低老化沥青抵抗车辙变形能力；但相对基质沥青而言，再生沥青的车辙因子均要高于基质沥青的车辙因子，这表明再生沥青比基质沥青的抗车辙能力更强。REOB-1再生沥青的车辙因子要低于REOB-2再生沥青，表明REOB-1再生沥青的抗车辙能力要弱于REOB-2再生沥青。见图4。

3 结论

1）废机油残留物（REOB）可使老化沥青的针入度和延度增大，软化点和黏度降低；但过量的REOB会降低再生沥青的低温延度，也会降低再生沥青的抗车辙能力。REOB的适宜掺量为老化沥青质量的15%～20 %。

2）2种REOB相比，REOB-1对老化沥青的再生效果优于REOB-2，这是因为REOB-1中轻质组分的含量要高于REOB-2，对老化沥青中沥青质的溶解更有效。

参考文献：

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[5]Wielinski J C， Kriech A J， Huber G A， et al. The impact of asphalt blended with re-refined vacuum tower bottoms （RTVB） and its effect on HMA mixture performance[C]. Proceedings of the fifty-Ninth annual conference of the canadiantechnical asphalt association （CTAA）. Winnipeg： Transportation Association of Canada （TAC）， 2014.

[6]Paliukaite M，Assuras M，Hesp S A. Effect of recycled engine oil bottoms on the ductile failure properties of straight and polymer-modified asphalt cements[J]. Construction and Building Materials，2016，126，（8）：190-196.

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