1、第26卷第7期2008年7月河南科學HENAN SCIENCE收稿日期:2008-03-27作者簡介:高曉燕(1962-,女,山東文登人,高級工程師,從事公路工程的試驗、檢測與研究工作.文章編號:1004-3918(200807-0818-04阿布森瀝青回收試驗方法探討高曉燕,李德超(河南省交通規劃勘察設計院,鄭州450052摘要:瀝青回收試驗是確保再生瀝青路面質量的重要基礎,在總結已有研究的基礎上對阿布森法瀝青回收方法進行了較為詳細的研究,給出了回收液制備、蒸餾回收、蒸餾結束條件確定等試驗操作步驟中的若干注意事項.關鍵詞:阿布森法;瀝青回收;試驗步驟中圖分類號:U 416.217文獻標識碼:

2、A瀝青回收試驗是瀝青再生技術的關鍵試驗之一,它直接影響再生瀝青的各項路用性能評價,是確保再生瀝青路面質量的重要基礎.文獻1規定了2種瀝青回收方法:阿布森法和旋轉蒸發器法.阿布森法試驗由于設備要求簡單、回收瀝青的可靠性基本能滿足工程要求而被列為首選的瀝青回收方法.瀝青回收的關鍵是要保證在回收蒸餾過程中不使瀝青進一步老化,且溶劑必須清除干凈.因此,對瀝青回收試驗的操作要求較高,作者在總結已有研究的基礎上,對阿布森法瀝青回收方法進行了較為詳細的研究.1試驗方案與材料準備1.1方案瀝青混合料拌制采用AC13-C 礦料級配,礦料為石灰巖,選用2種瀝青結合料:SBS I-C 改性瀝青和AH-70A 普通瀝

3、青.瀝青三大指標見表1.表1瀝青指標Tab.1Asphalt indicates注:改性瀝青采用5延度,普通瀝青采用15延度.阿布森法瀝青回收分為瀝青回收(抽提液制備與瀝青回收兩個階段,瀝青回收液制備階段又分為混合料浸泡、混合料抽提、殘留礦粉分離3個步驟,瀝青回收液制備完畢后采用阿布森法進行瀝青回收.2抽提液制備2.1混合料浸泡為了盡量減少回收液制樣過程中對瀝青的老化,將瀝青混合料樣品在不高于100的條件下烘干、掰散后用溶劑浸泡至少3h .2.2溶劑選擇回收瀝青的溶劑除常用的三氯乙烯外,還有甲苯、甲苯與乙醇混合溶液等,因瀝青更易溶于三氯乙烯,而溶于甲苯、甲苯與乙醇混合溶液相對較慢;另外,在蒸發

4、過程中三氯乙烯更容易被脫去,而甲苯、甲苯與乙醇瀝青種類25針入度/(0.1mm 延度/cm軟化點/原瀝青RTFOT 后原瀝青RTFOT 后原瀝青RTFOT 后SBS I-C686570416974AH-70A7153150325056礦粉分離由于離心抽提法獲取的抽提液中會殘留少量能通過濾紙的礦粉,應采用高速離心機使瀝青抽提液中的礦粉等細微固體顆粒進一步分離出去.文獻1規定離心機離心力應不小于770倍重力加速度(770g .本研究采用上海安亭生產的飛鴿牌LXJ-IIB 型高速離心機,最高轉速為5000r/min.為檢測分離機清除礦粉等細微顆粒集料是否干凈,確定礦粉離心分離時間,對AH-70瀝青混

5、合料分別采用分離10,15,20min 后的抽提液在高溫燃燒爐中高溫灼燒后測定殘留礦粉比例,結果見表2.表2抽提液中殘留細微固體顆粒比例與離心分離時間關系Tab.2Relationship between residue content in recycling liquid and centrifugal separation time注:分離時間“0”表示抽提后細固體顆粒分離前的狀態;礦粉殘留比例為礦粉與瀝青質量之比,瀝青質量由抽提混合料質量與油石比計算得到.從表2可見,當分離時間達到20min 左右時,抽提液中的殘留礦粉幾乎可以被完全分離干凈.另外,文獻3的研究表明:當混入瀝青中的礦粉少

6、于1%時,回收瀝青的性質(主要表征為瀝青的三大指標基本不受影響.因此,獲取的回收液在瀝青回收過程中可以排除殘留礦粉等細微顆粒的干擾.3蒸餾回收蒸餾過程中的加熱方式可選擇油浴或電熱(爐套.由于電熱套存在慣性加熱現象,而且加熱容易不均勻,尤其是在溶液蒸餾后期階段,溫度控制難度很大,經常出現溫度上升很快,導致回收瀝青的二次老化,或者擔心瀝青再次老化而過早結束加熱,導致三氯乙烯溶劑未蒸餾干凈的現象.蒸餾升溫速度不易過快,實踐操作發現,采用油浴加熱的情況下,只要將油浴的溫度設定至正常蒸餾溫度(采取155160,將燒瓶放入隨油浴升溫的速度升溫即可.CO 2氣體的作用在抽提液蒸餾過程中,通入CO 2氣體的作

7、用有3個:避免瀝青與氧氣反應引起的二次老化;防止蒸分離時間/min 0101520細固體顆粒殘留比例/%210.560.180.01高曉燕等:阿布森瀝青回收試驗方法探討819-第26卷第7期河南科學餾液體沸騰(致使抽提液倒流入溶劑回收瓶;除去蒸餾燒瓶內壁的溶劑蒸汽.通過反復實踐發現,由于蒸餾燒瓶的容積只有500mL ,即便如此在裝入抽提液時還不能加的太滿,一般以400mL 左右為宜,否則在蒸餾升溫控制不好時極易產生沸騰現象.為了防止沸騰,加熱開始后就應往燒瓶溶液中注入CO 2氣體,氣流量以能使溶液在燒瓶中緩慢翻騰為宜.待溶液溫度達到設定溫度后,緩慢增加CO 2氣體流量至到(140050mL/m

8、in.4蒸餾結束條件的判定文獻3對比試驗發現,即使很小比例的三氯乙烯都會對瀝青的三大指標產生顯著的影響,文獻4的研究也表明,如果殘留有0.5%的溶劑,回收瀝青的黏度就會降低50%,并且瀝青的勁度也大大降低.因此,在瀝青回收過程中,必須確保把三氯乙烯清除干凈,否則無法準確反映回收舊瀝青的性能.文獻1對于蒸餾結束臨界點的規定為“待溶劑停止下滴后維持加熱并持續通入CO 2氣體5min ”.但蒸餾出來的三氯乙烯均為澄清透明,最后階段的餾出量又非常小,僅靠眼睛分辨判斷比較困難;再者“待溶劑停止下滴后維持加熱并持續通入CO 2氣體5min ”的蒸餾結束點判據是否合適也值得商榷.為了檢驗蒸餾結束時間,對兩種

9、瀝青混合料的回收液蒸餾時,當判斷沒有溶劑餾出后繼續恒溫蒸餾20min ,之后將回收的瀝青轉移至坩堝中,放至130的烘箱中恒溫3h .期間取出不同回收階段的瀝青進行三大指標測試,結果見表3.表3不同蒸餾階段條件下回收瀝青三大指標Tab.3The indicates of recycling asphalt under different distillation stages注:坩堝放置在烘箱中蒸發過程中,每隔30min 攪拌1次;對于改性瀝青采用5延度,普通瀝青采用15延度.由表3可以看出:1文獻1中蒸餾結束臨界點“待溶劑停止下滴后維持加熱并持續通入CO 2氣體5min ”的規定是不合適的.自

10、觀測無溶劑滴出后的持續蒸餾時間不同,回收瀝青的三大指標(與RTFOT 后的瀝青性質相比存在很大的差異.瀝青三大指標隨蒸餾過程時間的推進而發生遞減或遞增變化,說明抽提液中的三氯乙烯溶劑一直處于不斷餾出狀態,也表明文獻1蒸餾結束臨界點“待溶劑停止下滴后維持加熱并持續通入CO 2氣體5min ”的規定是不恰當的.2自觀測到無溶劑滴出的持續蒸餾時間20min 后再利用坩堝放入130烘箱加熱3h 的組合方式可作為普通瀝青蒸餾回收的結束條件.由表3數據可以看出,蒸餾維持時間越長,三大指標的測量值越接近比較值,普通瀝青經坩堝在130烘箱加熱3h 的回收瀝青的三大指標與比較值非常接近,且2h 與3h 的測量值

11、差異很小,可認為自觀測到無溶劑滴出的持續蒸餾時間30min 后再利用坩堝放入130烘箱加熱3h 的組合方式可作為蒸餾的結束條件.瀝青種類SBS I-CAH-70A RTFOT 后6553持續蒸餾時間5min 1038920min 85631h 83602h 8257軟化點/RTFOT 后7456持續蒸餾時間5min324220min 3748坩堝烘箱加熱時間1h 47522h 52533h 565325針入度/(0.1mm 坩堝烘箱加熱時間3h8056延度/cmRTFOT 后4132持續蒸餾時間5min 876820min 6753坩堝烘箱加熱時間1h 64412h 58373h 5535指標

12、試驗項目820-2008年7月3在與普通瀝青相同的蒸餾條件下回收的改性瀝青的三大指標與比較值差別顯著.改性劑(SBS 、SBR 均可溶于三氯乙烯,其溶解過程會發生較為復雜的化學反應,如SBS 硬段(高彈性微區約束相與有機溶劑三氯乙烯反應后物理交聯或結合作用被破壞,這樣就會使得回收出來的改性瀝青的較原始狀態(性質有了相當變化,反映在三大指標上就是試驗值與樣品比較值差異顯著.軟化點衰減嚴重(較RTFOT 后值降低18,針入度、延度增加明顯(針入度增加15個單位,延度增加14cm .4從回收的普通瀝青AH-70A 瀝青的三指標來看,室內瀝青混合料的拌合過程中瀝青的老化沒有RTFOT 試驗老化過程中瀝

13、青老化嚴重.5回收瀝青的分子結構、組分與原始瀝青的吻合性值得進一步研究.瀝青是一種高分子膠體物系,一般認為瀝青質借膠質的膠溶作用分散于芳香分和飽和分組成的穩定的分散介質中.在瀝青蒸餾回收過程中,瀝青酸酐與三氯乙烯會發生化學反應,酸酐與氫離子結合的能力很強,奪取三氯乙烯中的氫離子,致使石油瀝青中化學組分產生變化,組成的不同組分發生變化會引起瀝青性質的變化.因此,即便對于回收的普通瀝青,其分子結構、組分與原始瀝青的吻合性也值得進一步研究.5結論1采用高速離心分離器(5000r /min 分離礦粉時,分離時間達到20min 左右時可將抽提液中的殘留礦粉清除干凈.2為保證蒸餾過程回收液受熱均勻且減少老

14、化,采用恒溫油浴加熱的加熱方式較為適合.3為了減少蒸餾過程中瀝青的老化現象,可將蒸餾回收的正常溫度控制在145150.4為了防止蒸餾過程中回收液的沸騰,加熱開始后就應往燒瓶溶液中注入CO 2氣體,氣流量以能使溶液在燒瓶中緩慢翻騰為宜.5文獻1中蒸餾結束臨界點“待溶劑停止下滴后維持加熱并持續通入CO 2氣體5min ”的規定是不合適的.6自觀測到無溶劑滴出的持續蒸餾時間20min 后再利用坩堝放入130烘箱加熱3h 的組合方式可作為普通瀝青蒸餾回收的結束條件.7在與普通瀝青相同的蒸餾條件下回收的改性瀝青的三大指標與比較值差別顯著.8從回收的普通瀝青和AH-70A 瀝青的3項指標來看,室內瀝青混合

15、料的拌合過程中瀝青的老化沒有RTFOT 試驗過程中瀝青老化嚴重.鑒于三氯乙烯與常用改性劑(SBS ,SBR 等存在化學反應的事實,有必要對改性瀝青回收采用的溶劑進行研究,再者本研究確定的蒸餾結束條件比較復雜,建議研究確定較為簡潔的判定方式.參考文獻:1中華人民共和國交通部.JTJ 052-2000公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規程S .北京:人民交通出版社,2000.2何文峰,王欣,劉先淼.阿布森法瀝青回收試驗探討J .中南公路工程,2005,30(3:162-164.3侯睿,李海軍,黃曉明.路面舊瀝青回收及其影響因素的試驗分析J .公路,2005(4:170-172.4熊出華,張永興,凌天清,

16、等.一種新的瀝青回收方法探討J .中外公路,2006,26(2:203-204.Discussion on Method of Abson Asphalt Recovery TestGao Xiaoyan ,Li Dechao(Henan Provincial Communication ,Planning Survey and Design Institute ,Zhengzhou 450052,China Abstract :Asphalt recovery test is one of most important tests for assuring the pavement recycled project success.Based on reviewing the past studies on this issue ,a thorough research and discussion was made and some ne