1、高等瀝青路面再生劑之研制_交通論文,論文集    瀝青路面之再生利用，能夠節(jié)約大量之瀝青和砂石材料，節(jié)省工程投資，同時(shí)有利于處治廢料、節(jié)省能源、保護(hù)環(huán)境，因而具有顯著之經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)、環(huán)境效益。國外從七十年代石油危機(jī)后開始再生劑研制工作，迄今為止，在國外特別是美國已有許多種再生劑應(yīng)用于路面再生，形成一套比較完整之再生利用技術(shù)，并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化之程度。目前國外再生劑正逐步進(jìn)入我國市場。我國是從八十年代初開始瀝青路面再生利用研究之，當(dāng)時(shí)所研制之再生劑主公路，這項(xiàng)工作至今基本上還處于停滯狀態(tài)。而今一些高等級公路已陸續(xù)進(jìn)入了維修或改建期，開發(fā)適用于高等級瀝青路面之再

2、生劑這一工作已提到公路工作者之議題。在東南大學(xué)交通學(xué)院和常州市化工研究所之合作下，研制出了針對高等級瀝青路面之新型再生劑。本次研究中所用舊料為寧連路高速化改造工程中之翻挖舊瀝青混合料，路面已使用七年，所用瀝青為克拉瑪依。舊料經(jīng)破碎、用三氯乙烯抽提、高速離心去礦粉、回收等工序后，得到舊瀝青，其基本物理性能與國標(biāo)比較如下：與普通瀝青比較，舊瀝青之針入度下降、軟化點(diǎn)上升、延度減小。再生劑之開發(fā)基本思路從化學(xué)組分之角度分析，我們要使老化瀝青恢復(fù)原有性能，就要向其中加入一定之分子量小之組分，使組分重新協(xié)調(diào)。資料顯示過去曾有人試圖通過比較舊瀝青組分和優(yōu)質(zhì)瀝青之組分，來決定舊瀝青中應(yīng)添加之組分，進(jìn)而找到與這

3、種組分匹配之再生劑，但這種嘗試并沒有成功，其原因是：由于瀝青之化學(xué)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，即使化學(xué)組分相同之瀝青，因油源基屬及生產(chǎn)工藝不同，其性能也有很大變化。要找到某種固定組分之再生劑，從工藝上來說有相當(dāng)大之難度，對設(shè)備和工藝要求很高，成本亦高。所以必須尋找其它途徑。我國在八十年代初期所使用之再生劑很多就是一些石油工業(yè)生產(chǎn)出之輕質(zhì)油如潤滑油、柴油、機(jī)油、減五油等或者它們之混合物，一些省份用此再生劑鋪筑了許多再生路面。但是只用輕質(zhì)油分來再改性舊料，實(shí)踐證明效果并不是很好。首先，輕質(zhì)油分在自然界風(fēng)、熱、光等之作用下極易揮發(fā)，其中芳香分易于發(fā)生氧化、縮合、共聚等反應(yīng)，分子量會(huì)很快變大。所以加入之油分并不能長

4、期穩(wěn)定之存在于瀝青中，對混合料性能之改善也只是一個(gè)短期行為。其次，對于反應(yīng)式：油分主要是芳香分膠質(zhì)瀝青質(zhì)來說，油分之過量加入，會(huì)加快這種不可逆反應(yīng)之進(jìn)程，也就是起了加速老化之作用。再者，油分與瀝青質(zhì)之溶度參數(shù)相差較大，加入油分后雖能起到降粘之作用，并不能保證形成穩(wěn)定之高分子濃溶液。所以，用輕油再生之舊瀝青混合料其自身之抗老化性能較差，用此混合料鋪成之再生瀝青路面，有效服務(wù)期較短，一般年左右就又趨于老化。為使加入之油分能穩(wěn)定存在于再生混合料中，必須采取有效措施穩(wěn)定油分。通過大量之試制，我們開發(fā)了一種型再生劑，它是一種增粘樹脂與輕油相混溶之合成物，實(shí)驗(yàn)證明此種混溶物能有效克服上述缺點(diǎn)。機(jī)理分析如何

5、防止再生劑中之輕油在施工過程中和使用期自然環(huán)境下穩(wěn)定存在于瀝青中而不發(fā)生揮發(fā)和老化，我們采取之主要方法是：讓輕油與所合成之增粘樹脂混溶，以形成一種穩(wěn)定之高分子溶液。瀝青之所以能形成穩(wěn)定之高分子濃溶液，是由于極性化合物與瀝青質(zhì)有較強(qiáng)之結(jié)合力，它圍在瀝青質(zhì)之周圍，使瀝青質(zhì)形成一個(gè)個(gè)分散之小顆粒而不發(fā)生凝聚，進(jìn)而保持瀝青質(zhì)在芳香分和飽和分中處于懸浮狀態(tài)。近年來國外大量研究顯示，瀝青在從飽和分、芳香分膠質(zhì)瀝青質(zhì)之遷移過程中幾乎不產(chǎn)生極性化合物，而且遷移過程中極性化合物會(huì)漸漸變?yōu)榉菢O性化合物，這樣包圍瀝青質(zhì)之極性化合物會(huì)越來越少，瀝青質(zhì)就會(huì)發(fā)生凝聚，表現(xiàn)為老化特征。我們合成之增粘樹脂其分子本身含有許多不

6、飽和鍵，有很強(qiáng)之極性，能有效之包裹瀝青質(zhì)，加入到瀝青中后，使瀝青中之極性化合物增多，這樣可有效延緩瀝青質(zhì)發(fā)生凝聚之時(shí)間，也就推遲了老化發(fā)生之時(shí)間。增粘樹脂屬于膠持之一部分，加入增粘樹脂后，相對來說，瀝青中膠質(zhì)含量就大，對于組分遷移：油分主要是芳香分膠質(zhì)瀝青質(zhì)，從化學(xué)反應(yīng)平衡來說，也就減緩了油分向膠質(zhì)之遷移。進(jìn)而推遲老化之發(fā)生。再生劑之合成再生劑之合成工藝關(guān)鍵是增粘樹脂之合成，我們選用之主要原料是丁二烯與丙烯酸脂系列物主要是丙烯酸甲脂、丙烯酸乙脂等，在之條件下按一定之比例進(jìn)行共聚。進(jìn)而再與輕質(zhì)油份在左右進(jìn)行混溶。所選用之輕質(zhì)油分是由幾種粘度低、不易揮發(fā)之輕質(zhì)油混合而成。再生劑基本性能目前市場上很

7、難找到我國八十年代初生產(chǎn)之再生劑，為與我們研制之再生劑進(jìn)行比較，通過查閱大量資料，我們也合成了一種輕油型再生劑，即將號輕柴油和號機(jī)械油按比例混合，此配比是我國八十年代初曾被廣泛使用之一種再生劑配比，具有一定之代表性。將型再生劑與此輕油型再生劑分別進(jìn)行相關(guān)性能試驗(yàn)，結(jié)果如表：從之粘度比較，輕油型再生劑比型再生劑要小得多，這是因?yàn)樾驮偕鷦┲屑尤肓苏扯容^大之增粘樹脂。國外許多資料顯示，將再生劑放入薄膜烘箱，在、小時(shí)之情況下，再生劑中之輕質(zhì)油分揮發(fā)，同時(shí)也發(fā)生了一定程度之組分遷移，向老化方向發(fā)展。對不同之老化程度，試驗(yàn)后之再生劑出現(xiàn)不同程度之粘度增大、重量減少，所以以試驗(yàn)前后之粘度比和重量損失率來評價(jià)

8、再生劑之抗老化性能。從表之試驗(yàn)結(jié)果可看出，型再生劑之試驗(yàn)前后粘度比和重量損失率都比輕油型小，所以我們可以說型再生劑之抗老化性能要優(yōu)于傳統(tǒng)之輕油型再生劑。再生后之瀝青基本性能再生劑之功能就是要恢復(fù)已老化瀝青之各種性能，將再生劑與老化之瀝青按不同之比例相混合。從表可看出，再生劑用量為時(shí)，老化瀝青之針入度、軟化點(diǎn)均得到明顯之改善。延度之所以變化不大，可能與所用之老化國產(chǎn)克拉瑪依瀝青之含蠟量偏高有關(guān)。可見再生劑之加入能明顯改善老化瀝青之性能，改善程度與再生劑之摻量有關(guān)。再生后之瀝青抗老化性能分別將型再生劑和輕油型再生劑按不同比例加入老化瀝青粘度為中，進(jìn)行薄膜烘箱試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表：由于輕油型再生劑之粘

9、度比型再生劑之小許多，所以摻加到老化瀝青中時(shí)，使老化瀝青之粘度降低到相同水平，輕油型再生劑之摻加量要比型再生劑之小。我們試驗(yàn)時(shí)按普通之摻量范圍向老化瀝青中加再生劑。對比薄膜試驗(yàn)前后之粘度比、針入度比、延度、重量損失率，結(jié)果很明顯，摻入了型再生劑之再生瀝青比摻入輕油型再生劑之再生瀝青抗老化性能要好。另外，我們將此試驗(yàn)數(shù)據(jù)與國家規(guī)范相對比，對瀝青之抗老化性能規(guī)范中規(guī)定：薄膜烘箱試驗(yàn)后，質(zhì)量損失，針入度比，延度。對比之下，型再生劑加入到老化瀝青中后經(jīng)過薄膜烘箱試驗(yàn)，針入度比和質(zhì)量損失能達(dá)到要求，而試驗(yàn)后之延度比規(guī)范值小，這是因?yàn)槔匣癁r青摻入再生劑后之延度不夠理想。從上面之試驗(yàn)數(shù)據(jù)我們還可看出，用型再

10、生劑再生之舊瀝青之抗老化性能還是比普通瀝青要差。這是因?yàn)樵偕鸀r青中再生劑與舊瀝青之相容性畢竟沒有同基質(zhì)之新瀝青之相容性好。從再生后之老化瀝青之抗老化性能來看，本次開發(fā)之再生劑要優(yōu)于傳統(tǒng)再生劑，但與普通瀝青之抗老化性能尚有差距。再生后之瀝青與新瀝青混合后之基本性能將加入再生劑后之舊瀝青與新殼牌按不同之比例相混溶，測定基本性能結(jié)果如表：可以看出，與新瀝青混溶后瀝青性能基本能達(dá)到之指標(biāo)要求，同時(shí)薄膜烘箱試驗(yàn)后之性能亦能達(dá)到要求。結(jié)論通過本次瀝青路面再生劑之研制開發(fā)，可得出以下結(jié)論：我國八十年代之再生劑主要是針對渣油路面再生之，本次開發(fā)之再生劑是針對高等級瀝青路面再生之，填補(bǔ)了這一空白。在保證其它性能之基礎(chǔ)上，通過向油分中混溶增粘樹脂來提高再生劑之抗老化性能，基本解決了我國傳統(tǒng)再生劑之抗老化性能這一弱點(diǎn)，為我國今后再生劑開發(fā)提供了一種新之思路。再生劑開發(fā)中試驗(yàn)所用之舊瀝青均為同一種瀝青，有其局限性。事實(shí)上，再生劑對不同組成之舊瀝青之再生改性作用是不同之，本文所述之再生劑開發(fā)主要是提供一種再生劑開發(fā)之思路，如果具體到大規(guī)模之舊瀝青路面之再生利用，則應(yīng)根據(jù)舊瀝青之性能有針對性地研制生產(chǎn)實(shí)用之再生劑。現(xiàn)在國外許多再生劑之生產(chǎn)是從石油工業(yè)中直接提取樹脂和油分，這種再生劑具有很好之穩(wěn)定性，對我國之再生劑開發(fā)來說是一個(gè)很好之途徑。很多國家有再生劑