沥青多次再生性能研究

小夏 健康 更新 2024-01-31

沥青路面热再生技术因其性能优良、质量稳定而在我国得到广泛应用,学者主要对沥青的一次老化和再生问题进行相关研究,很少涉及沥青的多次老化和再生问题。 选取70号基质沥青作为研究对象,采用室内试验模拟沥青的3种老化和再生过程,通过贯入度、软化点、延性和布氏黏度测试了基质沥青多次再生道路性能的变化规律。 结果表明:再生过程中基质沥青经过多次老化再生,高温性能得到改善,流变性能变差,再生过程中再生剂含量相同时,低温性能衰减在添加再生剂时,应注重老化沥青低温性能的恢复。

关键词: asphalt |多重老化 |多重再生 |性能测试

随着我国路网的进一步延伸,运营期间道路的周期性改造和养护任务迅速上升,大中型道路修缮规模将继续保持较高水平运行。 在大量废旧路面材料的大中型道路修养中,仅干线公路每年生产1种以上的沥青路面材料6亿吨。 对运营期间道路养护产生的废旧路面材料进行高效再生,使道路交通基础设施为经济社会发展提供安全便捷的服务,减少资源占用和环境破坏,更好地服务于资源节约型、环境友好型社会建设,具有重要意义。

沥青路面热再生技术因其性能优良、质量稳定而在国内外得到广泛应用。 热回收路面能否二次或多次重复使用,引起了广泛关注。 从现有研究来看,欧美国家(地区)主要对再生沥青混合料的再生效果和物理力学性能评价方法进行了卓有成效的研究,为沥青混合料再生技术的实际应用提供了科学依据,但沥青多次老化再生问题仍很少涉及。 国内学者也对沥青再生技术进行了大量的研究,黄晓明等在借鉴我国目前基质沥青混合料设计方法和国外再生混合料设计方法的基础上,提出了再生沥青与再生混合料配合比的设计方法。

季小平测量了新旧沥青混合不同条件下再生沥青的粘度,建立并验证了再生沥青复合粘度温度曲线和基于热传导的新骨料加热温度计算公式,并通过物理工程验证了计算公式的可靠性。 祁文祥等设计了模拟再生剂在老化沥青中扩散过程的试验方案,并基于软化点试验结果进行了回归分析,指出环境温度和扩散时间的增加可以显著提高再生剂的扩散程度再生剂在老化沥青中的充分扩散有利于再生沥青混合料强度的提高。 只考虑一次再生的问题,忽视了其长期循环利用,不利于经济效益和社会效益的最大化,导致沥青路面再生应用技术有了“忧虑”,同时,随着我国公路基础设施建设的不断推进,对自然资源的需求不断增加,因此有必要考虑研发沥青路面再生技术, 这关系到生态环境的平衡,是人类长期发展的必然要求。

本文以基质沥青为研究对象,研究了基质沥青在不同再生剂量作用下的性能差异,揭示了多重再生沥青性能指标的变化规律。

一、原材料及测试方案

1.1 原料

本文采用Tepuck No. 70基质沥青进行试验。 根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011),对沥青的主要性能指标进行了试验和试验,结果见表1。

再生剂按《公路沥青路面再生技术规范》(JTG T5521-2019)要求的指标进行检测,检测结果见表2。

1.2 测试协议

1)目前,实体工程一般只涉及沥青混合料回收材料(RAP)的初次再生,回收后已使用多年的RAP,无法从现场获得。本研究考察了国内沥青的技术指标,结合《公路沥青路面再生技术规范》(JTG T5521-2019)规定,采用原位热再生技术时,原路面沥青的25贯通度应不小于20(0.)。1mm)。根据以往试验经验,在实验室采用htfot法制备时效沥青,时效沥青的贯入度为30(01mm),这大约是已经使用了 10 年的 RAP** 沥青的渗透率。

2)测试老化沥青的路面性能指标,包括渗透率(25)、软化点、延展性(15)和布氏粘度(135)。

3)添加不同量再生剂对老化沥青进行再生,分别测试了不同再生剂用量下沥青的性能指标。

4)根据不同再生剂用量下沥青性能的回收情况,确定合适的再生剂用量,制备再生沥青。

以上4个步骤都是再生的环节,用步骤(4)制备的再生沥青重复这4个步骤,再次完成老化再生的过程。 本研究共完成3道沥青再生工艺,分别对各再生工艺不同步骤的沥青粘结剂性能指标进行检测。

2.沥青老化再生试验

2.1.沥青初效再生试验

70号新沥青经TFOT163P、10 h时效后,按预设用量%(质量分数)向时效沥青中加入再生剂,缓慢搅拌均匀后,进行渗透度、软化点、延展性和布氏黏度测试。 测试结果如表3所示。

从表3可以看出,随着再生剂含量的增加,沥青渗透率、延性增加、软化点和粘度降低,表明再生剂能有效提高初效沥青的性能。

根据《公路沥青路面再生技术规范》(JTG T5521-2019)和工程经验,将新型沥青减量降低一级作为再生沥青的目标数量,因此本研究提出的再生沥青目标贯通度为50(01mm),15p延展性不小于30cm。 根据初级再生沥青的再生效果,为防止老化沥青过度软化,影响沥青混合料的高温性能,初级再生沥青再生剂的合理掺量为6%。

2.2、沥青第2次、第3次老化再生试验

对初次再生后的沥青粘结剂进行H的TFOT时效,然后将再生剂分别加入到二次时效沥青中,缓慢搅拌均匀后浇注模具,进行渗透度、软化点、延展性和布氏粘度测试。 试验结果表明,随着再生剂含量的增加,沥青的渗透性和延性增加,软化点和粘度降低,表明再生剂仍能有效提高二次时效沥青的性能。

再生沥青的目标渗透率为50(0.)。1 mm),15 延性不小于30 cm,结合二次老化沥青的再生效果,二次再生沥青的再生剂含量为6%。

对第三次老化再生重复上述步骤,试验结果与第一次、第二次老化再生相近,三次老化再生的试验数据汇总于表4。

3 测试结果和分析

为了横向比较不同再生次数下沥青性能的差异,再生剂含量应尽可能一致,当基质沥青经过三次时效再生再生,再生剂含量为6%时,应综合分析基质沥青的性能指标,见图1

1)时效后,基质沥青的渗透度明显降低。添加6%再生剂后,三种再生沥青的贯通率无明显差异,三次再生后沥青的贯通水平甚至高于初级再生沥青,说明基质沥青多次时效再生后,沥青的贯通指数可恢复到一级再生水平。

2)随着基质沥青时效次数的增加,时效沥青的软化点增加,但增幅较小,添加6%再生剂后再生沥青的软化点呈上升趋势,表明沥青经过多次时效再生后高温性能得到部分改善, 但改善幅度并不大。

3)与再生剂对基质沥青延性的恢复效果相比,初始再生效果最好,再生沥青的延性从第二次再生开始逐渐降低在第三次再生时,延展性为241cm,已不能满足再生沥青目标等级的延性要求。 结果表明:随着再生次数的增加,基体沥青在低温下的延性逐渐衰减; 当再生剂用量在第三次再生中提高到9%时,延性指标可以满足再生沥青目标标签的性能要求。

4)随着基质沥青老化再生次数的增加,老化沥青的粘度逐渐升高,添加6%再生剂后粘度有所提高,但再生沥青的粘度总体呈上升趋势,说明基质沥青经过多次时效再生后变得粘稠,流变性能变差。

四、结语

1)基质沥青经过多次时效,渗透率和延性明显降低,软化点和粘度增加。

2)沥青在再生剂的作用下仍能部分恢复道路性能,在添加等量再生剂的条件下,随着再生次数的增加,软化点和粘度呈上升趋势,延性逐渐降低,渗透度变化不明显。

3)基体沥青经过多次再生后,高温性能提高,流变性能变差,低温性能衰减,因此在添加再生剂时应重点恢复老化沥青的低温性能。

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