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                                    瀝青多次再生性能研究
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                                    瀝青多次再生性能研究
                                    2022年03月23日    閱讀量:36410    新聞來源:曾蔚,秦永春,王杰,王維營,張艷鴿  |  投稿

                                    摘要:瀝青路面熱再生技術因其性能優良、質量穩定,已在國內得到廣泛應用,學者主要針對瀝青的一次老化與再生問題進行了相關研究,對于瀝青多次老化再生問題還很少涉及。選擇70號基質瀝青為研究對象,采用室內試驗模擬瀝青3次老化、再生過程,通過針入度、軟化點、延度、布氏黏度等試驗探討了基質瀝青多次再生路用性能的變化規律。研究結果表明,基質瀝青經歷多次老化、再生,再生時再生劑摻量相同的情況下,高溫性能提升,流變性能變差,低溫性能衰減;摻加再生劑時應重點關注老化瀝青低溫性能的恢復瀝青網sinoasphalt.com。

                                     

                                    關鍵詞:瀝青;多次老化;多次再生;性能試驗

                                     

                                    隨著我國道路網絡的進一步延伸,運營期道路的周期翻修維護任務迅速攀升,道路工程大中修規模將持續高位運行。道路大中修養護產生大量廢舊路面材料中,僅干線公路每年產生的瀝青路面舊料就超過1.6億t。將運營期道路維護產生的廢舊路面材料進行高效再生,使道路交通基礎設施在為經濟社會發展提供安全便捷服務的同時減少資源占用和環境破壞,更好地服務于資源節約和環境友好型社會建設,意義重大。

                                     

                                    瀝青路面熱再生技術因其性能優良、質量穩定,已在國內外得到廣泛應用。熱再生路面能否二次或多次重復再利用,已引起廣泛關注。從已有的研究來看,歐美國家(地區)主要對再生劑的再生效果、再生瀝青混合料物理力學性能的評價方法進行了卓有成效的研究,為瀝青混合料再生技術的實際應用提供了科學依據,但對于瀝青多次老化再生問題 還很少涉及。國內學者針對瀝青再生技術也進行了大量研究,黃曉明等在參考我國現行基質瀝青混合料設計方法和國外再生混合料設計方法的基礎上,有針對性地提出了再生瀝青和再生混合料的配合比設計方法。紀小平等口幻測定了不同新、舊瀝青摻配茁例條件下的再生瀝青黏度,建立并驗證了再生瀝青的復合黏溫曲線和基于熱傳導的新集料加熱溫度計算公式,并通過實體工程驗證了計算式的可靠性。祁文祥等設計了模擬再生劑在老化瀝青中擴散過程的試驗方案,并基于軟化點試驗結果進行回歸分析,指出環境溫度和擴散時間的增加能顯著提高再生劑的擴散程度;再生劑在老化瀝青中的充分擴散有利于再生瀝青混合料強度的提高。僅考慮初次再生問題,忽視其長期再生利用,不利于經濟和社會效益的最大化,導致瀝青路面 再生應用技術存在“后顧之憂氣同時,隨著我國公路基礎設施建設的持續推進,對自然資源的需求量有增無減,因此必須考慮對瀝青路面多次再生技術的研發,這關系到生態環境的平衡,是人類自身長遠發展的必然要求。

                                     

                                    本文選擇基質瀝青作為研究對象,研究不同摻量再生劑作用下基質瀝青多次老化、再生的性能差異,揭示多次再生瀝青性能指標的變化規律。


                                    1 原材料及試驗方案

                                    1.1 原材料

                                     

                                    本文試驗采用泰普克70號基質瀝青。依據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)對瀝青主要性能指標進行試驗檢測,結果如表 1所示。

                                    瀝青多次再生性能研究 瀝青網,sinoasphalt.com

                                    根據《公路瀝青路面再生技術規范》(JTG/T5521-2019)要求的指標對再生劑進行測試,試驗結果如表2所示。

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                                    1.2 試驗方案

                                     

                                    (1)目前,實體工程中一般僅涉及瀝青混合料回 收料(RAP)的初次再生,對于再生后使用多年的 RAP還無法從現場獲取。本研究通過調研國內回收瀝青技術指標情況,結合《公路瀝青路面再生技術規范》(JTG/T5521-2019)規定:采用就地熱再生技術時,原路面瀝青的25℃針入度應不低于20(0.1mm)。根據以往的試驗經驗,本研究釆用 163℃、10 hTFOT方法室內制備老化瀝青,此時老化瀝青的針入度在30(0.1mm)左右,近似于使用 10年的RAP回收瀝青的針入度。

                                     

                                    (2)測試老化瀝青的路用性能指標,包括針入度(25℃)、軟化點、延度(15℃)和布氏黏度(135℃)。

                                     

                                    (3)對老化瀝青添加不同摻量的再生劑進行再生,分別測試不同再生劑摻量下瀝青的性能指標。

                                     

                                    (4)根據不同再生劑摻量下瀝青性能的恢復情況,確定一個合適的再生劑摻量,制備再生瀝青。

                                     

                                    以上4個步驟是一次再生的全部環節,用步驟(4)制備的再生瀝青重復進行這4個步驟,即可完成再一次老化及再生的過程。本研究完成了瀝青的3次再生過程,每次再生過程的不同步驟都分別對瀝青結合料性能指標進行測試。

                                     

                                    2 瀝青老化及再生試驗


                                    2.1 瀝青初次老化及再生試驗

                                     

                                    70號新瀝青經過163P ,10 h的TFOT老化后, 將再生劑分別按預設摻量3%、6%、9%(質量分數),加入到經過老化的瀝青中,緩慢攪拌均勻后,進行針入度、軟化點、延度、布氏黏度試驗。試驗結果見表3。

                                    瀝青多次再生性能研究 瀝青網,sinoasphalt.com

                                    由表3可知,隨著再生劑摻量的增加,瀝青針入度、延度提高,軟化點和黏度降低,表明再生劑可有 效改善初次老化瀝青的性能。

                                     

                                    根據《公路瀝青路面再生技術規范》(JTG/T5521-2019)及工程經驗,新瀝青降低一個標號作為再生瀝青的目標標號,因此本研究擬定再生瀝青的目標針入度為50(0.1mm),15P延度不小于30cm。根據上述初次老化瀝青的再生效果,為防止老化瀝青被過度軟化而影響瀝青混合料的高溫性能,擬定初次再生瀝青的再生劑合理摻量為6%。

                                     

                                    2.2 瀝青第2次、第3次老化及再生試驗

                                     

                                    將上述初次再生后的瀝青結合料進行163℃、10 h的TFOT老化,然后將再生劑分別按預設摻量 3%、6%、9%加入到第2次老化瀝青中,緩慢攪拌均勻后澆模,進行針入度、軟化點、延度、布氏黏度試驗。試驗發現,隨著再生劑摻量的提高,瀝青針入度、延度增加,軟化點和黏度減小,表明再生劑仍可有效改善兩次老化瀝青的性能。

                                     

                                    設計再生瀝青目標針入度50(0.1 mm),15℃延度不小于30 cm,結合上述第2次老化瀝青的再生效果,擬定第2次再生瀝青的再生劑摻量為6%。

                                     

                                    重復以上步驟進行第3次老化、再生,得到與初次、第2次老化、再生相類似的試驗結果,匯總3次老化、再生的試驗數據見表4。

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                                    3 試驗結果與分析

                                     

                                    為能橫向比較不同再生次數下瀝青性能的差異,再生劑摻量宜盡可能保持一致,將基質瀝青經歷 3次老化、再生,再生劑摻量為6%時的性能指標進行綜合分析,見圖1.

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                                    (1)基質瀝青經過老化后,針入度明顯降低。摻加6%再生劑后,得到 3 次再生瀝青的針入度無明顯差異,第 3 次再生后瀝青針入度水平甚至高于初次再生瀝青,說明基質瀝青經過多次老化、再生后,瀝青的針入度指標可恢復至初次再生水平。

                                     

                                    (2)隨著基質瀝青老化次數的增加,老化瀝青的軟化點增加,但增幅較小,摻加6%再生劑后,再生瀝青的軟化點呈上升趨勢,說明在經過多次老化、再生后,瀝青的高溫性能得到了部分提升,但提升幅度并不大。

                                     

                                    (3)對比再生劑對基質瀝青延度的恢復效果,初次再生效果最佳,從第2次再生開始再生瀝青的延度逐漸降低;第3次再生時,延度為24.1cm,已不能達到再生瀝青目標標號的延度要求。表明基質瀝青隨著再生次數的增加低溫延展性衰減。當第3次再生時增加再生劑摻量至9%,延度指標可滿足再生瀝青目標標號的性能要求。

                                     

                                    (4)隨著基質瀝青老化、再生次數的增加,老化瀝青的黏度呈逐漸增大趨勢,摻加6%再生劑后,黏度得以改善,但再生瀝青的黏度總體呈上升趨勢,說明基質瀝青經過多次老化、再生后,瀝青變得黏稠,流變性能變差。

                                     

                                    4 結語 

                                    (1)基質瀝青經歷多次老化,針入度、延度明顯降低,軟化點與黏度提高。 

                                    (2)在再生劑作用下瀝青的路用性能仍然可以部分恢復,在摻加相同再生劑摻量的條件下,隨著再生次數的增加,軟化點和黏度呈上升趨勢,延度逐漸減小,針入度無明顯變化。 

                                    (3)基質瀝青經歷多次再生后,高溫性能得到提升,流變性能變差,低溫性能出現衰減,因此摻加再 生劑時應重點關注老化瀝青低溫性能的恢復。


                                    標簽:道路建設,綜合論文,技術中心,再生瀝青,瀝青混凝土
                                    免責聲明: 本文僅代表作者本人觀點,與中國瀝青網無關。本網對文中陳述、觀點判斷保持中立,不對所包含內容的準確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請讀者僅作參考,并請自行承擔全部責任。本網轉載自其它媒體的信息,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在一周內進行,以便我們及時處理。郵箱:23341570@qq.com
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