渗透性沥青再生剂及再生沥青性能研究

再生剂的渗透能力对废旧沥青混合料(RAP)表层老化沥青的再生程度至关重要。为了提高再生剂的渗透性能,改善老化沥青的再生效果。基于组分调节理论和相容性理论,确定了渗透性沥青再生剂的基本组分,通过设计正交试验分析了渗透性沥青再生剂的基本组分搭配比例和混合温度对老化沥青针入度值和延度的影响,检测了渗透性沥青再生剂的基本性能指标及再生沥青的耐久性,研究了再生剂在老化沥青中的扩散进程、再生沥青胶浆的高温稳定性及再生沥青的低温抗裂性。试验结果表明:渗透性沥青再生剂的基本性能、再生沥青的耐老化性能均能符合现有规范要求;渗透性沥青再生剂作用下的沥青25℃针入度差值更大,其渗透能力优于普通沥青再生剂;通过掺入渗透性沥青再生剂对老化沥青进行再生,制备得到的再生沥青的高温稳定性及低温抗裂性与基质沥青相当。     

沥青再生剂配制的试验研究

依据旧沥青老化及再生机理,研发了一种沥青再生剂。该再生剂以中黏度芳烃油为基质油,添加70#沥青和非胺类沥青抗剥落剂配制而成,采用正交试验方法进行了配方优化设计。通过再生沥青的针入度、软化点、延度及布氏黏度指标确定了再生剂的配方组分为:芳烃油∶70#沥青∶非胺类沥青抗剥落剂=15∶4∶1。再生沥青的性能试验结果表明:研发的再生剂对老化的70#沥青和SBS改性沥青均有良好的再生效果。     

渗透型再生剂对老化沥青性能的影响分析

以废机油作为基础油分、邻苯二甲酸二丁酯作为辅助成分制备配方比例不同的渗透型再生剂,根据再生沥青的针入度、软化点、老化沥青转移率及动态剪切流变试验结果分析渗透型再生剂对老化沥青性能的改善效果。结果表明,与普通再生剂相比,渗透型再生剂对老化沥青的改善效果更好,当废机油与邻苯二甲酸二丁酯的比例为7∶3时,再生沥青的性能基本恢复至基质沥青;渗透型再生剂能有效渗透进入旧集料表面包裹的老化沥青薄膜中改善老化沥青的性能。     

热再生施工中SBS改性沥青老化与再生效果评价

采用智能化监测设备获取就地热再生高温加热后的沥青路面温度分布,研究就地热再生施工过程中高温加热对SBS改性沥青的老化与再生效果的影响;采用常规试验和红外光谱分析,对比室内外再生效果的差异。结果表明：沥青经过长期自然老化后低温性能下降,黏性增强,再生剂加入可改善老化沥青的低温延展性能,红外光谱分析表明,再生剂加入有助于调整老化沥青的组分。就地热再生高温加热后沥青路面的表面温度可达230℃,原路面老化改性沥青经过加热机高温加热后发生二次老化,此外,现场再生沥青的性能并没有得到有效改善。综合室内外原路面老化沥青的再生效果,提出需根据原路面老化沥青的现场再生情况,为现场施工质量的保证留出一定的再生剂余量。     

长寿命复合路面面层沥青老化特性及就地热再生材料特性研究

为研究长寿命复合路面面层沥青老化特性及就地热再生材料特性,采用钻芯取样、常规性能试验、运动黏度试验、DSR试验、BBR试验、红外光谱试验,从外观、宏观、微观全方位分析其老化及再生性能。研究结果表明:复合路面长期老化后面层宏观病害典型表现形式为纵、横向裂缝;旧沥青25℃针入度大于20(0.1mm),但延度数值偏小,基础数据满足现行再生规范就地热再生技术要求;适量再生剂可改善旧沥青高低温性能,但随再生剂掺量增多,某些指标可能会超出规范要求;再生剂的加入改善了沥青流变学特性和微观组分,使旧沥青中轻质组分增多,弹性成分减少,黏性成分增多,并改善了旧沥青低温性能;旧沥青和再生沥青红外光谱图主吸收峰相近,但吸光度不同,表明再生剂的加入未引入新物质,二者化学成分相似且发生了物理共融现象。     

沥青再生剂性能评价研究

按照SHRP胶结料试验方法,评价了沥青再生剂对老化沥青再生的性能,采用浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验、小梁弯曲试验等比较和评价了再生沥青混合料的性能,并结合沥青路面现场热再生项目,进行了经济性分析。研究表明,沥青再生剂可以将老化沥青再生至新鲜沥青性能水平,各项性能指标均满足SHRP PG64-22要求。同时再生剂可以综合提高和改善老化沥青铣刨料的路用性能,与单纯掺加新鲜沥青混合料的再生方式相比,掺加沥青再生剂的再生混合料体系更加均匀,各项性能指标明显改善。与传统的铣刨、加铺方式相比,现场热再生可以节约39.7%的工程费用。     

厂拌热再生中老化沥青有效再生率的研究

为了研究厂拌热再生工艺中旧沥青混合料表层的老化沥青与新沥青及再生剂混溶机理,采用三聚氰胺作为新沥青示踪剂,通过扫描电镜测量厂拌热再生过程中旧集料表层老化沥青膜中示踪剂位置的变化参数,得到老化沥青有效再生率。基于对流传质理论分析了厂拌热再生中的预热温度、再生剂添加量及再生混合料拌和时间对老化沥青有效再生率的影响,并设计出能够良好模拟实际施工过程中老化沥青有效再生率的检测方法。试验结果表明:老化沥青预热温度升高、再生剂的添加以及再生沥青混合料拌和时间延长均可提高老化沥青的有效再生率。验证了其试验结果的可靠性,可为厂拌热再生中老化沥青的再生效果评价及工艺改进设计提供有效的理论依据。     

再生剂对长期路用老化沥青路用性能的影响

通过对沥青混合料、老化沥青混合料,以及经过2种不同再生剂再生处理的老化沥青混合料的高温性能、低温开裂性能、水稳定性能、疲劳性能进行研究,考察了再生剂对长期路用老化沥青及其混合料路用性能的影响规律。对比研究了不同再生剂作用下长期路用老化沥青混合料路用性能的再生修复效果。结果表明,再生剂的加入可使老化沥青混合料的基本路用性能在一定程度上恢复还原;通过2种再生剂对长期路用老化沥青再生效果的研究,可以发现再生剂对老化沥青混合料改善作用具有选择性,即老化沥青对合适的再生剂有着具体的要求。     

顺酐化再生剂的再生效果及再生机理研究

根据专利《一种沥青再生剂及其制备方法和应用》(专利号：2018107948408)制备顺酐化再生剂，并通过沥青的针入度、延度、软化点、黏度和车辙因子试验，测试该再生剂的再生效果。结果表明，顺酐化再生剂技术指标满足RA-5等级，老化后的基质沥青、改性沥青中加入顺酐化再生剂后，其抗低温性能均有明显提高。改性沥青135℃旋转黏度及车辙因子测试结果表明，顺酐化再生剂的加入能增加沥青黏度，但对耐高温性能不利。从微观组成探究再生剂的作用机理，沥青的老化实质上是组分的转移，加入再生剂后，补充老化沥青中的轻质组分，使得沥青中的分散剂及分散相逐渐趋于稳定，进而增加沥青黏度，恢复老化沥青的抗低温性能，但轻质组分的增加对沥青的耐高温性能不利。     

不同热再生拌和工艺对混合料再生效果的影响研究

为分析再生拌和工艺对沥青混合料再生效果的影响,设计了3种热再生拌和工艺(再生剂同步添加工艺、再生剂异步添加工艺、再生剂-新沥青预混合工艺),并通过车辙试验、低温弯曲试验、间接拉伸开裂试验、动态模量试验等方法对再生混合料的性能进行试验分析。研究表明:不同热再生拌和工艺对再生沥青混合料的性能具有明显影响,由于再生剂-新沥青预混合工艺能够有效提高再生剂与老化沥青的融合程度,进而提高再生效果,因此,采用该工艺的再生混合料具有较好的抗车辙性能以及动态力学性能,低温抗裂以及综合抗裂性能也有一定程度的改善。     

一种植物油基再生剂的制备及其对改性沥青的再生效果研究

以回收废弃植物油为主要原料,与基质沥青、石油基轻质油及少量的植物油基增塑剂复配而得一种沥青热再生剂ZS-101。通过分析再生剂的低温区(20℃～40℃)黏度、老化SBS改性沥青再生后的常规指标等指标受再生剂的各组分掺配比例的影响规律,得到再生剂最佳制备工艺。对比测试了自制再生剂与两种不同种类市购再生剂对SBS改性沥青的再生效果、车辙因子G*/sinδ以及多应力蠕变试验指标等,为模拟沥青路面受热高温以及长期和重载服役受损情况,试验用老化基质沥青和SBS改性沥青均经TFOT和PAV两阶段老化。结果显示,相同掺量条件下,自制再生剂对老化SBS改性沥青高低温性能具有更优的改善效果,且自制再生剂主要成分以及增塑剂均为废弃植物油基产品,经济和环保效益非常显著。     

植物油再生剂老化时间对再生沥青与集料黏附性的影响研究

废弃植物油再生沥青成本低、绿色环保、性能较好，具有广阔发展前景。为探究植物油再生剂最佳老化时间及对再生沥青与集料黏附性的影响，将大豆油分别老化2、4、6、8、10、12、14、16、18、20 h,制备了11种不同老化程度的植物油再生剂，对短期老化后的50号基质沥青进行再生，并进行了布洛克菲尔黏度、红外光谱、改进型的水煮法以及接触角测试等试验。结果表明：(1)随植物油再生剂老化时间增加，再生沥青黏度增加；(2)植物油老化后羰基、亚砜基含量增加使再生沥青亲水基团含量增加，疏水性降低；(3)沥青再生后，再生剂含有的轻质组分使沥青与集料黏附性增加，随再生剂老化时间增加，剥落面积百分率降低，抗水损害能力增加；(4)Z11再生沥青部分指标接近或超出基质沥青，再生效果最佳，再生剂最佳老化时间为20 h。     

生物再生剂再生沥青流变性能研究

为研究生物再生剂再生胶结料的流变性能,分析比较了基质沥青及SBS改性沥青的原样、老化沥青及不同掺量下的再生沥青流变性质。首先,通过旋转薄膜烘箱、压力老化获取了长期老化沥青,随后将老化的沥青与5%和10%的生物再生剂混合制备再生沥青,最后通过黏度试验、温度扫描及弯曲蠕变试验测试了原样沥青、老化沥青及再生沥青的流变性能。试验结果表明,生物再生剂的加入会使得老化沥青的各项性能向原始沥青靠近,其中车辙因子及黏度变化尤为明显,表现为添加10%的生物再生剂有助于将长期老化沥青的和易性和抗车辙能力恢复到原来的水平,但是疲劳因子及低温性能影响较弱,表现为添加10%的生物再生剂后两种老化沥青的疲劳因子仅降低30%,离原样沥青差距明显。此外,对比两种沥青的再生沥青可以发现,SBS改性沥青的再生需要考虑的情况更为复杂,简单的组分调和无法使得老化的改性沥青性能得到良好恢复。     

再生剂对乳化沥青重复冷再生混合料特性的影响

为研究乳化沥青重复老化冷再生混合料结构特性,掌握沥青老化程度对路用性能的影响规律,利用基本性能试验、劈裂强度试验、动态加载疲劳试验及水稳定性试验对掺加不同再生剂的混合料体积参数和性能指标进行分析。结果显示,再生剂能显著改善混合料的力学性能、抗水损害能力和抗疲劳特性,提高重复老化再生混合料的劈裂强度和劈裂最大荷载,降低混合料的空隙率和RAP料重复老化对混合料劈裂强度的劣化作用;随着应力比的增加,再生混合料的荷载呈线性增加趋势,疲劳作用次数呈指数函数下降趋势,且再生剂对混合料疲劳作用次数的改善效果逐渐降低,对疲劳破坏荷载的改善效果无显著变化。     

改性再生剂对老化沥青的再生效果分析

为了解决老化改性沥青的再生问题,并分析其再生效果,将改性再生剂掺入老化沥青中,分析了老化沥青针入度、延度、软化点和弹性恢复的变化规律,并通过扩散针入度试验分析了改性再生剂的渗透性。结果表明,改性再生剂对老化改性沥青的性能具有一定的再生效果,渗透性很好。研究结果为老化再生沥青的再生提供了依据。     

沥青路面就地热再生养护技术研究

首先从沥青和集料角度探究了老化沥青混合料的就地热再生机理。分析认为沥青老化遵从组分移行理论和相容性理论,老化导致沥青中各组分发生重质化,进而导致沥青质与软沥青质相容性降低,最终表现为沥青路用性能的衰减,在此基础上通过室内试验验证了软沥青、低粘度油分和专用再生剂对老化沥青的性能恢复规律,试验结果表明专用再生剂能够良好的恢复老化沥青性能;旧路面取料的室内试验表明,旧集料本身的物理性能变化不大,但在车辆荷载作用下其级配存在较明显的细化现象,在此基础上通过室内试验进行了细化级配的调和;最后通过室内混合料性能试验,现场实体工程路用性能检测以及再生混合料层间粘结测试,验证了就地热再生沥青混合料良好的路用性能和优越的工程质量。     

基于表面润湿理论的再生剂-老化沥青界面扩散行为评价

为研究再生剂-老化沥青界面扩散行为及其影响因素,采用Wilhelmy吊片法测试了不同温度下再生剂的表面张力及其与老化沥青间的接触角,计算得到润湿过程中的热力学参数浸润功和动力学参数润湿速度（润湿时间）,研究了再生剂自身性质、环境温度及沥青老化程度对界面扩散行为的影响。结果表明：环氧大豆油（ESO）的掺入降低了再生剂的接触角,增大了浸润功,加快了润湿速度,缩短了润湿时间,提升了再生剂的润湿性能,促进了再生剂-老化沥青的界面扩散,而十二烷基苯磺酸（DBSA）的掺入则对再生剂-老化沥青的界面扩散有不利影响;温度对再生剂-老化沥青界面扩散行为影响显著,随着温度升高,再生剂的黏度降低,接触角减小,润湿速度加快,再生剂在较短时间内即可充分包裹老化沥青表面;再生剂表面张力越大,其在老化沥青表面浸润功越大,界面扩散动力越大,扩散过程更易自发进行;再生剂在老化沥青表面的接触角越小,其在老化沥青表面的润湿速度越快,再生剂液滴更容易形成包裹老化沥青表面的再生剂膜;再生剂的黏度越低,流动性越好,其在老化沥青表面的润湿速度越快,有利于再生剂-老化沥青界面的扩散;沥青的老化对再生剂-老化沥青的界面扩散有不利影响,随沥青老化程度的加深,再生剂在其表面的润湿性能下降,界面扩散程度降低。故为保证再生剂对老化沥青的再生效果,在再生剂选择及研发时,应优先选用表面张力更大、黏度更低且与老化沥青间接触角更小的再生剂。     

沥青热再生剂路用性能的试验分析

介绍一种新型再生剂对老化沥青的性能改善作用及对再生沥青混合料路用性能的影响,包括:再生沥青的抗老化性能,再生沥青混合料的高温稳定性,低温抗裂性,水稳定性以及耐久性能等。试验结果表明,控制旧料掺配比例在一定范围的情况下,再生剂能有效地改善再生沥青混合料的路用性能。     

基于雾封层技术分析再生沥青的感温性

选取2种沥青再生剂A和B,在实验室分析其自然蒸发曲线,确定B中易挥发小分子组分高于A。同时通过沥青动态剪切流变仪(DSR)和弯曲梁流变仪(BBR)对样品的感温性进行评价,结果表明,高温条件下A和B不能改善老化沥青的耐高温性能,但A有更好的高温感温性;低温条件下,2种再生剂对老化沥青的抗裂性能均有提升,且B对低温感温性有很好的改善效果。试验说明在年均温度较高的地区适宜用A,而在年均温度较低地区,适宜用B再生剂进行养护再生。     

具有不同溶解度参数的再生剂路用性能对比研究

为研究再生剂在废旧沥青混合料中的应用可行性,基于MATLAB建立Hansen溶度参数的三维模型,对坐标系中的可溶溶剂参数点进行球形模拟,以溶剂与试样的相对能量差(RED)为判定指标,计算了不同类型再生剂A、B、C在老化沥青中的溶解能力,最后通过车辙试验、冻融劈裂试验、小梁弯曲试验和动态模量试验验证了不同再生剂沥青混合料的路用性能。结果表明:相对能量差RED可较好地体现再生剂与老化沥青的相容性,得到再生剂对老化沥青的相容性效果为A B C,且与溶解试验结果拟合度良好;再生剂可以改善旧料的低温性能与水稳定性,对高温性能有负面影响,但满足夏炎热区的现行规范要求;利用不同的溶解度参数可以快速选择出合适的再生剂,对比路用性能试验具有更大的优势,为以后道路施工维修选择再生剂提供更便捷的方法。