沥青再生剂环境影响研究与评价

目前中国对于沥青再生剂的研究大多集中在其自身性能,以及对老化沥青的改善性能这几部分,而对再生剂的环境影响研究甚少。基于此种情况,该文选取6种沥青再生剂分别编号A~F,采用高效液相色谱法(HPLC)研究了再生剂中多环芳烃含量,然后将每种再生剂加入老化沥青中配制再生沥青,将再生沥青进行旋转薄膜老化之后测出每种沥青的多环芳烃含量进行对比;采用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)研究了再生剂中的邻苯二甲酸酯含量,结果显示:6种再生剂都不含有邻苯二甲酸酯,但都含有多环芳烃,其中B再生剂多环芳烃含量远远超标,且热稳定性不好,对环境危害较大;A再生剂虽然多环芳烃含量偏高,但其热稳定性较好;其余4种再生剂多环芳烃含量较小,热稳定性较好,对环境危害较小。     

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。     

纳米材料对改进再生沥青胶结料再生效果的研究

为提高再生沥青的再生效果和经济效益,使再生沥青在不增加再生剂掺量以及保证不损失低温性能的情况下能有效提高高温性能,将RA-F0110型再生剂和OP-900型再生剂分别以8∶2的比例与新沥青混合分别制成A型再生剂和B型再生剂;采用马尔文激光粒度分析仪对纳米Si O2材料进行粒径测试;依据SUPERPAVE规范对70#基质沥青先进行85 min薄膜烘箱短期老化,再进行20 h压力老化,制成旧沥青;采用硅烷偶联剂KH-550对未改性的纳米Si O2材料进行有机化表面改性;采用扫描电镜观测有机化改性前后纳米Si O2尺寸的变化;采用高速剪切仪对有机化改性后的纳米Si O2、再生剂和旧沥青进行剪切制成纳米再生沥青。通过针入度、延度、软化点和PG分级试验,以优先恢复低温性能为标准,确定了再生剂种类的选取和合理掺量,通过PG分级中的动态剪切流变试验和低温弯曲梁流变试验,以PG连续分级中的高低温温度服务范围为标准,确定了纳米材料的掺量。试验表明:选用A型再生剂的再生沥青的再生效果优于选用B型再生剂的再生沥青。在相同再生剂掺量的情况下,添加了纳米材料的再生沥青表现出更好的高温稳定性和低温抗裂性能。当纳米材料的掺量为5%,A型再生剂掺量为20%时,纳米再生沥青胶结料的各项指标均能达到最佳状态。     

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。     

再生剂对老化SBS改性沥青性能的影响研究

为了恢复老化SBS改性沥青的各项性能,并确定合适的再生剂掺量,对SBS改性沥青进行不同时间的旋转薄膜加热老化。老化试验时间段分别为160、200、240、280和320 min,试验温度为163℃。对老化前后的试样加入不同剂量(2%、4%、6%、8%、10%、12%)再生剂后形成的再生沥青试样进行针入度、软化点、延度等物理指标检测,分析再生剂对老化沥青各项指标性能的影响。基于SBS改性沥青老化时间与再生剂添加剂量关系的分析,进行插值拟合,得到最佳再生剂用量的计算公式,从而确定实际工程应用中老化沥青混合料的最佳再生剂用量。     

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。     

不同疲劳分析指标对再生沥青混合料疲劳性能评价的对比研究

随着高速公路旧路改造工程逐步增多,高速公路再生沥青混合料的使用正在逐步推广,抗疲劳性能作为再生沥青混合料的一重要指标,也越来越受到重视。采用50%劲度模量衰减标准、能量比判断标准、归一化劲度模最峰值疲劳标准、能量变化率疲劳标准、R~2变化率疲劳标准这五种不同的疲劳分析指标,分别对添加A、B、C三种不同再生剂的再生沥青混合料的疲劳性能进行比较,评价不同改性剂对于改善再生沥青混合料疲劳性能的优劣,同时对比分析五种不同的疲劳评价指标之间的区别和相关性。研究验证了,高速公路再生沥青混合料添加合适的再生剂后,抗疲劳性能仍能满足路用要求,而且不同分析指标对于同种情况下的再生沥青混合料疲劳性能评价结果是一致的。     

就地热再生中的沥青再生研究

依托湖北某就地热再生工程,对旧沥青路面抽提的沥青研究其再生的相关理论和设计方法。检测现场抽提旧沥青的相关指标,评价其老化程度。在阐述沥青再生机理的基础上,提出就地热再生中旧沥青再生目标标号的确定方法。建议由调和公式预估再生剂的掺加比例,随后的试验证明此预估值约有15％的误差。通过试配法进行旧沥青的再生试验,经综合考虑初定 A型和 B 型再生剂的适宜掺量为8．7％和7．2％。检测适宜掺量下再生沥青的抗老化性能,结果表明 A型和 B型再生剂下的再生沥青耐老化性能良好。     

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。     

再生沥青混合料路用性能的对比研究

旨在探讨再生方案和废旧沥青混合料(RAP)掺配率对再生沥青混合料综合路用性能的影响,并采用灰色关联多指标评价方法对比不同再生混合料的优劣。设计RAP掺配率为20%、30%和40%的3种级配,并选用90号和110号基质沥青、再生剂,设计出6种再生沥青混合料;对6种再生混合料进行车辙、低温弯曲和水稳定性试验;采用灰色关联决策评价方法,以动稳定度(DS),低温弯曲应变(εB)和劲度模量(S B),残留稳定度(MS0)和冻融劈裂强度比(TSR)为评价指标,综合对比不同再生混合料的路用性能。研究结果表明:当采用相同的再生方案时,再生混合料的综合路用性能随RAP掺配率的增加而降低;当RAP掺配率相同时,采用高标号沥青再生的混合料较低标号沥青、低标号沥青+再生剂再生的混合料具有更优的综合路用性能,在满足再生沥青标号的前提下优先推荐使用高标号沥青;再生剂会显著提高再生混合料的低温性能,在低温地区可考虑使用再生剂。     

不同再生方式的再生S BS改性沥青老化性能研究

采用新基质沥青、新改性沥青和再生剂再生老化 SBS 改性沥青,测定了不同方式再生后的 SBS 改性沥青 RTFOT老化前后的25℃针入度和老化后的残留延度,以及不同老化时间后的质量损失。通过对不同再生再生方式再生后的 SBS 改性沥青的残留针入度比、残留延度和质量损失率进行对比,分析再生 SBS 改性沥青的老化性能。研究结果表明,通过新改性沥青再生的 SBS 改性沥青的老化性能优于通过新基质沥青和再生剂再生的 SBS改性沥青。     

二次就地热再生沥青混合料路用性能试验研究

以国内外已有研究成果为基础,对江苏某高速公路二次就地热再生沥青混合料路用性能进行试验研究,为工程实践提供借鉴。在严重老化的二次再生原材料中添加4%的再生剂、0.3%新沥青以及20%新沥青混合料,恢复二次老化沥青混合料的路用性能。在室内对二次再生混合料的各项性能进行试验,并将其结果与新料和一次再生混合料的各项性能进行对比,结果表明:再生后的二次老化沥青混合料,其各项性能指标均次于一次再生混合料,但依然满足规范要求。     

再生剂对旧沥青混合料再生效果的比较研究

为了验证沥青再生剂对铣刨旧沥青混合料的再生效果,采用新疆乌赛1级公路改高速公路工程铣刨的旧沥青混合料,分别添加国产再生剂A和进口再生剂B,比较再生沥青混合料的水稳定性、高温稳定性、低温性能和疲劳性能,以及掺加再生剂A的再生混合料与新拌沥青混合料的路用性能。结果表明:国产再生剂A对铣刨旧沥青混合料具有较好的再生效果,再生混合料各项指标均有大幅度提升;与新拌混合料相比,掺加再生剂A的再生混合料的水稳定性、高温稳定性和低温性能也具有明显优势。     

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。     

再生剂在老化沥青中浸润机理及影响因素研究

为了研究再生剂在老化沥青表面浸润的问题,运用悬滴法、躺滴法分别获得再生剂表面张力以及再生剂在老化沥青表面接触角,通过计算得到浸润热力学参数——铺展系数以及动力学参数——润湿初始速度率的方法。研究沥青种类、沥青老化程度、再生剂种类与铺展系数以及润湿速度指数的关系,揭示上述因素对再生剂浸润性能的影响,结果表明:再生剂在50号沥青与70号沥青的短期老化沥青上的浸湿功要大于在长期老化沥青上的浸湿功,这说明随着沥青老化程度的加深,再生剂在老化沥青表面扩散变难。旋转薄膜老化后的50号沥青与70号沥青再经过烘箱老化,再生剂在烘箱老化沥青上的润湿初始速度变小,表明沥青老化程度的加深阻碍了再生剂在老化沥青表面的扩散。通过分析浸湿功方程以及润湿初始速度方程,再生剂表面张力越大,其在老化沥青表面的扩散性能越好。对再生剂在老化沥青表面浸润效果进行评价,研究结果可为沥青再生的工程应用提供理论依据。     

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。     

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。     

SBS改性沥青再生剂耦合老化研究

为了深入研究开发的SBS改性沥青再生剂ZZ在复杂自然环境下抵抗热、光、水耦合老化的能力,选取了RA-2、DN100、DN101广泛使用的3种沥青再生剂,对RTFOT、耦合老化前后质量损失、粘度比及结构官能团指数变化进行了对比试验研究,结果表明:再生剂RTFOT及热、光、水耦合老化前后质量变化和粘度比均具有很好的相关性,即老化后的质量变化越小,粘度比越小,再生剂的抗老化性能越好;通过对RTFOT及热、光、水耦合老化前后沥青再生剂分别进行红外光谱分析,老化后沥青再生剂的羰基指数CI、亚砜基指数SI增大,芳烃指数FI下降,含氧极性官能团的增加,导致再生剂中分子间作用力增强,粘度增大。综上分析,SBS改性沥青再生剂ZZ的抗老化能力明显优于其他3种再生剂。     

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。     

复合再生剂对老化SBS改性沥青性能和结构的影响研究

将复合再生剂和普通沥青再生剂分别用于老化SBS改性沥青的再生,通过再生沥青的物理性能、化学组成分析和红外光谱测试研究了两种再生剂对老化SBS改性沥青性能和结构组成的影响。物理性能测试结果表明:复合再生剂对老化SBS改性沥青物理性能的恢复作用优于普通再生剂,当复合再生剂的掺量达到老化沥青质量的8%时,再生SBS改性沥青的性能基本接近老化前SBS改性沥青的性能;红外光谱和化学组成测试结果显示:普通再生剂只能调节老化SBS改性沥青中基质沥青的化学组成,无法修复SBS断裂的分子链,而复合再生剂不仅能调节老化SBS改性沥青中基质沥青的化学组成,还可通过其分子结构中的极性环氧基团与SBS的降解产物发生化学反应以修复SBS因老化发生降解的分子链。