公路再生沥青老化研讨

自改革开放以来，我国经济高速发展而公路运输又承载着重要的经济建设使命，因此高速公路和各级公路网的建设发展迅速。自2005年全国高速公路里程已超过4万km位居世界第二位，一级、二级公路近20万km。到2010年底，我国公路网总里程达到398．4万km，近5年新增63．9万km，其中绝大部分是沥青路面。如何管好、养好这些公路已是目前我国公路部门所面临的重要课题［1］。沥青路面在实际使用过程当中，经风吹日晒雨淋，长期暴露在空气当中，因此沥青路面中的沥青无一例外的都要经过一个老化过程［2，3］。因此无论是新沥青还是再生沥青，在铺筑沥青道路后人们最关心的是沥青道路的使用质量和使用寿命。如何能延缓老化过程，提高使用性能，这样既有利于社会经济建设又能节约能源保护环境［4］。因此，对沥青基本性质的老化过程研究，尤其是掌握能变废为宝的再生沥青的老化规律就更为重要［5］。通过再生鞍山千山公路废旧沥青，使其符合《公路沥青路面技术规范》（JTGF40—2004）标准中2－2气候分区A类90＃的沥青标准（以下简称再生沥青）。研究再生沥青的主要理化性质（软化点、针入度和延度）在老化过程中的变化规律。通过失重系数法考察再生沥青和新沥青的抗老化性质。

1实验部分

1．1原料与仪器

1．1．1原料新沥青：辽河AH－90高升工地；再生剂：自制；废旧沥青：鞍山千山公路废旧沥青混合料中提取。

1．1．2仪器LY型沥青延度测定仪：无锡市石油仪器设备厂生产；沥青针入度试验机：上海昌吉地质仪器有限公司生产；SYD－2806E全自动沥青软化点试验器：上海昌吉地质仪器有限公司生产；82型沥青薄膜烘箱：无锡市石油仪器设备厂。

1．2样品制备

将回收好的废旧沥青称重后放入恒温烘箱中，升温至85℃使其熔融，按m（再生剂）∶m（新沥青）∶m（废旧沥青）＝9∶10∶100，加入再生剂和新沥青，搅拌均匀，赶出其中的气泡，制得符合JTGF40—2004中2－2气候分区中A类90＃沥青标准的再生沥青［6，7］。1．3样品的老化实验采用旋转薄膜烘箱加速模拟自然老化的方法，分别将2个内径（55±1）mm，深（35±1）mm的圆筒形金属器皿装（50±0．5）g的再生沥青和新沥青。将其放入（5．5±1）r／min的旋转烘箱中，对再生沥青和新沥青进行老化实验。在150、163和180℃3个温度下分别老化5、10、15、20和30h后，测定重量、软化点、针入度和延度。

2结果与讨论

2．1再生沥青主要理化性质测定

辽河AH－90高升工地新沥青及再生沥青主要性质见表1。由表1可见再生沥青符合JTGF40—2004中2－2气候分区中A类90＃沥青标准。

2．2再生沥青老化后理化性质变化规律

沥青的老化首先表现在其使用性能的衰退，随着老化温度的提高和老化时间的延长沥青的软化点、针入度和延度都有明显改变。图1～图3列出了再生沥青在不同老化温度下以及不同的老化时间内，软化点、针入度和延度的变化。老化时间／h图3再生沥青延度随老化温度和老化时间的变化由图1可见，随着老化温度的升高和老化时间的延长，再生沥青的软化点快速升高。在同一温度下不同老化时间里，软化点近似呈线性增长，老化速率没有明显改变。在相同的老化时间里，温度越高软化点升高速率越快，这说明温度对沥青软化点的升高起着加速的作用。在高温下沥青更容易老化。由图2可见，在不同温度下随着老化时间的延长针入度在有规律的减小，在老化前20h针入度减小很快基本呈线性变化，20h以后针入度变化逐渐平缓。而由图3可以看出延度在老化前15h，尤其是前10h下降非常快，说明沥青的延度在老化初期变化速率较快，在中、后期再生沥青的延度基本不变。由图2、图3可以看出老化前期阶段是沥青老化的主要时期，这里称为老化加速期。老化加速期之后称为老化稳定期。在同一温度老化过程当中，软化点变化速率没有明显的变化，针入度和延度有显著的老化加速期。由此可知降低沥青主要理化性质的变化速率，缩短老化加速期，提高老化稳定期主要理化性质，对沥青抗老化性能的提高，延长沥青使用寿命是非常重要的。

2．3再生沥青与新沥青的抗老化性对比

为了比较再生沥青抗老化综合性能的优劣，对再生沥青和新沥青作抗老化对比实验，实验采用失重系数法。经薄膜烘箱实验后，试样失重数据及失重率（即样品的失去的质量占样品老化前质量的分数）结果见表2、表3，并在不同老化温度下对老化时间与失重率作图，见图4、图5。•由表4可见，老化温度越高，λ越大，180℃失重系数＞163℃失重系数＞150℃失重系数，即表现出高温下失重增大的性质。这可能与高温下沥青发生裂解导致大分子变为小分子，引起挥发量增大有关。另外，由于失重率均为正值，由此可见这几种沥青的老化是以蒸发损失轻组分引起沥青变硬为主的。从失重系数λ的大小还可以看出，新沥青的抗老化性能优于再生沥青的抗老化性能。这可能是由于再生沥青中的再生剂含有较多的轻组分或小分子组分引起的。

3结论

（1）以辽河AH－90高升工地沥青为再生沥青的补充沥青，选用自制废旧沥青再生剂，m（再生剂）∶m（新沥青）∶m（废旧沥青）＝9∶10∶100制备出符合JTGF40—2004标准中2－2气候分区中所要求的A类90＃沥青。

（2）考察了老化温度和老化时间对再生沥青的主要理化指标的影响。结果表明，随着老化温度的增加和老化时间的延长，沥青的软化点升高、针入度减小、延度降低。再生沥青针入度和延度有明显的老化加速期。

（3）通过旋转薄膜烘箱实验利用失重法考察对比了再生沥青和新沥青的抗老化性质，结果表明新沥青的抗老化性质要好于再生沥青的抗老化性质。