瀝青路面霧封層再生功能研究

袁樹君(山西省城鄉規劃設計研究院，山西 太原 030001)

關于舊瀝青再生的機理研究目前主要傾向于組分調節理論。組分調節理論是從化學組分出發，將老化瀝青和原瀝青的組分進行比較，向老化瀝青中加入所失去的組分，使組分重新協調，就能恢復瀝青的原有性能。從理論上講調節組分是瀝青再生的基本途徑。研究將魁道霧封層產品的蒸發殘留物與瀝青及瀝青再生劑進行組分分析，對比相應組分含量，從理論上分析魁道霧封層產品對瀝青的再生效果。

1 原材料

魁道CAP(又名瀝青再生王)是深圳市魁道實業有限公司，采用丹麥高新專利配方和生產技術，與丹麥CREDONE公司共同投資生產的一種含活化物的雙組分冷混合液還原劑。

表1 殼牌90#(A級)道路石油瀝青技術指標

表2 組分分析實驗結果

瀝青采用殼牌90#基質瀝青，主要技術指標見表1所示。

2 組分試驗與分析

按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(TJJ052-2000)T0618-1993瀝青化學組分試驗(四組分法)測定幾種產品的蒸發殘留物的組分，試驗結果見表2和圖1所示。

圖1 四組分對比柱狀圖

試驗結果分析：由圖1可以看出，基質瀝青的膠質/瀝青質比老化瀝青的膠質/瀝青質高出將近四倍，這也可反映出瀝青在老化過程中膠質損失的相當嚴重。因此，在老化瀝青中補充膠質是再生老化瀝青的一種途徑。2)魁道CAP的膠質含量介于老化和基質瀝青之間，表明魁道CAP可以補充老化瀝青中減少的膠質，從而達到一定的老化瀝青再生功能。3)魁道CAP的膠質/瀝青質比老化瀝青的膠質/瀝青質的2倍，因此魁道CAP對老化瀝青具有良好的再生功能。

為了證明魁道CAP對老化瀝青的再生功能，將魁道CAP以5%的比例添加到老化瀝青中，再對它們的組分進行分析。試驗結果見表3

表3 魁道CAP產品和老化瀝青混合物組分分析結果

從表3上看，魁道CAP和老化瀝青的混合物組分含量中，膠質的含量提高。瀝青質含量降低，膠質/瀝青質大于老化瀝青，這表明，魁道CAP加入后，改善了老化瀝青的性能，對老化的基質瀝青具有一定的再生功能。

3 傅里葉紅外光譜分析

紅外吸收光譜法(Infrared Adsorption Spectrum Analysis，簡稱IR法)是瀝青和乳化瀝青的化學結構分析中最常用的方法之一。它在鑒定瀝青和乳化瀝青雜原子化合物方面更具有不可或缺的地位。

瀝青的老化是一個緩慢的自氧化過程，在溫度或光的作用下，瀝青分子中活性基團裂解產生自由基，該活性自由基與氧反應進一步轉化成氫過氧化物中間體(R-OO-H)。一方面氫過氧化物中間體不穩定分解轉化成含羰基官能團的組分；另一方面瀝青分子中的雙鍵在氫過氧化物的作用下可以轉化成含羰基的官能團。羰基伸縮振動吸收的紅外光譜基本在1900-1650cm-1(主要是在1700 cm-1左右)范圍內，很少受其他基團的干擾。因此，可以用紅外光譜中C = O在這一范圍內吸收的改變判斷產品的老化性能。

3.1 老化瀝青和基質瀝青的對比

利用紅外光譜分析比較從路面回收的老化瀝青和基質瀝青，如圖2所示：

圖2 老化瀝青和基質瀝青的紅外譜圖

從圖2可見，老化瀝青中的C = O吸收峰明顯高于基質瀝青的C = O吸收峰。特別是在在 1700 cm-1處老化瀝青的羰基吸收峰明顯強于基質瀝青。

3.2 老化瀝青和加入霧封層后的對比

將霧封層產品添加到老化瀝青中，然后用IR分析其中官能團的變化，以此確定他們是否只是簡單的物理共混還是發生了化學反應，同時通過對比C=O峰的高低，定性檢測產品的再生性能。

將不同霧封層產品以5%的比例摻入老化瀝青中，利用紅外光譜得到混合樣的紅外譜圖，并對比混合物和老化瀝青紅外譜圖的異同。試驗結果見圖3。

圖3 老化瀝青和魁道CAP混合樣的紅外譜圖

由圖3可見，在2800～3000cm-1左右瀝青的紅外光譜出現很強的吸收峰。飽和烴(環烷及烷烴)及其衍生物的C-H和-CH2-的伸縮振動小于3000cm-1，這是飽和烴和不飽和烴相區別的分界線，其中以-CH2-的吸收最強。從圖中2800～3000cm-1的吸收峰可判斷瀝青中含有飽和烴，1700～1600cm-1的吸收峰一部分是由共軛雙鍵C=C(苯環骨架振動)引起的，另一部分是由C=O的吸收引起的，由此可判定芳香族化合物的存在。在1455～1375cm-1的兩個強吸收是由于C-CH3的不對稱鍵與-CH2-的對稱鍵引起的。最后，在870～700cm-1是表示芳香族外面的吸收頻率，這對確定芳香族類有重要的作用。根據以上的紅外光譜圖分析可知，瀝青主要是由飽和烴、芳香族化合物以及雜原子衍生物等構成。

通過老化瀝青和混合樣的紅外光譜的對比，發現兩者的吸收峰十分相似，吸收峰的位置基本一致。在整個紅外區沒有發現新的吸收峰出現，混合物的譜圖和老化瀝青的譜圖也沒有產生較大的偏差，只是表現為原有的吸收峰強度的略微變化。因此，從對混合物和老化瀝青紅外光譜的分析來看，加入到老化瀝青中并沒有發生化學反應而導致新物質新官能團的生成，1700cm-1處老化瀝青的羰基吸收峰也沒有明顯減小，說明它們只是物理共混。

4 結 語

1)由文章分析可知，瀝青老化后，膠質減少，瀝青質增加。2)根據各產品組分分析和各產品與老化瀝青混合物組分分析的試驗結果，結合各產品和老化瀝青混合物的紅外光譜分析，發現魁道CAP對老化瀝青具有一定的再生功能。3)從對國內外各同類產品和老化瀝青混合物的紅外光譜分析發現，魁道CAP產品加入到老化瀝青中和老化瀝青只是一個物理的共混過程，并沒有發生化學反應，生成新的物質或新的官能團。

[1]韓瑞民,彌海晨.霧封層性能研究[J].石油瀝青.2012(04):35～39.

[2]李寧,張兵,俞先江.瀝青路面預防性養護霧封層在沿江高速公路上的應用研究[J].中外公路.2009(02):90～93.

[3]王利利,張金喜,劉利花.路面霧封層預養護技術使用效果的評價[J].市政技術.2007(05):375～378.

[4]郄磊堂.再生霧封層技術的應用研究.[D].長安大學.2012,