廢舊聚丙烯溫拌瀝青的性能綜合分析

楊佳昕

（重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶 400041）

0 引言

瀝青混凝土路面是一種無接縫式連續(xù)路面，具有路面平整、噪音低、耐久、抗滑、防滲、便于維護(hù)和維修等特點(diǎn)，是目前公路路面的主要形式之一。HMA 的生產(chǎn)過程是將瀝青（或改性瀝青）加熱到 150℃左右，將集料加熱到 160～180℃，后將二者在 160℃左右進(jìn)行拌和，路面攤鋪和碾壓的溫度通常不低于 120℃[1]。這一過程需要消耗大量燃料，并且在拌和、運(yùn)輸和施工過程中會(huì)釋放出大量氮氧化物、硫氧化物、CO 和碳?xì)浠衔锏扔泻怏w[2]，對(duì)施工人員和大氣環(huán)境造成嚴(yán)重危害[3]。

廢塑料目前是一種占比較高的生活垃圾，有相當(dāng)大的一部分得不到回收再利用，直接進(jìn)行填埋或焚燒處理，對(duì)環(huán)境造成了很大的污染，也是一種資源浪費(fèi)。采用化學(xué)回收，將廢塑料轉(zhuǎn)化為原料或燃料，已被公認(rèn)為是一種理想的方法，其目的是將廢塑料轉(zhuǎn)變成基本的石油化工產(chǎn)品，作為烴類原料或燃料油用于各種生產(chǎn)基礎(chǔ)流程，降解塑料生產(chǎn)的液態(tài)烴容易儲(chǔ)存的有利，處理和運(yùn)輸[4]。因?yàn)樗芰狭呀猱a(chǎn)物對(duì)瀝青的改性具有較大的可操作性和可行性，也會(huì)對(duì)瀝青路面的性能有較大的提高。

1 原材料

1.1 殼牌70 號(hào)瀝青

研究使用的基質(zhì)瀝青為殼牌70 號(hào)基質(zhì)瀝青，以該基質(zhì)瀝青為對(duì)照組，主要技術(shù)指標(biāo)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果分析

指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 裂解蠟改性瀝青的三大指標(biāo)

2.1.1 針入度

在相同的催化劑摻量下，隨著裂解溫度升高，蠟改性瀝青的針入度逐漸提高，其中Ⅳ、Ⅴ瀝青在25℃下的針入度相較基質(zhì)瀝青有所下降，根據(jù)PP 蠟的裂解溫度以及已有研究可以推斷原因是裂解不充分導(dǎo)致的。可初步判斷這幾組（以樣品號(hào)來代替）裂解蠟可軟化基質(zhì)瀝青，起到溫拌劑的作用。

2.1.2 軟化點(diǎn)

表1中給出了軟化點(diǎn)的結(jié)果。70#聚合物改性瀝青的最低軟化點(diǎn)值為46℃，因此所有催化劑用量和不同溫度下產(chǎn)的蠟添加到70#基質(zhì)瀝青中都符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

PP 裂解蠟隨著溫度的升高，產(chǎn)物蠟中的油份比例會(huì)逐漸增大，向基質(zhì)瀝青中添加油會(huì)降低軟化點(diǎn)。油軟化混合物，降低稠度，增加滲透指數(shù)和降低軟化點(diǎn)。油含量的增加導(dǎo)致軟化點(diǎn)值的降低。在高溫下塑料裂解產(chǎn)生的低分子量物質(zhì)增加，這對(duì)改性瀝青的模擬施工溫拌性能更好。因此，在生產(chǎn)PP 裂解蠟時(shí)，溫度應(yīng)控制在400℃以內(nèi)。

2.1.3 延度

由表1可以看出在25℃的試驗(yàn)溫度下，對(duì)比延度值可以發(fā)現(xiàn)，裂解溫度在超過390℃后，改性瀝青的延度會(huì)下降，這說明裂解蠟中輕質(zhì)組分的增多會(huì)對(duì)瀝青的低溫性能產(chǎn)生不利影響。

2.2 布氏旋轉(zhuǎn)粘度試驗(yàn)

粘度是評(píng)價(jià)瀝青溫拌劑的最重要的一個(gè)指標(biāo)，根據(jù)文獻(xiàn)[5]報(bào)道，并參考美國(guó)SHRP 計(jì)劃中的規(guī)定，改性瀝青在135℃的粘度需小于3.0Pa·s；以及《溫拌瀝青混凝土》（GB/T 30596-2014）中的規(guī)定，瀝青溫拌劑應(yīng)該達(dá)到30%以上的降粘作用。因此本研究選取裂解蠟在135℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度作為單因素試驗(yàn)參考指標(biāo)。

在135℃時(shí)，Ⅵ、Ⅶ組改性瀝青的降粘效果都超過了30%，Ⅴ組改性瀝青的降粘效果也接近30%，這表明本實(shí)驗(yàn)所使用的瀝青溫拌劑具有良好的降粘效果和極大的路用的可能性。

2.3 催化劑性能的數(shù)據(jù)對(duì)比

根據(jù)三大指標(biāo)和布氏旋轉(zhuǎn)粘度試驗(yàn)的結(jié)果，選取380℃和390℃兩個(gè)具有代表性的裂解溫度來對(duì)催化劑在改性瀝青中的性能進(jìn)行探究。

由380℃和390℃為基礎(chǔ)制得的四組改性瀝青的性能對(duì)比，可以看出PP 裂解蠟中催化劑的添加對(duì)針入度、延度、軟化點(diǎn)有輕微的改善作用，使135℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度指標(biāo)相較于基質(zhì)瀝青降低超過三分之一，達(dá)到規(guī)范要求的瀝青溫拌劑的降粘范圍。

3 結(jié)論

（1）催化PP 裂解蠟對(duì)基質(zhì)瀝青具有良好的粘度降低效果，達(dá)到了規(guī)范對(duì)瀝青溫拌劑的要求，390℃、400℃的PP 裂解蠟降粘效果達(dá)到最優(yōu)。

（2）PP 裂解蠟對(duì)瀝青的針入度、軟化點(diǎn)、延度有良性作用，在一定程度上改善了瀝青的高溫性能，

（3）PP 裂解蠟使瀝青的溫度敏感性增加。