生物瀝青再生瀝青混合料使用性能研究

張振楠

摘要：將地溝油等生物垃圾經過高溫裂解等一系列工業步驟制備成生物瀝青作為瀝青再生劑應用于瀝青路面再生施工中，可以有效地增加廢舊瀝青的塑性，降低廢舊瀝青的黏度，改善廢舊瀝青脆硬等缺點，并增強廢舊瀝青混合料抵抗變形的能力，緩解廢舊瀝青路面高溫車轍、開裂等路面病害。文章研究將地溝油制備成的生物瀝青作為再生劑摻加到廢舊瀝青混合料中后，瀝青混合料路用性能的改變情況。

關鍵詞：瀝青路面;瀝青混合料;生物瀝青

中圖分類號：U416.26 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.027

文章編號：1673—4874（2020）11—0101-03

0引言

在我國修筑的道路當中，采用瀝青路面的占絕大多數。瀝青路面具有行車舒適、鋪筑所用時間短、養護方便、行車安全、美觀等優點。但是同時，瀝青混合料作為一種柔性材料容易在環境因素和行車荷載等因素的影響下產生病害。每年的瀝青路面養護維修會產生大量廢舊瀝青混合料。在國家倡導環保、節能、可持續發展的大環境下，將廢舊瀝青混合料重新利用是值得倡導和研究的。與此同時，隨著社會發展和人民生活水平的提高，人們外出用餐非常普遍，如何環保又衛生地處理餐館廚余產生的地溝油成為亟待解決的問題。既要能夠使地溝油不被隨意排放污染環境，又要保證地溝油不被不法商販重新銷售給餐飲行業。針對上述兩個問題，將地溝油經過裂解、氧化制備成生物瀝青。通過此種方法制備的生物瀝青可以單獨作為瀝青使用，也可以作為再生劑摻拌到廢舊瀝青混合料當中用于改善廢舊瀝青混合料的路用性能使用。因此生物瀝青再生劑具有節能、環保、良好的經濟環境效益和減少瀝青路面的建設資金投入等一系列優點。本文主要研究了由地溝油制備成的生物瀝青作為再生劑被摻加到廢舊瀝青混合料中后，瀝青混合料路用性能的改變情況。

1工程概況

1.1原材料

舊路面瀝青混合料取樣地點位于某省省道G228，道路等級為二級公路。起點樁號為K481+116，終點樁號為K485+280，全長共4.112km，設計使用年限為8.0年。由于使用時間比較長（存在修補，階段性養護等情況）、路面結構復雜并且存在剛性路面柔性路面分段交錯布置的情況，原路面病害主要為網裂、車轍、細料失散、擁包等。初步判斷瀝青因老化失去粘結能力造成細料失散、網裂等病害，且混合料級配不合理造成車轍、擁包等病害。

1.2廢舊瀝青混合料路用性能檢驗

現場采用液壓風鎬在行車道病害處取廢舊瀝青混合料250kg，在試驗室選取約20kg用烘箱140℃加熱后，再用小型拌和機拌和均勻后分裝成小份用于試驗，驗證原路面廢舊瀝青混合料的級配;回收廢舊瀝青驗證原路面廢舊瀝青混合料當中的瀝青性能;擊實制作馬歇爾試件檢驗馬歇爾穩定度和流值;采用輪碾成型法制作車轍試件檢驗動穩定度。舊路面老化的瀝青混合料的性能試驗結果如表1～3所示，試驗過程如圖1、圖2所示。

舊路面瀝青混合料級配檢驗試驗結果顯示，舊路面瀝青混合料級配類型為AC-20型，但是混合料級配偏細，尤其9.5mm以及13.2mm這兩檔混合料通過率超出規范要求級配上限，也從側面驗證了路面出現車轍病害的原因。

由試驗數據可以看出，原路面老化的瀝青混合料結構松散，抗疲勞性能差，舊路面回收瀝青低溫性能差。試驗結果驗證了前文推斷，路面出現病害的主要原因為瀝青老化嚴重，級配不合理。

2生物瀝青再生瀝青混合料性能驗證

本次研究選取地溝油等廢棄生物油脂經過高溫裂解等工業步驟制備出生物瀝青，采用地溝油制備出的生物瀝青可直接用作再生劑加入到廢舊瀝青混合料當中。該方法制作簡單，造價低廉。本文驗證將生物瀝青當作再生劑加入到廢舊瀝青混合料中后，對廢舊瀝青混合料路用性能的改善程度。

2.1舊路面回收瀝青再生效果檢驗

將舊路面瀝青混合料加入到三氯乙烯液體當中，瀝青溶解到三氯乙烯中，然后將三氯乙烯一瀝青混合液通過低速和高速兩遍離心，得到去除集料及礦粉的瀝青混合液，再通過蒸餾提純裝置回收廢舊瀝青混合料當中的老化瀝青。將回收得到的老化瀝青摻加生物瀝青再生劑，摻加比例分別為3%、6%、9%、12%、15%，再與空白組（未摻加再生劑的原路面老化瀝青）進行對照，借此判斷生物瀝青再生劑對老化瀝青的再生效果。試驗數據如表4所示。

由試驗數據可以看出，隨著生物瀝青再生劑摻加比例的增大，再生后的瀝青的針入度值與再生劑摻入比例呈現正相關性，軟化點試驗數值與再生劑摻加比例呈負相關性;隨著生物瀝青再生劑摻加比例的增大，延度試驗數據先增大后減小約在9%附近出現拐點。說明生物瀝青再生劑增強了老化瀝青的溫度敏感性，降低了老化瀝青的塑性變性能力;在0～9%摻量范圍內，生物瀝青再生瀝青的延度試驗數據隨著生物瀝青再生劑摻量比例的增大而增大，說明生物瀝青再生瀝青的塑性得到改善;在9%～15%摻量范圍內，生物瀝青再生瀝青延度試驗數據隨著生物瀝青再生劑摻量比例的增大而減小，生物瀝青再生劑對生物瀝青再生瀝青的塑性沒有改善甚至是降低了再生瀝青的塑性能力。

2.2舊路面瀝青混合料效果檢驗

用烘箱140℃將廢舊瀝青混合料與同級配新料以8：2的比例（廢舊瀝青混合料占80%，同級配新料占20%）混合，將混合后的瀝青混合料加熱后加入到小型拌和機內摻加再生劑，拌和均勻后分裝成小份用于驗證廢舊瀝青混合料路用性能改善的再生效果。試驗結果如表5所示。

由試驗數據可以看出，隨著生物瀝青再生劑摻量的增加，廢舊瀝青混合料的孔隙率降低;馬歇爾穩定度先增后減;流值先減后增;動穩定度先增后減。這一變化與前文瀝青再生規律相互呼應，隨著瀝青黏度降低，塑性變性能力先增強后減弱，表現為抵抗變性能力先增強后減弱;高溫變形能力先增強后減弱。

3結語

我國現有公1路大多數為瀝青路面，國家每年都要花費大量資金進行瀝青路面的維修和養護，與此同時，也有大量的廢舊瀝青混合料被廢棄，這既會造成環境污染，又是一種資源的浪費。如果使用瀝青路面再生技術，將地溝油等生物廢棄物經過處理用作材料，以再生循環的方式應用于道路基礎設施建設和養護，變廢為寶，形成一個符合循環經濟模式的產業鏈，可以減少對石料、瀝青、水泥的需求，節省材料費用，降低能源的浪費，具有顯著的社會效益、環境效益和經濟效益。