溫拌條件下廢機油再生瀝青流變特性研究

【中圖分類號】：U414 【文獻標志碼】：A 【文章編號】：1008-3197（2025）04-67-04

【DOI編碼】：：10.3969/j.issn.1008-3197.2025.04.015

Rheological Propertiesof Waste Engine Oil-recycled Asphalt under WarmMix Conditions

LI Xuesong'， HAN Jianyu'， DU Peng2， WEN Deyi2

（1.TianjinXiqingistrictHighwayConstructionandMaintenanceCenter，anjin3Oo392，China;2.TianjinHighayEngineringDesign andResearchInstituteCo.，Ltd.，Tianjin3ooo12，China）

【Abstract】：To thoroughlyverifythe influenceof thecombinationof wasteengineoil with warm mix technoloyontherheological properties of asphalt，and therebyanalyze the comprehensive performance of warm mix waste engine oil-recycle asphalt，temperature sweep test，low-temperature bending beam rheometer test，and multiple stress creep recovery test were conducted to measure the high-temperature deformation resistance，low-temperature crack resistance，and resistance to permanent deformation under sustained loading of the asphalt treated with both warm mix agent and waste engine oil.The tests indictated that the warm mix waste engine oil-recycled asphalt exhibited superior high-temperature deformation resistance compared to the base asphalt. Its low-temperature performance was beter than that of the base asphalt，and its resistance to permanent deformation was also excellent.The overallperformance met the requirements for asphalt pavement performance.

【Key words】：waste engine oil;recycled asphalt;warm mix agent;rheological properties

我國道路維修產(chǎn)生大量的瀝青路面回收料（RAP），RAP的再生利用趨勢越來越明顯[～，RAP的再生利用需要添加再生劑，而不同再生劑再生效果及造價不同。同時，汽車維修行業(yè)產(chǎn)生了大量的廢機油，廢機油造價便宜，成分與商用再生劑相近，以廢機油為再生劑原材料的研究不斷深入[3～4。崔亞楠等[5]對廢機油再生瀝青的流變性能進行研究，發(fā)現(xiàn)再生瀝青的抗車轍性能和抗疲勞性能得到了顯著提高。梁慶等使用廢機油對SBS改性瀝青再生后發(fā)現(xiàn)，廢機油能夠有效恢復SBS老化瀝青的基本物理性能，微觀方面能降低老化瀝青中基和亞礬基的含量。

隨著低碳環(huán)保理念的持續(xù)推進，在道路工程建設(shè)中采用溫拌技術(shù)越來越常見，學者們將溫拌技術(shù)與再生技術(shù)結(jié)合進行了一系列研究[-9]。王志杰等[使用廢機油、溫拌劑對RAP進行溫拌再生制得混合料，通過溫拌再生瀝青混合料的高低溫、水穩(wěn)定性等試驗確定了不同RAP摻量下的再生劑用量。多數(shù)研究對廢機油再生的物理特性恢復方面進行了測定，但結(jié)合溫拌之后瀝青的高低溫流變性能研究未深人。為有效測定流變性能，為廢機油的溫拌利用提供充分的理論支持，本文通過已有研究確定的廢機油再生最佳用量，進行瀝青基本物理性能試驗，確定溫拌劑種類及摻量，以基質(zhì)瀝青為對照，進行溫拌再生瀝青的高溫抗變形能力、低溫抗裂性能、抵抗持續(xù)荷載作用能力試驗，評價廢機油再生劑與溫拌相結(jié)合的再生瀝青路用性能表現(xiàn)。

1試驗

1.1 材料

1.1.1基質(zhì)瀝青和老化瀝青

選取倫特 70^# 瀝青作為基質(zhì)瀝青，根據(jù)JTGE20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》，經(jīng)過85min 旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗（RTFOT和 20h 壓力老化試驗（PAV）制備老化瀝青。見表1。

表1基質(zhì)及老化瀝青技術(shù)指標

1.1.2廢機油

廢機油選用汽車修理廠回收而來的殼牌機油。見表2。

表2廢機油性能指標

1.1.3溫拌劑

選用市面上常見的3種溫拌劑，分別為發(fā)泡瀝青降黏溫拌劑（Sasobit）、聚合物類降黏溫拌劑（Evo-therm）表面活性型溫拌劑（DWMA-1）。見表3

表3溫拌劑性能指標

1.2試驗方案

1.2.1溫拌劑種類及摻量確定

前期研究確定廢機油再生的最佳摻量為 10% ，通過文獻研究確定拌和溫度降低 30^°C 左右時Sasobit、Evotherm及DWMA-1的用量分別為 3% 、 0.6% 、2%^[11～12] ，以此溫拌劑用量進行瀝青基本物理性能試驗，確定與廢機油適應的溫拌劑。普通石油瀝青以（0.17±0.02）Pa?s 的黏度范圍對應的溫度范圍為拌和溫度，根據(jù)此黏度范圍設(shè)定溫拌劑的摻量。

1.2.2溫度掃描試驗

利用動態(tài)剪切流變試驗儀（DynamicShearRhe-ometer，簡稱DSR）測量瀝青材料的復數(shù)剪切模量 G^* 和相位角8指標，反映瀝青的高溫抗變形能力和黏彈性成分的轉(zhuǎn)化狀況。根據(jù) G^* 和8可得到車轍因子G^*/sinδ ，評定瀝青的高溫抗車轍能力。

1.2.3低溫彎曲梁流變試驗

低溫彎曲梁流變（BendingBeamRheological，簡稱BBR）試驗被廣泛用于評估瀝青的低溫性能。此試驗測得的瀝青的蠕變勁度模量 s 和蠕變速率 m 可以用來表征其低溫流變特性。

1.2.4多應力蠕變恢復試驗

多應力蠕變恢復試驗使用DSR儀器測定，多應力蠕恢復試驗以不同的應力水平對瀝青試樣進行長期加載，以模擬實際路面中的應力作用。瀝青會在持續(xù)的應力作用下發(fā)生蠕變變形，通過多應力蠕變恢復試驗，可測得溫拌再生瀝青的抵抗持續(xù)荷載作用能力。

2結(jié)果與討論

2.1溫拌劑種類及摻量確定

2.1.1溫拌劑種類

10% 廢機油再生瀝青的針入度、軟化點、延度、布氏黏度分別為 0.735mm，46.4^°C，67.7cm，426.5mPa?s， 對不同溫拌再生瀝青進行針入度、軟化點、延度、布氏黏度的指標測定。見表4。

表4溫拌劑篩選試驗結(jié)果

3種溫拌劑在針入度、軟化點方面的區(qū)別不大，但在表征瀝青低溫性能的延度表現(xiàn)方面各異， 10% 廢機油再生瀝青的低溫延度為 67.7cm ，Sasobit和Evotherm在延度方面出現(xiàn)了比較大的折減，其中Sasobit甚至使瀝青延度降低了一半，這與其蠟基構(gòu)成導致的低溫脆性有關(guān)，盡管其降黏效果最為突出，但低溫性能損失太大。DWMA-1與廢油再生劑配合甚至出現(xiàn)了延度增長的現(xiàn)象，有利于保證再生瀝青的低溫性能，且其降黏表現(xiàn)也比較出色。根據(jù)瀝青性能測定，選用DWMA-1為廢機油再生瀝青的溫拌劑。廢機油再生劑與溫拌劑配合時應選用表面活性型溫拌劑，不宜選用蠟基溫拌劑。

2.1.2溫拌劑摻加比例的確定

將廢機油以 10% 的摻量加入老化瀝青中，將溫拌劑分別以 0%1%，2%，3%，4% 摻入，分別測定其在105、120、135、150、165℃下的布氏黏度。見表5。

表5不同溫拌劑摻量不同溫度下的布氏黏度

加入 1% 溫拌劑時黏度降低效果不足， 150°C 時黏度還不能達到拌和黏度要求，當加入 2% 溫拌劑時瀝青的 時黏度為 0.175Pa?s ，達到了普通石油瀝青拌和時的黏度要求，相當于拌和降低了 30^°C ，滿足了瀝青溫拌的需求； 3%4% 溫拌劑的黏度顯示過多溫拌劑的加入帶來各溫度的黏度下降幅度有限，過多的溫拌劑摻入也會導致成本上升，因此選用 2% 為溫拌劑的最佳用量。以 10% 廢機油與 2% 溫拌劑共同對老化瀝青處理得到溫拌再生瀝青。

2.2瀝青流變試驗分析

流變性能通過對基質(zhì)瀝青、老化瀝青、溫拌再生瀝青進行溫度掃描試驗、低溫彎曲流變試驗及多應力蠕變恢復試驗測得。

2.2.1溫度掃描試驗

溫度掃描試驗中復數(shù)剪切模量和車轍因子可衡量瀝青抵抗高溫變形能力的強弱，模量和車轍因子越大代表著瀝青更不易變形。見圖1。

圖1瀝青溫度掃描試驗結(jié)果

各瀝青的高溫性能都會因溫度的升高而降低，更易產(chǎn)生變形。老化瀝青復數(shù)模量和車轍因子遠高于其他2種瀝青，加入溫拌劑和廢機油之后的再生瀝青復數(shù)模量及車轍因子都略微低于基質(zhì)瀝青，但二者接近，可證明在高溫抗變形能力方面，溫拌與廢機油再生結(jié)合的影響不大。

2.2.2低溫彎曲蠕變試驗

蠕變勁度模量S越小、蠕變速率 ?_m 越大瀝青的低 溫性能越好，瀝青勁度模量限值為 300MPa，m 限值為 0.3。見圖2。

圖2瀝青低溫彎曲試驗結(jié)果

a）勁度模量

-18^°C 時，各瀝青低溫勁度模量和蠕變速率已超限，低溫性能已不滿足要求；其余2種溫度，基質(zhì)瀝青和溫拌再生瀝青與老化瀝青相差較大，低溫表現(xiàn)較好，特別是溫拌再生瀝青的模量曲線在更下方，蠕變速率曲線在更上方，低溫表現(xiàn)相對基質(zhì)瀝青更為優(yōu)異，這與溫拌劑的成分為有機發(fā)泡成分有關(guān)，一定程度增加低溫塑性。

2.2.3多應力蠕變恢復試驗

多應力蠕變恢復試驗能衡量瀝青在持續(xù)荷載作用下的變形能力，通過累計變形量觀察瀝青的高溫性能表現(xiàn)。見圖3。

圖3瀝青多應力蠕變恢復試驗結(jié)果

2種壓力作用下老化瀝青的變形最小，高溫下不 易變形，溫拌再生后瀝青的變形量大于基質(zhì)瀝青，這是因為在溫拌劑、再生劑的作用下，瀝青內(nèi)部被油分浸潤，荷載作用下更易產(chǎn)生位移。但基質(zhì)瀝青和溫拌再生瀝青的曲線接近，高溫流變性能一致，證明經(jīng)廢機油、溫拌劑作用后的瀝青可保持一定的高溫抗變形性能表現(xiàn)。

3結(jié)論

1）選定了與廢機油配合效果較好的溫拌劑為DWMA-1，并試驗確定了其摻量為瀝青質(zhì)量分數(shù)的 2% 。2）老化瀝青經(jīng)溫拌再生后的高溫抗變形能力接近，具體表現(xiàn)為溫拌再生瀝青各溫度下復數(shù)模量及車轍因子與基質(zhì)瀝青接近，應力蠕變曲線差距也較小。3）溫拌再生瀝青的低溫性能表現(xiàn)較好，勁度模量小于基質(zhì)瀝青對應的數(shù)值，蠕變恢復速率大于基質(zhì)瀝青對應的數(shù)值，低溫延展性能已完全恢復，溫拌與再生相結(jié)合可得到較好的瀝青流變特性。

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