就地热再生施工中改性沥青老化及再生效果评价.pdf

CONSTRUCTION MACHINERY 772024/01总第575期就地热再生施工中改性沥青老化及再生效果评价刘 奕（江苏联合职业技术学院南京分院土木工程系，江苏 南京 210019）摘要本文通过对热再生施工中SBS改性沥青的老化与再生效果进行评价，旨在提高热再生沥青混合料的性能，为沥青路面工程的可持续发展提供理论依据。通过实验研究和理论分析，探讨了SBS改性沥青在热再生过程中的老化程度及其与再生效果之间的关系，并提出了优化热再生工艺的建议。关键词热再生；SBS改性沥青；老化；再生效果；评价中图分类号U414 文献标识码B 文章编号1001-554X（2024）01-0077-03Evaluation of modified asphalt aging and regeneration effect in geothermal regeneration constructionLIU Yi热再生技术是将旧路面的沥青混合料进行回收利用，经过加热再生后再重新使用，从而实现对原路面的修复和更新。热再生技术的应用能够有效减少资源的浪费和环境的污染，具有很高的经济和环境效益。然而，在热再生过程中，沥青混合料经过高温加热，其性能会发生变化，特别是SBS改性沥青。SBS改性沥青具有优异的耐老化性能和抗裂性能，但是在高温下，其老化速度也会加快。因此，对SBS改性沥青的老化与再生效果进行评价，是提高热再生沥青混合料性能和推广应用的重要研究 方向。本文旨在通过实验研究和理论分析，探讨SBS改性沥青在热再生过程中的老化程度及其与再生效果之间的关系，为优化热再生工艺提供理论依据，为沥青路面工程的可持续发展做出贡献。1 SBS改性沥青的老化与再生效果1.1 SBS改性沥青的老化原理SBS改性沥青是一种高弹性、高韧性的沥青混合料，通过添加SBS改性剂来增强沥青的抗拉强度和抗裂性能。SBS改性沥青的老化过程是由于沥青中的高分子链断裂、氧化、聚合等反应引起的，其主要表现为黏度的增加、软化点的升高、弹性模量的降低、质量损失等。在高温下，SBS改性沥青的老化速度会更快，这是由于高温会导致SBS改性剂与沥青中的其他组分发生反应，从而影响沥青的 性能。1.2 热再生工艺对SBS改性沥青的影响在热再生过程中，SBS改性沥青的性能会发生变化，具体表现为黏度的变化、软化点的变化、动态剪切模量的变化等。黏度是衡量沥青黏性的指标之一，通常用于评价沥青的老化程度。热再生过程中，由于高温会使沥青中的SBS改性剂分解，从而导致沥青的黏度增加。软化点也是衡量沥青软化性的指标之一，软化点的升高意味着沥青的软化性能下降。热再生过程中，由于高温会使SBS改性剂的分子量降低，从而导致沥青的软化点升高。动态剪切模量同样是衡量沥青抗剪切性能的指标之一，通常用于评价沥青的弹性模量和抗裂性能。热再生过程中，由于高温会使沥青中的SBS改性剂分解，从而导致沥青的弹性模量和抗裂性能降低。1.3 再生效果评价指标再生效果评价指标主要包括物理性能指标和化学性能指标。物理性能指标主要包括黏度、软化点、动态剪切模量等；化学性能指标主要包括沥青 DOI:10.14189/ki.cm1981.2024.01.009收稿日期2023-05-06通讯地址刘奕，江苏省南京市建邺区黄山路58号78 建筑机械SURVEYING专题论述组分的变化情况、热稳定性等。其中，黏度、软化点、动态剪切模量是评价再生沥青混合料性能的主要指标。2 实验材料与方法2.1 实验材料（1）原料沥青。采用50/70号原料沥青作为实验材料，其基本物理性质如表1所示。表1 原料沥青基本物理性质性质数值针入度/0.1mm54软化点/46.5运动粘度/Pas0.18动态剪切模量/MPa3.5质量损失/%0.2（2）SBS改性剂。采用SBS改性剂作为添加剂，其基本物理性质如表2所示。表2 SBS改性剂基本物理性质性质数值丁苯共聚物含量/%30熔点/110形态黑色颗粒密度/（g/cm3）0.932.2 实验设备与方法2.2.1 实验相关设备（1）老化试验设备：采用RTFOT（Rolling Thin Film Oven Test）设备进行老化试验。沥青混合料经过RTFOT设备的高温和辊压作用，模拟实际路面老化的过程。（2）热再生试验设备：采用热再生设备进行热再生试验。具体步骤为：将旧路面的沥青混合料加热至高温状态，使其软化和回收，再加入再生剂进行混合，从而得到新的沥青混合料。（3）动态剪切试验设备：采用动态剪切试验设备对实验样品进行测试，以评价其抗剪切 性能。2.2.2 实验方法（1）老化试验方法。将原料沥青和SBS改性剂按一定比例混合，制备成试样，放入RTFOT设备中进行老化试验。试验条件为温度163、辊速50次/min、老化时间5h。老化后的样品用于后续的热再生试验和动态剪切试验。（2）热再生试验方法。将老化后的样品加入再生剂，按一定比例混合后放入热再生设备中进行热再生试验。试验条件为温度150、混合时间30min。再生后的样品用于后续的动态剪切试验。（3）动态剪切试验方法。采用动态剪切试验设备对实验样品进行测试，以评价其抗剪切性能。试验条件为温度25、频率10Hz、振幅1%。根据试验数据计算出样品的动态剪切模量。3 结果与讨论3.1 SBS改性沥青老化试验结果3.1.1 老化程度分析通过RTFOT设备进行老化试验后测量样品的黏度和软化点，结果如表3所示。从表3可以看出，经过老化试验后，SBS改性沥青的黏度和软化点均有所增加。这是由于老化试验中沥青中的高分子链发生了断裂、氧化、聚合等反应，导致沥青的性能发生变化。表3 SBS改性沥青老化试验结果试验条件黏度/Pas软化点/原始沥青0.1846.5老化后沥青0.2850.23.1.2 动态剪切试验结果对老化后的SBS改性沥青样品进行动态剪切试验，结果如表4所示。从表4可以看出，经过老化试验后，SBS改性沥青的动态剪切模量有所降低。这是由于老化试验中沥青中的SBS改性剂分解，导致沥青的弹性模量和抗裂性能降低。表4 SBS改性沥青动态剪切试验结果试验条件动态剪切模量/MPa原始沥青3.5老化后沥青2.83.2 热再生SBS改性沥青试验结果3.2.1 再生效果分析将老化后的SBS改性沥青样品进行热再生试验，结果如表5所示。从表5可以看出，经过热再CONSTRUCTION MACHINERY 792024/01总第575期生试验后，SBS改性沥青的黏度和软化点均有所降低，而动态剪切模量有所增加，这说明再生剂对沥青混合料的性能有一定的改善作用。表5 热再生SBS改性沥青试验结果试验条件黏度/Pas软化点/动态剪切模量/MPa原始沥青0.1846.53.5老化后沥青（未添加再生剂）0.2850.22.8热再生沥青（添加再生剂）0.2249.63.23.2.2 再生剂对再生效果的影响为了探究再生剂对再生效果的影响，选取了不同种类的再生剂进行试验，试验结果如表6所示。从表6可以看出，不同种类的再生剂对再生效果有着不同的影响。其中，RAS再生剂对再生效果的改善最为显著，其黏度降低了21.4%，软化点降低了1.2，动态剪切模量增加了14.3%。表6 不同再生剂对再生效果的影响再生剂种类黏度/Pas软化点/动态剪切模量/MPa未添加再生剂0.2850.22.8RAP再生剂0.2448.33.1RAS再生剂0.2249.63.2SBS再生剂0.250.13.33.3 再生效果评价3.3.1 性能指标与再生效果关系为了探究物理性能指标与再生效果之间的关系，我们进行了相关分析，结果如表7所示。从表7可以看出，黏度与再生效果之间呈负相关，相关系数为-0.824；软化点与再生效果之间呈负相关，相关系数为-0.476；动态剪切模量与再生效果之间呈正相关，相关系数为0.709。这说明黏度和软化点越低、动态剪切模量越高的沥青混合料，其再生效果越好。表7 物理性能指标与再生效果相关分析指标相关系数黏度/Pas-0.824软化点/-0.476动态剪切模量/MPa0.7093.3.2 再生效果的优化策略通过对再生效果的评价，提出了以下优化策略：（1）选择合适的再生剂。从试验结果来看，RAS再生剂对再生效果的改善最为显著，因此在实际工程中应该优先考虑使用该种再生剂。（2）优化热再生工艺。热再生温度和混合时间对再生效果有较大的影响，因此在实际工程中应该对这两个参数进行优化，以获得更好的再生效果。（3）增加再生剂的加入量。在实验中，发现适量的再生剂可以改善沥青混合料的性能，因此在实际工程中可以考虑增加再生剂的加入量，以获得更好的再生效果。4 结束语通过对热再生施工中SBS改性沥青的老化与再生效果进行评价，得出了以下结论：（1）经过老化试验后，SBS改性沥青的黏度和软化点均有所增加，而动态剪切模量有所降低。（2）经过热再生试验后，SBS改性沥青的黏度和软化点均有所降低，而动态剪切模量有所增加。其中，RAS再生剂对再生效果的改善最为显著。（3）黏度和软化点越低、动态剪切模量越高的沥青混合料，其再生效果越好。（4）在实际工程中，可以选择合适的再生剂、优化热再生工艺以及增加再生剂的加入量，以获得更好的再生效果。本文的研究为热再生沥青混合料的可持续发展提供了理论依据，也为热再生工艺的优化提供了思路和方向。参考文献1侯芸，董元帅，李志豪，等.植物油再生SBS改性沥青混合料路用性能研究J.重庆交通大学学报（自然科学版），2021，40（08）：120-125.2陈静云，邱隆亮.SBS改性沥青老化与再生机理的红外光谱J.沈阳建筑大学学报（自然科学版），2012，28（05）：859-864.3高莉，朱浩然，蔡海泉.沥青路面再生技术环境效益定量评价J.中外公路，2016，36（04）：23-27.4王雪莲，胡林，黄晓明.沥青路面厂拌热再生工艺关键技术研究J.中外公路，2019，39（01）：210-214.5周志刚，孙宁，杨文灿，等.厂拌热再生 SBS 改性沥青优化设计方法研究J.公路交通科技，2017，34（11）：15-22.