不同再生剂对老化沥青分子量的分布影响及再生沥青性能研究.pdf

192023年4月江西建材试验与研究不同再生剂对老化沥青分子量的分布影响及再生沥青性能研究张兴绪1，林柏松，刘大海1.甘肃省白银公路事业发展中心，甘肃白银730900;2.甘肃省公路事业发展中心，甘肃兰州730000;3.甘肃畅陇公路养护技术研究院有限公司，甘肃兰州730000摘要：为了研究不同再生剂对于老化沥青分子量分布的影响，文中以四种不同再生剂（CL-1、CL-2、XK、CA）为研究对象，采用凝胶渗透色谱（GPC）试验方法，评价了四种再生剂再生沥青与老化沥青平均分子量分布情况，并进行了再生沥青重均分子量与常规性能指标相关性分析。结果表明，再生沥青重均分子量与针入度、延度、135黏度之间呈指数相关，与软化点之间呈线性相关。重均分子量越大，再生沥青针入度、延度越小，黏度、软化点越大，且重均分子量对常规指标影响排序为：延度 针入度 135黏度 软化点。关键词：沥青再生剂；重均分子量；凝胶渗透色谱中图分类号：U414文献标识码：A文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 4-0 0 19-0 3Study on the Influence of Different Regenerative Agents on theDistribution of Aging Asphalt Molecular Weight and the Research onthe Performance of Recycled AsphaltZhang Xingxu,Lin Baisong,Liu Dahai?1.Baiyin Highway Development Center of Gansu Province,Baiyin,Gansu 730900;2.The Highway Development Center of Gansu Province,Lanzhou,Gansu 730000;3.Gansu Changlong Highway Maintenance Technology Research Institute Co.Ltd.,Lanzhou,Gansu 730000Abstract:In order to study the effect of different regenerators on the molecular weight distribution of aged bitumen,the average molecularweight distribution of recycled bitumen and aged bitumen of four recyclers was evaluated by gel permeation chromatography(GPC)testmethod,and the correlation between the average molecular weight of recycled asphalt and conventional performance indicators was analyzed.The results show that the average molecular weight of recycled asphalt is exponentially correlated with penetration degree,ductility andviscosity at 135C,and linearly correlation with softening point.The larger the weight average molecular weight,the smaller the penetrationand ductility of recycled asphalt,the greater the viscosity and softening point,and the influence of weight average molecular weight onconventional indicators is sorted as:ductility penetration degree 135 C viscosity softening point.Key words:Asphalt reclaiming agent;Weight-average molecular weight;Gel permeation chromatography0引言沥青路面回收料（RAP）的再利用对于经济的可持续发展具有战略意义 1-2 1。在沥青混合料拌合、运输、摊铺等过程，以及施工完成后的光、热、水、荷载等耦合作用均会导致沥青发生老化，将再生剂添加到RAP中可以将老化沥青恢复至类似新沥青的状态 31。Zaumanis等 4 指出，再生剂可快速与RAP连接，并能够提供更高的疲劳强度、低温抗裂性和抗永久变形能力。在掺RAP沥青混合料的生产过程中 4，使用能恢复老化沥青至作者简介：张兴绪（197 1），男，甘肃会宁人，本科，高级工程师，主要研究方向为公路桥梁养护管理和技术。基金项目：甘肃省科技计划中小企业创新基金项目基于微观结构量化的SBS改性沥青质量控制技术研究与应用（项目编号：22CX3GA039)。原有性能的外加剂十分重要。李萍等 5 使用示踪剂表征了再生剂在老化沥青中的扩散规律。沥青的分子量及其分布与其物理性能的变化呈现良好的相关性，利用凝胶渗透色谱（GPC）技术可以测定沥青的分子量分布特征，获得沥青老化过程中不同官能团的数量和平均分子量的变化。本文通过GPC评价了不同再生剂对于老化沥青分子量分布的影响并对再生沥青性能指标进行测试，构建了再生沥青重均分子量与常规性能指标之间的相关关系。1实验1.1实验材料再生剂：XK与CA分别为国外某品牌再生剂及某大学研发再生剂,CL-1、CL-2 为自主研发的两种再生剂，其性能指标如表1所示。202023年4月试验与研究江西建材表1再生剂RTFOT老化前后质量损失、黏度比项目CL-1CL-2XKCA质量损失/%0.70.632.393.19RTFOT前黏度比1.341.461.640.9160黏度/MPas9794107593RTFOT后6 0 黏度/MPas130.0137.2176514由表1可见，CL-1、C L-2 再生剂相比XK再生剂原样的60黏度略低，老化后低于XK。总体来看，CL-1再生剂的抗短期老化性能略优于CL-2性能指标均能满足JTG/T5521一2 0 19公路沥青路面再生技术规范中对再生剂性能的要求 6 。1.2实验方案（1）采用GPC法评价四种再生剂（CL-1、C L-2、XK、CA）在9%掺量下对老化沥青分子量分布的影响，测试前对沥青样品进行前处理，采用四氢呋喃溶解沥青样品后进行过滤，抽取一定量的样品后进行测试，流动相选择四氢呋喃，流速为1.0mL/min。（2）将CL-1、CL-2,XK，CA 再生剂分别按照5%、7%、9%的比例添加到回收沥青中，测试不同掺量下四种再生沥青的及原老化沥青（B-LH）的2 5针人度、15延度、软化点及135布氏黏度，与重均分子量建立相关性。2再生沥青凝胶渗透色谱（GPC）四种再生沥青与老化沥青重均分子量大小对比见图1。1280012600(10u/8)/唐上研重124001220012000118001160011400CL-1CL-2XKCAB-LH图1再生沥青重均分子量大小对比由图1可知，由于再生剂掺量只有9%，对整个老化沥青重均分子量的影响并不大，但整体表现为加人再生剂后，四种再生沥青的重均分子量均减小，其中CL-1再生剂的降低最多。3再生沥青常规性能将CL-1、CL-2 XK,CA 再生剂，分别按照5%、7%、9%的比例添加到回收沥青中，测试不同掺量下四种再生沥青的2 5针人度、15延度、软化点及135布氏黏度，与B-LH进行对比。试验结果见表2。表2不同掺量下四种再生沥青的三大指标及135布氏黏度对比25针15延度135黏试样掺量/%软化点/人度cm度/Pas5439.558.01.54CL-175114.756.01.3795628.754.01.1154411.358.01.51CL-275017.654.51.3896326.852.01.1554612.057.01.43XK75219.955.01.2396925.951.01.055347.961.01.53CA7439.758.01.3194511.055.01.21B-LH0215.066.02.60由表2 可知，四种再生沥青性能均随不同再生剂掺量的增加而改善。同一再生剂掺量下，对比不同再生沥青性能可见，再生剂 CL-1性能优于 CL-2,CL-2性能与 XK相当，但CL-1、CL-2、XK 性能远优于 CA。4再生沥青重均规性能指标相关性分析本文建立了再生沥青针人度、软化点、延度、黏度与重均分子量之间的相关关系，如表3所示。表399%掺量下四种再生沥青的常规指标与重均分子量相关关系项目关系式相关系数R?针人度y=2E+08ee-0.001x0.6749软化点y=0.0157x-136.540.810215延度y=2E+12e0.0 x0.7633135黏度y=4E-06e0.00 x0.953由表3可知，再生沥青重均分子量与针人度、延度、135黏度之间呈指数相关，与软化点之间呈线性相关。重均分子量越大，再生沥青针人度、延度越小，黏度、软化点越大，且重均分子量对常规指标影响排序为：延度 针人度 135黏度软化点。5结语（1）自制再生剂CL相比XK、C A 再生剂均表现为6 0 黏度低，短期老化性能后的质量损失、黏度比均小于XK和CA，性能指标均能满足JTG/T5521一2 0 19公路沥青路面再生技术规范中对再生剂性能的要求。（2）研究了四种再生剂（CL-1、CL-2、CA、XK）再生剂在5%、7%、9%掺量下的常规性能变化，并建立了9%掺量下四种再生沥青的针人度、延度、软化点及布氏黏度与重均分子量之间相关关系。再生沥青重均分子量与针人度、延度、黏度之间呈指数相关，与软化点之间呈线性相关。（3）重均分子量越大，再生沥青针入度、延度越小，黏度、软化点越大，且重均分子量对常规指标影响排序为：延度 针人度 135黏度 软化点。参考文献1李雪连，崔之靖.就地热再生沥青混合料均匀性的细观评价指标J】.中国公路学报，2 0 2 0，33（10）：12 6.2 LU X,TALON Y,REDELIUS P.Aging of bituminous binders-laboratory tests and field data J.Proceedings of the 4th（下转第2 3页）23上接第2 0 页）2023年4月江西建材试验与研究由图5可以看出，在泡沫掺量和水灰比不变的情况下，泡沫混凝土干密度随发泡剂稀释倍数的提高而增大，尤其是当稀释倍数为40 以上时，其干密度涨幅最明显。稀释倍数为2 0 时干密度最小，为140 6 kg/m，稀释倍数为8 0 时干密度最大，为1487kg/m，提升7.3%。泡沫混凝土吸水率随发泡剂稀释倍数的提高呈现“先降后升”趋势，特别是稀释倍数达40 以上时，其吸水率涨幅最明显。稀释倍数从40 增长至8 0 时，吸水率从原来的12.0%增长到13.5%，提升11.8%。相比于混凝土凝结时间，若在泡沫稳定时间更长的情况下，泡沫将充分固定，从而得到密度更合理的泡沫混凝土【19。随着发泡剂稀释倍数的提高，泡沫的稳定性呈下降趋势，泡沫混凝土凝结硬化前，出现少部分气泡上浮、气泡破裂速度加快，导致凝结后的泡沫混凝土中气孔和孔隙率减少，导致干密度上升。一般而言，泡沫混凝土干密度越高，吸水率越低 2 0 1。然而，随着发泡剂稀释倍数的提高，气泡液膜逐渐越薄，气泡越脆弱，从而降低了泡沫混凝土气孔的完整性，连通孔增加，导致吸水率上升。一干密度一吸水率150013.8148013.4(u/Bx)/泥士1460-13.0%/率兴1440-12.61420-12.2140011.820406080发泡剂稀释倍数图5发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土干密度和吸水率的影响3结论（1）泡沫的沉降距和泌水量与发泡剂稀释倍数有较强的正相关，发泡剂稀释倍数为2 0 8 0 时，泡沫沉降距、泌水量分别在15.5mm、6 2.5m l 内。（2）不同发泡剂稀释倍数的泡沫混凝土抗压、抗折强度随着龄期的增加而增大，整体变化幅度较小，当稀释倍数为60时，早期强度均高于其他稀释倍数下所对应的强度。稀释倍数为2 0 时，对泡沫混凝土抗裂性能影响最显著，稀释倍数为4080时，对泡沫混凝土的抗裂性能影响较小。（3）发泡剂稀释倍数对泡沫混凝土的干密度和吸水率影响不大。随着稀释倍数的提高，泡沫混凝土干密度呈上升趋势，增幅在10 0 kg/m内。泡沫混凝土吸水率随发泡剂稀释倍数的提高呈现“先降后升”趋势，存在最低点（即最小吸水率），增幅在2%内。（4）当发泡剂稀释倍数为40 8 0 时，随着泡沫混凝土干密Eurasphalt&Eurobitume Congress.2008:21-23.3张显安，周梓涵等.沥青老化及抗老化作用机理的研究【J】.四川水泥，2 0 2 2（9）：157.4 Zaumanis M,Mallick R B,Frank R.100%recycled hot mix asphalt:A review and analysis J.Resources Conservation&Recycling,度和吸水率逐渐提高，泡沫混凝土抗压、抗折强度变化较稳定。参考文献1 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