RAP全再生乳化劑乳化性能試驗研究

莊子欽 ， 胡成 （合肥工業(yè)大學，安徽 合肥 230009）

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們對于出行生產(chǎn)的重要基礎設施的需求越來越大。但由于公路使用環(huán)境復雜，受雨水、溫度、自然災害等外部環(huán)境影響，路面結構極易產(chǎn)生病害。因此，為保證通行，必須及時維護以保證暢通。而瀝青路面養(yǎng)護所產(chǎn)生的回收料，目前一般作為低價值目標予以利用或作為垃圾而填埋，不僅污染環(huán)境，而且又占用土地[1]。將大量瀝青路面回收料（RAP）合理加以利用，在滿足現(xiàn)行規(guī)范標準的條件下，重新高質量地回到路面結構層中去，同時又可降低造價、保證路用性能，這一點對當前我國的低碳環(huán)保的綠色經(jīng)濟十分重要。而熱再生中，舊料參配比不高，我國僅30%左右[2],且當回收瀝青摻量高于30%以后,混合料的再生瀝青針入度、延度值就不能滿足規(guī)范要求。隨著RAP材料摻量的增加，瀝青混合料的抗車轍性能逐漸提高，而低溫性能、抗水損害性能和疲勞性能卻逐漸變差[3]。目前，美國再生瀝青混合料的用量幾乎為全部路用瀝青混合料的一半，80%的廢棄瀝青混合料得到再生利用。對路面基層而言，RAP的允許用量為15%～100%，在美國約有27.1%的州允許使用50%的RAP，有22.9%的州對RAP的用量沒有限制。而磨耗層RAP的允許用量為0～100%，22.9%的州不允許使用RAP，而16.6%的州對RAP的用量無限制[4]。針對目前省內(nèi)舊料參配比不高的現(xiàn)象，合肥孚成活性材料技術開發(fā)有限公司經(jīng)過多年研發(fā)，已經(jīng)初步解決關鍵活性再生劑及活性再生乳化劑技術的難題。本研究通過具體的試驗和檢測，進一步探究影響該乳化再生劑的乳化能力因素，為實現(xiàn)瀝青混合料全再生的生產(chǎn)，提供試驗及理論基礎。

1 試驗材料

瀝青路面回收銑刨料：六武高速六安段路面瀝青回收料。

再生劑：合肥譽盛公司的Z4-EM。

瀝青：中石化70號重交瀝青。

SBS膠乳：合肥譽盛新材料有限公司研發(fā)的4303 SBS膠乳。

芳烴、R42.5普通硅酸鹽、礦粉。

2 試驗結果

廠拌熱再生瀝青路面作為多工序的單一工業(yè)產(chǎn)品，其質量必定受到多種因素的影響[5]，本試驗著重探究養(yǎng)護時間、成型溫度和配合比對乳化劑乳化性能的影響。

2.1 養(yǎng)護時間影響試驗

通過馬歇爾試驗、劈裂抗拉試驗、凍融循環(huán)試驗和小梁試驗，對養(yǎng)護時間分別為1d、3d、7d的瀝青再生料進行試驗，對比其馬歇爾穩(wěn)定度、劈裂抗拉強度、凍融劈裂試驗強度和彎拉應變，分析養(yǎng)護時間對再生乳化劑乳化性能的影響。

銑刨料級配RAP10-15∶RAP5-10∶RAP0-5∶水泥=38.5∶35∶25∶1.5，RAP10-15抽提油石比為2.4%,RAP5-10抽提油石比為3.5%,RAP0-5抽提油石比為5.6%,按比例合成油石比為3.5%，加乳化瀝青的總油石比為4.7%。乳化瀝青用量為2%，其中Z4-EM摻量為2.6%，固含量為60%。

養(yǎng)護時間影響試驗 表1

試驗分析見圖1和圖2，結果表明在養(yǎng)護時間的增加下，馬歇爾穩(wěn)定度與彎拉應變有所增加，而劈裂抗拉強度及凍、融劈裂試驗強度基本不變。可見，隨著養(yǎng)護時間的增加，瀝青混合料的高溫性能和低溫抗裂性能都有所增加，乳化再生劑的乳化效果逐漸顯現(xiàn)。

圖1 馬歇爾穩(wěn)定度與養(yǎng)護時間關系圖

圖2 彎拉應變與養(yǎng)護時間關系圖

2.2 成型溫度與配合比影響試驗

通過小梁彎曲試驗，記錄瀝青再生混合料在不同成型溫度，不同Z4-EM摻量等條件下彎拉應變等的變化，分析成型溫度與配合比對再生劑乳化性能的影響。

小梁彎曲試驗采用銑刨料級配為RAP10-15∶RAP5-10∶RAP0-5∶礦粉=62∶11.5∶25∶1.5的混合料，其中RAP10-15抽提油石比為3.0%,RAP5-10抽提油石比為3.5%,RAP0-5抽提油石比為6.2%,按比例合成油石比為3.8%，加乳化瀝青的總油石比為6.1%。礦料加熱160℃，乳化瀝青8℃，拌缸160℃，出料140℃。試驗溫度-10℃。養(yǎng)護時間1d。每組試驗共有7根樣品，試件尺寸為30mm×35mm×250mm。試驗結果如表2

成型溫度與配合比影響試驗 表2

試驗表明：相比成型溫度150℃與130℃條件下的全再生瀝青，試件的彎拉強度和彎拉應變都有所增加，但提高成型溫度至150℃，對瀝青混合料的低溫彎曲性能提升不顯著。合肥譽盛公司的Z4-EM再生劑具有較好的溫拌全再生效果。

圖3表明，乳化瀝青中Z4-EM摻量為4.5%時，SBS膠乳摻量越高，瀝青全再生混合料的彎拉應變增加，瀝青混合料的低溫彎曲性能也增加。相較于傳統(tǒng)乳化瀝青-水泥再生混合料，SBS改性乳化瀝青-水泥再生混合料的破壞應變增大了42%，說明其低溫性能更加良好[6]。SBS改性乳化瀝青技術對瀝青再生也有著積極的作用。再生料的彎拉應變隨著SBS膠乳摻量的增加而顯著增加，SBS膠乳能夠顯著提升瀝青再生混合料的低溫抗裂性能。

圖3 膠乳摻量與彎拉應變關系圖

圖4 Z4-EM摻量與彎拉應變關系圖

圖4表明，SBS膠乳摻量為2.2%時，全再生混合料的最大破壞應變隨再生乳化劑的增加而顯著增加，說明Z4-EM能夠顯著改善再生瀝青混合料的低溫特性，顯著改善了老化瀝青的脆斷性。

圖5 乳化瀝青與應變關系圖

圖5表明，當Z4-EM摻量為4.5%、SBS膠乳摻量為2.2%，乳化瀝青用量增加，對彎拉強度影響不高，但是可增加瀝青混合料的彎拉應變，塑性增加。增加乳化瀝青用量，雖然Z4-EM與SBS膠乳的摻量保持不變，但各自的總量都有所增加，也能夠使瀝青再生料的彎拉應變增加。

另外，在瀝青再生料中加入1.5%的芳烴，反而使樣品的彎拉應變變小，稍微降低了再生料的低溫抗裂性。這表明在Z4-EM再生劑的作用下，芳烴的含量對再生混合料的低溫抗裂性能沒有提升，反而有所下降。

3 結論

通過試驗分析，可得出以下結論：

①隨著養(yǎng)護時間的增加，乳化再生劑再生的全再生混合料的路用性能逐漸提高。

②合肥譽盛公司的Z4-EM再生劑具有較好的溫拌效果，130℃的條件下，就可以完成再生。

③Z4-EM再生劑能夠顯著改善老化瀝青的脆斷性，大幅度提升低溫最大破壞應變，Z4-EM摻量越多，最大破壞應變就越高。SBS膠乳摻量的提高，也能提高瀝青混合料的低溫抗裂性能。本試驗中，成型溫度140℃，乳化瀝青用量為3.7%，其中SBS膠乳摻量2.2%，Z4-EM摻量5.5%時，瀝青再生料的低溫抗裂性能最好。

試驗測試及分析表明乳化劑Z4-EM摻量、SBS膠乳摻量與乳化瀝青用量對乳化性能的影響較大。乳化劑Z4-EM作為瀝青再生劑具有優(yōu)良的抗水損壞性能和抗凍性能。