CN103821062B - 旧沥青路面胶结料分类分级再生方法 - Google Patents

Abstract

旧沥青路面胶结料的分类分级再生方法，属石油沥青材料及道路铺面技术领域。根据各类旧沥青路面胶结料的老化性能及再生目标，选择相应再生措施恢复其技术性能的方法，具体地说是利用135℃粘度、25℃针入度两个性能指标对各类旧沥青路面胶结料的老化程度进行分级评价，并针对不同等级旧沥青路面胶结料的老化性能，添加新沥青材料或再生剂，使其性能指标得到恢复再生。

Description

旧沥青路面胶结料分类分级再生方法

技术领域

本发明涉及路面旧沥青的再生方法，属于石油沥青材料及道路铺面技术领域。

背景技术

随着我国沥青路面大中修时期的到来，沥青路面旧料再生利用技术越来越受到人们的重视。旧胶结料（沥青）的再生利用是沥青路面再生利用的关键技术之一，旧料性能的正确分析与评价是胶结料成功再生的基础。而在沥青路面通车营运期间，由于沥青路面面层各层使用的胶结料性质（重交通沥青、改性沥青）与种类（石油沥青、聚合物改性沥青、胶粉改性沥青等）不尽相同、路面在服务过程中的维修养护、旧沥青路面铣刨厚度以及旧沥青路面的使用年限等多方面的影响，使得旧沥青路面胶结料的性状十分复杂。

现行《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008）采用25℃针入度评定旧沥青胶结料的老化程度，但不同来源与组成及不同老化程度的沥青，尽管其针入度值很接近，但其老化性能却相差很大。针对此现状，国内学者在室内老化试验的基础上对沥青老化分级进行了一定研究。季节等在室内通过对沥青进行模拟老化试验，来研究老化时间对沥青性质的影响，他们用粘度指标的变化作为沥青老化程度及老化速率的分析指标。根据老化沥青的粘度与临界老化时间所对应的粘度的关系，来进行老化等级分级：以临界老化时间对应的沥青粘度为V，则粘度介于60～100％V之间，老化程度为重度；粘度等于或小于60％V，老化程度为中度或轻度。根据沥青老化程度的分级，可以进行与老化等级相应的再生措施，即重度老化采用再生和改性双重措施进行再生，中度老化采用再生剂进行再生，轻度老化采用沥青调和进行再生。通过调研可知，这些研究大多是基于实验室室内模拟试验进行的，其老化沥青不是来源于实际道路工程铣刨所得的废旧沥青路面材料，而是来源于实验室沥青老化试验（RTFOT或PAV），沥青老化的评价指标及再生方法也均基于实验室模拟试验的很多条件参数，缺少对实际路面铣刨料老化沥青的老化程度等级的研究，因而无法根据沥青老化程度等级提出有针对性的再生措施，其研究成果不能直接指导实际工程的应用。

《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008）建议使用新沥青与再生剂再生旧沥青，并按照粘度差异将再生剂分成RA1、RA5、RA25、RA75、RA250和RA500六个等级，但对于如何综合选择再生材料的标准未有具体说明。近年来，随着我国对废旧沥青混合料再生利用的日益重视，国内关于新沥青及再生剂对老化沥青性能的影响已有较多研究报道。但在实际施工中，因为RAP的掺量较低，对旧沥青路面胶结料的分析评价仍然较简单粗糙，一般只以混合料的性能为再生控制依据，认为旧沥青的混合效应可以忽略不计，从而可以简化再生混合料的设计与生产。但是10％～20％的掺配比例严重限制了RAP的再生利用数量。因此有必要针对各类旧沥青路面胶结料老化程度的不同，选取不同的再生措施，从而提高RAP的掺配比例，使其中的旧沥青发挥其最大作用。

发明内容

本发明的目的是针对现有旧沥青路面胶结料分级方法过于片面、再生措施不具有针对性的问题，提供一种能够正确反映对实际状况复杂的旧沥青路面胶结料老化性能的分级方式，以及针对各老化等级的旧沥青路面胶结料采取不同再生措施的方法。

本发明包括以下步骤：

1）从旧沥青路面的原始资料中确定旧沥青路面胶结料的类别，并确定再生后沥青路面胶结料的标号；

2）对旧沥青路面铣刨料进行抽提；

3）根据旧沥青路面胶结料的135℃条件下的粘度和25℃条件下的针入度值确定其老化等级：

当旧沥青路面胶结料的类别为石油沥青类时：且当针入度值>30时，为Ⅰ级老化沥青；且当20<针入度值≤30时，为Ⅱ级老化沥青；且当10<针入度值≤20时，为Ⅲ级老化沥青；

当旧沥青路面胶结料的类别为SBS类时：粘度值≤1.6 且针入度值>30时，为Ⅰ级老化沥青；1.6<粘度值≤3且针入度值>30时，为Ⅱ级老化沥青；1.6<粘度值≤3且20<针入度值≤30时，为Ⅲ级老化沥青；1.6<粘度值≤3 且 10<针入度值≤20时，为Ⅳ级老化沥青；粘度>3且20<针入度值≤30时，为Ⅴ级老化沥青；粘度值>3 且10<针入度值≤20时，为Ⅵ级老化沥青；

表1为旧沥青路面胶结料老化等级划分表：

注：粘度单位为Pa·s；针入度单位为0.1mm。

4）分类分级再生：

将老化等级为Ⅰ级老化沥青的石油沥青类旧沥青路面胶结料与RA-25再生剂混合搅拌后溶胀；

或将老化等级为Ⅱ级老化沥青的石油沥青类旧沥青路面胶结料与RA-1再生剂混合搅拌后溶胀；

或将老化等级为Ⅲ级老化沥青的石油沥青类旧沥青路面胶结料与RA-1再生剂和新70#道路石油沥青混合搅拌后溶胀；

或将老化等级为Ⅰ级老化沥青的SBS类旧沥青路面胶结料与新的SBS改性沥青混合搅拌后溶胀；

或将老化等级为Ⅱ级老化沥青的SBS类旧沥青路面胶结料与RA-25再生剂混合搅拌后溶胀；

或将老化等级为Ⅲ级老化沥青的SBS类旧沥青路面胶结料与RA-1再生剂、RA-5再生剂和RA-25再生剂混合搅拌后溶胀；

或将老化等级为Ⅳ级老化沥青的SBS类旧沥青路面胶结料与RA-1再生剂和新的SBS改性沥青混合搅拌后溶胀；

或将老化等级为Ⅴ级老化沥青的SBS类旧沥青路面胶结料与RA-1再生剂混合搅拌后溶胀；

或将老化等级为Ⅵ级老化沥青的SBS类旧沥青路面胶结料与RA-1再生剂和新的SBS改性沥青混合搅拌后溶胀。

表2为各类各级旧沥青路面胶级料推荐再生方法表：

注：粘度单位为Pa·s；针入度单位为0.1mm。

采用本发明方法再生后的石油沥青类路面胶结料可达到标号为AH-70#道路石油沥青所需标准：135℃条件下粘度目标值为0.5～0.7 Pa·s，25℃条件下针入度目标值为60（0.1mm）。

再生后的SBS类沥青路面胶结料可达到标号为PG76-22 SBS改性沥青所需标准：135℃条件下粘度目标值为1.5～1.7 Pa·s，25℃条件下针入度目标值为50（0.1mm）。

本发明方法在恢复再生沥青流变性能的同时，尽量提高旧沥青路面胶结料的掺量，最终针对各级旧沥青路面胶结料的老化性能，选取合适的再生材料，为实际沥青混合料再生生产时提供指导依据。

具体地说是利用135℃粘度、25℃针入度两个性能指标对各类旧沥青路面胶结料的老化程度进行综合客观分级评价，并针对不同等级旧沥青路面胶结料的老化性能，添加新沥青材料或再生剂，使其性能指标得到恢复。

由于旧料来源、构成的复杂性，若按《公路沥青路面再生技术规范》（JTG F41-2008）针入度分级方法，会造成同一等级内的旧沥青路面胶结料针入度值相近，但粘度、疲劳设计温度值却相差很大的现象，该发明能正确反映对实际状况复杂的旧沥青路面胶结料老化性能，是针对各老化等级的旧沥青路面胶结料采取不同再生措施的有效方法。

所述步骤2）中抽提方法同时采用了离心抽提法和阿布森回收沥青方法。

具体实施方式

实施例一

    本实施例的旧料取自于京沪高速淮江路段的铣刨料，从京沪高速养护公司收集得到旧沥青路面的原始信息如表3所示。表3：

根据上表中旧沥青路面的原始结构层次沥青类型及路面服务期间的维修养护情况，得知旧料中的沥青是由不同面层层次及不同使用年限的SBS改性沥青混合而成的，因此此旧料为旧SBS类沥青路面胶结料。

对旧沥青路面铣刨料采用离心抽提法和阿布森回收沥青方法进行抽提回收提到旧沥青路面胶结料，并测试得到其135℃粘度为1.93 Pa·s、25℃针入度为41.9（0.1mm）。根据表1可知其为Ⅵ级老化沥青，根据表2应加入RA-25再生剂使其再生。

以旧沥青质量的3%、5%、7%、9%将RA-25再生剂添加到135℃的旧沥青中，不断搅拌30min后溶胀24h，制备四组再生沥青试样，对该组试样进行再生沥青135℃粘度、25℃针入度指标的测定，根据测定的结果，以两个指标都符合目标值标准时，即：针入度值为50（0.1mm），粘度值为1.6±0.1（Pa·s），确定最佳再生剂的掺量为4%。

实施例二

本实施例的旧料取自于扬州路面公司提供的S244省道（扬天线）上面层，其中旧沥青路面胶结料为普通70#沥青，属于旧道路石油沥青类路面胶结料。

对旧沥青路面铣刨料采用离心抽提法和阿布森回收沥青方法进行抽提回收提到旧沥青路面胶结料，并测试得到其135℃粘度为1.36 Pa·s、25℃针入度为26.2（0.1mm）。根据表1可知其为Ⅱ级老化沥青，根据表2应加入RA-1再生剂进行再生。

以旧沥青质量的3%、5%、7%、9%将RA-1再生剂添加到135℃的旧沥青中，不断搅拌30min后溶胀24h，制备四组再生沥青试样，对该组试样进行再生沥青135℃粘度、25℃针入度指标的测定，根据测定的结果，以两个指标都符合目标值标准时，即：针入度值为60（0.1mm），粘度值为0.6±0.1（Pa·s），确定最佳再生剂的掺量为5%。

实施例三

    本实施例的旧料来自于京沪高速淮江路段的铣刨料，从京沪高速养护公司收集得到旧沥青路面的原始信息如表4所示。

表4旧沥青路面原始信息

根据表4中旧沥青路面的原始结构层次沥青类型及路面服务期间的维修养护情况，得知旧料中的沥青是来自单面层层次的SBS改性沥青，因此此旧料为旧SBS类沥青路面胶结料。

对旧沥青路面铣刨料采用离心抽提法和阿布森回收沥青方法进行抽提回收提到旧沥青路面胶结料，并测试得到其135℃粘度为3.5 Pa·s、25℃针入度为15.6（0.1mm）。根据表1可知其为I级老化沥青，根据表2应加入RA-1再生剂与新SBS改性沥青使其再生。

以旧沥青质量的3%、5%、7%、9%将RA-1再生剂添加到135℃的旧沥青中，不断搅拌30min后溶胀24h，制备四组再生沥青试样，对四组试样进行再生沥青135℃粘度、25℃针入度指标的测定，根据测定的结果，以粘度符合目标值标准时确定最佳再生剂的掺量为9%。将RA-1再生剂以9%的掺量掺入到旧沥青中制成再生沥青，以沥青总质量的10%、30%、50%将新SBS改性沥青添加到再生沥青中，制备三组混合再生沥青试样，对三组试样进行135℃粘度、25℃针入度指标的测定，根据测定的结果，以两个指标都符合目标值标准时，即：针入度值为50（0.1mm），粘度值为1.6±0.1（Pa·s），确定最佳新SBS改性沥青的掺量为50%。

Claims (2)

1.旧沥青路面胶结料的分类分级再生方法，其特征在于包括以下步骤：

1）从旧沥青路面的原始资料中确定旧沥青路面胶结料的类别，并确定再生后沥青路面胶结料的标号；

2）对旧沥青路面铣刨料进行抽提；

3）根据旧沥青路面胶结料的135℃条件下的粘度值和25℃条件下的针入度值确定其老化等级：

当旧沥青路面胶结料的类别为石油沥青类时：当针入度值>30时，为Ⅰ级老化沥青；当20<针入度值≤30时，为Ⅱ级老化沥青；当10<针入度值≤20时，为Ⅲ级老化沥青；

当旧沥青路面胶结料的类别为SBS类时：粘度值≤1.6 且针入度值>30时，为Ⅰ级老化沥青；1.6<粘度值≤3且针入度值>30时，为Ⅱ级老化沥青；1.6<粘度值≤3且20<针入度值≤30时，为Ⅲ级老化沥青；1.6<粘度值≤3 且 10<针入度值≤20时，为Ⅳ级老化沥青；粘度值>3且20<针入度值≤30时，为Ⅴ级老化沥青；粘度值>3 且10<针入度值≤20时，为Ⅵ级老化沥青；

4）分类分级再生：

将老化等级为Ⅰ级老化沥青的石油沥青类旧沥青路面胶结料与RA-25再生剂混合搅拌后溶胀；

或将老化等级为Ⅱ级老化沥青的石油沥青类旧沥青路面胶结料与RA-1再生剂混合搅拌后溶胀；

或将老化等级为Ⅲ级老化沥青的石油沥青类旧沥青路面胶结料与RA-1再生剂和新70#道路石油沥青混合搅拌后溶胀；

或将老化等级为Ⅰ级老化沥青的SBS类旧沥青路面胶结料与新的SBS改性沥青混合搅拌后溶胀；

或将老化等级为Ⅱ级老化沥青的SBS类旧沥青路面胶结料与RA-25再生剂混合搅拌后溶胀；

或将老化等级为Ⅲ级老化沥青的SBS类旧沥青路面胶结料与RA-1再生剂、RA-5再生剂和RA-25再生剂混合搅拌后溶胀；

或将老化等级为Ⅳ级老化沥青的SBS类旧沥青路面胶结料与RA-1再生剂和新的SBS改性沥青混合搅拌后溶胀；

或将老化等级为Ⅴ级老化沥青的SBS类旧沥青路面胶结料与RA-1再生剂混合搅拌后溶胀；

或将老化等级为Ⅵ级老化沥青的SBS类旧沥青路面胶结料与RA-1再生剂和新的SBS改性沥青混合搅拌后溶胀。

2.根据权利要求1所述旧沥青路面胶结料的分类分级再生方法，其特征在于所述步骤2）中抽提方法是离心抽提法和阿布森回收沥青方法。