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再生剂对旧沥青的再生行为

周志刚 杨银培 张清平 高及阳

周志刚, 杨银培, 张清平, 高及阳. 再生剂对旧沥青的再生行为[J]. 交通运输工程学报, 2011, 11(6): 10-16. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.002
引用本文: 周志刚, 杨银培, 张清平, 高及阳. 再生剂对旧沥青的再生行为[J]. 交通运输工程学报, 2011, 11(6): 10-16. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.002
ZHOU Zhi-gang, YANG Yin-pei, ZHANG Qing-ping, GAO Ji-yang. Recycling behavior of recycling agent on aged asphalt[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2011, 11(6): 10-16. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.002
Citation: ZHOU Zhi-gang, YANG Yin-pei, ZHANG Qing-ping, GAO Ji-yang. Recycling behavior of recycling agent on aged asphalt[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2011, 11(6): 10-16. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.002

再生剂对旧沥青的再生行为

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2011.06.002
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51178065

国家自然科学基金项目 50778027

海南省交通运输厅科技计划项目 琼交科教[2008]295号

详细信息
    作者简介:

    周志刚(1966-), 男, 湖南长沙人, 长沙理工大学教授, 工学博士, 从事路基路面工程研究

  • 中图分类号: U414.75

Recycling behavior of recycling agent on aged asphalt

More Information
    Author Bio:

    ZHOU Zhi-gang (1966-), male, professor, PhD, +86-731-85258256, zzgcs@yahoo.com.cn

  • 摘要: 研究了再生剂对旧沥青的作用机理及对再生沥青性能指标的影响, 通过傅立叶红外光谱试验及再生沥青的组分试验, 分析了再生剂在旧沥青中所起作用, 提出再生沥青组分含量随再生剂掺量的非线性关系模型。根据不同再生剂掺量的再生沥青的布氏粘度、针入度、动态剪切流变试验结果, 分析再生剂对旧沥青性能的改善效应, 总结了再生剂掺量与各指标间的关系。试验结果表明: 再生剂与旧沥青未发生化学反应, 再生沥青组分含量与再生剂掺量的非线性关系模型相关系数在0.98以上; 随再生剂掺量的增加, 粘度敏感性降低, 针入度敏感性增强; 复数模量与抗车辙因子的对数值均与再生剂的掺量呈良好的直线递减关系; 再生剂的掺量应结合再生沥青混合料性能试验来确定。

     

  • 图  1  红外光谱

    Figure  1.  Infrared spectroscopy

    图  2  再生沥青组分含量的实测与计算结果

    Figure  2.  Results of testing and calculation for recycling asphalt component content

    图  3  粘度与针入度随再生剂掺量的变化

    Figure  3.  Changes of viscosity and penetration with different mixing ratios of recycling agent

    图  4  再生沥青的粘度与针入度关系

    Figure  4.  Relationship between viscosity and penetration of recycling asphalt

    图  5  复数模量及抗车辙因子随再生剂掺量变化

    Figure  5.  Changes of complex modulus and anti-rutting factor with mixing ratios of recycling agent

    表  1  新旧沥青指标对比

    Table  1.   Index comparison of aged asphalt and new asphalt

    检测项目 旧混合料中沥青含量/% 针入度(25 ℃, 100 g, 5 s)/0.1 mm 软化点(环球法)/℃ 延度(15 ℃, 5 cm·min-1)/cm 粘度(135 ℃)/(Pa·s) 组分含量/%
    沥青质 饱和分 芳香分 胶质
    新AH-70 63.0 47.4 143.0 0.285 12.12 20.66 35.91 31.31
    旧沥青 4.86 9.2 75.9 6.7 1.950 20.93 16.87 22.13 40.07
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    表  2  再生剂性质与要求

    Table  2.   Quality and requirement of recycling agent

    检测项目 粘度(60 ℃)/(10-3Pa·s) 闪点/℃ 饱和分含量/% 芳香分含量/% 薄膜烘箱试验前后粘度比 薄膜烘箱试验前后质量变化/% 密度/(g·cm-3)
    A型再生剂 350.1 254 23.20 44.62 2.65 -3.31 1.013
    规范要求[7] 176~900 ≥220 ≤30 实测记录 ≤3 ≤4, ≥-4 实测记录
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    表  3  再生沥青组分含量变化

    Table  3.   Change of recycling asphalt component content %

    组分 再生剂组分含量 A型再生剂不同掺量时再生沥青组分含量
    0.00 5.77 7.55 10.91 15.00 30.00 35.00 40.00
    沥青质 7.97 20.93 20.17 19.95 18.10 17.74 16.61 16.16 15.86
    饱和分 23.20 16.87 17.50 17.55 17.73 17.71 17.73 17.76 17.75
    芳香分 44.62 22.13 23.72 24.50 26.39 27.71 29.78 31.93 32.57
    胶质 24.21 40.07 38.61 38.00 37.78 36.84 35.88 34.15 33.82
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    表  4  再生沥青组分含量与再生剂掺量关系

    Table  4.   Relationship between recycling asphalt component content and recycling agent mixing ratio

    组分 拟合公式 均方差 残差平方和 相关系数 决定系数 15.00%掺量验算
    计算值/% 与实测值误差/% 规范精度误差要求/%
    沥青质 $y=\frac{2093+18.18 x}{100+1.964 x}$ 0.388 9 1.059 2 0.980 3 0.960 1 18.27 0.53 <1.6
    饱和分 $y=\frac{1687+685.86 x}{100+38.479 x}$ 0.038 3 0.010 2 0.991 6 0.983 3 17.68 0.03 <1.2
    芳香分 $y=\frac{2213+57.03 x}{100+0.956 x}$ 0.437 7 1.341 1 0.993 5 0.987 1 26.84 0.87 <1.6
    胶质 $y=\frac{4007+43.46 x}{100+1.718 x}$ 0.386 8 1.047 1 0.984 4 0.968 3 37.04 0.20 <1.2
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    表  5  再生沥青粘度与针入度的变化

    Table  5.   Changes of viscosity and penetration for recycling asphalt

    再生剂掺量/% 0.00 5.77 7.55 10.91 15.00 30.00 35.00 40.00
    粘度/(Pa·s) 1.950 1.820 1.630 1.490 1.370 0.740 0.550 0.425
    针入度/0.1 mm 9.2 10.1 11.6 16.7 25.2 50.0 59.1 68.6
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    表  6  再生沥青DSR试验结果

    Table  6.   Results of DSR test for recycling asphalt

    再生剂掺量/% 温度/℃ δ/(°) G*/kPa G*cos(δ)/kPa G*sin(δ)/kPa G*/sin(δ)/kPa
    0 70 81.7 24.89 3.611 24.627 25.156
    64 76.4 63.18 14.898 61.399 65.013
    58 70.4 153.62 51.623 144.687 163.104
    52 63.5 310.89 138.875 278.148 347.487
    30 70 86.0 2.14 0.151 2.135 2.144
    64 85.5 6.55 0.519 6.529 6.571
    58 84.4 17.00 1.672 16.918 17.083
    52 82.2 45.40 6.194 44.975 45.829
    35 70 86.8 1.01 0.057 1.008 1.012
    64 86.5 2.92 0.180 2.915 2.926
    58 85.5 7.70 0.610 7.676 7.724
    52 83.8 17.20 1.870 17.098 17.303
    40 70 87.2 0.44 0.022 0.440 0.441
    64 87.0 1.88 0.100 1.877 1.883
    58 86.2 4.49 0.301 4.480 4.500
    52 84.4 9.20 0.905 9.155 9.245
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    表  7  再生沥青混合料性能试验结果

    Table  7.   Results of recycling asphalt mixture performance test

    方案 总含油量/% 动稳定度/(次·mm-1) 马歇尔试验 低温弯曲破坏应变/10-6 车辙试件渗水试验/(mL·min-1)
    浸水残留稳定度/% 冻融劈裂残留强度/%
    1 旧料 4.86 5 903 77.3 84.2 1 441 2.7(原路面)
    2 旧料+1.00%再生剂+5.3% AC-13新料 5.76 5 419 70.8 92.0 4 219
    3 旧料+1.00%再生剂+17.6% AC-13新料 5.68 4 565 82.0 95.3 4 531 57.3
    4 旧料+1.00%再生剂+33.3% AC-13新料 5.60 4 000 85.8 97.2 5 027
    5 旧料+1.22%再生剂 6.01 3 032 93.9 88.0 4 380 53.3
    6 规范要求[14] ≥1 000 ≥80 ≥75 ≥2 000 ≤120
    注: 表中添加的再生剂及新料的比例为与旧料的质量比, AC-13新料的油石比为5%。
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  • [1] 谭忆秋, 王佳妮, 冯中良, 等. 沥青结合料紫外老化机理[J]. 中国公路学报, 2008, 21(1): 19-24. doi: 10.3321/j.issn:1001-7372.2008.01.004

    TAN Yi-qiu, WANG Jia-ni, FENG Zhong-liang, et al. Ultraviolet aging mechanism of asphalt binder[J]. China Journal of Highway and Transport, 2008, 21(1): 19-24. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1001-7372.2008.01.004
    [2] 王秉纲, 李平, 张争奇, 等. 矿粉对沥青老化性能的影响[J]. 长安大学学报: 自然科学版, 2007, 27(4): 6-9. doi: 10.3321/j.issn:1671-8879.2007.04.002

    WANG Bing-gang, LI Ping, ZHANG Zheng-qi, et al. Influence of mineral powder on aging properties of asphalt mortar[J]. Journal of Chang'an University: Natural Science Edition, 2007, 27(4): 6-9. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1671-8879.2007.04.002
    [3] 张争奇, 梁晓莉, 李平. 沥青老化性能评价方法[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(1): 1-5. doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2005.01.001

    ZHANG Zheng-qi, LIANG Xiao-li, LI Ping. Evaluation method of asphalt aging properties[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(1): 1-5. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2005.01.001
    [4] 芦军. 沥青路面老化行为与再生技术研究[D]. 西安: 长安大学, 2008.

    LU Jun. Study on aging behavior and recycling technology of asphalt pavement[D]. Xi'an: Chang'an University, 2008. (in Chinese)
    [5] 张建, 肖维, 黄晓明. 沥青路面再生中旧沥青的回收与再生研究[J]. 湖南交通科技, 2006, 32(4): 11-13, 81. doi: 10.3969/j.issn.1008-844X.2006.04.004

    ZHANG Jian, XIAO Wei, HUANG Xiao-ming. The study of reclaiming and recycling in asphalt pavement recycling[J]. Hunan Communications Science and Technology, 2006, 32(4): 11-13, 81. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1008-844X.2006.04.004
    [6] 耿九光. 沥青老化机理及再生技术研究[D]. 西安: 长安大学, 2009.

    GENG Jiu-guang. Study on the aging mechanism and recyc-ling technology of asphalt[D]. Xi'an: Chang'an University, 2009. (in Chinese)
    [7] JTG F41—2008, 公路沥青路面再生技术规范[S].

    JTG F41—2008, technical specifications for highway asphalt pavement recycling[S]. (in Chinese)
    [8] 丰晓, 叶奋, 黄彭. 基于沥青老化的红外光谱羰基吸光度分析[J]. 建筑材料学报, 2008, 11(3): 375-378. doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2008.03.023

    FENG Xiao, YE Fen, HUANG Peng. Infrared spectrum analysis of carbonyl absorbance on asphalt aging[J]. Journal of Building Materials, 2008, 11(3): 375-378. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2008.03.023
    [9] WU Shao-peng, ZHU Guo-jun, LIU Gang, et al. Laboratory research on thermal behavior and characterization of the ultraviolet aged asphalt binder[J]. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2009, 95(2): 595-599.
    [10] 周庆华, 沙爱民. 沥青高温流变评价指标对比[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(1): 27-30, 35. doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2008.01.007

    ZHOU Qing-hua, SHA Ai-min. Comparison of high-temperature rheological evaluation indices for bitumen[J]. Journalof Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(1): 27-30, 35. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2008.01.007
    [11] KUPOLATI W K. Characterization of bitumen extractedfrom used asphalt pavement[J]. European Journal of Scien-tific Research, 2009, 25(2): 226-233.
    [12] KARLSSON R, ISACSSON U, EKBLAD J. Rheological characterisation of bitumen diffusion[J]. Journal of Materials Science, 2007, 42(1): 101-108.
    [13] 陈华鑫, 李宁利, 张争奇, 等. 沥青材料的感温性分析[J]. 长安大学学报: 自然科学版, 2006, 26(1): 8-11.

    CHEN Hua-xin, LI Ning-li, ZHANG Zheng-qi, et al. Temperature susceptibility analysis of asphalt binders[J]. Journal of Chang'an University: Natural Science Edition, 2006, 26(1): 8-11. (in Chinese)
    [14] JTG F40—2004, 公路沥青路面施工技术规范[S].

    JTG F40—2004, technical specifications for construction of highway asphalt pavements[S]. (in Chinese)
    [15] 吕伟民. 沥青再生原理与再生剂的技术要求[J]. 石油沥青, 2007, 21(6): 1-6.

    LU Wei-min. Recycling principle of asphalt and technical requirement of recycling agent[J]. Petroleum Asphalt, 2007, 21(6): 1-6. (in Chinese)
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  • 收稿日期:  2011-07-16
  • 刊出日期:  2011-12-25

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