瀝青再生劑擴散行為及其影響因素研究.pdf

1、本文選用三種不同瀝青進行實驗室模擬老化,用三種不同再生劑對老化瀝青進行再生。采用濁度滴定實驗、溶解法、共混性研究、擴散實驗和瀝青材料實驗等,并探討添加不同再生劑對老化瀝青膠體穩(wěn)定性的影響規(guī)律,再生劑與老化瀝青的相容性與共混性,再生劑與老化瀝青的復合性質和不同再生劑在老化瀝青中的擴散規(guī)律等。
　　 對瀝青、老化瀝青和再生瀝青進行濁度滴定實驗和四組分分析,實驗結果表明:瀝青隨老化深度的增加,其膠體穩(wěn)定性隨之降低。四組分的含量變化影響

2、瀝青的膠體穩(wěn)定性,其中瀝青質含量變化對瀝青膠體穩(wěn)定性的影響最大。老化瀝青通過添加合適的再生劑可以使瀝青的膠體穩(wěn)定性得到恢復,從而達到有效再生。芳香分含量高,瀝青質含量低的再生劑再生效果好。
　　 用27種已知Hansen溶解度參數的溶劑通過溶解法確定老化瀝青和再生劑的溶解度參數。運用MATLAB程序對溶解實驗中可溶點進行球體模擬,得到模擬球體球心就是樣品的Hansen溶解度參數。模擬結果與溶解實驗結果的吻合度基本在80％以上。再

3、生劑R3的δp和δh值較大,所以極性和氫鍵作用較強。再生劑R2、R3和復合再生劑A3與三種老化瀝青的Hansen溶解度參數差較小,所以它們之間的相容性好。由于再生劑R1與三種老化瀝青的Hansen溶解度參數之差大,所以再生劑R1與老化瀝青的相容性較差。采用修正的Flory—Huggins方程計算老化瀝青和再生劑的混合自由能并探討它們之間的共混性。結果表明三種老化瀝青的溶解度參數值和芳碳率均比相應的原料瀝青高,而H/C則降低。再生劑R1的

4、溶解度參數與三種老化瀝青的溶解度參數之差大于1.909(J/cm3)0.5,且再生劑R1與加德士老化瀝青在25℃時的混合自由能ΔGm>0,故再生劑R1與加德士老化瀝青的混合過程為非自發(fā)過程。三種老化瀝青與R2、R3和復合再生劑在25℃的混合自由能ΔGm<0,則混合過程均為自發(fā)過程。
　　 三種不同再生劑對老化瀝青進行再生實驗,得到的再生瀝青滿足高等級道路石油瀝青技術要求(GB/T15180-2000)相應的瀝青質量等級,但是再生

5、劑R1再生的瀝青抗老化性質較差,烘后質量損失接近1.0％。用針入度指數和粘溫指數對再生瀝青感溫性進行評價。實驗結果表明再生瀝青在低溫和中高溫區(qū)的感溫性均好于原料瀝青,其中再生劑R3再生的再生瀝青感溫性較好；三種再生劑對再生瀝青中溫區(qū)的感溫性影響無明顯規(guī)律,再生劑增加了老化瀝青的感溫性；再生劑R1對再生瀝青的高溫區(qū)感溫性有所降低,而再生劑R2和R3則是略有增加。再生劑、老化瀝青和再生瀝青的粘度性質滿足復合理論,再生劑與老化瀝青復合的粘度規(guī)

6、律性強,可以通過內插或外延推算再生劑和老化瀝青的用量。對再生瀝青及其RTFOT殘留瀝青、PAV殘留瀝青進行SHRP分析,最終確定其路用性能等級。從動態(tài)剪切流變實驗和彎曲梁流變實驗結果看以看出:再生劑的加入使瀝青的高溫抗車轍能力略有降低但也基本能恢復達到新鮮瀝青的性質；再生劑的加入增強了瀝青的抗疲勞能力及抗低溫開裂能力。
　　 再生瀝青混合料配比設計是瀝青刨除料熱拌再生過程中的關鍵步驟。用兩種再生劑對三種瀝青刨除料熱拌再生。對舊瀝

7、青進行性質分析和再生試驗,再生瀝青進行動態(tài)剪切流變實驗。加入新集料調整再生集料級配,使再生集料級配滿足規(guī)范要求。通過配比設計實驗,得到再生瀝青混合料配比設計各項參數均滿足規(guī)范要求。在60℃和30℃時,再生瀝青的動態(tài)剪切流變分析得到再生瀝青材料的粘彈性得到有效恢復,兩種再生劑再生的金華路和大勇街的再生瀝青抗車轍性質好。在抗水損實驗中,只有再生劑B再生的金華路瀝青混凝土的殘余穩(wěn)定度小于75％,其殘余穩(wěn)定度為64.8％。回彈模量實驗中再生瀝青

8、混凝土回彈模量大多在2000～4000MPa之間。再生劑B再生的瀝青混凝土馬歇爾穩(wěn)定值與回彈模量均小于相應的再生劑A再生的瀝青混凝土。
　　 不同再生劑在老化瀝青中的擴散并用Fick擴散公式計算擴散系數,研究溫度、時間、分子大小和極性對于擴散系數的影響。結果表明溫度對于擴散系數有很大的影響,溫度升高擴散作用加大；擴散時間增加,再生劑在瀝青中濃度梯度變小,擴散系數減??；距初始界面距離大,濃度梯度小,相應擴散系數小；不同再生劑之間的