第４２卷第ｌ期 ２０１３年１月 当 代 化 工 Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｖｏ１．４２．ＮＯ．１ Ｊａｎｕａｒｙ，２０１ ３
再生沥青抗老化性能评价
刘 锐，廖克俭 ，王洪国，马晓明
（辽宁石油化工大学，辽宁抚顺１１３００１）
摘 要：于实验室将沈阳机场路废旧沥青混合料和沈阳高速公路废旧沥青混合料回收，测得两种沥青回收 率均大于３％，根据其理化性质选用自制的ＬＫＪ—Ｉ型再生剂调和废旧沥青，并根据回收率补充适量的新沥青， 调配出符合《公路沥青路面施工技术规范》ＪＴＧ Ｆ４０—２００４的再生沥青，通过ＴＦＯＴ实验（薄膜烘箱实验）评价 两种沥青的抗老化性能，初步讨论了调和法对两种沥青的再生效果。 关键词：再生沥青；抗老化性能；回收率；评价 中图分类号：ＴＥ ６２６．８ ６ 文献标识码： Ａ 文章编号： １６７１—０４６０（２０１３）Ｏ１—００２１—０４
Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ Ａｎｔｉ－ａｇｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｒｅｃｙｃｌｅｄ Ａｓｐｈａｌｔ
ＬＩＵＲｕｉ，ＬＩＡＯＫｅ－ｊｉａｎ＊，ＷＡＮＧＨｏｎｇ－ｇｕｏ，ＭａＸｉａｏ—ｍｉｎｇ （Ｌｉａｏｎｉｎｇ ＳｈｉｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｆｕｓｈｕｎ １１３００１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｅ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｗａｓｔｅ ａｓｐｈａｌｔ ｗｅｒｅ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｆｒｏｍ Ｓｈｅｎｙａｎｇ ａｉｒｐｏｒｔ ｗａｓｔｅ ａｓｐｈａｌｔ ａｎｄ Ｓｈｅｎｙａｎｇ ｈｉｇｈｗａｙ ｗａｓｔｅ ａｓｐｈａｌｔ．Ｔｈｅｉｒ ｒｅｃｏｖｅｒｉｅｓ ｗｅｒｅ ｂｏｔｈ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ３％．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｐｈｙｓｉｃａｌ－ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｒｅｃｏｖｅｒｉｅｓ，ｔｈｅ ｒｅｇｅｎｅｒａｎｔ ＬＫＪ—１ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｃｙｃｌｅ ｔｈｅｍ，ａｎｄ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｏｆ ＪＴＧ Ｆ４０－２００４．Ａｎｄ ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ａｎｔｉ—ａｇｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｗａｓ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ＴＦＯＴ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｂｌｅｎｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｗａｓ ｐｒｉｍａｒｉｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｓｐｈａｌｔ；Ａｎｔｉ—ａｇｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；Ｒｅｃｏｖｅｒｙ；Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
沥青的抗老化性能是影响其路面使用寿命的主 要因素之一…。沥青路面在使用一些年限后，受循
环应力和交通应力的影响，以及高温冰冻的交替作 用，出现了很多的病害，诸如拥包，沉陷，车辙， 网裂等，沥青路面老化，沥青路面难以承受快速增 长的高负荷交通量，行车的安全得不到保障，舒适 性受到严重影响。因此关于道路受到损害需要翻新 或者补修随之残留的废旧沥青混合料的处理问题愈 发重要。目前根据国民经济的需求以及人们环保意 识的提高和能源危机的日益严重，废旧沥青再生技 术已经得到很大的发展。但由于基质沥青结构的复 杂性，最终更反映在最终反映在沥青抗老化性上有 很大的差别，因此对再生沥青抗老化性的研究有很 大的必要。
１实验部分
１．１实验原料和仪器 １．１．１原料 废旧沥青：沈阳机场路废旧沥青｝昆合料；沈阳 高速公路废旧沥青混合料（ＳＢＳ），新沥青：辽河 ＡＨ一９０ 沥青；辽河Ｉ—ｃ类ＳＢＳ改性沥青，再生剂： ＬＫＪ—Ｉ型再生剂（自制ｏ １．１．２仪器 ８２型沥青薄膜烘箱（无锡市石油仪器设备厂）， ＳＹＤ一２８０６Ｅ全自动沥青软化点实验器（上海昌吉地 质仪器有限公司），ＳＹＤ一２８０１Ｃ沥青针入度试验机 （上海昌吉地质仪器有限公司），ＬＹ型沥青延度测 定仪（无锡市石油仪器设备厂）。 １．２沥青的回收 本实验采用溶剂抽提法，先用溶剂苯将废旧沥 青混合料中的沥青进行溶解，然后把混合液倒人容 器中进行抽提１ ｈ以上，再将抽提液倒出重复抽提
一次，使沥青全部容到溶剂中去。将沥青抽提液进 行加热抽滤，去除其中的矿粉，再把沥青溶液倒人 蒸馏瓶中加热蒸馏，在８４。Ｃ左右蒸出溶剂苯，得到 粗沥青。最后将粗沥青减压蒸馏，去除其中残留的 溶剂和水，并称重即可得到回收沥青－ｚ 。
２实验结果与讨论
２．１沥青的再生 废旧沥青路面的再生，指的是将旧沥青路面经 过翻修或者裁挖、回收、破碎、筛分等工序后，与
孽 ２刘０１锐２－（０ｌ９９－８１５２一），男，辽宁抚顺人，硕士研究生，２ｏ１３年毕业于辽宁石油化工大学化学工艺专业，研究方向：沥青加工工艺。Ｅ－ｍａ１］ 通讯作者：］点 碧｛ 爨 ‘ 教授，博士，研究方向：石油化学品的研制与开发。Ｅ—ｍａ１］：１ ３９０４１３８３９５＠１ ２６．ｃ。ｍ。
２２ 当 代 化 工 ２０１３年１月
再生剂、新沥青、新集料等按照一定比例重新拌合， 使其能够一定路用性能的工艺技术。 ２．１．１ 回收沥青理化性质分析
回收沥青与基质沥青理化性质分析见表１。
表１ 回收沥青与基质沥青理化性质对比表 Ｔａｂｌｅ １ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｏｌｄ ａｓｐｈａｌｔ ａｎｄ ｎｅｗ ａｓｐｈａｌｔ 项目 餮 软化 ℃延度，ｍ晕
由表１可知，两种废旧沥青的针人度偏低、软
化点较高、延度严重偏低，与两种基质沥青差距较 大，说明这两种废旧沥青老化严重，三大指标远远 不能符合《公路沥青路面施工技术规范》ＪＴＧ Ｆ４０—２００４的要求” 。
２．１．２废旧沥青再生 废旧沥青再生剂能够改变旧沥青的三大指标，
改善沥青的路用性能 。实验室选用自制的Ｌｌ（Ｊ—Ｉ 型再生剂分别对两种废旧沥青进行再生，并根据回
收率补充适量的新鲜沥青。经过反复实验，最终确
定两种旧沥青的再生剂加入量均为１０％，再生结果
见表２。 由表２可以得知，ＬＫＪ—Ｉ型再生剂在加剂量为
１０％时，沥青的三大指标最好。沈阳机场路废旧沥
青再生后可达到ＡＨ一９０指标的重交通道路石油沥
青技术要求；而沈阳高速公路废旧沥青再生后可达 到ＳＢＳ（Ｉ）一Ｂ指标的聚合物改性沥青技术要求 ，说
明ＬＫＪ—Ｉ型再生剂对两种沥青的再生效果良好，应
用范围比较广泛。
表２旧沥青再生后理化性质与标准对照表 Ｔａｂｌｅ ２ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｓｐｈａｌｔ
２．２沥青的老化
试验所采用的仪器主要有薄膜加热烘箱、盛样
皿、温度计、天平等。分别注入内直径为１４０ ｍｍ
的圆盘形盛样皿（５Ｏ±０．５）ｇ沥青，并形成厚度均匀的
薄膜删。将烘箱加热至１５０，１６３，１８０℃温度下进行
高温模拟老化，并以５．５ ｒ／ｍｉｎ的速度在水平方向
上旋转，每隔５ ｈ取出一组试样，测定其质量损失。
２．２．１失重系数法评价再生沥青抗老化性能
实验室采用８２型沥青薄膜烘箱进行ＴＦＯＴ实验
，是将沥青暴露在热空气条件下，沥青的质量变
化，一方面是由于沥青中轻组分的挥发造成的；另
一方面是因为沥青与空气中的氧发生化学反应。对
于再生沥青，由于加入了再生剂，轻组分的挥发量
远远大于氧化反应的增加量㈣。因此，本实验只考
虑沥青挥发造成的质量损失。
随着老化温度的升高以及老化时间的延长，两
种再生沥青中的轻组分逐渐蒸发，失重率逐渐增加，
以老化时间和失重率为横纵坐标作图，见图１—２。
由图ｌ和图２可以看出，在实验室所测定的温
度范围内，再生沥青的失重率与老化时间呈线性关 系，符合线性方程：
Ａｍ＝２ｔ＋ｃ （１）
式中：△ 一失重率／％； Ａ一为失重系数； ｒ一老化时间，ｈ； ｃ一与沥青物性有关的常数。
从失重系数 可以简单方便地评价再生沥青的 抗老化性能。由图１和图２所确定的失重系数结果 见表３。
老化时Ｉ￣］／ｈ 图１ 沈阳机场再生沥青失重率与老化时间关系 Ｆｉｇ・１ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ｒａｔｅ ａｎｄ ａｇｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆ Ｓｈｅｎｙａｎｇ ａｉｒｐｏｒｔ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｓｐｈａｌ
ｔ 第４２卷第１期 刘 锐，等：再生沥青抗老化性能评价 ２３
３・０
２・５
－‘
１．０
０・５
０．０ ｏ 】Ｕ ｌ ｂ ０ ｂ ：３（Ｊ 老化时间／ｈ 图２沈阳高速（ＳＢＳ）再生沥青失重率与老化时间关系 Ｆｉｇ．２ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ｒａｔｅ ａｎｄ ａｇｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆ Ｓｈｅｎｙａｎｇ ｈｉｇｈｗａｙ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｓｐｈａｌｔ
表３两种再生沥青失重系数与时间关系 Ｔａｂｌｅ ３ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｎｄ ａｇｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｓｐｈａｌｔ 样品 老化温度Ｐｃ 数学模型 失重系数Ａ ｌ５Ｏ 沈阳机场 １６３ ｌ８０ １５０ 沈阳高速 １６３ （ＳＢＳ） １８０ Ａ ｎｒ＝０．４３５ ８４＋０．０２８ ９４ｔ Ａ￣ｒ：－０．５４３ ２２＋０．０４ｌ ４９ｔ Ａ ＝０．７０６ １６＋０．０８５ ８６ｔ △ｎｒ：＇－０．５２ｌ ２２＋０．０２４ ８９ｔ Ａ ｍ＝０．５５９ ９２＋０．０４１ ７７ｔ Ａ ｎｒ＝０．７００ １９＋０．０７７ ６８ｆ ０．０２８ ９４ ０．０４ｌ ４９ ０．０８５ ８６ ０．０２４ ８９ ０．０４１ ７７ ０．０７７ ６８
由表３可知，随着老化温度的升高，失重系数
逐渐增大，表现出在高温条件下失重明显增加。从
的大小可以看出，在１５０ ｃｃ和１８０ ｃｃ温度下，失重 系数的大小关系为：沈阳高速＞沈阳机场；在１６３
温度下，两种再生沥青的失重系数几乎一致。由此可 见，沈阳高速路ＳＢＳ再生沥青的抗老化性能略好与沈
阳机场路再生沥青；也可反映出ＳＢＳ废旧沥青的再生
效果好于高等级道路废旧沥青再生效果。
２．２．２建立动力学模型 沥青老化属于一级反应 ，可以用失重增加来
表示反应进行的深度，因此回归方程的斜率即沥青 老化的失重系数就为对应温度下的反应速率常数
ｋ，根据Ａｒｒｈｒｅｎｉｕｓ方程有： ｌｎｋ＝一Ｅａ／（ＲＴ）＋ｌｎＡ （２） 以一ｌｎｋ对１／Ｔ作图，经线性回归，解得直线的 斜率为 Ｒ，直线外推至ｌＩＴ＝０，Ｙ轴的截距即为
ｌｎＡ，从而求出沥青老化活化能厶和指前因子 ， 见图３。 将Ａｒｒｈｒｅｎｉｕｓ方程带入式（１）中，可得：
△ｍ＝ｃ＋Ａｔｅ—Ｅａ／ＲＴ （３） ｃ是与沥青物理性质有关的常数，见表３。两种
沥青的动力学参数见表４。 将表４中的动力学参数带人到式（３）中，可得
两种再生沥青的失重动力学方程： 沈阳机场：Ａｍ＝ｃ＋４．２７７×１０５ｔｅ ２／Ｔ （４） 沈阳高速：Ａ ｍ＝ｃ＋７．２５７ Ｘ １０５ｔｅ ∞／Ｔ （５）
１／ １０ 图３一Ｉｎｋ与１ 的关系图 Ｆｉｇ．３ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ＿ｌｎ五ａｎｄ １／Ｔ
在不同温度下，沥青的失重率与时间的关系可 已通过方程（４）与方程（５）计算得到。通过所建
立的老化动力学模型，可对不同温度下沥青的老化 进行验证。从表４中可以看出，沈阳高速ＳＢＳ再生
沥青有较大的活化能和较小的反应速率常数，说明
沈阳高速ＳＢＳ再生沥青的抗老化性能好于沈阳机场
再生沥青，这也验证了失重系数法考察两种再生抗 老化性能的结论。
表４两种沥青的动力学参数 Ｔａｂｌｅ ４ Ｄｙｎａｍｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｒｅｃｙｃｌｅｄ ａｓｐｈａｌｔ 样品 老化温度／℃Ｍ（１０・ｈ ）相关系数Ａ／（１０ ・ｈ－＇）Ｅ．／（ｋＪ・ｔｏｏｌ ）
１５Ｏ ２４．８９ 沈 ＳＢ Ｓ ０．９９９９４ ７．２５７ ６０．４６２ ｆ １ ． ． ． １８０ ７７．６８
３结论
（１）选用Ｌ 一Ｉ型再生剂加入量为１０％时，
沈阳机场和沈阳高速两种废旧沥青分别可以达到
ＡＨ一９０和ＳＢＳ（Ｉ）一Ｂ指标要求，再生效果较好，再生
剂的应用范围广泛。
（２）随着老化温度的升高，再生沥青的失重系
数增大；老化时间越长，失重率越大。在相同的老 化时间和老化温度下，沈阳高速（ＳＢＳ）再生沥青
的抗老化性能略好于沈阳机场再生沥青；说明ＬＫＪ—
Ｉ型再生剂对ＳＢＳ废旧沥青的再生效果更好。
（３）沥青的老化，遵循一级反应动力学方程，
利用失重系数建立老化动力学模型可表征沥青老化
动力学过程，求得动力学参数，方法简单可靠。 （４）沈阳高速（ＳＢＳ）再生沥青与沈阳机场再
生沥青相比，具有较大的动力反应活化能，这也说
明其具有较好的抗老化性。 （下转第２７页）