利用废旧一次性餐盒制备老化沥青再生剂的研究

在我国每年因路面翻修而产生的废旧沥青混合料达25亿t,同时自新冠疫情爆发以来,“宅经济”催生下的外卖行业激增15%左右,每年产生的废旧一次性餐盒高达450亿个。为了有效解决上述二者对环境造成的污染和资源浪费,以地沟油和废旧一次性餐盒为原材料,研制出了老化沥青再生剂,并对废旧沥青混合料进行还原再生,以达到废物循环再利用,资源节约的目的。实验结果表明:该再生剂不仅使老化沥青的针入度、软化点、低温延度恢复到基质沥青水平,同时还提高了再生沥青的抗老化性能和疏水性能,研制产品具有广阔的应用前景。

SBR与生物油恢复老化SBS改性沥青性能及机理研究

【目的】苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene block copolymer,SBS)改性沥青老化后存在基质沥青硬化、脆化及SBS聚合物有所降解的问题,用传统再生方式难以有效恢复老化SBS改性沥青的性能。为有效恢复老化SBS改性沥青的路用性能,采用丁苯橡胶(styrene-butadiene rubber,SBR)与生物油对老化SBS改性沥青进行复合再生。【方法】首先,通过室内模拟老化试验制备得到了老化SBS改性沥青,采用高速剪切仪在老化SBS改性沥青中掺入SBR和生物油,得到复合再生沥青;然后,对再生后的沥青进行三大指标测试及高低温流变性能测试;最后,通过红外光谱、原子力显微镜和荧光显微镜试验探究SBR和生物油再生沥青的机理。【结果】SBR和生物油复掺后得到的再生沥青的综合性能更优,再生沥青的复数剪切模量G*随再生剂掺量的增加呈降低趋势。再生后沥青的刚度大幅减小,老化沥青的柔韧性得到恢复,应力耗散能力得到提升,脆性得到降低,低温性能得以显著改善。SBR和生物油复合再生可以补充老化SBS改性沥青的轻质组分,混掺SBR和生物油后沥青质和胶质的比例有所降低,轻质组分对蜂状结构的蜡结晶有抑制作用。再生沥青的荧光物质大幅增加,且分布更密集,老化SBS改性沥青的韧性和黏度得到显著恢复。【结论】恢复老化SBS改性沥青性能的SBR与生物油的推荐掺量分别为6%、5%。该研究为老化SBS改性沥青混合料的再生提供了理论依据。

生物油再生剂热再生老化SBS改性沥青及混合料性能研究

基于针入度指标体系试验和路用性能研究了生物油再生剂热再生老化SBS沥青胶结料及其混合料的路用性能,以技术性能接近SBS改性沥青(I-C)为指标,确定了生物油再生剂的最佳掺量。试验结果表明:随着生物油再生剂掺量的增加,再生SBS改性沥青的低温性能和弹性恢复率提高,但高温性能降低;掺加生物油可提高热再生混合料的低温抗裂性能、水稳定性和抗疲劳耐久性,但掺量过多会显著降低热再生混合料的高温抗车辙变形能力。生物油可作为芳烃油再生剂的替代产品,生物油再生剂的适宜掺量为老化SBS改性沥青质量的9%~12%。

SBS改性沥青在不同老化状态下的多次再生评价

针对轻度老化、临界老化及PAV压力老化状态的SBS改性沥青进行多次老化与再生试验研究,通过针入度试验、测力延度试验、弹性恢复率试验对多次老化与再生SBS改性沥青进行评价。结果表明,多次老化与再生后SBS改性沥青的针入度减小,老化再生次数越多,老化越严重,SBS改性沥青越难恢复到老化前的针入度水平,典型的流变特性消失。测力延度试验拉伸柔量、延伸度、韧性比及弹性恢复率指标对老化条件、老化再生次数较为敏感,多次老化与再生后SBS改性沥青的低温性能显著降低。建议对轻微老化和临界老化状态的SBS改性沥青进行3次以上再生及严重老化状态的SBS改性沥青进行2次以上再生时,可作为老化的普通沥青使用。

沥青路面就地热再生技术及其在公路养护中的运用

公路建设已进入大规模养护时期,就地热再生技术作为公路养护的关键技术之一,具有节约成本与资源、减小污染的作用,因此值得研究。该文研究路面就地热再生技术中的沥青老化及再生机理、就地热再生沥青混合料配合比设计、沥青路面就地热再生加热关键技术,并以G320清镇至夏云公路路面改造工程为例,对就地热再生技术在二级公路中的应用进行阐述,旨为此类公路养护施工提供一定的参考作用。

基于表面润湿理论的再生剂-老化沥青界面扩散行为评价

为研究再生剂-老化沥青界面扩散行为及其影响因素,采用Wilhelmy吊片法测试了不同温度下再生剂的表面张力及其与老化沥青间的接触角,计算得到润湿过程中的热力学参数浸润功和动力学参数润湿速度(润湿时间),研究了再生剂自身性质、环境温度及沥青老化程度对界面扩散行为的影响。结果表明:环氧大豆油(ESO)的掺入降低了再生剂的接触角,增大了浸润功,加快了润湿速度,缩短了润湿时间,提升了再生剂的润湿性能,促进了再生剂-老化沥青的界面扩散,而十二烷基苯磺酸(DBSA)的掺入则对再生剂-老化沥青的界面扩散有不利影响;温度对再生剂-老化沥青界面扩散行为影响显著,随着温度升高,再生剂的黏度降低,接触角减小,润湿速度加快,再生剂在较短时间内即可充分包裹老化沥青表面;再生剂表面张力越大,其在老化沥青表面浸润功越大,界面扩散动力越大,扩散过程更易自发进行;再生剂在老化沥青表面的接触角越小,其在老化沥青表面的润湿速度越快,再生剂液滴更容易形成包裹老化沥青表面的再生剂膜;再生剂的黏度越低,流动性越好,其在老化沥青表面的润湿速度越快,有利于再生剂-老化沥青界面的扩散;沥青的老化对再生剂-老化沥青的界面扩散有不利影响,随沥青老化程度的加深,再生剂在其表面的润湿性能下降,界面扩散程度降低。故为保证再生剂对老化沥青的再生效果,在再生剂选择及研发时,应优先选用表面张力更大、黏度更低且与老化沥青间接触角更小的再生剂。