复合生物油再生剂研发及其对长期老化沥青成分的影响

为了研发一种新型复合生物油再生剂,并探究其对长期老化沥青化学成分的再生作用,采用蓖麻油植物沥青(COA)与环氧大豆油(ESO)按照不同复配比例制备了复合生物油再生剂,确定了复合生物油中蓖麻油植物沥青与环氧大豆油的最优复配比例;基于红外光谱变化研究了蓖麻油植物沥青与环氧大豆油的原位动态化学反应机制,以及沥青再生前后的化学成分变化情况。结果表明,按照蓖麻油植物沥青和环氧大豆油质量比1∶3复配制得的复合生物油再生剂可以有效地将长期老化沥青的基本性能恢复至老化前水平。蓖麻油植物沥青和环氧大豆油发生了开环缩合反应,生成含脂肪族的聚合物,该反应在老化沥青再生过程中仍然可以持续地进行,并继续影响再生沥青的基本性能。在蓖麻油植物沥青和环氧大豆油的共同作用下,再生沥青中的亚砜基和羰基官能团含量减少。该研究提供了一种长期老化沥青的复合生物油再生剂,并揭示了其对长期老化沥青化学成分的影响及再生作用。

废旧沥青路面绿色高值化冷态再生循环利用关键技术及示范应用

围绕废旧沥青路面绿色高值化再生利用中“新旧沥青之间混溶难”、“残余水对性能牵制强”和“施工质量变异性大”等技术难题,在国内外率先将“烹饪废油处治”和“废旧沥青路面材料再生”结合,发明了沥青质沉淀干扰技术,研发了生物油基系列再生新材料,实现了老化沥青冷态活化再生技术的“促溶升级”;研发了确定残留含水率的试验方法,提出了旧料预润技术,建立了基于性能平衡的设计方法,实现了冷态活化沥青再生技术的“减水增效”;建立了再生材料多指标分级数据库,构建了生产施工质量控制体系,实现了冷态活化沥青再生技术的全流程“控变提质”。“产学研用”以废治废形成了具有自主知识产权的废旧沥青路面绿色高值化冷态再生循环利用关键技术,推动了传统再生沥青路面工程的技术升级,实现了全产业链技术应用和示范,促进了交通运输行业绿色、循环、低碳发展,取得了显著的经济和社会效益。

基于材料复合理论的老化沥青再生规律

通过复合材料的性能模型及相关沥青组分调合模型的研究,从理论上说明了再生沥青材料性能的可设计性及其材料复合效应.以老化沥青和新沥青及再生剂为基质组分,设计复合再生试验,通过常规物理指标、SHRP指标和感温指标分析新沥青、再生剂对老化沥青的复合再生规律,并推导了再生沥青的复合性能模型.试验结果表明:再生沥青与新沥青掺量在针入度、软化点、高温车辙因子、低温劲度模量及针入度指数指标方面具有良好的对数线性或线性复合关系;再生剂与旧沥青的复合针入度符合Grunberg方程,且再生剂对老化沥青的再生规律与新沥青对老化沥青的再生规律基本相同;尽管在低温延度方面,新沥青及再生剂与旧沥青的复合规律均较差,但再生剂对旧沥青延度及其他性能的改善远优于新沥青.

新型老化道路沥青再生剂

分别考察了6种基础油和5种改性剂对老化沥青再生效果的影响,通过优化制备出了新型老化道路沥青再生剂。结果表明,优选出蜡油C与蜡油E做再生剂的调和基础油,二者质量比以2:1为宜;改性剂羟基苯甲酸酯对再生沥青延度的改善效果最明显;将调和基础油与羟基苯甲酸酯混合(二者质量比为80/20)可作为沥青再生剂的主要成分,在其中加入防老剂与紫外线吸收剂,可制备出合成沥青再生剂。当后者加入质量分数为8%时,再生沥青的低温延度、软化点和针入度均恢复到50 A新沥青水平。合成沥青再生剂综合效果优于所选的进口与国产沥青再生剂。

基于正交试验的桐油复合沥青再生剂组成设计研究

【目的】深入研究桐油复合沥青再生剂对老化沥青的综合再生效果。【方法】以桐油、增塑剂、增黏树脂和有机蒙脱土(OMMT)为再生剂的主要原材料,通过正交试验方法,以再生沥青的软化点、25℃针入度、15℃延度和135℃黏度为评价指标,分析确定再生剂各原材料的最佳配比。通过动态剪切流变仪(DSR)试验、弯曲梁流变仪(BBR)试验对桐油复合沥青再生剂恢复老化沥青性能的可行性进行有效性验证。【结果】桐油复合再生剂中桐油、增塑剂、增黏树脂和OMMT的最佳质量配比为25∶5∶2∶3;桐油复合沥青再生剂可以有效恢复老化沥青的性能至基质沥青的水平,且其高、低温流变性能均优于基质沥青的。【结论】研究成果可为后续开展桐油复合再生剂恢复老化沥青的抗老化性和微观结构等方面的研究提供一定的基础。

生物型沥青再生剂对老化沥青再生性能的影响

基于沥青老化及再生机理,自主开发了生物型沥青再生剂。室内模拟了沥青短期老化,依据沥青的老化程度确定了沥青再生剂的最佳添加量,并对沥青的再生效果进行了评价。试验结果表明:沥青的老化主要是由于组分移行造成,根据"相似相溶"原理,开发的生物型沥青再生剂能很好地改善老化沥青的组分重分布,调节沥青组分之间的相溶性,对老化沥青形成了良好的再生效果,再生沥青的性能可完全恢复至原样沥青的水平,其中以CO型沥青再生剂的再生能力最好。

糠醛裂化油沥青再生剂最佳掺加比例确定

沥青路面老化会产生大量的废弃材料,如果能够选择合理的沥青再生剂充分利用这些废弃材料,将会节约大量的原材料和保护自然环境。利用糠醛裂化油作为沥青再生剂,通过原沥青、室内老化原沥青、掺加不同比例再生剂的室内老化原沥青室内实验室三大指标实验对比,得出最佳比例的糠醛裂化油沥青再生剂的掺加比例,再添加一些原沥青,使最佳比例再生剂的老化沥青性能达到规范要求。

以废机油和废润滑脂为再生剂的SMA再生沥青混合料性能研究

采用废机油(WEO)和废润滑脂(WG)作为再生剂,选用RAP的掺量(按骨料的重量分)为10%、20%、30%和40%,对应的再生剂的用量分别为沥青重量的0%、3%、6%和9%。考虑了28种SMA混合料组合,并对成型的试件进行性能试验,分析RAP含量、再生剂类型和用量三个自变量对高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性的影响。试验结果表明,掺加废机油(WEO)和废润滑脂(WG)均能提高再生沥青混合料的高温稳定性、水稳定性,但WEO和WG对于低温抗裂性能的提升较小。比较WEO和WG的提升效果可以发现,WEO的总体表现优于WG。总体来看,掺加30%RAP加6%WEO的SMA混合料表现最优异。

植物油/石化油基再生剂对RAP力学性能的影响研究

采用植物油基与石化油基两种再生剂对就地热再生沥青混合料的力学性能进行对比研究,通过沥青针入度、延度以及软化点试验确定再生剂最佳掺量,并在此基础上采用车辙试验、弯曲破坏试验、冻融劈裂试验及动态模量试验分别评价再生沥青混合料的力学性能。结果表明:随着再生剂掺量的增加,沥青的针入度、延度升高,软化点下降;在相同掺量下,植物油基再生沥青针入度、延度高于石化油基再生沥青,综合考虑经济性与功能性要求,推荐该老化沥青植物油再生剂的最佳掺量为14%.植物油基再生混合料的高温动稳定度约为石化油基再生混合料的85%,而低温最大弯拉应变高出其21%,残留稳定度及冻融劈裂强度比两者均达到90%以上,在标准设计条件下动态模量与SMA类沥青混合料相当,综合力学性能优秀。植物油基再生剂资源丰富、价格低廉、性能优良,在就地热再生沥青路面中具有广阔的应用空间。

废油再生沥青二次老化后的性能与组分变化

目前对于回收废油再生沥青的研究热点集中于其是否能使老化沥青的各项性能恢复至原有水平,而对再生沥青二次老化后的性能损失关注较少。基于此,研究采用具有代表性的废食用油(RCOB)、废生物油(RBOB)、废机油(REOB)再生剂对具有13年服役历史的70#沥青进行再生,并对再生沥青进行RTFOT,PAV20h,PAV40h三阶段的老化模拟,跟踪每阶段老化后再生沥青的基本指标、高温稳定性和低温抗裂性的变化,对各阶段老化后的再生沥青组分变化进行分析,探索其性能改变与组分变化间的深层原因。研究结果表明:3种再生剂都能以提升轻质组分的方式将回收沥青的基本性能恢复至原始水平附近;RCOB以提供饱和分为主,但其会在RTFOT后迅速流失,致使各项性能在该阶段迅速下降,继续老化后,组分状态趋于稳定,性能下降也逐渐缓和;REOB再生沥青由于原料中存在机械金属残渣构成的灰分,其对沥青的氧化和缩聚存在催化作用,导致REOB再生沥青在长期老化后性能迅速下降且没有逐渐稳定的趋势;RBOB再生沥青由于具备相对稳定的胶体结构,且不存在对老化起催化作用的灰分,在3阶段老化中其组分损失过程是最稳定有序的,因此,其性能也表现为阶段性的合理损失;研究基于组分变化提出了新指标"测试沥青与原始沥青各组分间的平均偏差σ"来衡量沥青的老化程度,该指标与针入度,延度,软化点,低温临界开裂温度,135℃高温黏度这5个指标具有显著相关性。研究表明对于再生沥青的评价,不能仅注重再生后与原始沥青的性能差距,应更多地集中到再生沥青二次老化后的性能损失上,以筛选出真正性能优良,抗老化能力显著的再生剂产品。