生物质沥青再生剂的研究进展

生物质沥青再生剂的研究进展

黄静，张宇

(重庆交大交通安全科技研究院有限公司，重庆 400074)

摘要：在道路建设和养护中会产生大量的沥青路面废旧料(RAP)，使用再生沥青路面再生剂具有显著的经济效益。然而传统的石油基再生剂不仅造价高昂，且其在耐高温性能及抗疲劳性能方面表现较差，难以满足再生沥青的使用需求，因此成为了限制再生沥青混合料中RAP掺量的重要因素之一。随着相关研究的不断突破，生物质油逐渐受到研究者们的青睐，其不仅可以提供老化沥青所缺失的轻质组分，还可以有效提高再生沥青的高温性能及耐久性能，尤其是废植物油等生物质油的使用，还可以促进废弃物的在循环利用，符合再生利用的环保主题。但由于生物质再生剂的研究仍处于早期阶段，再生沥青的综合服役性能仍存在许多不足之处，生物质再生剂的配方仍需进一步优化。

关键词：再生剂；再生沥青混合料；RAP；生物能源；生物质再生剂

中图分类号：U414　　　文献标识码：A

相对于水泥混凝土路面，沥青路面具有优异的服役性能及舒适性、噪音小等特点，所以我国已建成的高等级公路中沥青路面所占比例高于90%。沥青路面在使用期间受车辆荷载和外界因素的共同作用，其服役性能在使用过程中将会逐渐衰减[1-3]。根据JTG D50—2017的要求，三级及以上公路设计使用年限为10至15年，按这一设计指标，我国大量沥青路面即将进入大规模维护期。路面轻微病害可以采用微表处、表面再生、超薄磨耗层、表层加铺、就地热再生等专项技术措施进行维护。但路面病害严重的只有将原路面铣刨后重新铺装，在这期间会产生大量的路面废旧料（RAP），由于道路养护里程的逐年增加，我国每年在路面维修养护过程中产生的废旧沥青混合料也呈逐年递增趋势。旧料处置最先面临的就是堆放占地问题和环境污染问题。故相关领域工作者积极探索采用一定的科学技术对废旧沥青混合料进行变废为宝，此举在节约道路维修资源和成本的同时还可以解决旧料堆放引发的环境问题[4,5]。

沥青路面的再生技术主要包括厂拌热再生、就地热再生、厂拌冷再生和就地冷再生[6,7]。而厂拌热再生技术无论是在国内还是国外，它都是应用最为广泛且相对成熟的再生技术。厂拌热再生技术重点主要在以下六方面：（1）原路面沥青混合料的铣刨技术；（2）铣刨料的破碎筛分技术与储存措施；（3）旧料中老化沥青相关技术指标测试；（4）旧料中集料性能分析；（5）再生沥青混合料配合比设计；（6）再生沥青路面的铺筑与质量验收。相关研究及工程应用经验表明，这种技术在保证路用性能的同时旧料使用率也较高，施工工艺简单便于推广，能够将回收旧料的作用发挥到最大程度。该项技术在国内外的起步时间虽然都比较早，但目前仍有很多问题值得深入研究。例如，在分析再生沥青混合料体积参数时需要用到再生沥青混合料理论最大密度，然而再生沥青混合料理论最大密度的计算时由于旧料抽提后集料内部孔隙仍存在部分老沥青，再生沥青混合料的集料相对密度难以测定。如何准确快速的测试出废旧沥青混合料的老化指标？如何精确再生沥青胶结料新旧沥青融合程度？如何从精细化控制角度进行再生技术研究从而提高再生混合料的路用性能？而解决上述科学问题的主要措施之一在于研发出一款高性能环保型的沥青再生剂，不但能够增强老化沥青与新沥青的融合，提高再生沥青混合料路用性能，而且会达到降低新沥青掺量的效果。

沥青时石化产品中的附属产品，不仅体量巨大且其造价十分低廉，因此收到广泛应用，而再生剂的组成材料造价要远高于沥青，因此，现今常用再生剂的价格相对昂贵[8,9]。同时，传统再生剂仍存在以下不足：（1）再生剂的主要成分为轻质油分，在高温下拌合时容易出现挥发现象；（2）石油类中芳香分含量高，这些芳香分来源于石化矿物油，不饱和键较多，在高温条件下容易发生氧化反应生成羰基，因此此类再生沥青的再老化性能往往不佳。此外，目前传统的轻质油分再生剂主要为石油基类，而石油基类材料本质是一种不可再生资源，与再生的意义存在异议，其本质上是一种非再生的技术[10]。生物能源与风能、太阳能同属绿色能源，主要以有机垃圾、农林废物等生物质为原材，经过现代生物工艺液化得到，可用于各种化工产品或原料。近年来，随着生物质能源相关技术的成熟，相关研究者期待可再生的生物质材料能解决越来越紧迫的石化危机。目前，部分研究者已经开展了采用生物质油来替代石油基类材料来开发再生剂的研究[11]，并且相关研究结果也表明了生物质材料能够对老化沥青的服役性能起到良好的改善效果[12]。

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