探讨掺生物沥青的乳化沥青冷再生混合料强度特性及路用性能

尹红燕

摘 要：路面的修建以及翻修往往都会涉及旧沥青的再次使用，再生剂在其中发挥着重要的作用，通常情况下能够恢复部分旧沥青材料中的使用性能。但在对沥青材料进行会回收再利用前，需要对旧沥青材料中的物质含量、旧料的强度以及是否符合再利用标准等问题进行全面考察。进而保证旧料回收后的基本性能，进而为新料的掺加，基本强度的保证提供依据。生物沥青的制备一般需要根据生物重油的掺量和石油材料进行有规律的调整，根据其混合料的强度特性和路用性能进行综合分析，先对其进行阐述，通过分析其原材料配比，探究器强度特性和路用性能进行分析，为提高公路沥青的质量，延长道路的使用寿命提供建议。

关键词：生物沥青;乳化沥青;强度性能;路用性能

Abstract： The construction and renovation of pavement often involve the reuse of old asphalt， in which the regenerators play an important role. Usually， the performance of some old asphalt materials can be restored. however， before recycling these asphalt materials， it is necessary to make a comprehensive investigation on the content of the old asphalt materials， the strength of the old material and whether it meets the reuse standard， so as to ensure the basic performance of the old material after recycling， and then to the addition of the new materials provides a basis for the guarantee of basic strength. The preparation of bio-asphalt generally requires regular adjustment according to the amount of bio-heavy oil and petroleum materials， and the comprehensive analysis based on the strength properties and pavement performance of its mixture. Hence， the bio-asphalt is specified firstly through the analysis of its raw material ratio， and the analysis of strength properties and pavement performance provides suggestions for improving the quality of highway asphalt and extending the service life of the road.

Key words： Biological asphalt; Emulsified asphalt; Strength property; Pavement performance

由于石油價格的上涨，路面建设迫切需要一种作为石油沥青代替料的材料进行使用，而其中生物沥青属于石头代替料的一项主要材料，其能够通过重油的提炼并配合石油完成沥青的制备，目前该技术的应用受到广泛重视，其优势在于高性价比、可再生、环保性能良好。冷再生混合料作为环保型路面建设材料，具有利用率高、操作性好、标准化利用可有效达到路面修建标准的优势。目前该技术已得到了广泛的应用，而生物沥青的使用还能够在一定程度上提高路面沥青铺设的便捷性，但由于生物沥青的高温稳定性和低温抗裂性会在一定因素下产生变化，因此在掺生物重油时的掺入量一般不会高于30%，通过概述其配比情况并对其强度和路用性能做出探究，可在一定程度上避免生物沥青使用所产生的问题。

1 生物沥青乳化沥青再生混合料概述

在生理沥青被引入路面建设前，石油沥青是作为路面修建或翻修的主要使用材料。但由于石油价格的上涨、环境污染较大，目前各国均致力于石油沥青的替代用料的探寻，而生物用料则是其中被广泛重视的沥青混合料材料。通过提取生物质重油，同时按照一定配比对沥青混合料进行调配，制成与石油沥青近乎同强度的环保、经济型沥青混合料。该材料施工更为方便，可作用于山丘等偏远地区的路面建设。同时生物沥青的力学强度能够满足基本的路面需求和下面层对力学强度的需求，另外生物沥青的的使用寿命也能够在使用寿命上获得一定程度的提升，各项优势条件促进了生物沥青的广泛推广。乳化沥青混合料是目前改善硬质沥青施工的用料，也是被广泛利用的路面混合料制备方式，生物沥青的掺入可能对其新能产生一定的影响。

2 材料配比和制备

掺生物沥青混合料通常是与石头沥青混合使用的，生物沥青主要为提炼各类农作物中的重油，用以掺入石油沥青中，生物沥青重油主要呈现为一种偏黑色的固态物，性质较为粘稠，生物掺料制作过程是由于原料的分裂溶解，在通过分馏和氧化生物油，对秸秆、大豆、棉籽中的非重油物质进行分离，进而保留生物重油。完成重油提炼后即可开始对生物沥青和石油沥青进行混合处理。在温度维持于160℃的情况下在石油沥青中逐渐加入生物质重油，在通常由0%开始逐渐加至60%的，冷却后对其进行剪切，通过采用乳化机进行剪切，完成后作为低标号沥青以及生物沥青。

3 重油掺入量对乳化沥青混合料的影响

3.1混合料配比

在常规的乳化沥青混合料强度测试中，通常采用马歇尔测定法对其进行测试，各项配料的设定比例通常为水分3.8%，碎石量10%，机制砂10%，再生混合料的用量约为80%，通过不断的优化材料配比证实，以上比例所制备的乳化沥青冷再生混合料，各项指数能够达到最大值，能够明显达到相关规定中再生沥青的抗劈裂强度需>0.5MPa、干湿劈裂强度需>75%。冻融劈裂强度需>70%的需求[1]。

3.2抗劈裂能力影响

乳化沥青冷再生混合料在各项路面的修建中一般是作为下层用料进行使用，通过对其进行同一环境影响、综合拉压程度相当的测试条件下，有效测试其强度的方式则为抗劈裂实验。通常情况下，乳化沥青冷再生混合料的生物重油掺量与乳化沥青冷再生混合料的干燥、潮湿等抗劈裂强度具有明显的负相关作用。其抗劈裂强度往往会随生物掺量的不断增加而逐渐减小，但根据实际的生物重油掺量进行计算，在石头沥青中掺入一定量的生物重油，能够促使乳化沥青冷再生混合料抗劈裂能力的全面提升，同时还能够减少黏结反应，减少材料的黏结强度，而重油的比例通常为30%。

3.3无侧限抗压能力影响

乳化沥青混合料往往在路面的修建以及翻修过程中具有载重作用，进而在修建路面的过程中更强调乳化沥青的无侧限抗压能力，进而保证路面的基本载重能力，在进行相关的实验中指出，强度不足会促使乳化沥青混合料向中外推移，进而进一步减少载重能力。有关研究指出，在同种沥青路面养护条件下，掺入生物重油越多，则乳化沥青混合料的无侧限抗压能力会逐渐减小。

3.4回弹模量影响

抗压回弹模量通常会受到材料的选择、路面结构、层底弯拉应力以及不同生物重油配比的影响。并且在进行乳化沥青冷再生混合料的铺设过程中，不同类型的混合料，其铺设厚度往往也对其回弹模量产生着一定程度的影响。这个比例往往会随生物重油掺量的增加而出现递减趋势。

4 重油掺量对乳化沥青冷再生混合料的性能影响。

4.1 高温稳定性

在车辆加载的相关研究中表明，车撤的发展深度迅速，变形量也在进行不断变化，而后期随车撤加载次数的不断增加，乳化沥青混合料对于车撤发展未产生明显的上升，而更加偏向于平稳。由此可见，车撤变性率往往和生物质重油掺入量具有正相关作用，在相同车撤的加载情况下，重油掺入量的增加，其高温稳定性也会产生明显的增大后缩小，最终居于平稳，同时也能够在一定程度上体现出乳化沥青冷再生混合料的高温稳定性会根据生物掺量的增加而减小。

4.2 低温抗裂性

该测试内容属于路用性能检测的一项重要指标，测试内容通常包含了低温弯曲实验，进而体现出乳化沥青混合料在低于正常温度下的抗裂能力，有关实验指出，在石油沥青中掺入重油掺量越多，制备的沥青混合料的抗弯拉能力则越小，但相对而言最大弯拉强度会得到提升，其原因可能是由于其低温抗裂性会受到生物掺量和石油沥青加工的复合改性结构影响。

4.3 抗疲劳能力

拉伸疲劳程度能力的测试在路面性能测试中也具有重要作用，有关研究指出，若乳化沥青冷再生混合料抗疲劳能力不足并存在裂缝的情况下，乳化沥青冷再生混合料的裂缝会在多次荷载后产生不断形变，从而对乳化沥青中的各项结构层次产生影响，另外在多次对其进行超过其载荷的测试中可能存在结构破坏的可能性。一般来讲，生物重油掺入会在一定程度上提高乳化沥青冷再生混合料的结构稳定性，进而提高沥青混合料制品的抗疲劳能力。可能是由于在乳化沥青冷再生混合料的温度下降到一定条件下，其韧性会提升，因此在受到压力影响时产生的形变则较小，控制应力加载模式的实验中会提升乳化沥青冷再生混合料的疲劳寿命。由此沥青混合料受到荷载时，矿料和沥青间会存在应力缓冲层，提高沥青的抗疲劳能力[2]。

5 结语

综上所述，掺生物沥青的乳化沥青冷再生混合料的强度以及路用性能会随掺入量的不同而产生变化，在进行用料配置的过程中需材料制备人员根据掺入量、路面环境等内容进行综合考虑。

参考文献：

[1]李婉真. 掺生物沥青的乳化沥青冷再生混合料强度特性及路用性能研究[J]. 中国新技术新产品， 2018， （4）：95-96.

[2]蒋应军， 韩占闯. 级配对乳化沥青冷再生混合料路用性能影响[J]. 大连理工大学学报， 2018， 58（6）：607-614.

[3]程淑艳. 高速公路大修工程的乳化沥青冷再生技术运用[J]. 交通世界， 2018， 481（31）：70-71.

[4]张生林. 厂拌乳化沥青冷再生技术的应用[J]. 科技经济导刊， 2019， 27（5）：67.

[5]王真. 乳化沥青冷再生核心是质量控制[J]. 中国公路， 2019， 541（09）：44-47.

[6]葛广.公路养护中水性環氧树脂改性乳化沥青施工工艺[J].中国战略新兴产业，2019，（26）：81，83.

[7]郭东红，蔡丽娜.水性环氧改性乳化沥青在沥青路面养护中的应用研究进展[J].山西交通科技，2017，（1）：31-33.

（重庆交通职业学院  重庆江津  402247）