再生老化对再生沥青混合料结合料均匀性的影响
摘 要
尽管回收碾碎的沥青路面材料具有公认的优势，但仍有一些问题限制了沥青混合料中的再生沥青路面（RAP）含量。再生剂常用于改善沥青混合料中老化粘结料的性能。在活化剂和老化粘合剂之间的混合过程仍然是性能不确定性的来源，特别是对于高再生沥青路面混合物。本研究探讨了再生剂在再生沥青路面黏合剂中的扩散，以及老化和混合过程对再生黏合剂均匀性的影响。采用分级提取法分离覆盖集料的沥青膜中的不同层。用动态剪切流变仪测定了各层的流变性能。结果表明，再生剂最初主要被外黏结层吸收，但随着时间的推移继续扩散到内层。老化对外层的影响也更大。引入均匀性指数来量化粘合剂的相容性。
关键字：沥青；回收剂；再生沥青路面（rap）；同质性；混合；分阶段提取。
介 绍
再生沥青路面（rap）材料是沥青结合料和集料的混合物，通常由旧沥青路面的碾磨产生。在道路施工中使用RAP材料是一种常见的做法，具有巨大的环境和经济优势。尽管众所周知，混合料中较高的rap含量增加了回收利用的效益，但州交通部门和其他机构经常因担心高再生沥青路面混合物的性能而限制了rap含量。造成这些问题的一个重要原因是沥青结合料的老化，它降低了沥青的延展性，增加了路面的开裂敏感性。为了解决这些问题并促进使用高rap混合物，许多研究人员研究了使用再活化剂来增强老化粘合剂的流变特性。沥青结合料再生的一个关键方面是在活化剂与旧沥青的混合。当一个再活化剂或新的粘合剂添加到RAP中时，至少存在三种情况。
可能：无混合、部分混合和完全混合。在没有混合的情况下，也被称为黑岩理论，没有有效的混合发生在旧的和新的粘合剂之间。因此，旧的粘合剂是集料的一部分。另一个极端是，在完全混合的情况下，通过混合新的和旧的粘合剂，获得均匀的粘合剂。在部分混合情况下，尽管发生了一些混合，但部分旧沥青不能有效地参与混合过程。图1示意性地显示了这些场景。
研究再活化剂在旧粘合剂中扩散的最早尝试包括Zearley（1979）和Carpenter和Wolosick（1980）的尝试。在这些工作中，采用分级提取法获得了不同沥青层（围绕集料）的代表性样品。在分阶段提取中，首先将混合物浸泡在溶剂中短时间，以便只有外层沥青溶解在溶剂中。然后增加浸泡时间，对内层进行取样。在此基础上，对扩散过程进行了如下解释。旧沥青覆盖的集料周围是一层极低粘度的再活化剂。然后再活化剂开始从外层向内层渗入硬沥青，外层粘度逐渐增大，内层粘度逐渐减小。在完全混合的情况下，最终达到平衡，大部分再生沥青的粘度几乎一致。只有结合料/集料界面的薄层可能仍然具有较高的粘度。
黄保山博士等（2005-2016）在田纳西大学进行了各种关于再活化剂扩散和分级提取方法的研究。他们进行了四阶段提取，并在三种不同温度下测量了不同层的刚度。结果表明，两层之间存在显著差异。为了研究这种分层结构的影响，他们进行了有限元分析，结果表明这种结构有助于降低混合物的应力集中（Huang等人2005）。在下一步中，他们用阶段提取法调查了一个潜在的缺陷：溶剂可以先溶解较轻的沥青（麦芽烯），然后溶解较重的沥青（沥青烯）。如果为真，这将无效专利权。
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