袁樹(shù)君(山西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030001)

關(guān)于舊瀝青再生的機(jī)理研究目前主要傾向于組分調(diào)節(jié)理論。組分調(diào)節(jié)理論是從化學(xué)組分出發(fā)，將老化瀝青和原瀝青的組分進(jìn)行比較，向老化瀝青中加入所失去的組分，使組分重新協(xié)調(diào)，就能恢復(fù)瀝青的原有性能。從理論上講調(diào)節(jié)組分是瀝青再生的基本途徑。研究將魁道霧封層產(chǎn)品的蒸發(fā)殘留物與瀝青及瀝青再生劑進(jìn)行組分分析，對(duì)比相應(yīng)組分含量，從理論上分析魁道霧封層產(chǎn)品對(duì)瀝青的再生效果。

1 原材料

魁道CAP(又名瀝青再生王)是深圳市魁道實(shí)業(yè)有限公司，采用丹麥高新專(zhuān)利配方和生產(chǎn)技術(shù)，與丹麥CREDONE公司共同投資生產(chǎn)的一種含活化物的雙組分冷混合液還原劑。

表1 殼牌90#(A級(jí))道路石油瀝青技術(shù)指標(biāo)

表2 組分分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果

瀝青采用殼牌90#基質(zhì)瀝青，主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1所示。

2 組分試驗(yàn)與分析

按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(TJJ052-2000)T0618-1993瀝青化學(xué)組分試驗(yàn)(四組分法)測(cè)定幾種產(chǎn)品的蒸發(fā)殘留物的組分，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2和圖1所示。

圖1 四組分對(duì)比柱狀圖

試驗(yàn)結(jié)果分析：由圖1可以看出，基質(zhì)瀝青的膠質(zhì)/瀝青質(zhì)比老化瀝青的膠質(zhì)/瀝青質(zhì)高出將近四倍，這也可反映出瀝青在老化過(guò)程中膠質(zhì)損失的相當(dāng)嚴(yán)重。因此，在老化瀝青中補(bǔ)充膠質(zhì)是再生老化瀝青的一種途徑。2)魁道CAP的膠質(zhì)含量介于老化和基質(zhì)瀝青之間，表明魁道CAP可以補(bǔ)充老化瀝青中減少的膠質(zhì)，從而達(dá)到一定的老化瀝青再生功能。3)魁道CAP的膠質(zhì)/瀝青質(zhì)比老化瀝青的膠質(zhì)/瀝青質(zhì)的2倍，因此魁道CAP對(duì)老化瀝青具有良好的再生功能。

為了證明魁道CAP對(duì)老化瀝青的再生功能，將魁道CAP以5%的比例添加到老化瀝青中，再對(duì)它們的組分進(jìn)行分析。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3

表3 魁道CAP產(chǎn)品和老化瀝青混合物組分分析結(jié)果

從表3上看，魁道CAP和老化瀝青的混合物組分含量中，膠質(zhì)的含量提高。瀝青質(zhì)含量降低，膠質(zhì)/瀝青質(zhì)大于老化瀝青，這表明，魁道CAP加入后，改善了老化瀝青的性能，對(duì)老化的基質(zhì)瀝青具有一定的再生功能。

3 傅里葉紅外光譜分析

紅外吸收光譜法(Infrared Adsorption Spectrum Analysis，簡(jiǎn)稱(chēng)IR法)是瀝青和乳化瀝青的化學(xué)結(jié)構(gòu)分析中最常用的方法之一。它在鑒定瀝青和乳化瀝青雜原子化合物方面更具有不可或缺的地位。

瀝青的老化是一個(gè)緩慢的自氧化過(guò)程，在溫度或光的作用下，瀝青分子中活性基團(tuán)裂解產(chǎn)生自由基，該活性自由基與氧反應(yīng)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成氫過(guò)氧化物中間體(R-OO-H)。一方面氫過(guò)氧化物中間體不穩(wěn)定分解轉(zhuǎn)化成含羰基官能團(tuán)的組分；另一方面瀝青分子中的雙鍵在氫過(guò)氧化物的作用下可以轉(zhuǎn)化成含羰基的官能團(tuán)。羰基伸縮振動(dòng)吸收的紅外光譜基本在1900-1650cm-1(主要是在1700 cm-1左右)范圍內(nèi)，很少受其他基團(tuán)的干擾。因此，可以用紅外光譜中C = O在這一范圍內(nèi)吸收的改變判斷產(chǎn)品的老化性能。

3.1 老化瀝青和基質(zhì)瀝青的對(duì)比

利用紅外光譜分析比較從路面回收的老化瀝青和基質(zhì)瀝青，如圖2所示：

圖2 老化瀝青和基質(zhì)瀝青的紅外譜圖

從圖2可見(jiàn)，老化瀝青中的C = O吸收峰明顯高于基質(zhì)瀝青的C = O吸收峰。特別是在在 1700 cm-1處老化瀝青的羰基吸收峰明顯強(qiáng)于基質(zhì)瀝青。

3.2 老化瀝青和加入霧封層后的對(duì)比

將霧封層產(chǎn)品添加到老化瀝青中，然后用IR分析其中官能團(tuán)的變化，以此確定他們是否只是簡(jiǎn)單的物理共混還是發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)通過(guò)對(duì)比C=O峰的高低，定性檢測(cè)產(chǎn)品的再生性能。

將不同霧封層產(chǎn)品以5%的比例摻入老化瀝青中，利用紅外光譜得到混合樣的紅外譜圖，并對(duì)比混合物和老化瀝青紅外譜圖的異同。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 老化瀝青和魁道CAP混合樣的紅外譜圖

由圖3可見(jiàn)，在2800～3000cm-1左右瀝青的紅外光譜出現(xiàn)很強(qiáng)的吸收峰。飽和烴(環(huán)烷及烷烴)及其衍生物的C-H和-CH2-的伸縮振動(dòng)小于3000cm-1，這是飽和烴和不飽和烴相區(qū)別的分界線，其中以-CH2-的吸收最強(qiáng)。從圖中2800～3000cm-1的吸收峰可判斷瀝青中含有飽和烴，1700～1600cm-1的吸收峰一部分是由共軛雙鍵C=C(苯環(huán)骨架振動(dòng))引起的，另一部分是由C=O的吸收引起的，由此可判定芳香族化合物的存在。在1455～1375cm-1的兩個(gè)強(qiáng)吸收是由于C-CH3的不對(duì)稱(chēng)鍵與-CH2-的對(duì)稱(chēng)鍵引起的。最后，在870～700cm-1是表示芳香族外面的吸收頻率，這對(duì)確定芳香族類(lèi)有重要的作用。根據(jù)以上的紅外光譜圖分析可知，瀝青主要是由飽和烴、芳香族化合物以及雜原子衍生物等構(gòu)成。

通過(guò)老化瀝青和混合樣的紅外光譜的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者的吸收峰十分相似，吸收峰的位置基本一致。在整個(gè)紅外區(qū)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)新的吸收峰出現(xiàn)，混合物的譜圖和老化瀝青的譜圖也沒(méi)有產(chǎn)生較大的偏差，只是表現(xiàn)為原有的吸收峰強(qiáng)度的略微變化。因此，從對(duì)混合物和老化瀝青紅外光譜的分析來(lái)看，加入到老化瀝青中并沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致新物質(zhì)新官能團(tuán)的生成，1700cm-1處老化瀝青的羰基吸收峰也沒(méi)有明顯減小，說(shuō)明它們只是物理共混。

4 結(jié) 語(yǔ)

1)由文章分析可知，瀝青老化后，膠質(zhì)減少，瀝青質(zhì)增加。2)根據(jù)各產(chǎn)品組分分析和各產(chǎn)品與老化瀝青混合物組分分析的試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合各產(chǎn)品和老化瀝青混合物的紅外光譜分析，發(fā)現(xiàn)魁道CAP對(duì)老化瀝青具有一定的再生功能。3)從對(duì)國(guó)內(nèi)外各同類(lèi)產(chǎn)品和老化瀝青混合物的紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)，魁道CAP產(chǎn)品加入到老化瀝青中和老化瀝青只是一個(gè)物理的共混過(guò)程，并沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成新的物質(zhì)或新的官能團(tuán)。

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