植物瀝青在道路工程中地應(yīng)用現(xiàn)狀

1、植物瀝青在道路工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀我國(guó)龐大的公路網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃，形成了對(duì)道路瀝青的巨大需求。然而石油瀝青 屬于稀缺性不可再生資源，隨著石油資源的日漸枯竭，以及瀝青價(jià)格不斷攀升， 已開始制約我國(guó)道路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展，我們必須找到一種可再生的原來來緩解 這一矛盾，達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。而植物瀝青的出現(xiàn)和規(guī)?；a(chǎn)將為緩解行 業(yè)對(duì)石油瀝青資源的依賴提供新的出路。作為一種全新的材料，植物瀝青不屬于多芳環(huán)復(fù)雜化合物，具有低碳環(huán)保和 可再生的優(yōu)點(diǎn)，未來石化瀝青枯竭后，我們依然可以透過植物煉制技術(shù)源源不斷 地生產(chǎn)出來。1、植物瀝青簡(jiǎn)介作為一種全新的材料，植物瀝青具有低碳、環(huán)保、可再生的優(yōu)勢(shì)。市場(chǎng)上植 物瀝青來源主要

2、分為三大類：油脂行業(yè)下游產(chǎn)品（也稱黑腳）、生物柴油副產(chǎn)品、植 物基化工醇下游產(chǎn)品。其中前兩種來源的植物瀝青單套常能相對(duì)較小， 產(chǎn)品質(zhì)量 穩(wěn)定度不足，主要用于生產(chǎn)鑄造粘結(jié)劑、橡膠軟化劑、水泥預(yù)制隔離劑、黑色印 刷油墨、瀝青涂料、涂料、表面活性炭、皮革助劑及重質(zhì)燃料等等。由于產(chǎn)能和 質(zhì)量穩(wěn)定度的限制，因此植物瀝青在道路工程中的應(yīng)用還正處于研究試驗(yàn)階段。目前，市場(chǎng)出現(xiàn)的植物瀝青大都是植物油煉制后的廢棄物，約占植物油質(zhì)量分?jǐn)?shù)的35%左右。其主要成分為6080%的脂肪酸和植物醇，油溶性與瀝青 接近，主要應(yīng)用于鑄造粘合劑和防水瀝青等領(lǐng)域，或直接作為重油填充料燃燒掉。與石化瀝青有著明顯區(qū)別的是，植物瀝青具有

3、一定的親水性和可降解性， 不 能簡(jiǎn)單給予替代使用，必須采用一些表面活性溶劑或者乳化劑配合使用，改善與石化瀝青的相容性。植物瀝青常溫下具有良好的流動(dòng)性，與石化瀝青均勻混和后， 起到一定的增稠作用，會(huì)增加瀝青與碳酸鈣或者石料的粘合性及親和力， 不易出 現(xiàn)沉降分層，使鋪灑更加均勻。植物瀝青煉化工藝流程如圖1。由于其原料主要來自于植物淀粉基材料和農(nóng) 作物秸稈，因此從分子結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)石油瀝青有所不同。目前市場(chǎng)應(yīng)用方面主要是通過與石油瀝青摻配并添加一定量改性劑， 以達(dá)到道路石油瀝青標(biāo)準(zhǔn)，從而滿 足用戶的生產(chǎn)要求。jcS裂 J7常水壓-單八也ZW 丙二諄 叮二8?減壓叭組分改性杭物瀝青圖1植物瀝青煉化工藝2

4、、植物瀝青在道路工程中的應(yīng)用2.1面層用植物瀝青吳嘉麟等發(fā)明了一種用植物瀝青與石油瀝青混合用于道路工程中的方法。按照質(zhì)量比1:812將植物瀝青和石油瀝青混合后，于155165C攪拌1-5h, 得到混合瀝青。植物瀝青為環(huán)保 828植物瀝青，石油瀝青為 AH-70重交道路石 油瀝青。按比例混合后的技術(shù)指標(biāo)見表 1。表1混合瀝青技術(shù)指標(biāo)測(cè)試項(xiàng)目質(zhì)鼠指標(biāo).實(shí)測(cè)值測(cè)試方法M質(zhì)渦宵介瀝青針入度60 806470T0604軟化點(diǎn)（壞球法4648.847.5TQ6O6動(dòng)力粘度P&Q180252T0620延度(ISVcm/min)! cm100150!50TO6O5密度(1510)1.038LO55TO6O3閃

5、點(diǎn)，r260300300T061E薄顧烘ffif試驗(yàn)質(zhì)M失變化TH%6i69765.8T0604殘軸延度（1兀.卜cm1517.8T0605可以看出加入植物瀝青后，混合瀝青的針入度、軟化點(diǎn)和密度較基質(zhì)瀝青相 比均略有提高，但所有技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。該專利在實(shí)際工程中得到了應(yīng)用，并鋪筑了試驗(yàn)段 。該試驗(yàn)段選取了德勝 東路工程，其位于江干區(qū)。瀝青路面結(jié)構(gòu)為10 cm粗粒式AM -30瀝青混合料下 面層，7cm粗粒式AC 25C瀝青混合料中面層，4 cm細(xì)粒式AC-13C瀝青混 合料上面層。試驗(yàn)段長(zhǎng)度為300 m,所配含植物瀝青的瀝青混合料僅施工于路面 表層，路面下層和中層仍以基質(zhì)瀝青為原料。對(duì)

6、由混合瀝青（植物瀝青：基質(zhì)瀝 青=1 : 9）生產(chǎn)的AC 13C瀝青混合料的進(jìn)行了幾項(xiàng)初步的檢驗(yàn)，并同時(shí)對(duì)比 了 70號(hào)基質(zhì)瀝青AC 13C混合料的測(cè)試結(jié)果。表2 AC 13C瀝青混合料檢測(cè)結(jié)果檢測(cè)項(xiàng)目技術(shù)蟹求泡許訕背70號(hào)星質(zhì)瀾育測(cè)試方祛馬歇爾植宦度（以）9.518.49T07W流值（mm）1.5-43.63.5TCI709旣留穩(wěn)定嗖（囁）罰82.483.7T0709吸水率（曙】唱20. 100. HT0705馬氏相對(duì)童岌實(shí)測(cè)值2.3652.372T0705晟大理論相對(duì)帑度實(shí)測(cè)值2.4902.-U3TO7L1空隙率（氓5,04,5TO7O5礦科阿陳率（誦）16.416 3TC17O5瀝青飽和

7、噪（圻）65 -7569.572.4T0705杯赧肖塔墜芟散損失（冊(cè)）實(shí)測(cè)值LL67.3T0733浸水骨塔屋芟散損失（饒）實(shí)測(cè)負(fù)1X312.8TO733乍議功規(guī)定度（次Anm）1057.41145.2T0719數(shù)據(jù)表明其各項(xiàng)指標(biāo)均可達(dá)到公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F40-2004）技術(shù)指標(biāo)要求，和采用70號(hào)基質(zhì)瀝青的數(shù)據(jù)相差不多。對(duì)試驗(yàn)段按通車1d、20d、40 d后對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行后期跟蹤檢測(cè)， 檢測(cè)項(xiàng)目包 括壓實(shí)度、厚度、平整度、彎沉。從跟蹤數(shù)據(jù)比較中可以發(fā)現(xiàn)混合瀝青路面在各 項(xiàng)指標(biāo)性能上趨于穩(wěn)定，幾乎都沒有變化。表3試驗(yàn)段路測(cè)跟蹤結(jié)果拎測(cè)頂目技術(shù)程求-鬪試方法1 d20 d40 d96

8、.697.97.6T 0924辱臨（IIUH）設(shè)計(jì)值聚4i4242T DWT ft (nin04.04.44l6T W1瘴沉(0. Ohtun)設(shè)計(jì)值莎504442TWl通車時(shí)間達(dá)123d后，路面情況良好，無嚴(yán)重開裂、坑洞現(xiàn)象。由此，植物 瀝青與基質(zhì)瀝青摻配后用于道路工程中，其混合瀝青性質(zhì)滿足路用瀝青的實(shí)際應(yīng) 用要求。2.2水穩(wěn)基層透層用植物瀝青我國(guó)半剛性基層透層油傳統(tǒng)材料較多的是采用了煤油稀釋瀝青， 其選用煤油 作稀釋溶劑，成本高，嚴(yán)重影響基層表面強(qiáng)度形成。在煤油稀釋瀝青材料中通常 煤油的摻加量為50%左右，煤油最終揮發(fā)到空氣中，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。而且據(jù)試驗(yàn) 研究結(jié)果，煤油稀釋瀝青360 E下蒸

9、餾殘留物針入度由基質(zhì)瀝青的 90 （1/10mm）變?yōu)?00 (1/10mm),煤油并不能徹底從瀝青中揮發(fā)，仍殘留在瀝青中，使瀝青 的各項(xiàng)路用性能指標(biāo)下降嚴(yán)重，影響路面性能。傳統(tǒng)的乳化瀝青，滲透效果差， 用作透層油會(huì)在基層表面形成一層油膜。近年來有研究單位采用在乳化瀝青中摻 加10 20%左右的煤油方法，增加乳化瀝青滲透效果，但其跟煤油稀釋瀝青的原 理相同，仍含有大量煤油。為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，徐鵬3等發(fā)明了一種造價(jià)低，性能環(huán)保，穩(wěn) 定性好，基于植物瀝青的環(huán)保型高滲透乳化瀝青， 用于水泥穩(wěn)定碎石基層透層施 工，增強(qiáng)水穩(wěn)基層和瀝青面層間的層間粘結(jié)。 解決了煤油稀釋瀝青污染大，資源 浪費(fèi)，普

10、通乳化瀝青滲透效果差的問題。所用植物油為植物油生產(chǎn)過程中得到的副產(chǎn)品，為固體或粘稠狀半固體，紅 褐色，稍有氣味。主要性質(zhì)見表 4：表4植物瀝青技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)且單位外觀紅褐色gem-1 100i 50022G 00-250 00r230 00%100% 210該再生劑的組分及重量份數(shù)比:用屋30 6040 701-4.00. 1 - 4. 5該基于植物瀝青的普適性路面再生劑材料， 其按照如下的工藝流程進(jìn)行制備 和使用：將粘度調(diào)節(jié)劑和抗氧化劑投入反應(yīng)釜中，用泵抽入基礎(chǔ)油，攪拌、加熱 升溫至80100 C,攪拌24小時(shí)，攪拌速度是80130轉(zhuǎn)/分鐘，冬季生產(chǎn)時(shí) 應(yīng)將基礎(chǔ)油預(yù)熱至60 80C再用泵抽出；(

11、2) 將植物瀝青存儲(chǔ)在130C恒溫的儲(chǔ)罐中，按所述重量用泵送入反應(yīng)釜中， 控制反應(yīng)溫度為80100 C,攪拌1 3小時(shí)，攪拌速度是80130轉(zhuǎn)/分鐘，待其自然冷卻即可?，F(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)將再生劑材料直接投入回收瀝青料中，用量一般為回收瀝青料的5%30%。植物瀝青中含有大量的油份，恰恰能補(bǔ)充瀝青老化過程中損失的油份，而且 植物瀝青中含有高沸點(diǎn)醇，醚類物質(zhì)，能夠溶解分散老化瀝青中的高分子瀝青改 性劑，使植物瀝青與老化瀝青有很好的相容性， 因此不管老化瀝青是基質(zhì)瀝青還 是改性瀝青，植物瀝青都能使其性能得到恢復(fù)，即植物瀝青對(duì)已老化瀝青的性能 恢復(fù)作用具有普適性，有廣泛的應(yīng)用前景。且植物瀝青不來源于石化行業(yè)，綜

12、合 利用廢物，滿足環(huán)境保護(hù)的要求，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。3、植物瀝青展望2009年英國(guó)材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)合會(huì)的專家利用植物瀝青（Vegetex）代替鋪設(shè)柏油 公路所需瀝青的20%，取得了成功。該種瀝青不但具有可再生的概念， 而且還可 以在低溫下加工，能耗更低，減少“溫拌瀝青技術(shù)”所依賴的溶劑，降低成本。 英國(guó)的專家盡管在技術(shù)上可以開發(fā)出可替代石化瀝青的植物瀝青，但由于受到原料和市場(chǎng)的限制，目前植物瀝青在市場(chǎng)上還未得到普遍應(yīng)用。 英國(guó)交通研究實(shí)驗(yàn) 室的環(huán)境顧問認(rèn)為，如果植物瀝青在再循環(huán)利用以及耐久性方面改進(jìn)到石化瀝青 的水平，那么植物瀝青將具有廣闊的發(fā)展前景。2010年以來，我國(guó)瀝青價(jià)格一直處于高位運(yùn)行階段，并突破5000元/噸關(guān)口?？梢灶A(yù)見，隨著石油資源的日漸枯竭，以及瀝青價(jià)格不斷攀升，已開始制 約我國(guó)道路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。采用可再生植物資源生產(chǎn)植物瀝青，作為石油瀝 青的有效補(bǔ)充，為緩解人類對(duì)石化資源的依賴提供了新的途徑。作為先驅(qū)者，參加此項(xiàng)目研究的幾家單位所做的工作都是具有開創(chuàng)性的。雖然目前植物瀝青在應(yīng)用上還存在許多不足一一用量比例較小、性能仍需提高，但隨著植物化工行業(yè) 的不斷發(fā)展壯大，科研應(yīng)用的不斷深入，相信植物瀝青將擁有非常廣闊的應(yīng)用前 景。參考文獻(xiàn)