近几年来，寻求石油沥青的可持续替代材料已经成为国际道路领域的迫切需要，将生物质重油提炼并配合石油沥青制备成生物沥青，充当改性及替换的角色，使用生物结合料作为石油沥青的替代品在国内外备受关注。生物质能源具有高性价比、可再生、环保等特点。乳化沥青冷再生混合料是一种节能环保型沥青路面材料，具有废旧沥青路面材料的利用率高、沥青用量低;再生过程集料不需要加热，节省能源消耗;施工可操作性好，适用于山岭、重丘等偏远地区长距离运输;力学强度可达到高速公路基层或下面层的要求，使用寿命长等多项技术优势，乳化沥青混合料路面铺筑技术已经在国内得到了大规模应用。目前国内外已经开展了大量关于生物沥青的生产和应用等方面的研究，室内试验和工程实践证明，生物沥青与低标号沥青复配后可改善硬质沥青的施工和易性，但掺加生物沥青会导致沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳耐久性均有一定程度降低，生物重油掺配比例一般不会超过%。目前鲜见将生物沥青用于生产乳化沥青方面研究报道，本文将生物沥青与石油沥青掺配后用于生产乳化沥青，以充分利用生物沥青与乳化沥青冷再生混合料节能减排的技术优势，研究了不同生物重油掺量条件下乳化沥青冷再生混合料的路用性能，基于乳化沥青和乳化沥青冷再生混合料性能常规性能检验结果，推荐了最佳的生物沥青掺量，研究结果对生物沥青在国内的推广和应用具有参考价值。
基质沥青选用级道路石油沥青，经检测沥青各项性能指标均满足规范要求。所采用的生物沥青是从植物秸秆中提炼出的一种常温下为黑褐色粘稠膏状的固体，其原料为棉籽和大豆等和秸秆类农作物，进行快速热裂解，再对生物油进行分馏、氧化等化学工艺处理将水分与生物质轻油分出来，留下的即是生物质重油。生物沥青与石油沥青共混沥青具体的制备方案如下:①称取预定质量的#基质沥青，通过恒温加热设备维持沥青加热温度为℃;②边搅拌边加入不同掺量的生物质重油(掺量为%、%、%、%、%、%，占基质沥青质量的百分比);③采用高速剪切乳化机以/的转速高速剪切，将共混的沥青发育最终得到低标号沥青与生物沥青共混物。试验结果表明，生物质重油加热后为液体，不需要专门的研磨设备即可容易地与石油沥青均匀溶合，并没有出现离析现象。
试验结果表明:①两种乳化剂在不同生物重油掺量下所生产的乳化沥青其各项性能指标均满足现行《公路沥青路面再生技术规范》(-)要求，可见将生物沥青与石油沥青共混后所生产的乳化沥青可用于生产乳化沥青冷再生混合料，且生物沥青与石油沥青共混后并没有影响乳化剂与沥青的配伍性。②随着生物重油掺量增大，乳化沥青蒸发残留物的针入度增大，延度增大，这与掺加生物沥青后共混沥青针入度和软化点试验结果相类似，可见掺加生物重油后会改善沥青的低温性能，但也会降低沥青混合料的高温稳定性。
按照《公路沥青路面再生技术规范》(-)技术要求，采用修正马歇尔法进行乳化沥青冷再生混合料配合比设计。Ｒ取自陕西某高速公路大中修施工现场，根据Ｒ筛分试验结果，确定需要添加新集料来调整混合料级配，~石灰岩碎石掺量为%，Ｒ掺量为%，机制砂掺量为%，确定混合料合成级配见表。试验选用的水泥为耀县普通硅酸盐水泥.，水泥以外掺的形式添加，掺量为.%。以不掺加生物沥青的乳化沥青为基准，采用重型击实试验确定乳化沥青冷再生混合料最佳拌合用水量为.%，以干劈裂强度最大，同时兼顾干湿劈裂强度比较大的原则确定最佳乳化沥青用量为.%，最佳拌合用水量和最佳乳化沥青用量下冷再生混合料的干劈裂强度为.，干湿劈裂强度比为.%，冻融劈裂强度比为.%、空隙率为.%，满足规范劈裂强度.(下面层)、干湿劈裂强度比%、冻融劈裂强度比%、空隙率%~%的要求。
劈裂试验结果表明:随着生物质重油掺量增大，乳化沥青冷再生混合料干、湿劈裂强度均呈线性关系减小，生物质重油掺配比例达到%后，不满足现行沥青路面再生技术规范乳化沥青冷再生混合料的干劈裂强度大于.(下面层)的要求，当生物质重油掺配比例超过%后，不满足劈裂强度大于.(基层)的要求。以劈裂试验结果来看，掺加生物重油可能会对冷再生混合料界面粘结强度造成不利影响。
抗压回弹模量是进行路面结构设计时选取材料设计参数的重要依据，是计算路面结构弯沉与层底弯拉应力的关键参数，研究不同生物重油掺配比例下乳化沥青冷再生混合料抗压回弹模量变化规律，对确定乳化沥青冷再生混合料合理的路面结构厚度有重要意义。抗压回弹模量试件制备:静压法成型(直径)×(高)圆柱体试件，室内放置后脱模置于℃鼓风烘箱养生。抗压回弹模量试验方法及数据处理严格按照现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》执行。
试验结果可知:加速加载试验初期，车辙发展较快，车辙深度变化也比较明显，压密变形过后，随着加载次数的增大，乳化沥青冷再生混合料车辙发展进入蠕变稳定阶段，比较蠕变稳定阶段车辙变形量可以发现，车辙变形率随着生物质重油掺量的增大而增大，以蠕变稳定阶段和剪切破坏阶段的加载次数评价乳化沥青冷再生混合料的疲劳寿命，%、%、%、%、%五组沥青掺量下冷再生混合料试件进入剪切失稳阶段加载次数分别为、、、、万次，可见以高温稳定性作为衡量标准，随着生物重油掺量的增大，乳化沥青冷再生混合料高温稳定性降低。
随着乳化沥青冷再生混合料在国省干线和高速公路等高等级公路下面层中的大规模应用，其低温抗裂性需引起更多关注。通常采用低温弯曲试验评价沥青混合料的低温抗裂性，试验时考虑到乳化沥青混合料制成小梁试件比较困难，本文以低温试验评价乳化沥青用量对冷再生混合料低温抗裂性的影响。试验时将不同生物质重油掺量的冷再生混合料成型为直径.，高.大马歇尔试件，采用具有较高切割精度的芬兰产双面锯制备半圆弯曲试验试件。试验前将试件放在恒温环境箱中在-℃下保温，试验时采用单点加载方式，支点间距为试件直径的.倍，加载速率为./，记录破坏荷载和破坏应变，以抗弯拉强度、弯拉劲度模量和抗弯拉应变能来评价沥青混合料的低温抗裂性能，每个生物质重油掺配比例平行试件个数为~个。
试验结果表明:①由于乳化沥青冷再生混合料内部存在缺陷或者材料分布不均匀，在重复荷载作用下，裂缝会进一步扩展，使结构受力面减小，当重复作用积累到一定次数后，就会使混合料结构产生破坏，对于生物沥青共混乳化沥青冷再生混合料，生物沥青掺量由%增加到%，混合料疲劳曲线双对数拟合结果，值依次是、、、、、、，值越大，疲劳曲线的线位越高，冷再生混合料的疲劳寿命增大，相应的抗疲劳破坏的能力越强，相比普通乳化沥青冷再生混合料，掺加生物重油后疲劳曲线值明显增大，由此可见，掺加生物重油后乳化沥青冷再生混合料抗疲劳性能普遍提高，在生物质重油掺量达到%时乳化沥青冷再生混合料抗疲劳性能最优。②随着生物重油掺配比例的增大，疲劳试验双对数拟合斜率值也是出现了先减小后增大的变化趋势，值越小，混合料疲劳性能对应力变化的敏感程度越不严重，由此可见%生物重油掺量下共混沥青混合料的抗疲劳性能最好。
③掺加生物重油后间接拉伸疲劳曲线双对数拟合截距值明显增大，值呈先减后增的变化趋势，%~%生物重油掺配比例下乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳性能最优，适宜的生物质重油可显著改善乳化沥青冷再生混合料的抗疲劳性能。考虑到生物沥青掺量对乳化沥青冷再生混合料力学性能和路用性能的影响，本文推荐用于乳化沥青冷再生混合料的适宜生物沥青掺量为%~%。返回搜狐，查看更多责任编辑：
