一、前言

石油瀝青紙胎油氈是一種傳統的防水卷材，在我國有較長的生產與使用歷史。在 20 世紀 50 年代至 90 年代初是我 國主要的屋面防水材料。石油瀝青紙胎油氈的使用壽命可 以達到 15~20 之久。全國每年有 2.4 億 m2的油氈和 27 萬 t 瀝青用于修補屋面防水層。 廢棄油氈對環境有污染且現有廢棄量大。如果能夠通過研 究全面論證廢棄油氈改性瀝青及瀝青混合料的路用性能，解決 廢棄油氈摻入瀝青混合料的技術問題，使得回收的油氈大量應 用于道路工程中，將形成環境保護、廢物利用和延長道路使用 壽命的三贏局面。前人研究表明，廢棄紙胎油氈中瀝青的含量 為 75%~85%（按重量計），纖維質油氈紙胎含量為 8%~12%。 上海昌吉研究將油氈-瀝青廢棄物與橡膠廢料、聚合物廢料及各種 石油加工殘余物一起進行高溫分解，使再生瀝青瑪蹄脂改性。
此法缺點在于油胎紙分解所需溫度較高且分解效率較低，容易 造成資源浪費。國內道路工作者將油氈用作層間連接用于控制 反射裂縫或者用于防水層，對廢棄油氈回收用于道路工作 所做研究較少。由于廢棄的紙胎油氈主要成分為高軟化點瀝青 以及紙胎纖維，所以本文提出效仿纖維的摻入將廢棄油氈 加入到基質瀝青當中，經過攪拌后形成新的改性瀝青。根據廢 棄油氈摻量的變化，探索廢棄紙胎油氈加入后對瀝青及瀝青混 合料性能的影響，驗證廢物回收利用的可行性，并為廢棄油氈 改性瀝青混合料的研究作鋪墊。

二、試驗及結果分析

1．改性瀝青試驗結果分析
本研究所采用的基質瀝青為 70#普通基質瀝青，瀝青針 入度為 66.7（0.1mm）、15℃延度為 178cm、軟化點為 43.4℃。廢棄油氈由武漢地區的某建筑屋頂防水層回收而得， 油氈呈黑色，厚薄不均，形狀不一。油氈底部有砂石顆粒嵌 入，需要對其加工再進行后續試驗。先對廢棄油氈進行清洗 晾曬，再進行破碎使粒徑為 30~40mm。 以基質瀝青為改性對象，采用常規攪拌方式制備廢棄油 氈改性瀝青，將基質瀝青和廢棄油氈加熱到 145℃進行混合， 先進行人工攪拌，廢棄油氈大致融于瀝青后再進行機械攪拌。 機械攪拌轉速為 1,500r/min，攪拌時間為 2h。按照廢棄油 氈摻量的不同分為 3%、5%、7%、9%四種。測定經過不同 摻量廢棄油氈改性過后的瀝青的物理性能，其中包含針入度、 軟化點、動態剪切流變性能、黏度。
（1）針入度、上海昌吉軟化點針入度反應在一定條件下瀝青的相對稠度，也反應了瀝 青的流變性能和抗剪切破壞能力。瀝青軟化點反映了瀝青的 溫度敏感性，軟化點越高，黏度越大，溫度穩定性越好。圖 1 給出了廢棄油氈摻量對瀝青針入度和軟化點的影響。在廢棄油氈摻量為 3%~9%的范圍內， 改性瀝青的針入度隨著廢棄油氈摻量的增加呈下降趨勢，軟 化點則隨著廢棄油氈摻量的增加而增大。針入度和軟化點的 變化與廢棄油氈摻量大致存在著線性關系。這說明廢棄油氈 的摻入改善了瀝青的溫度穩定性，其主要原因是廢棄油氈中 存在高軟化點的瀝青和油胎紙纖維。

（2）動態剪切流變試驗
對不同廢棄油氈摻量的改性瀝青進行動態剪切流變試 驗，溫度掃描試驗中采用的溫度范圍為-10~80℃，采用的荷瀝青路面的實際應用中，外部荷載作用下的瀝青混合料 會在一個很寬的溫度范圍內產生高溫永久變形，以車轍因子 G*/sinδ 作為評價高溫變形的指標，G*/sinδ 越大，瀝青高 溫時越不容易發生流動變形，表明其抗車轍能力越強，高溫 穩定性越好。以開裂因子 G*×cos2 δ/sinδ 作為評價低溫開 裂性能的指標，G*×cos2 δ/sinδ 越小，表明抵抗低溫開裂性 能越好[7-8]。由圖可看出在 30~80℃同等溫度條件下，廢棄油 氈的摻入增大了瀝青的車轍因子 G*/sinδ，廢棄油氈摻量為 3%組與基質瀝青組對比，車轍因子 G*/sinδ 具有較大的增 幅，表明廢棄油氈的摻入對瀝青高溫穩定性具有很大的改善 效果。隨著廢棄油氈摻量的增加車轍因子逐漸增大，但增幅 并不均勻，表明經廢棄油氈改性后的瀝青高溫性能提升較為 明顯且與油氈摻量并非存在線性關系。隨著廢棄油氈摻量的 增加，開裂因子逐漸增大，表明低溫抗開裂性能有所衰減。

（3）黏度
上海昌吉地質儀器測試黏度是表征瀝青在外力作用下抵抗剪切變形的能力，黏 度越大，瀝青混凝土路面抵抗車轍的能力越強。
1）測試各種廢棄油氈摻量的瀝青在 100、135 和 175℃①隨著廢棄油氈摻量的增加，瀝青的 黏度增大。摻量為 3%組與基質瀝青組對比可以看出廢棄油 氈的摻入對提高瀝青黏度的作用很明顯，這說明廢棄油氈的 摻入改善了瀝青的抗車轍能力，這與車轍因子的變化規律相 吻合。②隨著廢棄油氈摻量的增加，瀝青混合料所需要的拌 合溫度和壓實溫度也逐漸增大，該規律與對軟化點的影響規 律有些類似。
2）廢棄油氈的增粘效果可以用相同溫度下改性后瀝青與 基質瀝青的黏度比來表示（Rv），黏度比 Rv [9]可以用下式表示 Rv=η/η0 （1） 式中 η 為改性后瀝青在溫度 t 時的黏度，η0為基質瀝青 在同一溫度下的黏度。 從圖 4 可以看出：①在摻量少于 5%時，三種溫度條件 下的黏度比基本不變，表明廢棄油氈摻量低于 5%時對基質 瀝青黏度的改性與廢棄油氈摻量變化沒有太大關系；② 100℃時，當廢棄油氈摻量大于 5%時，隨著廢棄油氈摻量的 增加，黏度比的增幅變大，表明在 100℃時廢棄油氈的摻量 對基質瀝青黏度的影響很大；③135 與 175℃條件下的黏度 相差很小，表明在較高溫度條件下，瀝青黏度趨于穩定；④ 在 135、175℃時，黏度比的增幅較低，表明在高溫條件下 瀝青黏度的增加與廢棄油氈摻量的增加大致存在線性關系。

2．上海昌吉改性瀝青制備方式的比較 本文所研究的廢棄油氈改性瀝青制備方式為常規機械攪 拌，為研究不同制備方式對廢棄油氈改性瀝青性能的影響， 本文提出高速剪切攪拌方式作為對比。高速剪切攪拌的流程 如下：基質瀝青和廢棄油氈加熱到 145℃進行混合，采用高 速剪切儀進行攪拌，高速剪切轉速為 6,000r/min，攪拌時 間為 1h。以 5%廢棄油氈摻量為例，分析比較兩種制備方式。
試驗結果表明：采用高速剪切制備的廢棄油氈改性瀝青 在全溫度范圍內（-10~80℃）復合模量低于常規攪拌方式， 但仍高于普通基質瀝青；相應地，前者在全溫度范圍內 （-10~80℃）相位角高于后者，但低于普通基質瀝青；在全 頻范圍內，不同攪拌方式制備的廢棄油氈改性瀝青復合模量 主曲線未見明顯差異，但相位角差別明顯。由此可見，不同 攪拌方式對于廢棄油氈改性瀝青性能的影響存在差異。

三、結語

（1）廢棄油氈的摻入改善了瀝青的高溫性能，說明廢棄 油氈回收用于改性瀝青具有可行性，可以達到廢物回收利用 和改性瀝青的目的。
（2）由于廢棄油氈的摻入，改性后瀝青的低溫抗裂能力 降低，表明廢棄油氈的摻入并不是越多越好，最佳摻量的確 定需結合瀝青混合料性能進一步研究。
（3）不同攪拌方式制備的廢棄油氈改性瀝青其物理性能 方面會存在差異。