一、前言

石油瀝青紙?zhí)ビ蜌质且环N傳統(tǒng)的防水卷材，在我國(guó)有較長(zhǎng)的生產(chǎn)與使用歷史。在 20 世紀(jì) 50 年代至 90 年代初是我 國(guó)主要的屋面防水材料。石油瀝青紙?zhí)ビ蜌值氖褂脡勖?以達(dá)到 15~20 之久。全國(guó)每年有 2.4 億 m2的油氈和 27 萬 t 瀝青用于修補(bǔ)屋面防水層。 廢棄油氈對(duì)環(huán)境有污染且現(xiàn)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(shù)問題，使得回收的油氈大量應(yīng) 用于道路工程中，將形成環(huán)境保護(hù)、廢物利用和延長(zhǎng)道路使用 壽命的三贏局面。前人研究表明，廢棄紙?zhí)ビ蜌种袨r青的含量 為 75%~85%（按重量計(jì)），纖維質(zhì)油氈紙?zhí)ズ繛?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(jìn)行高溫分解，使再生瀝青瑪蹄脂改性。
此法缺點(diǎn)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(fèi)。國(guó)內(nèi)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(duì)廢棄油氈回收用于道路工作 所做研究較少。由于廢棄的紙?zhí)ビ蜌种饕煞譃楦哕浕c(diǎn)瀝青 以及紙?zhí)ダw維，所以本文提出效仿纖維的摻入將廢棄油氈 加入到基質(zhì)瀝青當(dāng)中，經(jīng)過攪拌后形成新的改性瀝青。根據(jù)廢 棄油氈摻量的變化，探索廢棄紙?zhí)ビ蜌旨尤牒髮?duì)瀝青及瀝青混 合料性能的影響，驗(yàn)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(yàn)及結(jié)果分析

1．改性瀝青試驗(yàn)結(jié)果分析
本研究所采用的基質(zhì)瀝青為 70#普通基質(zhì)瀝青，瀝青針 入度為 66.7（0.1mm）、15℃延度為 178cm、軟化點(diǎn)為 43.4℃。廢棄油氈由武漢地區(qū)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(duì)其加工再進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。先對(duì)廢棄油氈進(jìn)行清洗 晾曬，再進(jìn)行破碎使粒徑為 30~40mm。 以基質(zhì)瀝青為改性對(duì)象，采用常規(guī)攪拌方式制備廢棄油 氈改性瀝青，將基質(zhì)瀝青和廢棄油氈加熱到 145℃進(jìn)行混合， 先進(jìn)行人工攪拌，廢棄油氈大致融于瀝青后再進(jìn)行機(jī)械攪拌。 機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為 1,500r/min，攪拌時(shí)間為 2h。按照廢棄油 氈摻量的不同分為 3%、5%、7%、9%四種。測(cè)定經(jīng)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(diǎn)、動(dòng)態(tài)剪切流變性能、黏度。
（1）針入度、上海昌吉軟化點(diǎn)針入度反應(yīng)在一定條件下瀝青的相對(duì)稠度，也反應(yīng)了瀝 青的流變性能和抗剪切破壞能力。瀝青軟化點(diǎn)反映了瀝青的 溫度敏感性，軟化點(diǎn)越高，黏度越大，溫度穩(wěn)定性越好。圖 1 給出了廢棄油氈摻量對(duì)瀝青針入度和軟化點(diǎn)的影響。在廢棄油氈摻量為 3%~9%的范圍內(nèi)， 改性瀝青的針入度隨著廢棄油氈摻量的增加呈下降趨勢(shì)，軟 化點(diǎn)則隨著廢棄油氈摻量的增加而增大。針入度和軟化點(diǎn)的 變化與廢棄油氈摻量大致存在著線性關(guān)系。這說明廢棄油氈 的摻入改善了瀝青的溫度穩(wěn)定性，其主要原因是廢棄油氈中 存在高軟化點(diǎn)的瀝青和油胎紙纖維。

（2）動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)
對(duì)不同廢棄油氈摻量的改性瀝青進(jìn)行動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)?驗(yàn)，溫度掃描試驗(yàn)中采用的溫度范圍為-10~80℃，采用的荷瀝青路面的實(shí)際應(yīng)用中，外部荷載作用下的瀝青混合料 會(huì)在一個(gè)很寬的溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生高溫永久變形，以車轍因子 G*/sinδ 作為評(píng)價(jià)高溫變形的指標(biāo)，G*/sinδ 越大，瀝青高 溫時(shí)越不容易發(fā)生流動(dòng)變形，表明其抗車轍能力越強(qiáng)，高溫 穩(wěn)定性越好。以開裂因子 G*×cos2 δ/sinδ 作為評(píng)價(jià)低溫開 裂性能的指標(biāo)，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(zhì)瀝青組對(duì)比，車轍因子 G*/sinδ 具有較大的增 幅，表明廢棄油氈的摻入對(duì)瀝青高溫穩(wěn)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(jīng)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(guān)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(zhì)儀器測(cè)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(qiáng)。
1）測(cè)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(zhì)瀝青組對(duì)比可以看出廢棄油 氈的摻入對(duì)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(guī)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(shí)溫度也逐漸增大，該規(guī)律與對(duì)軟化點(diǎn)的影響規(guī) 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(zhì)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(shí)的黏度，η0為基質(zhì)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(shí)，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(shí)對(duì)基質(zhì) 瀝青黏度的改性與廢棄油氈摻量變化沒有太大關(guān)系；② 100℃時(shí)，當(dāng)廢棄油氈摻量大于 5%時(shí)，隨著廢棄油氈摻量的 增加，黏度比的增幅變大，表明在 100℃時(shí)廢棄油氈的摻量 對(duì)基質(zhì)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(wěn)定；④ 在 135、175℃時(shí)，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(guān)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(guī)機(jī)械攪 拌，為研究不同制備方式對(duì)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(duì)比。高速剪切攪拌的流程 如下：基質(zhì)瀝青和廢棄油氈加熱到 145℃進(jìn)行混合，采用高 速剪切儀進(jìn)行攪拌，高速剪切轉(zhuǎn)速為 6,000r/min，攪拌時(shí) 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(yàn)結(jié)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(nèi)（-10~80℃）復(fù)合模量低于常規(guī)攪拌方式， 但仍高于普通基質(zhì)瀝青；相應(yīng)地，前者在全溫度范圍內(nèi) （-10~80℃）相位角高于后者，但低于普通基質(zhì)瀝青；在全 頻范圍內(nèi)，不同攪拌方式制備的廢棄油氈改性瀝青復(fù)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(duì)于廢棄油氈改性瀝青性能的影響存在差異。

三、結(jié)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(dá)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(jié)合瀝青混合料性能進(jìn)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(huì)存在差異。