植物沥青在道路工程中的应用现状

1、植物沥青在道路工程中的应用现状我国庞大的公路网建设规划， 形成了对道路沥青的巨大需求。 然而石油沥青 属于稀缺性不可再生资源，随着石油资源的日渐枯竭，以及沥青价格不断攀升， 已开始制约我国道路建设的可持续发展， 我们必须找到种可再生的原来来缓解 这矛盾， 达到可持续发展的目标。 而植物沥青的出现和规模化生产将为缓解行 业对石油沥青资源的依赖提供新的出路。作为种全新的材料， 植物沥青不属于多芳环复杂化合物， 具有低碳环保和 可再生的优点， 未来石化沥青枯竭后， 我们依然可以透过植物炼制技术源源不断 地生产出来。1、植物沥青简介作为种全新的材料，植物沥青具有低碳、 环保、可再生的优势。市场上植 物

2、沥青来源主要分为三大类 :油脂行业下游产品 （也称黑脚 ）、生物柴油副产品、 植 物基化工醇下游产品。 其中前两种来源的植物沥青单套常能相对较小， 产品质量 稳定度不足，主要用于生产铸造粘结剂、橡胶软化剂、水泥预制隔离剂、黑色印 刷油墨、沥青涂料、涂料、表面活性炭、皮革助剂及重质燃料等等。由于产能和 质量稳定度的限制，因此植物沥青在道路工程中的应用还正处于研究试验阶段。目前，市场出现的植物沥青大都是植物油炼制后的废弃物， 约占植物油质量分数的35%左右。其主要成分为6080%的脂肪酸和植物醇，油溶性与沥青 接近，主要应用于铸造粘合剂和防水沥青等领域， 或直接作为重油填充料燃烧掉。与石化沥青有着

3、明显区别的是， 植物沥青具有定的亲水性和可降解性， 不 能简单给予替代使用， 必须采用些表面活性溶剂或者乳化剂配合使用， 改善与石化沥青的相容性。植物沥青常温下具有良好的流动性，与石化沥青均匀混和后， 起到一定的增稠作用，会增加沥青与碳酸钙或者石料的粘合性及亲和力，不易出现沉降分层，使铺洒更加均匀。植物沥青炼化工艺流程如图1。由于其原料主要来自于植物淀粉基材料和农作物秸秆，因此从分子结构上与传统石油沥青有所不同。目前市场应用方面主要是通过与石油沥青掺配并添加一定量改性剂， 以达到道路石油沥青标准，从而满 足用户的生产要求。常塔一水nr./ 一丁二諄LJffiLXI炉L性改性植物油ft图1植物沥

4、青炼化工艺2、植物沥青在道路工程中的应用2.1面层用植物沥青吴嘉麟1等发明了一种用植物沥青与石油沥青混合用于道路工程中的方法。按照质量比1:812将植物沥青和石油沥青混合后，于155165 C搅拌1-5h，得到混合沥青。植物沥青为环保828植物沥青，石油沥青为AH-70重交道路石油沥青。按比例混合后的技术指标见表1 0表1混合沥青技术指标测试项口测试方法M勸fit挹介沥苛针入度6470T0604敕化虫（环球迭h r>464&847.5丁 0606动力粘度(601Ct Pa.s)>1802S2T0620玩度(15V,5cnVn)in). cm>100>150>

5、;150T 0605密度(沾th g/cm11.0381.055T0603>260>300>300T 06t i陣朕烘箱试验质虽损欠变化| m%QQ2-0.184T0609入嗖It, %,69.765,8T0604残雷延度（isrj, cm>1517.8T0605可以看出加入植物沥青后，混合沥青的针入度、软化点和密度较基质沥青相比均略有提高，但所有技术指标均符合规范要求。该专利在实际工程中得到了应用，并铺筑了试验段 。该试验段选取了德胜东路工程，其位于江干区。沥青路面结构为 10 cm粗粒式AM -30沥青混合料 下面层，7cm粗粒式AC 25C沥青混合料中面层，4 c

6、m细粒式AC - 13C沥 青混合料上面层。试验段长度为 300 m，所配含植物沥青的沥青混合料仅施工于路面表层，路面下层和中层仍以基质沥青为原料。对由混合沥青（植物沥青:基质沥青=1 ：9）生产的AC - 13C沥青混合料的进行了几项初步的检验，并同时对比了 70号基质沥青AC - 13C混合料的测试结果。表2 AC 13C沥青混合料检测结果检测坯目技术蔓求混台制青70号基廣浙青测试方注马取尔稳定度“闭9*1K.49T0709值(mm)J.6J. 5T0709戒留稳宜度（味）#8082.4«3.7T07CW0. J00 14T 07054氏相对礦摩丈測值2. 3652. A72TO

7、TOS恳丈理论相科赛度2-4902.4X3T 0711空耀事（徒£ -65.04 5TO7O5矿料闾險辜（条）1b. 416.3T 0705沥育电利度（恨）65 -7569.572,4T0705标准肯塔議E散協失（鴉）宾测恒.h7.3T 0733浸木肯塔堡飞散杨失（強实测怕12. BT0733mioooJOST. 41145 5Tiniy数据表明其各项指标均可达到公路沥青路面施工技术规范（JTG F40 -2004）技术指标要求，和采用70号基质沥青的数据相差不多对试验段按通车1d、20d、40 d后对试验段进行后期跟踪检测，检测项目包括压实度、厚度、平整度、弯沉。从跟踪数据比较中可

8、以发现混合沥青路面在 各项指标性能上趋于稳定，几乎都没有变化表3试验段路测跟踪结果-涮试江1 d20 d40d06.697.397.67 092-1JIflt (IUIL)进il值40弟1242T09L2平雜度（m）54.04.44.t3I祸1昭沉g 01mm)设计値强5044437通车时间达123d后，路面情况良好，无严重开裂、坑洞现象。由此，植物沥青与基质沥青掺配后用于道路工程中，其混合沥青性质满足路用沥青的实际应 用要求。2.2水稳基层透层用植物沥青我国半刚性基层透层油传统材料较多的是采用了煤油稀释沥青， 其选用煤油 作稀释溶剂，成本高，严重影响基层表面强度形成。在煤油稀释沥青材料中通常

9、 煤油的掺加量为50%左右，煤油最终挥发到空气中，资源浪费严重。而且据试验研究结果，煤油稀释沥青360 C下蒸馏残留物针入度由基质沥青的 90(1/10mm)变为300( 1/10mm)，煤油并不能彻底从沥青中挥发，仍残留在沥 青中，使沥青的各项路用性能指标下降严重，影响路面性能。传统的乳化沥青， 渗透效果差，用作透层油会在基层表面形成一层油膜。近年来有研究单位采用在 乳化沥青中掺加10 20%左右的煤油方法，增加乳化沥青渗透效果，但其跟煤 油稀释沥青的原理相同，仍含有大量煤油。为了克服上述现有技术的不足，徐鹏3等发明了一种造价低，性能环保，稳 定性好，基于植物沥青的环保型高渗透乳化沥青， 用

10、于水泥稳定碎石基层透层施 工，增强水稳基层和沥青面层间的层间粘结。 解决了煤油稀释沥青污染大，资源 浪费，普通乳化沥青渗透效果差的问题。所用植物油为植物油生产过程中得到的副产品，为固体或粘稠状半固体，红 褐色，稍有气味。主要性质见表 4 :表4植物沥青技术指标除目外观ton1rioo13oo迂幼帖贋(loot?)2200025000:七捋囲知惟U脚21.00S<100基于植物沥青的环保型高渗透乳化沥青的生产工艺，包括以下步骤：将沥青20 40份、植物沥青5 20份、树脂1 10份混合到一起加热到130 140 C；将沥青乳化剂0.3 0.8份、增渗剂0.1 1份、稳定剂0.2 0.6 份

11、加入到40 60份水中配置皂液，搅拌并加热到 55 65 C将皂液倒入胶体磨 中后再倒入加热好的沥青，经剪切乳化制备成基于植物沥青的环保型高渗透乳化 沥青该专利研发了两种植物乳化沥青配比及其具体实施效果如图2、图3 :90#埃索祈青25份；豆油斟姊清C9砒號5份；十-烷耀茉瞰戲钠LAS0冷份：耐破潘透剂（SP-700.5份;聚乙瓶CU 4：水朋订®7O#SK i!Jj W古马隆树腊十氏焼基匚甲蔭氯化隹乙薛脸JPC-2烷慕IS聚甄乙烯KOP-1O扛化桂 飞j二 i记.-二厶； ,-iR -'! * 牡 7 臨F 1 二严* r i*耳 C", f 图2实施例1的配比及

12、其渗透效果实施例225®叫Sh右份:0”8份a s份(W(M份54份57+6ft图3实施例2的配比及其渗透效果图4煤油稀释沥青的渗透效果水图2和图3中实例为研发的高渗透乳化沥青的渗透效果；图 4为煤油稀释 沥青渗透效果。煤油稀释沥青是现在目前公认渗透效果最好的透层材料，由图2、3中结果可知，研发的高渗透乳化沥青渗透效果能达到煤油稀释沥青的效果。而 图 2 的煤油稀释沥青中含有油，对基层强度有影响，渗透最底部为黄色的煤油。 因此，研发的高渗透乳化沥青在无污染性稀释剂的基础上， 实现了透层油的较好 渗透效果。2.3 再生剂用植物沥青 沥青路面在使用过程中，受到各种自然因素，如氧、温度、光

13、照、水等的作 用，会发生系列的物理和化学的变化， 导致沥青的性质逐渐变坏， 主要是变硬 变脆，最终不能使用。 路面再生剂的主要作用是使老化过程中凝聚起来的沥青质 重新溶解分散， 补充沥青老化过程中损失的油份， 恢复沥青的性能。 对于老化的 改性沥青而言， 除了补充损失的油份， 还需分解原有沥青中的高分子改性剂， 才 能够完全恢复沥青的性能。植物沥青中含有大量的轻质油份，恰恰能补充沥青老化过程中损失的油份， 而且植物沥青中含有高沸点醇， 醚类物质， 能够溶解分散老化沥青中的高分子沥 青改性剂， 使植物沥青与老化沥青有很好的相容性， 因此不管老化沥青是基质沥 青还是改性沥青， 植物沥青都能使其性能

14、得到恢复， 即植物沥青对已老化沥青的 性能恢复作用具有普适性。 且植物沥青不来源于石化行业， 满足环境保护的要求。张铭 4 发明了种基于植物沥青的普适性路面再生剂材料，其与沥青有很 好的相容性， 能补充沥青老化过程中损失的油份， 并溶解分散原有沥青中的高分 子改性剂，起到再生沥青的作用。采用植物沥青、基础油、粘度调节剂和抗氧化 剂制备出了路面再生剂材料， 使其具有普适性， 适用于各种回收沥青混合料， 是 植物沥青使用的新途径，具有环保意义。所用植物沥青为提取食用油、 生物柴油、脂肪酸生产和木材制浆造纸过程中 的副产品的一种或多种。技术指标为见表 5 ：表5植物沥青技术指标技术指标单位参考值软化

15、点C3040针入度1/10mm17023025 C密度g/cm30.951.0560 C粘度Pa s20100闪点C> 210该再生剂的组分及重量份数比:用艮30 6040 “ 70组成 植物沥靑 華础油 粘度调节剂 抗氧化剂该基于植物沥青的普适性路面再生剂材料， 其按照如下的工艺流程进行制备 和使用:(1) 将粘度调节剂和抗氧化剂投入反应釜中，用泵抽入基础油，搅拌、加热 升温至80 100 C,搅拌2 4小时，搅拌速度是80 130转/分钟，冬季生 产时应将基础油预热至60 80 C再用泵抽出；(2) 将植物沥青存储在130 C恒温的储罐中，按所述重量用泵送入反应釜中，控制反应温度为8

16、0 100 C,搅拌1 3小时，搅拌速度是80 130转/ 分钟，待其自然冷却即可。现场使用时将再生剂材料直接投入回收沥青料中， 用 量一般为回收沥青料的5%30% 。植物沥青中含有大量的油份，恰恰能补充沥青老化过程中损失的油份，而且 植物沥青中含有高沸点醇，醚类物质，能够溶解分散老化沥青中的高分子沥青改 性剂，使植物沥青与老化沥青有很好的相容性， 因此不管老化沥青是基质沥青还 是改性沥青， 植物沥青都能使其性能得到恢复， 即植物沥青对已老化沥青的性能 恢复作用具有普适性， 有广泛的应用前景。 且植物沥青不来源于石化行业， 综合 利用废物，满足环境保护的要求，具有明显的经济和社会效益。3、植物

17、沥青展望2009 年英国材料产业联合会的专家利用植物沥青( Vegetex )代替铺设柏 油公路所需沥青的 20% ，取得了成功。该种沥青不但具有可再生的概念，而且 还可以在低温下加工，能耗更低，减少“温拌沥青技术”所依赖的溶剂，降低成 本。英国的专家尽管在技术上可以开发出可替代石化沥青的植物沥青， 但由于受 到原料和市场的限制， 目前植物沥青在市场上还未得到普遍应用。 英国交通研究 实验室的环境顾问认为， 如果植物沥青在再循环利用以及耐久性方面改进到石化 沥青的水平，那么植物沥青将具有广阔的发展前景。2010 年以来，我国沥青价格一直处于高位运行阶段，并突破 5000 元 / 吨关口。可以预见，随着石油资源的日渐枯竭，以及沥青价格不断攀升，已开始 制约我国道路建设的可持续发展。 采用可再生植物资源生产植物沥青， 作为石油 沥青的有效补充， 为缓解人类对石化资源的依赖提供了新的途径。 作为先驱者， 参加此项目研究的几家单位所做的工作都是具有开创性的。 虽然目前植物沥青在 应用上还存在许多不足 用量比例较小、 性能仍需提高，但随着植物化工行业