废食用油再生沥青组成优化及其混合料性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.04.017

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (4): 97-103.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.04.017

废食用油再生沥青组成优化及其混合料性能研究

李东珀¹(), 韩华², 王莉¹, 杨建³, 赵丹³, 景宏君⁴^,⁵, 邹晓龙⁴^,⁵, 张永飞⁴^,⁵

^1.延安市公路局，陕西延安 716000
^2.汉中市公路局，陕西汉中 723000
^3.商洛市公路局，陕西商洛 726000
^4.西安科技大学建筑与土木工程学院，西安 710054
^5.西安科技大学道路工程研究中心，西安 710054

收稿日期:2024-05-20 出版日期:2025-04-26 发布日期:2025-04-23
作者简介:李东珀（1979-），男，高级工程师，研究方向为公路工程， 624463838@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金(52308466);陕西省交通科技项目(19?28K)

Composition optimization of waste cooking oil recycled asphalt and performance research of its mixture

LI Dongpo¹(), HAN Hua², WANG Li¹, YANG Jian³, ZHAO Dan³, JING Hongjun⁴^,⁵, ZOU Xiaolong⁴^,⁵, ZHANG Yongfei⁴^,⁵

^1.Yan’an Highway Bureau，Yan’an 716000，China
^2.Hanzhong Highway Bureau，Hanzhong 723000，China
^3.Shangluo Highway Bureau，Shangluo 726000，China
^4.School of Architecture and Civil Engineering，Xi’an University of Science and Technology，Xi’an 710054，China
^5.Road Engineering Research Center，Xi’an University of Science and Technology，Xi’an 710054，China

Received:2024-05-20 Online:2025-04-26 Published:2025-04-23

摘要/Abstract

摘要：

为提高再生沥青混合料路用性能，基于响应曲面法，以废食用油掺量、苯乙烯⁃丁二烯⁃苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性沥青掺量和剪切温度为自变量，设计了再生沥青的制备方案。通过基本性能和流变试验，分析了自变量对再生沥青性能的影响，确定了再生沥青最佳方案。并以此为基础开展了再生沥青混合料路用性能检测研究。结果表明，再生沥青的最佳优化组合为：废食用油掺量为8.4 %，SBS改性沥青掺量为152 %，剪切温度为166 ℃。再生沥青性能指标的预测值与实际值相比，最大误差为4.5 %，在可接受的范围内。随着再生沥青路面（RAP）混合料掺量的增加，再生沥青混合料的低温抗裂性及水稳定性降低，高温稳定性能提高。相比于未掺废食用油的再生沥青混合料，掺入废食用油后再生沥青混合料的低温抗裂性和水稳定性改善显著。

关键词: 道路工程, 响应曲面法, 再生沥青, 废食用油, 路用性能

Abstract:

To improve the pavement performance of recycled asphalt mixtures， the preparation schemes of recycled asphalt were designed by using a response surface method with the contents of waste cooking oil and styrene⁃butadiene⁃styrene （SBS）⁃modified asphalt， and the shear temperature as independent variables. The influence of these independent variables on the properties of regenerated asphalt were analyzed through basic physical and rheological measurements to determine the optimization scheme of recycled asphalt. On this basis， the pavement performance was verified. The results indicated that the optimal optimization scheme for recycled asphalt was determined to be a content of waste cooking oil of 8.4 wt%， a content of SBS⁃modified asphalt of 152 wt%， and a shear temperature of 166 ℃. The maximum error between the predicted values and actual results of performance indicators of recycled asphalt was 4.5 %， which was within the acceptable limits. With an increase in the content of the reclaimed asphalt pavement （RAP）， the cracking resistance and water stability of recycled asphalt mixtures decreased but their high⁃temperature stability was improved. Compared to the recycled asphalt mixtures without waste cooking oil， the recycled asphalt mixtures containing waste cooking oil showed a significant improvement in the low⁃temperature crack resistance and water stability.

Key words: road engineering, response surface method, recycled asphalt, waste cooking oil, pavement performance

中图分类号:

TQ325.2

李东珀, 韩华, 王莉, 杨建, 赵丹, 景宏君, 邹晓龙, 张永飞. 废食用油再生沥青组成优化及其混合料性能研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(4): 97-103.

LI Dongpo, HAN Hua, WANG Li, YANG Jian, ZHAO Dan, JING Hongjun, ZOU Xiaolong, ZHANG Yongfei. Composition optimization of waste cooking oil recycled asphalt and performance research of its mixture[J]. China Plastics, 2025, 39(4): 97-103.

图/表 11

参考文献 22

1	邓庆忠，董叔鑫，陈瑞国，等. 聚合物SBS的种类对中海AH⁃70重交通道路沥青性能的影响［J］. 石油炼制与化工， 2017， 48（2）： 57⁃62.
	DENG Q Z， DONG S X， CHEN R G， et al. The influence of the types of polymer SBS on the performance of Zhonghai AH-70 heavy traffic road asphalt［J］. Petroleum Processing and Petrochemicals， 2017， 48（2）： 57⁃62.
2	李海滨，赵琼阳，张成雪，等. 材料组成优化的开普封层黏结性能［J］. 西安科技大学学报， 2022， 42（6）： 1180⁃1188.
	LI H B， ZAHO Q Y， ZAHNG C X， et al. Bond performance of cape seal based on material composition optimization［J］. Journal of Xi'an University of Science and Technology， 2022， 42（6）： 1 180⁃1 188.
3	梁庆，郑云，张关发，等. 废机油再生SBS改性沥青性能及再生机理［J］. 科学技术与工程， 2023， 23（2）： 777⁃784.
	LIANG Q， ZHENG Y， ZHANG G F， et al. Performance and mechanism of styrence⁃butadiene⁃styrene （SBS） modified asphalt regenerated from waste engine oil［J］. Science Technology and Engineering， 2023， 23（2）： 777⁃784.
4	Li H， Zhang F， Feng Z， et al. Study on waste engine oil and waste cooking oil on performance improvement of aged asphalt and application in reclaimed asphalt mixture［J］. Construction and Building Materials， 2021， 276： 122138.
5	Etheridge R A， Wang Y D， Kim S S， et al. Evaluation of fatigue cracking resistance of asphalt mixtures using apparent damage capacity［J］. Journal of Materials in Civil Engineering， 2019， 31（11）： 04019257.
6	Li H， Feng Z， Ahmed A T， et al. Repurposing waste oils into cleaner aged asphalt pavement materials： a critical review. Journal of Cleaner Production， 2022， 334： 130230.
7	罗浩原，黄晓明. 废油再生沥青二次老化后的性能与组分变化［J］. 中国公路学报， 2021， 34（10）： 98⁃110.
	LUO H Y， HUANG X M. Research on change of performance and component of recycled oil regenerated asphalt during secondary aging ［J］. China Journal of Highway and Transport， 2021， 34（10）： 98⁃110.
8	Li H， Zhang M， Temitope A A， et al. Compound reutilization of waste cooking oil and waste engine oil as asphalt rejuvenator： Performance evaluation and application［J］. Environmental Science and Pollution Research， 2022， 29（60）： 90 463⁃90 478.
9	Zahoor M， Nizamuddin S， Madapusi S， et al. Sustainable asphalt rejuvenation using waste cooking oil： a comprehensive review［J］. Journal of Cleaner Production， 2021， 278： 123304.
10	蒋宇，许涛. 复合生物油再生剂研发及其对长期老化沥青成分的影响［J］. 林业工程学报， 2024， 9（1）： 170⁃176.
	JIANG Y， XU T. Development of composite bio⁃oil regenerant and its effects on chemical constituents of long⁃term aged asphalt［J］. Journal of Forestry Engineering， 2024， 9（1）： 170⁃176.
11	林泉，陈美祝，吴少鹏，等. 废食用油热再生沥青混合料水稳定性实验研究［J］. 武汉理工大学学报， 2015， 37（12）： 63⁃67.
	LIN Q， CHEN M Z， WU S P，et al. Experimental research on water stability of waste cooking oil rejuvenating reclaimed asphalt mixture［J］. Journal of Wuhan University of Technology， 2015， 37（12）： 63⁃67.
12	Zaumanis M， Mallick R B， Poulikakos L， et al. Influence of six rejuvenators on the performance properties of reclaimed asphalt pavement （RAP） binder and 100 % recycled asphalt mixtures［J］. Construction and Building Materials， 2014， 71： 538⁃550.
13	Capitão S， Picado⁃Santos L， Almeida A， et al. Assessment of aged and unaged hot and warm asphalt concrete containing high reclaimed asphalt pavement rate rejuvenated with waste cooking oil［J］. Construction and Building Materials， 2023， 400： 132801.
14	Taherkhani H， Noorian F. Laboratory investigation on the properties of asphalt concrete containing reclaimed asphalt pavement and waste cooking oil as recycling agent［J］. International Journal of Pavement Engineering， 2021， 22（5）： 539⁃549.
15	Majidifard H， Tabatabaee N， Buttlar W. Investigating short⁃term and long⁃term binder performance of high⁃RAP mixtures containing waste cooking oil［J］. Journal of Traffic and Transportation Engineering （English Edition）， 2019， 6（4）： 396⁃406.
16	徐金枝，郝培文，郭晓刚，等. 厂拌热再生沥青混合料组成设计方法综述［J］. 中国公路学报， 2021， 34（10）： 72⁃88.
	XU J Z， HAO P W， GUO X G， et al. Review of composition design methods for plant mix hot recycled asphalt mixtures［J］. China Journal of Highway and Transport， 2021，34（10）： 72⁃88
17	Zhang J， Guo C， Chen T， et al. Evaluation on the mechanical performance of recycled asphalt mixtures incorporated with high percentage of RAP and self⁃developed rejuvenators［J］. Construction and Building Materials， 2021， 269： 121337.
18	陈瑜，丁婧雯，吴思华. 基于响应面法的地聚合物预混料制备工艺优化［J］. 科学技术与工程， 2022， 22（17）： 7 119⁃7 126.
	CHEN Y， DING J W， WU S H. Optimization of preparation process for geopolymer premixes based on response surface methodology［J］. Science Technology and Engineering， 2022， 22（17）： 7 119⁃7 126.
19	程永春，徐志枢，马桂荣，等. 基于响应曲面法的SMA沥青混合料试验研究［J］. 应用基础与工程科学学报， 2021， 29（2）： 493⁃502.
	CHENG Y C， XU Z S， MA G R，et al. Experimental study on SMA asphalt mixture based on response surface methodology［J］. Journal of Basic Science and Engineering， 2021， 29（2）： 493⁃502.
20	Li H， Sun J， Wang S， et al. Bamboo fiber modified asphalt mixture proportion design and road performances based on response surface method［J］. Journal of Wuhan University of Technology⁃Mater Sci Ed， 2023， 38（1）： 156⁃170.
21	Manohar M， Joseph J， Selvaraj T， et al. Application of box behnken design to optimize the parameters for turning Inconel 718 using coated carbide tools［J］. International Journal of Scientific & Engineering Research， 2013， 4（4）： 620⁃644.
22	Behera S K， Meena H， Chakraborty S， et al. Application of response surface methodology （RSM） for optimization of leaching parameters for ash reduction from low⁃grade coal［J］. International Journal of Mining Science and Technology， 2018， 28（4）： 621⁃629.

材料种类	技术指标		单位	实测值	规范要求
SBS改性沥青	25 ℃针入度		0.1 mm	72.1	60~80
	针入度指数		-	0.1	≥-0.4
	5 ℃延度		cm	37.9	≥30
	软化点		℃	61	≥55
	密度		g/cm³	1.034	实测值
	TFOT后残留物	质量损失	%	0.16	±1.0
		25 ℃针入度比	%	80	≥60
		5 ℃延度	cm	23.4	≥20
废食用油	密度		g/cm³	0.96	-
	酸值		mg	0.8	-
	闪点		℃	321	-
	含水量		%	0.3	-
老化沥青	25 ℃针入度		0.1 mm	50.9	-
	5 ℃延度		cm	1.3	-
	软化点		℃	67.5	-

材料种类	技术指标		单位	实测值	规范要求
SBS改性沥青	25 ℃针入度		0.1 mm	72.1	60~80
	针入度指数		-	0.1	≥-0.4
	5 ℃延度		cm	37.9	≥30
	软化点		℃	61	≥55
	密度		g/cm³	1.034	实测值
	TFOT后残留物	质量损失	%	0.16	±1.0
		25 ℃针入度比	%	80	≥60
		5 ℃延度	cm	23.4	≥20
废食用油	密度		g/cm³	0.96	-
	酸值		mg	0.8	-
	闪点		℃	321	-
	含水量		%	0.3	-
老化沥青	25 ℃针入度		0.1 mm	50.9	-
	5 ℃延度		cm	1.3	-
	软化点		℃	67.5	-

影响因素	编号	单位	水平
影响因素	编号	单位	-1	0	1
废食用油掺量	X₁	%	3	6	9
SBS改性沥青掺量	X₂	%	68	110	152
剪切温度	X₃	℃	155	165	175

影响因素	编号	单位	水平
影响因素	编号	单位	-1	0	1
废食用油掺量	X₁	%	3	6	9
SBS改性沥青掺量	X₂	%	68	110	152
剪切温度	X₃	℃	155	165	175

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废食用油再生沥青组成优化及其混合料性能研究

Composition optimization of waste cooking oil recycled asphalt and performance research of its mixture

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针入度/0.1 mm	软化点/℃	G*/sin δ/kPa	J_nr /k·Pa^-1	m	S/MPa
98.6	70.1	2.53	0.88	0.32	89.6
62.4	70.1	2.97	0.76	0.34	55.4
90.2	70.3	2.29	1.03	0.44	56.9
80.3	59.5	2.22	0.69	0.22	72.8
65.3	62.3	2.69	0.84	0.28	85.5
96.3	73.7	2.15	1	0.42	50.4
62.4	70	2.99	0.78	0.33	99.8
48.5	75.8	3.74	0.95	0.36	46.9
62.4	71.3	2.89	0.76	0.34	55.4
57.4	70.6	3.2	0.85	0.36	69.9
64.4	78.1	2.96	0.82	0.45	36.5
62.4	70.1	2.76	0.76	0.34	55.4
62.4	70.1	2.87	0.76	0.34	55.4
80.6	71.4	1.97	0.81	0.41	51.8
62.4	70.1	2.85	0.76	0.34	55.4
69.5	69.5	3.04	0.61	0.22	110
68.7	73.3	3.2	0.9	0.36	67.7

差异来源	平方和	自由度	均方	F值	P值	显著性
R²=0.985 7
模型	3.11	9	0.35	53.60	<0.000 1	显著
残差	0.045	7	6.451	-	-	-
总和	3.16	16	-	-	-	-
X₁	1.19	1	1.19	185.02	<0.0001	显著
X₂	1.25	1	1.25	193.50	<0.0001	显著
X₃	0.11	1	0.11	16.76	0.004 6	显著
X₁X₂	3.025	1	3.025	0.47	0.515 5	不显著
X₁X₃	1.000	1	1.000	0.016	0.904 4	不显著
X₂X₃	0.024	1	0.024	3.72	0.094 9	不显著
X₁²	0.041	1	0.041	6.40	0.039 3	显著
X₂²	0.17	1	0.17	27.03	0.001 3	显著
X₃²	0.34	1	0.34	52.65	0.000 2	显著

项目	废食用油掺量/%	SBS改性沥青掺量/%	剪切温度/℃	针入度/0.1 mm	软化点/℃	G^*/sin δ/kPa	J_nr /k·Pa^-1	m	S/MPa
实际值	8.4	152.0	166.0	64.5	76.9	3.05	0.79	0.44	41.2
预测值	8.4	152.0	166.0	62.1	78.0	3.12	0.81	0.42	42.9
相对误差/%	-	-	-	3.7	1.4	2.3	2.5	4.5	4.1

[1]	李东珀韩华王莉杨建赵丹景宏君邹晓龙张永飞. 废食用油再生沥青组成优化及其混合料性能研究[J]. , 2025, 39(5): 97-103.
[2]	徐强祥, 张国平, 胡一红, 杨法勇, 赵琼阳, 李志刚. 脱硫胶粉/SBS改性沥青性能及机理研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(1): 13-18.
[3]	孙吉书, 彭俊博, 张民, 郭艳芳. 废油/树脂/己二酸二辛酯复合再生剂制备及温拌剂对沥青拌合老化保护效果评价[J]. 中国塑料, 2024, 38(5): 100-106.
[4]	陈正聪, 林睿, 何艺, 李松. 石墨烯/SBS复合改性沥青混合料性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(4): 54-59.
[5]	张彩利, 张崇僖, 于焱龙, 杨凤雷, 孟庆营. 水性环氧彩色涂层路用性能[J]. 中国塑料, 2024, 38(12): 97-104.
[6]	李宁利, 王瑞, 常紫攀, 栗培龙. 沥青路面水性聚氨酯丙烯酸热反射涂料制备[J]. 中国塑料, 2024, 38(1): 21-27.
[7]	李宁利, 王猛, 王瑞, 朱壮壮. 橡塑合金改性沥青制备工艺关键参数研究[J]. 中国塑料, 2022, 36(12): 78-85.
[8]	孙杰许奎游烽吴江杨静. 胶粉改性沥青混合料路用性能研究[J]. 中国塑料, 2019, 33(8): 83-88.
[9]	袁捷朝罗兵毕超王文飞伊大龙. 响应曲面法优化同向旋转双螺杆挤出机最大固体输送量的研究[J]. 中国塑料, 2011, 25(01): 102-105 .
[10]	孙玲张冬刘小明辛勇. 基于缩痕最小的汽车保险杠成型工艺参数优化[J]. 中国塑料, 2009, 23(07): 55-60 .

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