废弃PET塑料改性热拌沥青干法与湿法工艺性能对比及多准则决策优化研究

《Scientific Reports》：Experimental investigation on the performance of waste plastic-modified hot mix asphalt in dry and wet processes

　　摘要废弃塑料材料已成为当前的环境问题，而传统的柔性路面设计需要通过掺入相容的废弃聚对苯二甲酸乙二酯（PET）塑料材料作为沥青结合料改性剂，来提高其可观的路面性能。一项研究实验性地调查了废弃PET塑料改性热拌沥青在干法和湿法工艺中的性能。作为热拌沥青（HMA）沥青结合料的部分替代材料，所选的塑料材料是聚对苯二甲酸乙二酯（PET）。针对沥青、集料和PET废弃塑料材料的加工，实施了基于国际测试技术的测试。集料测试包括级配、比重、吸水率、集料压碎值、扁平度以及坚固性等，而比重、延度、针入度和软化点测试则是沥青测试，旨在满足ASTM、AASHTO、BS和ERA（埃塞俄比亚道路管理局）标准中规定的规格。在对材料进行表征之后，对热拌沥青进行了常规的马歇尔配合比设计，以获取干法和湿法工艺塑料改性热拌沥青的最佳塑料含量。塑料改性沥青混合料测试，如抗水性、流动度、体积特性、马歇尔稳定度、间接拉伸强度和车辙抵抗能力等，均进行了测试，并与对照的传统沥青混合料进行了评估。与传统对照HMA相比，塑料改性HMA具有改进的拉伸强度、马歇尔稳定度和抗水能力。在所研究的实验条件下，湿法工艺中的塑料改性HMA显示出均匀的粘结料改性效果，但干法工艺产生的稳定效果更好。结果表明，具有最佳PET塑料含量的改性热拌沥青显示出增强的机械性能，这可以提高其HMA路面的性能和工程应用。随后，对干法和湿法工艺性能进行了优化。实施优化这些工艺的方法——多准则决策分析，特别是TOPSIS方法。干法和湿法工艺的接近系数分别为0.97和0.49。在本研究范围内，干法工艺具有更大的价值，因此因其性能优于湿法工艺而被选中。因此，PET塑料改性HMA增强了柔性路面的工程性能。