CN101041743A - 路面沥青再生剂 - Google Patents

Abstract

一种路面沥青再生剂，属于环保领域中废弃物再利用领域。为了对现有废弃路面的沥青的再利用，本发明提供一种沥青再生技术通过重复利用沥青混合料，并且加入低粘度油料进行调配，使调配后的再生沥青具有适合的粘度和所需要的路用性质的路面沥青再生剂。本发明主要的配料是软化剂、增塑剂、松节油、沥青轻分活性剂组成，本发明在常温下配制软化剂；再将沥青轻组分活性剂加入到软化剂中，并且在不停止搅拌的条件下，加入松节油和邻苯二甲酸二丁酯，全部加入后，继续搅拌10分钟，冷却至室温即可。本发明通过重复利用沥青混合料，防止沥青混凝土废料对弃置场所及其周边环境的污染，同时通过减少石料的开采，能有效保护林地，维护自然景观和生态环境。

Description

路面沥青再生剂

技术领域：

本发明属于环保领域中废弃物再利用领域。

背景技术：

早期修建的许多公路使用期早已超过了它们的设计使用年限，随着交通量和车辆荷载的不断增长，公路处于超负荷工作状态，路面破坏日趋严重。路面改建和养护过程中产生的废旧沥青混合料的数量越来越多，每年有几百万平方米的路面需要铣刨，产生旧沥青混合料废弃量将达到每年220万吨之巨，如能加以利用，每年可节省材料费3.5亿人民币，而这个数字是以每年15％的速度增长的。10年以后，沥青路面的大、中修产生的旧沥青混合料将达到1000万吨，届时通过再生利用每年可节约材料费15亿元。我国高等级道路优质沥青供不应求，进口沥青年均增加约10％，进口沥青占沥青使用比例已达到20％以上，近年随着国际原油价格的上涨，沥青价格一路攀升，在工程造价中占有很大比例。由于沥青难以降解，利用深埋的办法处理沥青混凝土旧料对环境造成极大污染；如果废弃于公路两侧，将会占用土地和对公路的边坡和绿化造成损害，对地下水造成长期的危害。

沥青的老化是指沥青从炼油厂被炼制出来后，在储存、运输、施工和使用过程中，由于长时间的暴露在空气中，在环境因素如受热、氧气、阳光和水的作用下，发生一系列的挥发、氧化、聚合，乃至沥青内部结构发生变化，同时发生性质变化，导致路用性能劣化的过程。沥青从化学成分的角度上看，常用四组分分析方法来表达其结构组成，即饱和分、芳香分、胶质分和沥青质。沥青老化的整个过程就是芳香分→胶质→沥青质的转化过程，此化学反应过程是不可逆的。于是随着时间的推移，沥青中沥青质越来越多，而沥青质含量对沥青的流变性质(主要是粘弹性)有很大影响，随着沥青质含量的增加，沥青变会出现粘度增大，针入度下降等特征。同时，理论和试验均显示沥青的延度主要取决于芳香分的含量，随着其含量的减少而减少，故老化沥青的延度较低。

目前有一些采用石油工业生产出的轻质油如润滑油、柴油、机油、减五油等或者它们的混合物，一些省份用此再生剂铺筑了许多再生路面。但是只用轻质油分来再改性旧料，实践证明效果并不是很好。首先，轻质油分在自然界风、热、光等的作用下极易挥发，其中芳香分易于发生氧化、缩合、共聚等反应，分子量会很快变大。所以加入的油分并不能长期稳定的存在于沥青中，对混合料性能的改善也只是一个短期行为。油分与沥青质的溶度参数相差较大，加入油分后虽能起到降粘的作用，并不能保证形成稳定的高分子浓溶液。所以，用轻油再生的旧沥青混合料其自身的抗老化性能较差，用此混合料铺成的再生沥青路面，有效服务期较短，一般2年左右就又趋于老化。

技术内容：

为了解决上述问题，本发明提供一种沥青再生技术通过重复利用沥青混合料，并且加入低粘度油料进行调配，使调配后的再生沥青具有适合的粘度和所需要的路用性质的路面沥青再生剂。

本发明的配方是：(重量份)

软化剂  20～40    增塑剂  1～5    松节油  1～5

沥青轻分活性剂  55～70

本发明所述软化剂指负10号柴油和重质机械油70号混合剂，其比例是6∶4。

本发明所述增塑剂是指邻苯二甲酸二丁酯。

本发明所述的沥青轻组分活性剂是指芳香基橡胶油KA120、芳香基橡胶油KA160中的一种。

本发明路面沥青再生剂的配制方法是：首先在常温下将负10号柴油与70号重质机械油按6∶4的比例搅拌均匀，配制成软化剂；再将沥青轻组分活性剂在70～90℃条件下调节，加入到软化剂中，边加边搅拌；在不停止搅拌的条件下，加入松节油和邻苯二甲酸二丁酯，全部加入后，继续搅拌10分钟，冷却至室温即可。

本发明的优点是：

1、本发明通过重复利用沥青混合料，防止沥青混凝土废料对弃置场所及其周边环境的污染，同时通过减少石料的开采，能有效保护林地，维护自然景观和生态环境。

2、在旧沥青中，或者加入某种组分的低粘度油料(即再生剂)，进行调配，使调配后的再生沥青具有适合的粘度和所需要的路用性质，以满足筑路要求。

3、调节旧沥青的粘度

添入再生剂使旧沥青过高的粘度降低，达到沥青所需的粘度；使脆硬的旧沥青混合料软化，以便在机械和热的作用下充分分散，和新沥青、新集料均匀混合。

4、改善沥青流变性质

再生剂渗入旧混合料中和旧沥青充分交融，使在老化过程中凝聚起来的沥青质重新溶解分散，调节沥青胶体结构，从而达到改善沥青流变性质的目的。

5、增加沥青延度

旧沥青老化，突出的问题是延度下降，添入再生剂后，可以使沥青的延度提高，从而改善其使用性能。

6、添加损失的芳香分

沥青老化，损失的轻组分中，芳香分是沥青中的活性成分。芳香分具有溶解和分散沥青质的能力。

具体实施方式：

本发明的配方是：(重量份)

软化剂  20～40    增塑剂  1～5    松节油  1～5

沥青轻分活性剂  55～70

本发明所述的软化剂指负10号柴油和重质机械油70号混合剂，其比例是6∶4。

本发明所述的增塑剂是指邻苯二甲酸二丁酯。

本发明所述的沥青轻组分活性剂是指芳香基橡胶油KA120、芳香基橡胶油KA160中的一种。

本发明路面沥青再生剂的配制方法是：首先在常温下将负10号柴油与70号重质机械油按6∶4的比例搅拌均匀，配制成软化剂；再将沥青轻组分活性剂在70～90℃条件下调节，加入到软化剂中，边加边搅拌；在不停止搅拌的条件下，加入松节油和邻苯二甲酸二丁酯，全部加入后，继续搅拌10分钟，冷却至室温即可。

实施例1：

取软化剂20份、增塑剂1份、松节油1份、沥青轻分活性剂55份配制，其配制方法是：

首先在常温下将负10号柴油与70号重质机械油按6∶4的比例搅拌均匀，配制成软化剂。由于在常温下芳香基橡胶油为难于流动的粘稠液体，所以将芳香基橡胶油在70～90℃条件下调节成可流动的粘稠的液体，调节过程中不可以使用明火调节，然后加入到搅拌均匀的软化剂中，边加边搅拌，搅拌速度为60转/分。在不停止搅拌的条件下，加入松节油和邻苯二甲酸二丁酯，全部加入后，继续搅拌10分钟，冷却至室温即可。

实施例2：

取软化剂30份、增塑剂2份、松节油3份、沥青轻分活性剂65份配制，其配制方法与实施例1相同。

实施例3：

取软化剂40份、增塑剂5份、松节油5份、沥青轻分活性剂70份配制，其配制方法与实施例1相同。

本发明的主要原理是：

从化学组分的角度分析，我们要使老化沥青恢复原有性能，就要向其中加入一定的分子量小的组分，使组分重新协调。过去曾有人试图通过比较旧沥青组分和优质沥青的组分，来决定旧沥青中应添加的组分，进而找到与这种组分匹配的再生剂，但这种尝试并没有成功，其原因是：由于沥青的化学结构极其复杂，即使化学组分相同的沥青，因油源基属及生产工艺不同，其性能也有很大变化。此外，要找到某种固定组分的再生剂，从工艺上来说有相当大的难度，对设备和工艺要求很高，成本很高。所以我们决定利用现有各种成品原料来配制再生剂。

经过大量筛选，我们挑选出一些或者具有软化作用、或者具有提高沥青延度作用、或者具有改善沥青活性作用的一些原料，按照设计的不同比例来配制再生剂，通过沥青的延度试验对于各种配方进行优选，最后确定再生剂配方。该再生剂具有如下优点：

(1)其主要成分是从石油工业中直接提取的树脂，因而再生剂具有很好的稳定性；

(2)提高沥青延度效果比较明显；

(3)具有比较多的芳香分，提高了旧沥青的活性。

本发明的使用方法是：

首先对于旧沥青老化程度进行试验分析，把沥青混合料用三氯乙烯溶解，过滤得到三氯乙烯与沥青混合溶液，用蒸馏装置蒸馏出三氯乙烯，得到沥青，再次过滤除掉矿粉等细料，进行沥青性质试验(包括针入度、延度、软化点)。

根据旧沥青老化程度通过试验确定掺加再生剂比例，参考比例为5％-8％，每隔1％进行一组试验，根据试验结果确定最佳再生剂比例。

在拌制再生沥青混合料时用专用管道喷到混合料搅拌缸中，搅拌缸温度160-180℃，拌合10秒再生剂可以和旧沥青充分混溶。

试验过程(效果)：

旧沥青取样地点：吉林省白城地区国道珲乌线(珲春至乌兰浩特)

旧路使用时间：5年

旧路描述：网裂、龟裂连片、车辙、坑槽等损害现象严重

工程处理方案：大修

旧沥青试验分析：取旧料10公斤，分5个盆(每个盆浸泡10公斤沥青混合料)用三氯乙烯浸泡后，过滤得到三氯乙烯与沥青混合溶液。用蒸馏装置蒸馏出三氯乙烯，得到沥青，再次过滤除掉矿粉等细集料，进行沥青性质试验。(三氯乙烯的沸点是84.5℃，因此蒸馏过程的温度不会使沥青发生严重的老化)

                           抽提后旧沥青试验结果

项目	单位	旧料沥青	盘锦AH90新沥青	规范AH90要求
					针入度(25℃，100g，5s)	0.1mm	51	93	80--100
延度(5cm/min，15℃)	cm	19	＞100	不小于100
					软化点(环球法)	℃	65	47.5	42--52

分析：从试验结果来看，旧沥青针入度下降、软化点升高幅度很大，均超过规范要求，说明旧沥青变硬变脆；延度下降明显，说明沥青的塑性和柔韧性严重降低。

沥青再生后试验：

上述旧沥青加热至120-140℃，沥青中分别加入再生剂5％、6％、7％、8％，根据试验结果，再生剂7％效果最佳。试验结果如下：

                再生剂改善沥青性能试验结果

项目	单位	旧沥青	再生后沥青
				针入度(25℃，100g，5s)	0.1mm	51	95
延度(5cm/min，15℃)	cm	19	65
				软化点(环球法)	℃	65	46

分析：从试验结果来看，针入度升高、软化点降低，说明脆硬的沥青已经软化；延度提高幅度很大，说明沥青的塑性和韧性明显改善。

试验依据：

中华人民共和国行业标准JTJ052-2000  公路工程沥青及沥青混合料

试验规程：

针入度试验：在25℃，荷重100克的标准针在5秒的时间内贯入沥青试验的深度，单位0.1mm。

延度试验：沥青浇入规定模具内，在15℃下保温1.5小时后，以5cm/min的速度拉伸，拉断时的长度表示沥青的塑性，单位cm.

软化点试验：沥青浇入环行模具内，在5℃下保温15分种，上置钢球，放入水浴内加热，水温上升速度5℃/min，钢球受热下坠25.4毫米时水的温度为沥青软化点，单位℃。

Claims (5)

1、一种路面沥青再生剂，其配方是：(重量份)

软化剂           20～40      增塑剂   1～5      松节油  1～5

沥青轻分活性剂   55～70

2、根据权利要求所述的路面沥青再生剂，其特征在于：软化剂指负10号柴油和重质机械油70号混合剂，其比例是6∶4。

3、根据权利要求所述的路面沥青再生剂，其特征在于：增塑剂是指邻苯二甲酸二丁酯。

4、根据权利要求所述的路面沥青再生剂，其特征在于：沥青轻组分活性剂是指芳香基橡胶油KA120、芳香基橡胶油KA160中的一种。

5、权利要求1所述的路面沥青再生剂的配制方法是：首先在常温下将负10号柴油与70号重质机械油按6∶4的比例搅拌均匀，配制成软化剂；再将沥青轻组分活性剂在70～90℃条件下调节，加入到软化剂中，边加边搅拌；在不停止搅拌的条件下，加入松节油和邻苯二甲酸二丁酯，全部加入后，继续搅拌10分钟，冷却至室温即可。