CN102093726A - 废旧沥青混合料热再生专用添加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废旧沥青混合料热再生专用添加剂及其制备方法。该热再生专用添加剂按质量份数比由50～100份高芳烃矿物油，3～10份桐油预聚物，5～20份增塑剂组成。其制备方法为：将50～100份高芳烃矿物油加热到80～120℃后，加入5～20份增塑剂和3～10份桐油预聚物，搅拌30min，冷却至室温后即得所述的废旧沥青混合料热再生专用添加剂。该废旧沥青混合料热再生专用添加剂用于沥青路面厂拌热再生和就地热再生施工工艺中，能够使再生后的老化沥青粘度，延度，针入度，耐久性等指标满足使用要求。从而使废旧沥青混合料得到循环利用，既节约成本又保护环境，具有良好的社会和经济效益。

Description

废旧沥青混合料热再生专用添加剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种废旧沥青混合料热再生专用添加剂及其制备方法。

背景技术

沥青路面在长期的使用过程中由于氧化，温度变化，雨水，紫外线，荷载等作用使沥青逐渐老化。老化后沥青的化学组分以及流变性质发生变化，导致粘度剧增，针入度降低，软化点升高，延度显著减少，从而使得沥青混合料路面的路用性能逐渐降低，直到出现裂缝，松散，坑槽等问题影响到路面的正常使用时，需要采用铣刨，再生，重铺等手段进行修复和改造。而在此过程中产生的废旧沥青混合料的再生利用，一直是备受瞩目的一个世界性环保课题，人们早在十九世纪就开始进行相关研究。目前废旧沥青混合料再生技术已经越来越受重视，尤其是厂拌热再生技术由于适用性广，经济环保，专用设备较为成熟，而且再生料的性能与新料性能相当，因而是目前世界上应用最为广泛的再生技术。而热再生剂的研制是再生技术发展的重点之一，通过再生剂中各成分对老化沥青的组分进行还原，补充，补强等作用，能够使得废旧沥青重新发挥胶结料的作用。因而废旧沥青混合料热再生剂的研制对于保护日益枯竭的石油资源以及节约道路建设成本都具有积极的意义。

2007年公开的公开号为CN101041743A，名称为“路面沥青再生剂”的专利，公开了一种沥青再生剂及其制备方法，其不足之处在于，使用柴油和机械油作为软化剂，柴油和机械油也是一种不可再生资源，并且挥发到空气中将会造成一定的空气污染。而且我国在二十世纪八十年代初使用的轻油型再生剂也是由柴油等轻质油份配置而成的，其使用效果表明它们对沥青的软化效果只能是短期的，长期效果欠佳。2008年授权的专利ZL200710078414.6“一种旧沥青路面再生添加剂及其制备再生沥青路面混合料的方法”，其使用桐油作为再生剂的主原料，再生剂的使用过程中需要与新沥青拌合均匀才能用到废旧沥青混合料中，在现场施工过程中存在一定的难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种配方简单，成本低，制备工艺方便，对环境无污染，能够在现有的施工工艺条件下，使老化沥青各项物理性能指标满足规范要求，再生后的混合料路用性能良好，各项性能指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》，从而实现对废旧沥青混合料的再利用的一种废旧沥青混合料热再生专用添加剂。

为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样实现的：一种废旧沥青混合料热再生专用添加剂，本发明的特殊之处在于所述的按质量份数比由50份～100份高芳烃矿物油，3份～10份桐油预聚物，5份～20份增塑剂组成，所述的高芳烃矿物油为糠醛抽出油，煤焦油中的一种以上，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛脂，邻苯二甲酸二异辛酯中的一种以上。

所述的按质量份数比由60份～90份高芳烃矿物油，4份～8份桐油预聚物，8份～18份增塑剂组成，所述的高芳烃矿物油为糠醛抽出油，煤焦油中的一种以上，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛脂，邻苯二甲酸二异辛酯中的一种以上。

所述的按质量份数比由65份～85份高芳烃矿物油，5份～7份桐油预聚物，10份～15份增塑剂组成，所述的高芳烃矿物油为糠醛抽出油，煤焦油中的一种以上，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛脂，邻苯二甲酸二异辛酯中的一种以上。

所述的桐油预聚物的制备方法，按下述步骤进行：

1)、将氯化铝、无水乙醇溶液加入桐油中，搅拌均匀形成乳液后；

2)、将乳液加热到220～250℃继续搅拌0～1.5h，冷却至室温，即得到所述的桐油预聚物，其桐油预聚物中氯化铝∶无水乙醇∶桐油的质量份数分别为2份～3份∶100份～200份∶500份～600份。

一种所述的废旧沥青混合料热再生专用添加剂的制备方法，按下述步骤进行：

1)、将高芳烃矿物油加热到80～120℃至完全熔融；

2)、将完全熔融的高芳烃矿物油添加到增塑剂和桐油预聚物中，搅拌30min后，冷却至室温，即得所述的废旧沥青混合料热再生专用添加剂。

其中高芳烃含量的矿物油可以补充沥青由于老化造成的芳烃含量的损失，沥青的老化过程中芳香成分和胶质成分不断减少，沥青质增加导致沥青变粘稠，变硬，延度减低，因此通过再生剂补充芳烃，可以重新平衡沥青中各组分的配比，同时芳香族油份对老化沥青具有良好的溶解性和贯入性，可以使得处于凝胶状态的沥青产生溶胀，从而促使大分子之间的相互运动，增加大分子的柔顺性。通过一系列的筛选试验，选择粘度适中的高芳烃矿物油，不仅具有较高的芳烃含量而且与需要再生的沥青复配良好，能够较好的恢复沥青延度并降低其粘度。增塑剂的主要作用是削弱聚合物分子之间作用力，从而增加了聚合物分子链的移动性，降低了聚合物分子链的结晶性，即增加了聚合物的塑性，表现为聚合物的硬度、模量、软化温度和脆化温度下降，而伸长率、曲挠性和柔韧性提高。沥青老化后沥青分子量变大，沥青质聚集，柔韧性降低，加入增塑剂可以减少分子间作用力，有利于其低温变形能力的改善。桐油中的主要成分是被称为桐油酸的脂肪酸，其主要化学结构为顺，反，反-9，11，13-十八碳三烯酸，因此桐油中含有大量的C＝C双键，在一定的反应条件下C＝C双键断开发生聚合反应，从而形成较大的预聚物分子，这些预聚体能够与胶质以及沥青质聚合成大分子，其中桐油酸聚合后生成的长链脂肪烷烃可以作为界面剂增加胶质、沥青质与饱和分子之间的互溶性，使沥青的胶体结构更加均匀稳定。并且这些长链脂肪烷烃作为“软段”结构，具有增强沥青低温韧性以及提高针入度的作用。此外桐油能耐酸碱，耐油，耐大气腐蚀，有良好的抗水性，富有弹性，结膜性好，使用后能够在表面形成一层膜，保护内部的沥青不被继续老化，因此能够增加再生沥青的耐久性。

本发明的优点是：

1)可以实现对废旧沥青混合料的还原再生，能够节约大量的沥青和砂石材料，符合可持续发展战略。

2)该废旧沥青混合料热再生专用添加剂的加工工艺简单，所涉及的原料在加工使用过程中不会对人体造成伤害，也不会污染环境。

3)该废旧沥青混合料热再生专用添加剂的使用方法简便，现有设备即可完成混合料拌合，再生后的混合料性能够满足路面使用要求。

具体实施方式

下面结合实施例对发明内容作进一步说明，但本发明的保护范围不受实施例所限。

实施例1

一种废旧沥青混合料热再生专用添加剂，按质量份数比由50份～100份高芳烃矿物油，3份～10份桐油预聚物，5份～20份增塑剂组成，所述的高芳烃矿物油为糠醛抽出油，煤焦油中的一种以上，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛脂，邻苯二甲酸二异辛酯中的一种以上。

所述的桐油预聚物的制备方法，按下述步骤进行：

1)、将氯化铝、无水乙醇溶液加入桐油中，搅拌均匀形成乳液后；

2)、将乳液加热到220～250℃继续搅拌0～1.5h，冷却至室温，即得到所述的桐油预聚物，其桐油预聚物中氯化铝∶无水乙醇∶桐油的质量份数分别为2份～3份∶100份～200份∶500份～600份。

一种废旧沥青混合料热再生专用添加剂的制备方法，按下述步骤进行：

1)、将高芳烃矿物油加热到80～120℃至完全熔融；

2)、将完全熔融的高芳烃矿物油添加到增塑剂和桐油预聚物中，搅拌30min后，冷却至室温，即得所述的废旧沥青混合料热再生专用添加剂。

实施例2

一种废旧沥青混合料热再生专用添加剂，按质量份数比由60份～90份高芳烃矿物油，4份～8份桐油预聚物，8份～18份增塑剂组成，所述的高芳烃矿物油为糠醛抽出油，煤焦油中的一种以上，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛脂，邻苯二甲酸二异辛酯中的一种以上，桐油预聚物和专用添加剂的制备方法同实施例1。

实施例3

一种废旧沥青混合料热再生专用添加剂，按质量份数比由65份～85份高芳烃矿物油，5份～7份桐油预聚物，10份～15份增塑剂组成，所述的高芳烃矿物油为糠醛抽出油，煤焦油中的一种以上，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛脂，邻苯二甲酸二异辛酯中的一种以上，桐油预聚物和专用添加剂的制备方法同实施例1。

实施例4

一种废旧沥青混合料热再生专用添加剂，按质量份数比取糠醛抽出油70份，邻苯二甲酸二辛脂16份，桐油预聚物5份配制，其制备方法同实施例1。

实施例5

一种废旧沥青混合料热再生专用添加剂，按质量份数比取糠醛抽出油90份，邻苯二甲酸二丁酯16份，桐油预聚物5份配制，其制备方法与实施例1相同。

实施例6

一种废旧沥青混合料热再生专用添加剂，按质量份数比取糠醛抽出油80份，邻苯二甲酸二丁酯8份，桐油预聚物10份配制，其制备方法与实施例1相同。

综上所述，将实施例1制得的废旧沥青混合料热再生专用添加剂按照RAP中老化沥青质量的5％和7％加入通过旋转薄膜烘箱(RTFOT)老化180分钟后的SK A-90沥青中，测试其各项指标，同时为了检测再生后沥青的耐老化性能，对实施例1再生后的沥青通过RTFOT，进行85分钟的二次老化，对该再生沥青的性能检测结果如表1所示。

表1实施例1再生后沥青试验结果

由表1知5％的添加剂可以使老化沥青满足AH-70#沥青的使用要求，7％的添加剂使老化沥青满足AH-90#沥青的使用要求。

使用实施例1的废旧沥青混合料热再生专用添加剂，对西安绕城高速公路铣刨料进行热再生。在不添加新沥青的条件下，将占废旧沥青用量10％的废旧沥青混合料热再生专用添加剂加入100％RAP料中，所得再生混合料的性能如下表2所示

表2100％RAP料再生混合料性能

由表2可知，添加再生剂的RAP料，稳定度由原来的12.9KN降低到10.9KN，稳定度的下降不仅符合再生规律，而且可以证明再生剂在混合料中对老化沥青起到较好的软化效果。冻融劈裂强度比由原来的64.7％增加到92.0％，混合料的抗水损害能力明显提高。

-10℃的低温弯曲试验中，在不添加再生剂的情况下，100％RAP料构成的车辙板试件在切割300mm*30mm*35mm的小梁试件时，试件全部断裂，无法进行相关试验。而掺加再生剂后，试件切割顺利并且-10℃的低温弯曲破坏时的最大弯拉应变达到1518με，即添加再生剂后，混合料的低温性能大大提高，因此本发明提供的废旧沥青混合料热再生专用再生剂在混合料中同样具有优异的再生能力。

将实施例2与实施例3分别制得的废旧沥青混合料热再生专用添加剂，分别按照RAP中老化沥青6％的剂量加入经过RTFOT老化180分钟后的SKA-90沥青中，测试其各项指标，结果如表3所示：

表3实施例2、实施例3制得的再生剂再生后沥青指标

实施例1，2中废旧沥青混合料热再生专用添加剂的各项物理指标如表4所示。

表4再生剂的各项物理指标

Claims (5)

1.一种废旧沥青混合料热再生专用添加剂，其特征在于按质量份数比由50份～100份高芳烃矿物油，3份～10份桐油预聚物，5份～20份增塑剂组成，所述的高芳烃矿物油为糠醛抽出油，煤焦油中的一种以上，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛脂，邻苯二甲酸二异辛酯中的一种以上。

2.根据权利要求1所述的热再生专用添加剂，其特征在于所述的按质量份数比由60份～90份高芳烃矿物油，4份～8份桐油预聚物，8份～18份增塑剂组成，所述的高芳烃矿物油为糠醛抽出油，煤焦油中的一种以上，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛脂，邻苯二甲酸二异辛酯中的一种以上。

3.根据权利要求1或2所述的热再生专用添加剂，其特征在于所述的按质量份数比由65份～85份高芳烃矿物油，5份～7份桐油预聚物，10份～15份增塑剂组成，所述的高芳烃矿物油为糠醛抽出油，煤焦油中的一种以上，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛脂，邻苯二甲酸二异辛酯中的一种以上。

4.根据权利要求1或2所述的热再生专用添加剂，其特征在于所述的桐油预聚物的制备方法，按下述步骤进行：

1)、将氯化铝、无水乙醇溶液加入桐油中，搅拌均匀形成乳液后；

2)、将乳液加热到220～250℃继续搅拌0～1.5h，冷却至室温，即得到所述的桐油预聚物，其桐油预聚物中氯化铝∶无水乙醇∶桐油的质量份数分别为2份～3份∶100份～200份∶500份～600份。

5.一种权利要求1或2或3所述的废旧沥青混合料热再生专用添加剂的制备方法，按下述步骤进行：

1)、将高芳烃矿物油加热到80～120℃至完全熔融；

2)、将完全熔融的高芳烃矿物油添加到增塑剂和桐油预聚物中，搅拌30min后，冷却至室温，即得所述的废旧沥青混合料热再生专用添加剂。