CN102786257B - 一种厂拌热改性沥青再生混合料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种厂拌热改性沥青再生混合料，包括下列质量配合比的混合物：50%-70%的铣刨旧料、25%-45%的新集料、1.5%-4%的矿粉、1.5%-5%的新沥青、0.2%-0.5%的纤维和0.075%-0.3%的再生剂。其制备方法：1）铣刨旧料预热；2）预热后的旧料和再生剂拌合；3）预热后的新集料加入；4）加入加热的新沥青、预热的矿粉和纤维继续拌合。据此，大幅提高了铣刨旧料的掺量，且其路用性能能够达到或高于新拌改性沥青混合料的性能要求。

Description

一种厂拌热改性沥青再生混合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种能使废旧沥青恢复其使用性能的再生改性沥青混合料厂拌制备方法，属道路铺面材料及其加工制备技术领域。
背景技术
废旧沥青混合料再生利用是在道路废旧沥青混合料中添加新料与再生剂，使已经老化的沥青性能部分或全部恢复并循环利用的成套技术。我国目前已经建成庞大的公路网，高速公路里程与美国接近，位居世界第二。我国当前已进入路面维修高峰期，每年产生的废旧沥青混合料已达近亿吨。遗弃这些废旧材料不仅需要耗费价值高达数百亿元的替换材料，同时也造成沥青和石料资源浪费，遗弃废料还将占用大量土地、污染环境。
发达国家用于沥青路面再生的废旧沥青混合料主要来自于磨耗层，沥青品种及沥青混合料类型变化较少，再生技术局限于新料生产过程中掺配一定比例的旧料加以循环利用，旧料掺配比例小于50％。且欧美国家常用的沥青混合料再生设备与我国沥青混合料生产设备工作原理不同，而且价格昂贵，难以直接采用。
我国目前道路建设使用的沥青品种来源复杂，建成路面的沥青混合料类型繁多，废旧材料来源不仅包括磨耗层，也包括了集料粒径较大的中下面层，废旧料既有仅使用几年的，也有经历长达十几年的，其中的沥青老化程度差异很大，因而我国再生沥青混合料的旧料掺配比例小于30％。总的来说，目前的废旧料利用率低，应用范围有限，严重制约了沥青混合料再生技术的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种厂拌热改性沥青再生混合料，该混合料中废旧料的掺配率为50～70％，通过确定的工艺及纤维与再生剂的添加，经厂拌热再生后，混合料能达到新拌改性沥青混合料的性能要求，其技术方案如下：
一种厂拌热改性沥青再生混合料，包括下列质量配合比的混合物：50％-70％的铣刨旧料、25％-45％的新集料、1.5％-4％的矿粉、1.5％-5％的新沥青、0.2％-0.5％的纤维和0.075％-0.3％的再生剂。
上述厂拌热改性沥青再生混合料的制备方法，包括如下步骤：1)将铣刨旧料加入到预热筒，预热温度为90～135℃，预热时间1～2h；2)将预热后的旧料和再生剂加入到拌合器中拌合30～60s，拌合温度为135～170℃；3)将预热的新集料加入拌合器中，预热温度为145～170℃拌合30～60s；4)加入加热的新沥青、预热的矿粉和纤维继续拌合30～60s，其中沥青加热温度为135℃，矿粉预热温度为145～170℃，形成热改性沥青再生混合料。
优选的是：所述的纤维选用聚酯纤维、木质素纤维或矿物纤维。
优选的是：所述的新沥青选用SBS改性沥青。
优选的是：所述的新集料选用玄武岩、辉绿岩或石灰岩。
优选的是：所述的矿粉选用石灰石矿粉。
优选的是：所述的再生剂为轻油与树脂混合物，其中，包含轻油70-90份，树脂10-30份。
本发明的热改性沥青再生混合料中铣刨旧料RAP的掺量最高达到了70％，且能够直接应用与面层，较现有技术15％-30％的旧料掺配率提高100％-200％。同时能够应用于多种级配沥青面层混合料，如AC-13、AC-20等。本发明的热改性沥青再生混合料其路用性能能够达到新拌改性沥青混合料的性能要求，其高温性能甚至优于新拌改性沥青混合料。因此，本发明具有明显的经济和社会效益。
以下结合具体实例及附图对本发明做进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
附图说明
图1是实施例1的铣刨旧料、新集料和矿粉的合成级配曲线图；
图2是实施例2的铣刨旧料、新集料和矿粉的合成级配曲线图。
具体实施方式
实施例1
本实施例的工程概况是：厂拌热改性再生AC-13C型沥青混合料试验段(北京市西城区西二环主路面层)，工程采用一级公路标准，双向六车道，设计时速80公里／小时，路面结构形式采用：4cm沥青混合料(AC-13C)+5cm沥青混合料(AC-20)+7cm沥青混合料(AC-25)，再生层为上面层，铣刨旧料掺量60％。其上面层采用本发明的热改性再生沥青混合料。
首先对铣刨旧料取样，对试样采用阿布森法进行集料和沥青的抽提试验，测定铣刨旧料油石比。并对抽提后旧集料经2.36筛网筛分，得到粗集料和细集料分别进行密度试验，参见表1-1、表1-2。
表1-1铣刨旧料抽提试验结果
表1-2铣刨旧料抽提后集料密度试验结果
铣刨旧料 视密度(g/cm3) 毛体积密度(g/cm3) 吸水率(％)
粗集料 2.732 2.693 0.63
细集料 2.720 2.637 1.12
对上述抽提的旧沥青进行性能指标的测定，并与同标号的新沥青进行对比，其结果如表1-3。
表1-3再生沥青性能指标检测结果
项目 新沥青 旧沥青 再生沥青 技术标准
针入度(0.1mm) 80 -15 78.1 60-80
软化点(℃) 54.1 60.2 50.8 44-54
延度(cm) 17.0 5.1 26 ＞15
粘度(Pa.s) 0.379 0.756 0.277 ＜3
新集料为石灰岩，其压碎值、磨耗值、含泥量、吸水率等技术指标经过试验检测均满足规范要求，矿粉为石灰石研磨而成，新沥青选用SBS(丁苯橡胶)改性沥青。
对铣刨旧料、新集料、矿粉进行级配合成，合成级配满足《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2006的级配范围要求，见表1-4，合成级配曲线见图1。
表1-4AC-13沥青混合料的设计级配
对新集料和铣刨旧料分别预热，新集料的预热温度180℃，铣刨旧料预热温度110℃，将适量的再生剂与铣刨旧料加入到155℃-165℃的拌合器中，预拌30s；加入预热的新集料预干拌30s；再加入预热温度在135℃新沥青、纤维和预热温度为180℃的矿粉继续拌合60s，形成热改性沥青再生混合料。
对上述热改性沥青再生混合料进行马歇尔试验，其试验结果如表1-5所示。
表1-5马歇尔试验结果
上述级配的热改性沥青再生混合料包括铣刨料占混合料总质量的60％、新集料占35％、矿粉占1.5％、新沥青用量占2.75％、纤维0.5％，再生剂0.25％。
对上述热改性沥青再生混合料进行性能检测
1.水稳定性
对上述热改性沥青再生混合料进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，检验其水稳定性，试验结果见表1-6，表1-7。
表1-6浸水马歇尔稳定度试验结果
油石比(％) 浸水残留稳定度(％) 技术标准
5.0 98.1 ≥80
表1-7冻融劈裂试验结果
油石比(％) 冻融劈裂强度比(％) 技术标准
5.0 85.3 ≥75
2、高温稳定性
对上述热改性沥青再生混合料进行车辙试验，以检测其高温稳定性，试验结果见表1-8
表1-8车辙试验动稳定度结果
油石比(％) 冻融劈裂强度比(％) 技术标准
5.0 2015 ≥1000
2.低温稳定性
对上述热改性沥青再生混合料进行低温小梁弯曲试验，以检测其低温稳定性，试验结果见表1-9.
表1-9低温小梁弯曲试验结果
实施例2
本实施例的工程概况是：厂拌热改性再生AC-20C型沥青混合料试验段(河南省郑石高速中面层)，工程采用高速公路标准，双向六车道，设计时速120公里／小时，路面结构形式采用：5cm沥青混合料(AC-13C)+8cm沥青混合料(AC-20)+8cm沥青混合料(AC-25)，再生层为中面层，铣刨旧料掺量50％。其上面层采用本发明的热改性再生沥青混合料。
首先对铣刨旧料取样，对试样采用阿布森法进行集料和沥青的抽提试验，测定铣刨旧料油石比。并对抽提后旧集料经2.36筛网筛分，得到粗集料和细集料分别进行密度试验，参见表1-10、表1-11。
表1-10铣刨旧料抽提试验结果
表1-11铣刨旧料抽提后集料密度试验结果
铣刨旧料 视密度(g／cm3) 毛体积密度(g/cm3) 吸水率(％)
粗集料 2.726 2.642 0.51
细集料 2.714 2.626 0.95
对上述抽提的旧沥青进行性能指标的测定，并与同标号的新沥青进行对比，其结果如表1-12。
表1-12再生沥青性能指标检测结果
项目 新沥青 旧沥青 再生沥青 技术标准
针入度(0.1mm) 75 45 77.1 60-80
软化点(℃) 50.1 58.2 49.2 44-54
延度(cm) 17.0 8.6 24 ＞15
粘度(Pa.s) 0.379 0.677 0.287 ＜3
新集料为石灰岩，其压碎值、磨耗值、含泥量、吸水率等技术指标经过试验检测均满足规范要求，矿粉为石灰石研磨而成。
表1-13AC-20沥青混含料的设计级配
对铣刨旧料、新集料、矿粉进行级配合成，合成级配满足《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2006的级配范围要求，见表1-13，合成级配曲线见图2。对新集料和铣刨旧料分别预热，新集料的预热温度170℃，铣刨旧料预热温度100℃，将适量的再生剂与铣刨旧料加入到155℃-165℃的拌合器中，预拌30s；加入预热的新集料预干拌30s；再加入预热温度在135℃新沥青、纤维和预热温度为170℃的矿粉继续拌合30s，形成热改性沥青再生混合料。
对上述热改性沥青再生混合料进行马歇尔试验，其试验结果如表1-14所示。
表1-14马歇尔试验结果
上述级配的热改性沥青再生混合料包括铣刨料占混合料总质量的50％、新集料占45％、矿粉占1.5％、新沥青用量占2.53％、纤维0.5％，再生剂掺量0.2％
对上述热改性沥青再生混合料进行性能检测
1.水稳定性
对上述热改性沥青再生混合料进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，检验其水稳定性，试验结果见表1-15。
表1-15浸水马歇尔稳定度试验结果
油石比(％) 浸水残留稳定度(％) 技术标准
5.0 97.6 ≥80
2.高温稳定性
对上述热改性沥青再生混合料进行车辙试验，以检测其高温稳定性。
3.低温稳定性
对上述热改性沥青再生混合料进行低温小梁弯曲试验，以检测其低温稳定性，试验结果见表1-18.
表1-18低温小梁弯曲试验结果

Claims (10)

1.一种厂拌热改性沥青再生混合料，由铣刨旧料、新集料、矿粉、新沥青、纤维和再生剂混合组成，其特征在于：所述混合物各组分的质量配合比为：50%-70%的铣刨旧料、25%-45%的新集料、1.5%-4%的矿粉、1.5%-5%的新沥青、0.2%-0.5%的纤维和0.075%-0.3%的再生剂；所述纤维为聚酯纤维、木质素纤维或矿物纤维；铣刨旧料、新集料、矿粉的合成级配满足《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2006的级配范围要求；所述热改性沥青再生混合料的马歇尔试验结果在稳定度大于等于8、流值1.5-4mm、空隙率4-6、VMA大于等于13%，以及VFA 65-75%的数值范围内。
2.根据权利要求1所述的一种厂拌热改性沥青再生混合料，其特征在于：所述矿粉为石灰石矿粉。
3.根据权利要求1所述的一种厂拌热改性沥青再生混合料，其特征在于：所述的新沥青为SBS改性沥青。
4.根据权利要求1所述的一种厂拌热改性沥青再生混合料，其特征在于：所述的新集料为玄武岩、辉绿岩或石灰岩。
5.根据权利要求1所述的一种厂拌热改性沥青再生混合料，其特征在于：所述的再生剂为轻油与树脂混合物，其中，包含轻油70-90份，树脂10-30份。
6.如权利要求1所述一种厂拌热改性沥青再生混合料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1）将铣刨旧料加入到预热筒，预热温度为90~135℃，预热时间1~2h；2）将预热后的旧料和再生剂加入到拌合器中拌合30~60s，拌合温度为135~170℃；3）将预热的新集料加入拌合器中，预热温度为145~170℃拌合30~60s；4）加入加热的新沥青、预热的矿粉和纤维继续拌合30~60s，其中沥青加热温度为135℃，矿粉预热温度为145~170℃，形成热改性沥青再生混合料；所述的纤维选用聚酯纤维、木质素纤维或矿物纤维；对上述热改性沥青再生混合料进行性能指标检测，其包括水稳定性、高温稳定性和低温稳定性的性能测试；其中，铣刨旧料、新集料、矿粉的合成级配满足《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2006的级配范围要求；同时，所述热改性沥青再生混合料的马歇尔试验结果在稳定度大于等于8、流值1.5-4mm、空隙率4-6、VMA大于等于13%，以及VFA 65-75%的数值范围内。
7.根据权利要求6所述的一种厂拌热改性沥青再生混合料的制备方法，其特征在于：所述的新沥青选用SBS改性沥青。
8.根据权利要求6所述的一种厂拌热改性沥青再生混合料的制备方法，其特征在于：所述的新集料选用玄武岩、辉绿岩或石灰岩。
9.根据权利要求6所述的一种厂拌热改性沥青再生混合料的制备方法，其特征在于：所述的矿粉选用石灰石矿粉。
10.根据权利要求6所述的一种厂拌热改性沥青再生混合料的制备方法，其特征在于：所述的再生剂为轻油与树脂混合物，其中，包含轻油70-90份，树脂10-30份。
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