CN103556560A - 一种高性能温拌再生沥青混合料制备方法 - Google Patents

一种高性能温拌再生沥青混合料制备方法 Download PDF

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贾敬鹏
严世祥
任建
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房刚
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Abstract

本发明公开了一种高性能温拌再生沥青混合料制备方法,其实施步骤如下，先对旧沥青混合料进行抽提筛分，确定混合料的级配和沥青含量，并对沥青进行三大指标试验，评定RAP中旧沥青性能指标；再根据RAP中沥青的性能指标来确定RAP的掺量比例，一般可在50%～100%范围内选取，RAP中沥青性能指标越好，掺量可以越高；再按常规沥青混合料的马歇尔“5点法”确定沥青混合料的最佳外掺新沥青用量（OACn）；将计算出外掺新沥青用量后，根据《沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）中规定的性能指标按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）中规定的试验方法进行检测。

Description

一种高性能温拌再生沥青混合料制备方法
技术领域
本发明涉及公路交通领域，特别涉及一种高性能温拌再生沥青混合料制造方法。
背景技术
在沥青路面沥青混合料技术中，目前涉及沥青混凝土、RAP再生利用、温拌技术有五种方式。
第一种技术全部采用新集料和新沥青，采用沥青拌和楼将沥青温度和集料温度加热至165℃～175℃拌和均匀，集料表面形成均匀的沥青膜，在沥青胶结料的作用下形成结构强度。没有涉及到RAP的再生利用。缺点：全部采用新集料新沥青在165℃～175℃条件下拌合而成，资源需求量大，造价高。
第二种技术利用了10％～30％的RAP，同样采用沥青拌和楼将沥青温度和集料温度加热至165℃～175℃，拌和均匀，集料表面形成均匀的沥青膜，在沥青粘结料的作用下形成结构强度。缺点：RAP的利用率低，仅为10％～30％。拌合温度高，再生沥青混合料性能没有提高、能耗高、废气排放大、环境污染重。
第三种技术采用专门的泡沫沥青冷再生设备，将沥青发泡后与RAP和新集料拌和均匀，沥青中的水分散失后把集料以“点状焊接”的方式粘结在一起，形成结构强度。缺点：需要专门设备，设备成本高；再生混合料强度低，路用性能比常规热拌沥青混合料差，水稳定性差，应用范围受限制，一般用于干燥少雨地区路面的基层、下面层。
第四种技术是在第一种技术的基础上通过添加有机高分子蜡、沸石等温拌剂，降低沥青胶结料的粘度达到降低拌合温度的目的（一般降低20℃～30℃）。缺点：该技术成本高，混合料的水稳定性能相比常规热拌沥青混合料有所降低。RAP利用率低，仅利用了10％～30％的RAP。
第五种技术在常规热拌沥青混合料技术的基础上通过添加SEAM(或Thiopave)材料，降低拌合温度，提高混合料的路用性能。缺点：该技术只对新拌沥青混合料进行了改性，没有利用RAP。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的技术缺陷，提供一种RAP利用率高，拌合温度低，混合料路用性能高，节省资源，保护环境的高性能温拌再生沥青混合料的制备方法。
本发明的一个目的是这样实现的：在RAP中添加硫磺添加剂、少量沥青实现温拌再生，得到比普通沥青混合料性能高的沥青混合料。
不同路用性能特点的高性能温拌再生混合料根据RAP掺量、硫磺添加剂掺量的不同而不同，高路用性能主要表现指标为：拌合温度120-135℃，回弹模量1200～1800MPa，动稳定度2000～5000次/mm。
混合料的路用性能随着硫磺添加剂掺量的增加而提高。
实施步骤：
1）对旧沥青混合料进行抽提筛分，确定混合料的级配和沥青含量，并对沥青进行三大指标试验，评定RAP中旧沥青性能指标。
2）确定RAP掺量比例，根据RAP中沥青的性能指标来确定RAP的掺量，一般可在50%～100%范围内选取，RAP中沥青性能指标越好，掺量可以越高。
3）按常规沥青混合料的马歇尔“5点法”确定沥青混合料的最佳外掺新沥青用量（OACn）。
4）一般地，硫磺外掺剂的掺量（TP）按照2:1的比例替换沥青，可根据混合料路用性能指标要求选取不同的TP，掺量一般取沥青混合料质量的1%～3%，TP与混合料中总沥青的质量比值控制在0.5～2范围内。
5）硫磺外掺剂掺量确定后，采用下面的公式来计算外掺新沥青用量（OAC）。
再生混合料中外掺新沥青用量：
Figure BDA0000404062820000021
式中：
OAC=最佳外掺新沥青用量。
OACn=添加硫磺外掺剂前马歇尔“5点法”确定的最佳外掺新沥青用量。
TP=硫磺外掺剂掺量，一般根据再生沥青混合料的性能要求在1%～3%内选取，性能要求越高，取值应越高。
例如，通过马歇尔“5点法”确定的最佳外掺新沥青用量为3.0%，选取硫磺掺量为2.0%，则新沥青用量变为（3.0%-2.0%/2）=2.0%。
6）计算出外掺新沥青用量后，根据《沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）中规定的性能指标按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）中规定的试验方法进行检测。
硫磺外掺剂颗粒与沥青胶结料比例越高，混合料的初始强度和稳定度越高，各项路用性能越好，其强度在逐渐递增十天之后趋于稳定。温拌再生沥青混合料各指标试验时，试件应养生12天后再进行试验检测。
该高性能温拌再生沥青混合料的制备方法中，RAP利用率可达到60～100%，远高于现有的其他再生工艺，同时降低了沥青混合料拌合温度，节能环保。该技术的拌和温度为125℃～135℃。比较常规热再生技术，拌合温度降幅约23％，节省了燃料和废气排放。而且该制备方法提高了混合料路用性能，使用该技术获得的沥青混合料路用性能显著提高，马歇尔稳定度可达到12kN以上，劈裂强度可达到1.6MPa以上，动稳定度可达到3000次/mm以上，15℃模量可达到1800MPa以上，0.793MPa、15℃条件下劈裂疲劳次数可达6000次以上；路用性能远高于现有其他技术制成的沥青混合料。该方法也节约了石料开采，节约沥青资源，降低造价。通过充分激活利用RAP中的沥青和石料，可以降低新沥青和新石料的添加量，从而节约了石料和沥青，节约了资源和造价。
具体实施方式
实施案例
1）对旧沥青混合料进行抽提筛分，确定混合料的级配和沥青含量，并对沥青进行三大指标试验，评定RAP中旧沥青性能指标。
Figure BDA0000404062820000031
沥青三大指标：
沥青针入度：22（0.1mm），软化点：58℃，15℃延度7cm。
2）调整混合料级配
以AC-20级配为配制的目标混合料级配，需要13.2-16mm集料9%、16-19mm集料10%。掺配结果见下表：
Figure BDA0000404062820000032
Figure BDA0000404062820000041
3）根据项目的经济指标分析，确定RAP掺量比例为60%。
4）按常规沥青混合料的马歇尔“5点法”确定沥青混合料的最佳外掺新沥青用量（OACn）为2.0%。
5）硫磺添加剂添加量为混合料质量的1%。硫磺外掺剂掺量确定后，采用下面的公式来计算外掺新沥青用量（OAC）。
再生混合料中外掺新沥青用量： OAC = OACn - TP 2 = 2.0 % - 1.0 % 2 = 1.5 %
试验过程中温度控制见下表
硫磺沥青混合料试验温度控制
项目 要求
石料加热温度 140℃
沥青加热温度 130℃～135℃
拌和温度 125℃～135℃
出料温度 125℃～135℃
5）试验结果
备料后，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）T0702制作马歇尔试件，并按规范中T0709、T0729进行马歇尔稳定度、冻融劈裂试验。试验结果如下表所示：
最佳用油量下沥青混合料马歇尔试验结果
Figure BDA0000404062820000043
浸水马歇尔试验结果
Figure BDA0000404062820000044
马歇尔冻融劈裂试验结果
Figure BDA0000404062820000051
动稳定度试验结果
Figure BDA0000404062820000052
路用性能均按照沥青混合料施工技术规范规定执行。从试验结果来看，指标均满足规范要求。

Claims (3)

1.一种高性能温拌再生沥青混合料制备方法，通过该方法可以制成高性能温拌再生沥青混合料，该混合料的成分包括硫磺添加剂、沥青胶结料、RAP、新集料，其特征在于该温拌再生沥青混合料的拌合温度为120~135℃，RAP料质量含量为30%~100%，通过掺加不同量的硫磺添加剂制的具有不同回弹模量和不同路用性能的沥青混合料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于制成的沥青混合料的回弹模量1200~1800MPa，动稳定度2000~5000次/mm。
3. 一种高性能温拌再生沥青混合料制作方法，其特征在于包括以下步骤：
1）对旧沥青混合料进行抽提筛分，确定混合料的级配和沥青含量，并对沥青进行三大指标试验，评定RAP中旧沥青性能指标；
2）确定RAP掺量比例，根据RAP中沥青的性能指标来确定RAP的掺量，一般可在50%～100%范围内选取，RAP中沥青性能指标越好，掺量可以越高；
3）按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）附录B：热板沥青混合料配合比设计方法确定混合料的最佳外掺新沥青用量OACn；
4）硫磺外掺剂的掺量TP按照2:1的比例替换沥青，可根据混合料路用性能指标要求选取不同的TP，掺量一般取沥青混合料质量的1%～3%，TP与混合料中总沥青的质量比值控制在0.5～2范围内；
5）硫磺外掺剂掺量确定后，采用下面的公式来计算外掺新沥青用量（OAC）：
再生混合料中外掺新沥青用量：                                               
Figure 2013105196610100001DEST_PATH_IMAGE002
式中：
OAC=最佳外掺新沥青用量；
OACn=添加硫磺外掺剂前马歇尔“5点法”确定的最佳外掺新沥青用量；
TP=硫磺外掺剂掺量，一般根据再生沥青混合料的性能要求在1%～3%内选取，性能要求越高，取值应越高；
6）计算出外掺新沥青用量后，根据《沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中规定的性能指标按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中规定的试验方法进行检测。
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