CN104387780A - 一种高渗透性的废旧沥青混合料冷再生用乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高渗透性的废旧沥青混合料冷再生用乳液及其制备方法，所述乳液由下列组分按质量配制而成：道路石油沥青：50%-65%，沥青乳化剂：1.0%-4.5%，改性剂：0%-10%，渗透剂：0.1%-4.0%，稳定剂：0.05%-2.0%，调节pH值的助剂；0-0.5%，余量为水，将乳化剂、改性剂、扩散渗透剂、稳定剂、调节pH值的助剂共同溶于水中，制备成皂液并加热到40-70℃，调节pH值为1.5-3.0之间，将道路石油沥青加热至120℃-150℃，将皂液与沥青进行乳化即得高渗透性的沥青混合料冷再生用乳液。本发明中的高渗透性废弃沥青混合料冷再生用乳液与废旧沥青混合料拌和后，可以渗透激活废旧沥青混合料中的老化沥青，从而提高冷再生混合料中的有效沥青含量，进而提高冷再生混合料的抗水损害、耐久性等路用性能，实现废旧沥青混合料的高效冷再生。

Description

一种高渗透性的废旧沥青混合料冷再生用乳液及其制备方法

技术领域

本发明属于道路工程材料领域，具体涉及一种废旧沥青混合料冷再生用乳液及其制备方法。

背景技术

交通运输“十二五”规划中明确指出，要加强公路养护，确保全国每年不少于17％的高速公路、国省道实施大中修工程。据此测算，我国每年产生的废旧沥青混合料数量将会超过1.6亿吨。数量如此庞大的废弃沥青混合料，如不加以利用，不但占用大量土地，还会污染环境。

此外，面对国际石油价格居高不下，我国沥青路面养护和建设费用激增，资源与环境问题日趋严峻。因此，科学高效的利用废旧沥青混合料，对促进资源循环利用，加强生态和环境保护，实现交通运输发展与资源环境的和谐统一具有重要意义。

目前的沥青混合料再生主要分热再生和冷再生。

热再生虽然路用性能较好，但是其在高温拌和摊铺环境污染重，能耗大，沥青存在老化，同时废旧沥青混合料的利用率较低。

乳化沥青冷再生在常温拌和和施工，废旧沥青混合料利用率高，具有节能和环保的优点，但是混合料性能较差。如何在保留冷拌沥青混合料环保、节能等优势的同时克服其性能的不足，是道路工程材料领域非常重要的研究方向。

当前，乳化沥青冷再生中废旧沥青混合料仅作为“黑色集料”，废旧沥青混合料中老化沥青层与新沥青层是乳化沥青冷再生混合料中的一个薄弱界面，如何提高老化沥青层与新乳化沥青层的作用力，从而有效解决乳化沥青冷再生抗水损害性能不足，提高乳化沥青冷再生混合料的耐久性，延长路面的使用寿命具有重要的现实意义、良好的社会经济效益和广阔的应用前景。当前的冷再生中乳液并没有考虑利用废旧沥青混合料的沥青，而仅仅将废旧沥青混合料当作集料使用。

中国专利CN 102617968 A公开了一种道路用冷再生剂及其制备方法，由乳化剂、稳定剂、水、盐酸、改性沥青等制备成乳化沥青，该发明工艺较普遍，其冷再生剂乳化沥青应用起来再生混合料的性能难以保证，仍属于普通的乳化沥青冷再生技术。

中国专利ZL 200810150504.6授权了一种废旧沥青混合料的冷再生还原剂及制备还原剂方法和应用，虽然该发明冷再生还原剂综合性能优异，但溶剂油组分为汽油、煤油、柴油中的一种或几种，其会侵蚀沥青，造成沥青与集料的粘结力下降，沥青膜容易从石料表面剥落，从而使混合料的性能大幅度下降，同时还会污染环境。

中国专利ZL200910061435.6授权了一种渗透性能良好的废旧沥青混合料再生剂及其制备方法，该再生剂渗透性能良好，但是该再生剂只能用于热再生，用于沥青再生时再生剂需要加热，废旧沥青混合料也需要加热到110℃以上，这种再生方式在高温拌和摊铺，能耗高污染物排放多，而且废旧沥青混合料的掺量受限。

目前冷再生用乳液的渗透性尚未得到足够的重视，废旧沥青混合料只是低层次的再生，同时冷再生混合料性能较差，制约了冷再生沥青混合料在沥青面层中的推广与应用。因此，开发具有优良渗透性能的冷再生用乳液对促进废旧沥青混合料再生利用技术的发展具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：目前乳化沥青冷再生混合料在使用过程中，冷再生乳液与废旧沥青混合料中得老化沥青作用不足，造成旧沥青路面材料中的老化沥青无法被回收利用。本发明提供一种渗透性良好的沥青冷再生用乳液，该乳液与废旧沥青混合料拌和后渗透进入到老化沥青层，提高老化沥青层与新乳化沥青层的作用力，所制备冷再生混合料的抗水损害等路用性能优良，扩大了乳化沥青冷再生混合料的应用范围。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供一种高渗透性的废旧沥青混合料冷再生用乳液及其制备方法。

本发明所述高渗透性的废旧沥青混合料冷再生用乳液由下述组分按下述质量比组成：

其中所述道路石油沥青为针入度50-110的道路石油沥青；

沥青乳化剂为用于冷再生用阳离子慢裂或中裂型乳化剂；

改性剂为阳离子丁苯胶乳；

扩散渗透剂为异丁基三乙氧基硅烷、脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC、JFC-1、JFC-2或JFC-E)、十二醇(DAL)、十二烷基苯磺酸(DBSA)、十二烷基苯酚(DP)、脂肪醇聚醚酰胺、丙酮或者甲基乙基酮中一种或者以任意多种以任意比例组合；

稳定剂为氯化钠、氯化铵、氯化钾、氯化镁、氯化钙、聚乙烯醇或羧甲基纤维素中的任意一种；

pH值调节助剂选自盐酸、硫酸、硝酸、甲酸、苯甲酸、乙酸、丁二酸或酒石酸中的任意一种。

本发明所述的高渗透性的废旧沥青混合料冷再生用乳液的制备方法，包括如下步骤：

(1)按质量百分比取50％-65％的道路石油沥青、1.0％-4.5％的沥青乳化剂、0％-6％的改性剂、0.1％-4.0％的扩散渗透剂、0.05％-2.0％的稳定剂、0-0.5％调节pH值的助剂和余量的水；

(2)将道路石油沥青加热至120℃-150℃；

(3)将乳化剂、改性剂、扩散渗透剂、稳定剂、调节pH值的助剂共同溶于水中，制备成皂液并加热到40-70℃，调节pH值为1.5-3.0之间；

(4)将上述皂液混合物输送入胶体磨中循环，再将上述热沥青输入到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨1-3min后，成为水包油型乳液，将乳液输出胶体磨，冷却至室温，即可得到高渗透性的沥青路面回收材料冷再生乳化沥青。

本发明与现有技术相比，主要有以下的优点：

本发明的乳化沥青与普通的冷再生乳化沥青相比，乳液的渗透能力大大加强，使得乳液能够激活旧集料表面的老化沥青膜，从而改善冷再生混合料的新旧沥青膜之间的界面粘结薄弱区，进而改善冷再生沥青混合料的性能。

具体表现为：提高了沥青混合料的强度和抗水损害性能，延长了沥青混合料的耐久性。在废旧沥青混合料冷再生中添加本发明的乳化沥青制成的冷再生混合料性能优异：其40℃的马歇尔稳定度可达13.5kN，15℃的劈裂强度可达0.95MPa，远远大于《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41-2008)中6kN和0.5MPa的要求，经使用本发明的再生沥青混合料的路用性能超过了《公路沥青路面再生技术规范》(JTG F41-2008)的路用性能指标要求，完全满足《公路沥青路面设计规范》中对普通热拌沥青混合料的路用性能，可广泛用于高速公路、普通公路和城市道路的大修或新建。

在废旧沥青混合料在再生过程中使用本发明的乳液，较普通冷再生乳液，能够显著提高冷再生混合料的性能，有利于推动冷再生技术的进一步发展。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施例。

以下实施例中，制备得到的乳化沥青的性能检测参照中华人民共和国行业标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTG E20-2011)》，乳化沥青冷再生混合料的性能检测参照中华人民共和国行业标准《公路沥青路面再生技术规范(JTGF41-2008)》。

实施例1：

称取2.5份乳化剂，加入稳定剂0.1份，扩散渗透剂1份，然后加水至36份，加pH调节助剂至pH＝2.5左右，最后加水至38份，得到皂液。称取62份石油沥青。

所述的沥青为70号道路石油沥青(韩国SK公司)，所述的冷再生乳化剂为E4875慢裂型乳化剂(阿克苏诺贝尔公司)；所述的稳定剂为氯化钙；所述的扩散渗透剂为JFC，DP和脂肪醇聚醚酰胺混合物；所述的pH值调节助剂为盐酸。

上述高渗透性的冷再生乳化沥青的制备方法如下：

取上述62份石油沥青加热至140℃，将上述38份皂液加热到60℃，将皂液混合物输送入胶体磨中循环，再将上述热沥青输入到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨2min后，将乳液输出胶体磨，冷却至室温，即制得高渗透性的废旧沥青混合料冷再生乳化沥青。

将矿料100份(其中：回收沥青路面材料80份、新集料18.5份、P.O42.5水泥1.5份)、本发明所制冷再生乳化沥青3.5份、水2.1份在拌和机中拌和，加料顺序及工艺为：向拌和机内加入矿料(包含回收沥青路面材料、新集料和水泥、矿粉等)拌和30s，加入水，拌和30s，最后加入乳化沥青，拌和60s。冷再生混合料马歇尔试件的成型和养生参照中华人民共和国行业标准《公路沥青路面再生技术规范(JTG F41-2008)》。

实施例中乳化沥青的测试结果见表1所示，实施例制得的乳化沥青冷再生混合料的性能见表2所示。

对比实施例1

称取2.5份乳化剂，加入稳定剂0.1份，扩散渗透剂0份，然后加水至36份，加pH调节助剂至pH＝2.5左右，最后加水至38份，得到皂液。称取62份石油沥青。

所述的沥青为70号道路石油沥青(韩国SK公司)，所述的冷再生乳化剂为E4875慢裂型乳化剂(阿克苏诺贝尔公司)；所述的稳定剂为氯化钙；所述的pH值调节助剂为盐酸。

取上述62份石油沥青加热至140℃，将上述38份皂液加热到60℃，将皂液混合物输送入胶体磨中循环，再将上述热沥青输入到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨2min后，将乳液输出胶体磨，冷却至室温，即制得对比实施例的废旧沥青混合料冷再生乳化沥青。

将矿料100份(其中：回收沥青路面材料80份、新集料18.5份、P.O425水泥1.5份)、该对比实施例的冷再生乳化沥青3.5份、水2.1份在拌和机中拌和，加料顺序及工艺同实施例1。冷再生混合料马歇尔试件的成型和养生参照中华人民共和国行业标准《公路沥青路面再生技术规范(JTG F41-2008)》。

对比实施例中乳化沥青的测试结果见表1所示，对比实施例制得的乳化沥青冷再生混合料的性能见表2所示。

表1 实施例1和对比例1乳化沥青的性能

表2 实施例1和对比例1乳化沥青冷再生混合料性能

从表1中可以看出，实施例1和对比实施例1的乳化沥青都能满足技术指标的要求，从表2中可以看出，使用对比实施例1的乳化沥青制备得到的冷再生沥青混合料的性能比实施例1明显降低，这正是由于采用实施例1种高渗透乳所带来的作用，激活了废旧沥青混合料中部分沥青，该高渗透冷再生乳液提高了冷再生混合料的性能。

实施例2：

称取3.5份乳化剂，加入稳定剂0.15份，扩散渗透剂2份，然后加水至36份，加pH调节助剂至pH＝2.5左右，最后加水至38份，得到皂液。称取62份石油沥青。

所述的沥青为90号道路石油沥青(辽宁盘锦市北方沥青股份有限公司)，所述的冷再生乳化剂为Indulin W-5慢裂型乳化剂(美国Meadwestvaco公司)；所述的稳定剂为氯化钠；所述的扩散渗透剂为DAL、DBSA及甲基乙基酮的组合物；所述的pH值调节助剂为盐酸。

上述高渗透性的冷再生乳化沥青的制备方法如下：

取上述62份石油沥青加热至130℃，将上述38份皂液加热到55℃，将皂液混合物输送入胶体磨中循环，再将上述热沥青输入到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨2min后，将乳液输出胶体磨，冷却至室温，即制得高渗透性的废旧沥青混合料冷再生乳化沥青。

将矿料100份(其中：回收沥青路面材料80份、新集料19份、P.O425水泥1份)、本发明所制冷再生乳化沥青3.6份、水2.5份在拌和机中拌和，加料顺序及工艺为：向拌和机内加入矿料(包含回收沥青路面材料、新集料和水泥、矿粉等)拌和30s，加入水，拌和30s，最后加入乳化沥青，拌和60s。冷再生混合料马歇尔试件的成型和养生参照中华人民共和国行业标准《公路沥青路面再生技术规范(JTG F41-2008)》。

实施例中乳化沥青的测试结果见表3所示，实施例制得的乳化沥青冷再生混合料的性能见表4所示。

对比实施例2：

称取3.5份乳化剂，加入稳定剂0.15份，扩散渗透剂0份，然后加水至36份，加pH调节助剂至pH＝2.5左右，最后加水至38份，得到皂液。称取62份石油沥青。

所述的沥青为90号道路石油沥青(辽宁盘锦市北方沥青股份有限公司)，所述的冷再生乳化剂为Indulin W-5慢裂型乳化剂(美国Meadwestvaco公司)；所述的稳定剂为氯化钠；所述的pH值调节助剂为盐酸。

取上述62份石油沥青加热至140℃，将上述38份皂液加热到60℃，将皂液混合物输送入胶体磨中循环，再将上述热沥青输入到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨2min后，将乳液输出胶体磨，冷却至室温，即制得对比实施例的废旧沥青混合料冷再生乳化沥青。

将矿料100份(其中：回收沥青路面材料80份、新集料19份、P.O425水泥1份)、该对比实施例的冷再生乳化沥青3.6份、水2.5份在拌和机中拌和，加料顺序及工艺同实施例2。冷再生混合料马歇尔试件的成型和养生参照中华人民共和国行业标准《公路沥青路面再生技术规范(JTG F41-2008)》。

对比实施例中乳化沥青的测试结果见表3所示，对比实施例制得的乳化沥青冷再生混合料的性能见表4所示。

表3 实施例2和对比例2乳化沥青的性能

表4 实施例2和对比例2乳化沥青冷再生混合料性能

从表3中可以看出，实施例2和对比实施例2的乳化沥青都能满足技术指标的要求，从表4中可以看出，使用对比实施例2的乳化沥青制备得到的冷再生沥青混合料的性能比实施例2明显有所降低，这同样是由于实施例2中高渗透冷再生乳液激活了废旧沥青混合料中的沥青而造成的。

实施例3：

称取4份乳化剂，加入改性剂5份，稳定剂0.1份，扩散渗透剂3份，然后加水至35份，加pH调节助剂至pH＝2.2，最后加水至37份，得到皂液。称取63份石油沥青。

所述的沥青为70号道路石油沥青(湖北国创高新材料股份有限公司)，所述的冷再生乳化剂为慢裂型乳化剂(江苏苏博特新材料有限公司)；所述的改性剂为Indulin1468丁苯胶乳(美国Meadwestvaco)，所述的稳定剂为氯化钙；所述的扩散渗透剂为JFC-E，DAL及DBSA的组合物；所述的pH值调节助剂为硫酸。

上述高渗透性的冷再生乳化沥青的制备方法如下：

取上述63份石油沥青加热至145℃，将上述37份皂液加热到50℃，将皂液混合物输送入胶体磨中循环，再将上述热沥青输入到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨3min后，将乳液输出胶体磨，冷却至室温，即制得高渗透性的废旧沥青混合料冷再生乳化沥青。

将矿料100份(其中：回收沥青路面材料75份、新集料24份、P.O425水泥1份)、本发明所制冷再生乳化沥青3.8份、水2.2份在拌和机中拌和，加料顺序及工艺为：向拌和机内加入矿料(包含回收沥青路面材料、新集料和水泥、矿粉等)拌和30s，加入水，拌和30s，最后加入乳化沥青，拌和60s。冷再生混合料马歇尔试件的成型和养生参照中华人民共和国行业标准《公路沥青路面再生技术规范(JTG F41-2008)》。

实施例中乳化沥青的测试结果见表5所示，实施例制得的乳化沥青冷再生混合料的性能见表6所示。

对比实施例3：

称取4份乳化剂，加入改性剂5份，稳定剂0.1份，扩散渗透剂0份，然后加水至35份，加pH调节助剂至pH＝2.2，最后加水至37份，得到皂液。称取63份石油沥青。

所述的沥青为70号道路石油沥青(湖北国创高新材料股份有限公司)，所述的冷再生乳化剂为慢裂型乳化剂(江苏苏博特新材料股份有限公司)；所述的改性剂为Indulin1468丁苯胶乳(美国Meadwestvaco)，所述的稳定剂为氯化钙；所述的pH值调节助剂为硫酸。

取上述63份石油沥青加热至145℃，将上述37份皂液加热到50℃，将皂液混合物输送入胶体磨中循环，再将上述热沥青输入到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨3min后，将乳液输出胶体磨，冷却至室温，即制得对比实施例的废旧沥青混合料冷再生乳化沥青。

将矿料100份(其中：回收沥青路面材料75份、新集料24份、P.O425水泥1份)、该对比实施例的冷再生乳化沥青3.8份、水2.2份在拌和机中拌和，加料顺序及工艺同实施例3。冷再生混合料马歇尔试件的成型和养生参照中华人民共和国行业标准《公路沥青路面再生技术规范(JTG F41-2008)》。

对比实施例中乳化沥青的测试结果见表5所示，对比实施例制得的乳化沥青冷再生混合料的性能见表6所示。

表5 实施例3和对比例3乳化沥青的性能

表6 实施例3和对比例3乳化沥青冷再生混合料性能

从表5中可以看出，实施例3和对比实施例3的乳化沥青都能满足技术指标的要求，从表6中可以看出，实施例3种冷再生混合料的性能优于对比实施例，这同样是由于实施例3中高渗透乳液引起的。

Claims (2)

1.一种高渗透性的废旧沥青混合料冷再生用乳液，其特征在于由下述组分按下述质量比组成：

道路石油沥青      50%-65%，

沥青乳化剂        1.0%-4.5%，

改性剂            0%-10%，

扩散渗透剂        0.1%-4.0%，

稳定剂            0.05%-2.0%，

pH值调节助剂     0-0.5%，

水                余量；

其中所述道路石油沥青为针入度50-110的道路石油沥青；

沥青乳化剂为用于冷再生用阳离子慢裂或中裂型乳化剂；

改性剂为阳离子丁苯胶乳；

扩散渗透剂为异丁基三乙氧基硅烷、脂肪醇聚氧乙烯醚（JFC、JFC-1、JFC-2或JFC-E）、十二醇(DAL)、十二烷基苯磺酸(DBSA)、十二烷基苯酚(DP) 、脂肪醇聚醚酰胺、丙酮或者甲基乙基酮中一种或者以任意多种以任意比例组合；

稳定剂为氯化钠、氯化铵、氯化钾、氯化镁、氯化钙、聚乙烯醇或羧甲基纤维素中的任意一种；

pH值调节助剂选自盐酸、硫酸、硝酸、甲酸、苯甲酸、乙酸、丁二酸或酒石酸的任意一种。

2.权利要求1所述的高渗透性的废旧沥青混合料冷再生用乳液的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）按质量百分比取50%-65%的道路石油沥青、1.0%-4.5%的沥青乳化剂、0%-6%的改性剂、0.1%-4.0%的扩散渗透剂、0.05%-2.0%的稳定剂、0-0.5%调节pH值的助剂和余量的水；

（2）将道路石油沥青加热至120℃-150℃；

（3）将乳化剂、改性剂、扩散渗透剂、稳定剂、调节pH值的助剂共同溶于水中，制备成皂液并加热到40-70℃，调节pH值为1.5-3.0之间；

（4）将上述皂液混合物输送入胶体磨中循环，再将上述热沥青输入到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨1-3min后，成为水包油型乳液，将乳液输出胶体磨，冷却至室温，即可得到高渗透性的废旧沥青混合料冷再生用乳液。