CN105236831B - 一种老化沥青再生剂、再生沥青混合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种老化沥青再生剂,各组分所占质量百分比为:软化剂40~60%,增粘剂20~30%,性能提升剂15~30%。所述老化沥青再生剂与老化沥青有良好的相容性,可显著调整老化沥青的粘度,使其具有良好的流变性,达到提升老化沥青性能的目的;将其应用于制备再生沥青混合料,可实现废弃沥青混合料的高效利用,且制备的再生沥青混合料的各项性能优异,马歇尔稳定度达到10KN以上,劈裂抗拉强度达1.0MPa以上,动稳定度达3600次/mm以上;可有效节约石料和新沥青的用量,降低造价,适合推广应用。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域,具体涉及一种沥青再生剂、再生沥青混合料及其制备方法。
背景技术
我国近几十年来基础建设突飞猛进的发展,而公路交通总里程位居世界第一。随着路面网络体系的完善,铺筑的新路面将逐年减少,将进入路面翻修的高峰期,废弃沥青混合料的再生利用将更受重视。同时,路面出现车辆堵塞、重载的情况愈加严重,要求路面拥有更强的承载能力和耐久性能。若采用新沥青路面,路面所使用的集料的成本及运输的成本在逐年上升。我国沥青年产量低,无法满足路面铺筑所需沥青含量,国外进口沥青价格高,使路面成本大大提高,且废弃沥青混合料的年产量增加,迫切需要进一步寻找提高耐久性能的再生混合料及其制备方法。
目前,再生沥青混合料采用的再生剂一般加入轻质油分,使其与废弃沥青混合料中的老化沥青相混合,与老化沥青中的沥青质等相混合形成稳定胶体结构,达到老化沥青的再生效果,使所得沥青混合料的前期性能得到一定程度的恢复。但由于油分和沥青质在实际应用中相容不完全,成型后油分在热氧及光氧环境下挥发速度较快,致使混合料老化加快,耐久性能不足,无法用于重载路面,只能用于中面层或下面层。另一方面,现如今再生路面中废弃沥青混合料掺量逐渐增加,由于废弃沥青混合料的级配不稳定,使混合料成型后级配的不确定性,导致不同成型时间段所制备的沥青混合料性能不同、耐久性能不足。
因此,路面再生技术需从再生剂的制备和再生沥青混合料的制备两方面整体设计制备出耐久性能优良的再生沥青混合料。
发明内容
本发明目的在于提供一种老化沥青再生剂、再生沥青混合料及其制备方法,所述的老化沥青再生剂通过混合料拌合过程和渗透过程,使得到的再生沥青形成稳定的胶体结构,降低再生沥青中油分的二次挥发,提高再生效果,恢复老化沥青的力学性能(针入度、软化点及延度),且涉及的原材料种类少,制备方法简便,适合实际施工制备。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案为:
一种老化沥青再生剂,各组分所占质量百分比为:软化剂40~60%,增粘剂20~30%,性能提升剂15~30%;其中软化剂为植物基础油、矿物基础油中的一种或几种按任意比例混合;增粘剂为C5/C9共聚石油树脂、马林酸树脂、萜烯树脂中的一种或几种不同比例的混合物;性能提升剂为聚苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)。
上述方案中,所述植物基础油为棕榈油、环氧化植物油中的一种或两种按任意比例混合;所述矿物基础油为环烷基油、松焦油中的一种或两种按任意比例混合。
上述一种老化沥青再生剂的制备方法,它包括以下步骤:按各组分所占质量百分比称取各原料,首先将软化剂加热至155~165℃,开动高速剪切机进行剪切,添加性能提升剂,转速控制为3000~5000r/min,持续剪切5~10min;然后添加增粘剂,提高转速为5000~7000r/min,持续剪切2~3min;以上整个剪切过程的温度控制在175~195℃之间;最后在常温下静置冷却,得所述的老化沥青再生剂;
其中,各组分所占质量百分比为软化剂40~60%,增粘剂20~30%,性能提升剂15~30%;软化剂为植物基础油、矿物基础油中的一种或几种按任意比例混合;增粘剂为C5/C9共聚石油树脂、马林酸树脂、萜烯树脂中的一种或几种组分不同比例的混合物;性能提升剂为聚苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)。
本发明还提供了一种再生沥青混合料,它以废弃沥青混合料、老化沥青再生剂、新沥青、新集料和矿粉为原料,其中废弃沥青混合料、新沥青、新集料和矿粉的质量比为(30~50):(1~4):(44~65):(3~6);所述老化沥青再生剂为上述方案所述的或制备的老化沥青再生剂,其掺量为占废弃沥青混合料中老化沥青质量的3~9%。
上述方案中,所述新沥青为70#重交沥青或1-D改性沥青,使用前预热至160~170℃。
上述方案中,所述新集料玄武岩或石灰岩碎石等常规集料,使用前预热至185~195℃。
上述方案中,所述矿粉为石灰岩磨细矿粉,其粒径小于0.6mm,且小于0.075mm的质量百分比在75~100%之间。
上述一种再生沥青混合料的制备方法,它包括以下步骤:
1)原料称取,以废弃沥青混合料、老化沥青再生剂、新沥青、新集料和矿粉为原料,其中废弃沥青混合料、新沥青、新集料和矿粉的质量比为(30~50):(1~4):(44~65):(3~6);老化沥青再生剂的掺量为占废弃沥青混合料中经抽提所确定的老化沥青质量的3~9%;
2)将废弃沥青混合料放入拌合缸中进行预拌;
3)将老化沥青再生剂按掺量加入预拌后的沥青混合料中进行拌合,得混合料I;
4)将新集料加入混合料I中进行拌合,得混合料II;
5)将新沥青加入混合料II中进行拌合,得混合料III;
6)将矿粉加入混合料III中进行拌合,得混合料Ⅳ,即得所述的再生沥青混合料。
上述方案中,所述预拌时间为10~20s,拌合时间为60~90s,预拌和拌合全程温度控制在155~170℃。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1)本发明所述的老化沥青再生剂根据胶体稳定性理论,通过加入适量的与老化沥青有良好相容性的软化剂达到软化老化沥青的目的,同时掺入与沥青中的胶质组分相似的C5/C9共聚石油树脂和萜烯树脂混合物,同时增加了油分、胶质,使所得再生沥青形成的沥青质被胶质包裹并分散在油分中形成稳定的胶体结构,保证了再生沥青的组分稳定性,降低了普通老化沥青再生剂再生后的沥青二次老化速率快的问题,并对老化沥青的三大指标有提升效果,可调整老化沥青的粘度,使其具有良好的流变性,达到提升老化沥青性能的目的;SBR组分与所述的软化剂、增粘剂之间的相容性好,不易成团,同时与增粘组分形成交联复合弹性网络结构,提高再生沥青的粘弹性能,且添加SBR后粘度仍较小,可通过混合料拌合及再生剂渗透两种过程对老化沥青进行再生。
2)本发明所述再生沥青混合料,其级配范围满足AC-13级配要求,通过调整粗细集料的比例,使所得再生沥青混合料趋近骨架结构,提高其稳定性能和耐久性能(抗车辙能力等)。
3)本发明所述的再生沥青混合料其RAP利用率可达到60~100%,可实现高效利用废弃沥青混合料的目的;且制备的再生沥青混合料其各项性能优异,马歇尔稳定度达到10KN以上,劈裂抗拉强度达到1.0MPa以上,动稳定度可达到3600次/mm以上。所述再生沥青混合料可有效节约石料和新沥青用量,且降低造价、性能优良,达到节约资源和成本的目的。
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,但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
以下实施例如无具体说明,采用的试剂市售化学试剂或工业产品。
以下实施例中所述性能提升剂为聚苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR);所述软化剂由棕榈油与环氧植物油以1:2的质量百分比混合而成;所述增粘剂由C5/C9共聚石油树脂和萜烯树脂以1:3的质量百分比混合而成。
以下实施例中所述新集料玄武岩或石灰岩等常规集料,使用前预热至185~195℃;所述矿粉为石灰岩磨细矿粉,其粒径小于0.6mm,且小于0.075mm的质量百分比在85~95%之间。
所述新沥青为70#重交沥青或1-D改性沥青,使用前预热至160~170℃。
以下实施例再生沥青混合料的制备方法中,对废弃沥青混合料、新集料、矿粉进行合成级配,合成级配满足《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004的AC-13级配范围要求。
实施例1
老化沥青再生剂
本实施例选用武汉二环线使用年限达8年的路段下面层进行铣刨后得到的废弃沥青混合料,其初始级配类型为AC-13,选用沥青为70#基质沥青,通过抽提试验对废弃沥青混合料进行筛分测得其级配分布如表1,并对抽提所得老化沥青进行三大性能指标的测定,结果见表2。
表1实施例1所述废弃沥青混合料筛分结果
孔径/mm | 16 | 13 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 |
通过率/% | 100 | 89.1 | 80.6 | 65.2 | 41.7 | 29.9 | 21 | 16.5 | 11.2 | 8.4 |
表2实施例1所述废弃沥青混合料抽提所得老化沥青三大性能指标测试结果
针入度25℃/0.1mm | 软化点(℃) | 延度15℃(cm) |
12.1 | 67.6 | —— |
根据老化沥青的性能指标确定老化沥青再生剂各组分的质量百分比:软化剂60%,增粘剂20%,性能提升剂20%的掺配比例,老化沥青再生剂的制备方法包括以下步骤:按各组分所占质量百分比称取原料,首先将软化剂加热至155℃,开动高速剪切机进行剪切,添加性能提升剂(SBR),转速控制为3000r/min,持续剪切5min;然后添加增粘剂,提高转速为5000r/min,持续剪切2min;以上整个剪切过程的温度控制在175℃;最后在常温下静置至温度冷却,得所述的老化沥青再生剂。
向上述废弃沥青混合料中掺入占经抽提所确定得老化沥青质量3%的老化沥青再生剂,并测定所得再生沥青的三大性能指标,结果见表3。
表3实施例1所得再生沥青的三大性能指标
针入度25℃/0.1mm | 软化点(℃) | 延度15℃(cm) |
55.6 | 70.8 | 12.4 |
由上表可知,掺入再生剂后针入度和延度明显提高,但软化点变化不显著,表明再生剂引入了一定的轻质油分的同时,引入的增粘组分和SBR性能提升剂可明显提高沥青的针入度和延度。
再生沥青混合料
一种再生沥青混合料,它以废弃沥青混合料、老化沥青再生剂、新沥青、新集料和矿粉为原料,以制备10kg再生沥青混合料为例,其中各组分的添加量为:废弃沥青混合料3930g,新集料5350g,矿粉400g,新沥青320g,所述新集料为玄武岩碎石,所述新沥青为70#重交沥青,老化沥青再生剂的添加量为废弃沥青混合料中经抽提所确定的老化沥青质量的3%,实际加入量为4.7g;其制备方法包括以下步骤:
1)将废弃沥青混合料放入拌合缸中在165℃条件下预拌15s;
2)将老化沥青再生剂按掺量加入预拌后的废弃沥青混合料中进行拌合,得混合料I;
3)将新集料加入混合料I中进行拌合,得混合料II;
4)将新沥青加入混合料II中进行拌合,得混合料III;
5)将矿粉加入混合料III中进行拌合,得混合料Ⅳ,即得所述的再生沥青混合料;
其中,所述拌合时间为75s,拌合温度在165℃。
其中,所述新集料的各档料掺量见表4。
表4实施例1所述新集料的各档料掺量
孔径/mm | 9.5~13.2 | 4.75~9.5 | 2.36~4.75 | 所得机制砂 |
质量百分率/% | 15 | 15 | 10 | 16 |
将本实施例所得再生沥青混合料进行各性能指标测试,结果见表5。
表5实施例1所得再生沥青混合料的性能指标
实施例2
老化沥青再生剂
本实施例选用武汉二环线使用年限达8年的路段上面层进行铣刨后得到的废弃沥青混合料,其初始级配类型为SMA-13,选用沥青为1-D改性沥青,通过抽提试验对废弃沥青混合料进行筛分测得其级配分布如表6,并对抽提所得老化沥青进行三大性能指标的测定,结果见表7。
表6实施例2所述废弃沥青混合料筛分结果
孔径/mm | 16 | 13.2 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 |
通过率/% | 100 | 95.2 | 68.3 | 33.7 | 18.6 | 20.1 | 17.8 | 13.6 | 11.2 | 9.2 |
表7实施例2所述废弃沥青混合料抽提所得老化沥青三大性能指标测试结果
针入度25℃/0.1mm | 软化点(℃) | 延度15℃(cm) |
13.5 | 75.2 | —— |
根据老化沥青的性能指标确定老化沥青再生剂各组分的质量百分比:软化剂50%,增粘剂30%,性能提升剂20%的掺配比例,老化沥青再生剂的制备方法包括以下步骤:按各组分所占质量百分比称取原料,首先将软化剂加热至165℃,开动高速剪切机进行剪切,添加性能提升剂(SBR),转速控制为3000r/min,持续剪切5min;然后添加增粘剂,提高转速为5000r/min,持续剪切2min;以上整个剪切过程的温度控制在195℃;最后在常温下静置至温度冷却,得所述的老化沥青再生剂。
向上述废弃沥青混合料中掺入占经抽提所得老化沥青质量3%的老化沥青再生剂,并测定所得再生沥青的三大性能指标,结果见表8。
表8实施例2所得再生沥青的三大性能指标
针入度25℃/0.1mm | 软化点(℃) | 延度15℃(cm) |
50.2 | 72.5 | 13.4 |
由上表可知,相比于实施例1,掺入再生剂软化点变化更显著,但延度变化相似,由于再生剂中SBR的掺量一定,同时即使软化剂含量降低但制备温度的提高致使其再生效果相近,表明制备温度的上升有助于再生剂在老化沥青中的渗透。
再生沥青混合料
一种再生沥青混合料,它以废弃沥青混合料、老化沥青再生剂、新沥青、新集料和矿粉为原料,以制备10kg再生沥青混合料为例,其中各组分的添加量为:废弃沥青混合料4300g,新集料5050g,矿粉330g,新沥青320g,所述新集料为石灰岩碎石,所述新沥青为70#重交沥青,老化沥青再生剂的添加量为废弃沥青混合料经抽提所确定的老化沥青质量的3%,实际加入量为5.16g;其制备方法同实施例1,不同之处在于预拌时间为10s,拌合时间为60s,预拌和拌合温度为155℃。
其中,所述新集料的各档料掺量见表9。
表9实施例2所述新集料的各档料掺量
孔径/mm | 9.5~13.2 | 4.75~9.5 | 2.36~4.75 | 所得机制砂 |
质量百分率/% | 10 | 11 | 15 | 16 |
将本实施例所得再生沥青混合料进行各性能指标测试,结果见表10。
表10实施例2所得再生沥青混合料的性能指标
试验 | VV/% | VMA/% | VFA/% | 马歇尔稳定度/KN | 劈裂抗拉强度/MPa | 动稳定度/次/mm |
结果 | 3.81 | 14.6 | 72.2 | 12.65 | 1.11 | 3768 |
实施例3
老化沥青再生剂
本实施例选用武汉二环线使用年限达5年的路面层进行铣刨后得到的废弃沥青混合料,其初始级配类型为AC-13,选用沥青为70#重交沥青,通过抽提试验对废弃沥青混合料进行筛分测得其级配分布见表11,并对抽提所得老化沥青进行三大性能指标的测定,结果见表12。
表11实施例3所述废弃沥青混合料筛分结果
孔径/mm | 16 | 13 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 |
通过率/% | 100 | 91.3 | 78.7 | 67.1 | 40.5 | 26.9 | 19.3 | 17.2 | 10.7 | 8.3 |
表12实施例3所述废弃沥青混合料抽提所得老化沥青三大性能指标测试结果
针入度25℃/0.1mm | 软化点(℃) | 延度15℃(cm) |
10.8 | 74.6 | —— |
根据老化沥青的性能指标确定老化沥青再生剂各组分的质量百分比:软化剂50%,增粘剂20%,性能提升剂30%的掺配比例,老化沥青再生剂的制备方法包括以下步骤:按各组分所占质量百分比称取原料,首先将软化剂加热至155℃,开动高速剪切机进行剪切,添加性能提升剂(SBR),转速控制为5000r/min,持续剪切5min;然后添加增粘剂,提高转速为7000r/min,持续剪切2min;以上整个剪切过程的温度控制在175℃;最后在常温下静置至温度冷却,得所述的老化沥青再生剂。
向上述废弃沥青混合料中掺入占经抽提所得老化沥青质量6%的老化沥青再生剂,并测定所得再生沥青的三大性能指标,结果见表13。
表13实施例3所得再生沥青的三大性能指标
针入度25℃/0.1mm | 软化点(℃) | 延度15℃(cm) |
55.3 | 66.2 | 15.2 |
由上表可知,再生剂掺量增加针入度和软化点均显著提高掺入再生剂软化点变化更显著,延度也有一定的提升。
再生沥青混合料
一种再生沥青混合料,它以废弃沥青混合料、老化沥青再生剂、新沥青、新集料和矿粉为原料,以制备10kg再生沥青混合料为例,其中各组分的添加量为:废弃沥青混合料4630g,新集料4530g,矿粉500g,新沥青340g,所述新集料为玄武岩碎石,所述新沥青为70#重交沥青,老化沥青再生剂的添加量为废弃沥青混合料经抽提所确定的老化沥青质量的6%,实际加入量为11.1g;其制备方法同实施例1,不同之处在于预拌时间为10s,拌合时间为90s,拌合温度为165℃。
其中,所述新集料的各档料掺量见表14。
表14实施例3所述新集料的各档料掺量
孔径/mm | 9.5~13.2 | 4.75~9.5 | 2.36~4.75 | 机制砂 |
质量百分率/% | 11 | 12 | 15 | 10 |
将本实施例所得再生沥青混合料进行各性能指标测试,结果见表15。
表15实施例3所得再生沥青混合料的性能指标
试验 | VV/% | VMA/% | VFA/% | 马歇尔稳定度/KN | 劈裂抗拉强度/MPa | 动稳定度/次/mm |
结果 | 3.42 | 12.5 | 71.9 | 11.6 | 1.05 | 4307 |
实施例4
本实施例选用武汉二环线使用年限达5年的路面层进行铣刨后得到的废弃沥青混合料,其初始级配类型为AC-13,选用沥青为70#重交沥青,通过抽提试验对废弃沥青混合料进行筛分测得其级配分布如表16,并对抽提所得老化沥青进行三大性能指标的测定,结果见表17。
表16实施例4所述废弃沥青混合料筛分结果
孔径/mm | 16 | 13 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 |
通过率/% | 100 | 91.3 | 78.7 | 67.1 | 40.5 | 26.9 | 19.3 | 17.2 | 10.7 | 8.3 |
表17实施例4所述废弃沥青混合料抽提所得老化沥青三大性能指标测试结果
针入度25℃/0.1mm | 软化点(℃) | 延度15℃(cm) |
11.2 | 70.1 | —— |
根据老化沥青的性能指标确定老化沥青再生剂各组分的质量百分比:软化剂40%,增粘剂30%,性能提升剂30%的掺配比例,其制备方法包括以下步骤:按各组分所占质量百分比称取原料,首先将软化剂加热至165℃,开动高速剪切机进行剪切,添加性能提升剂(SBR),转速控制为3000r/min,持续剪切10min;然后添加增粘剂,提高转速为5000r/min,持续剪切3min;以上整个剪切过程的温度控制在195℃;最后在常温下静置至温度冷却,得所述的老化沥青再生剂。
向上述废弃沥青混合料中掺入占抽提所得老化沥青质量9%的老化沥青再生剂,并测定所得再生沥青的三大性能指标,结果见表18。
表18实施例4所得再生沥青的三大性能指标
针入度25℃/0.1mm | 软化点(℃) | 延度15℃(cm) |
47.3 | 76.3 | 23.6 |
由上表可知,相比于实施例2,针入度明显降低,软化点明显升高,由于再生剂中软化剂掺量降低,而增粘剂及SBR掺量明显提升,致使再生沥青的再生效果不明显所致。
再生沥青混合料
一种再生沥青混合料,它以废弃沥青混合料、老化沥青再生剂、新沥青、新集料和矿粉为原料,以制备10kg再生沥青混合料为例,其中各组分的添加量为:废弃沥青混合料4230g,新集料4970g,矿粉450g,新沥青350g,所述新集料为玄武岩碎石,所述新沥青为1-D改性沥青,老化沥青再生剂的添加量为废弃沥青混合料经抽提所确定的老化沥青质量的9%,实际加入量为15.5g;其制备方法同实施例1,不同之处在于预拌时间为20s,拌合时间为60s,拌合温度为165℃。
其中,所述新集料的各档料掺量见表19。
表19实施例4所述新集料的各档料掺量
孔径/mm | 9.5~13.2 | 4.75~9.5 | 2.36~4.75 | 所得机制砂 |
质量百分率/% | 15 | 13 | 15 | 10 |
将本实施例所得再生沥青混合料进行各性能指标测试,结果见表20。
表20实施例4所得再生沥青混合料的性能指标
试验 | VV/% | VMA/% | VFA/% | 稳定度/KN | 劈裂抗拉强度/MPa | 动稳定度/次/mm |
结果 | 3.2 | 12.46 | 68.2 | 12.31 | 1.21 | 5361 |
实施例5
老化沥青再生剂
本实施例选用武汉二环线使用年限达8年的路面层进行铣刨后得到的废弃沥青混合料,其初始级配类型为AC-13,选用沥青为70#重交沥青,通过抽提试验对废弃沥青混合料进行筛分测得其级配分布如表21,并对老化沥青三大指标进行测定,结果见表22。
表21实施例5所述废弃沥青混合料筛分结果
孔径/mm | 16 | 13 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 |
通过率/% | 100 | 89.1 | 80.6 | 65.2 | 41.7 | 29.9 | 21 | 16.5 | 11.2 | 8.4 |
表22实施例5所述废弃沥青混合料抽提所得老化沥青三大性能指标测试结果
针入度25℃/0.1mm | 软化点(℃) | 延度15℃(cm) |
11.7 | 68.5 | —— |
根据老化沥青的性能指标确定老化沥青再生剂各组分的质量百分比:软化剂60%,增粘剂25%,性能提升剂15%的掺配比例,其制备方法包括以下步骤:按各组分所占质量百分比称取原料,首先将软化剂加热至155℃,开动高速剪切机进行剪切,添加性能提升剂(SBR),转速控制为5000r/min,持续剪切5min;然后添加增粘剂,提高转速为7000r/min,持续剪切3min;以上整个剪切过程的温度控制在175℃;最后在常温下静置至温度冷却,得所述的老化沥青再生剂。
向上述废弃沥青混合料中掺入占经抽提所得老化沥青质量6%的老化沥青再生剂,并测定所得再生沥青的三大性能指标,结果见表23。
表23实施例5所得再生沥青的三大性能指标
针入度25℃/0.1mm | 软化点(℃) | 延度15℃(cm) |
71.8 | 69.8 | 24.6 |
由上表可知,相比于实施例1,掺入再生剂软化点变化更显著,这是由于再生剂掺量的增加引起的,但由于SBR掺量的减少导致延度变化不显著。
再生沥青混合料
一种再生沥青混合料,它以废弃沥青混合料、老化沥青再生剂、新沥青、新集料和矿粉为原料,以制备10kg再生沥青混合料为例,其中各组分的添加量为:废弃沥青混合料5000g,新集料4380g,矿粉300g,新沥青320g,所述新集料为石灰岩碎石,所述新沥青为1-D改性沥青,老化沥青再生剂的添加量为废弃沥青混合料经抽提所确定的老化沥青质量的6%,实际加入量为12g;其制备方法同实施例1,不同之处在于预拌时间为15s,拌合时间为70s,预拌和拌合温度为165℃。
其中,所述新集料的各档料掺量见表24。
表24实施例5所述新集料的各档料掺量
孔径/mm | 9.5~13.2 | 4.75~9.5 | 2.36~4.75 | 所得机制砂 |
质量百分率/% | 15 | 12 | 12 | 7 |
将本实施例所得再生沥青混合料进行各性能指标测试,结果见表25。
表25实施例5所得再生沥青混合料的性能指标
试验 | VV/% | VMA/% | VFA/% | 稳定度/KN | 劈裂抗拉强度/MPa | 动稳定度/次/mm |
结果 | 3.6 | 12.67 | 67.3 | 12.59 | 1.05 | 4260 |
由上表可知,相比于实施例1,掺入再生剂软化点变化更显著,但延度变化相似,由于再生剂中SBR的掺量一定,同时即使软化剂含量降低但制备温度的提高致使其再生效果相近,表明制备温度的上升有助于再生剂在老化沥青中的渗透。
实施例6
老化沥青再生剂
本实施例选用武汉二环线使用年限达5年的路面层进行铣刨后得到的废弃沥青混合料,其初始级配类型为AC-13,选用沥青为70#重交沥青,通过抽提试验对废弃沥青混合料进行筛分测得其级配分布如表26,并对抽提所得老化沥青进行三大性能指标的测定,结果见表27。
表26实施例6所述废弃沥青混合料筛分结果
孔径/mm | 16 | 13 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 |
通过率/% | 100 | 91.3 | 78.7 | 67.1 | 40.5 | 26.9 | 19.3 | 17.2 | 10.7 | 8.3 |
表27实施例6所述废弃沥青混合料抽提所得老化沥青三大性能指标测试结果
针入度25℃/0.1mm | 软化点(℃) | 延度15℃(cm) |
12.9 | 69.8 | —— |
根据老化沥青的性能指标确定老化沥青再生剂各组分的质量百分比:软化剂55%,增粘剂25%,性能提升剂20%的掺配比例,老化沥青再生剂的制备方法包括以下步骤:按各组分所占质量百分比称取原料,首先将软化剂加热至165℃,开动高速剪切机进行剪切,添加性能提升剂(SBR),转速控制为3000r/min,持续剪切5min;然后添加增粘剂,提高转速为5000r/min,持续剪切3min;以上整个剪切过程的温度控制在195℃;最后在常温下静置至温度冷却,得所述的老化沥青再生剂。
向上述废弃沥青混合料中掺入占经抽提所得老化沥青质量9%的老化沥青再生剂,并测定所得再生沥青的三大性能指标,结果见表28。
表28实施例6所得再生沥青的三大性能指标
针入度25℃/0.1mm | 软化点(℃) | 延度15℃(cm) |
72.7 | 76.2 | 54.8 |
由上表可知,再生沥青的针入度、软化点及延度都有较大的改善,这是由于软化剂、增粘组分及SBR掺量适中,且制备工艺中转速及温度适中,从而使再生剂再生效果更加显著。
再生沥青混合料
一种再生沥青混合料,它以废弃沥青混合料、老化沥青再生剂、新沥青、新集料和矿粉为原料,以制备10kg再生沥青混合料为例,其中各组分的添加量为:废弃沥青混合料3130g,新集料6200g,矿粉300g,新沥青370g,所述新集料为石灰岩碎石,所述新沥青为70#重交沥青,老化沥青再生剂的添加量为废弃沥青混合料经抽提所确定的老化沥青质量的9%,实际加入量为7.5g;其制备方法同实施例1,不同之处在于预拌时间为15s,拌合时间为70s,拌合温度为165℃。
其中,所述新集料的各档料掺量见表29。
表29实施例6所述新集料的各档料掺量
孔径/mm | 9.5~13.2 | 4.75~9.5 | 2.36~4.75 | 所得机制砂 |
质量百分率/% | 20 | 15 | 15 | 17 |
将本实施例所得再生沥青混合料进行各性能指标测试,结果见表30。
表30实施例6所得再生沥青混合料的性能指标
试验 | VV/% | VMA/% | VFA/% | 稳定度/KN | 劈裂抗拉强度/MPa | 动稳定度/次/mm |
结果 | 3.54 | 12.71 | 67.3 | 12.1 | 1.03 | 4002 |
上述结果表明:本发明所述的老化沥青再生剂可有效提高再生沥青的延度和针入度,使再生沥青柔韧的同时又形成稳定胶体体系,提高再生沥青抗二次老化能力,将其应用于再生沥青混合料,可有效提高抗水稳定性能和高温抗车辙性能。
以上所述仅为本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,做出若干改进和变换,这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种老化沥青再生剂,其特征在于,各组分所占质量百分比为:软化剂40~60%,增粘剂20~30%,性能提升剂15~30%;其中软化剂为植物基础油、矿物基础油中的一种或几种按任意比例混合;增粘剂为C5/C9共聚石油树脂、马林酸树脂、萜烯树脂中的一种或几种按任意比例混合;性能提升剂为聚苯乙烯-丁二烯橡胶;
所述植物基础油为棕榈油、环氧化植物油中的一种或两种;所述矿物基础油为环烷基油、松焦油中的一种或两种;
所述老化沥青再生剂的制备方法包括如下步骤:按各组分所占质量百分比称取各原料,首先将软化剂加热至155~165℃,开动高速剪切机进行剪切,添加性能提升剂,转速控制为3000~5000r/min,持续剪切5~10min;然后添加增粘剂,提高转速为5000~7000r/min,持续剪切2~3min;以上整个剪切过程的温度控制在175~195℃之间;最后在常温下静置冷却,得所述的老化沥青再生剂。
2.权利要求1所述老化沥青再生剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:按各组分所占质量百分比称取各原料,首先将软化剂加热至155~165℃,开动高速剪切机进行剪切,添加性能提升剂,转速控制为3000~5000r/min,持续剪切5~10min;然后添加增粘剂,提高转速为5000~7000r/min,持续剪切2~3min;以上整个剪切过程的温度控制在175~195℃之间;最后在常温下静置冷却,得所述的老化沥青再生剂。
3.一种再生沥青混合料,它以废弃沥青混合料、老化沥青再生剂、新沥青、新集料和矿粉为原料,其中废弃沥青混合料、新沥青、新集料和矿粉的质量比为(30~50):(1~4):(44~65):(3~6);所述老化沥青再生剂为权利要求1所述老化沥青再生剂,或权利要求2所述方法制备的老化沥青再生剂,其掺量为占废弃沥青混合料中老化沥青质量的3~9%。
4.根据权利要求3所述的再生沥青混合料,其特征在于,所述新沥青为70#重交沥青或1-D改性沥青,使用前预热至160~170℃。
5.根据权利要求3所述的再生沥青混合料,其特征在于,所述新集料为玄武岩或石灰岩碎石,使用前预热至185~195℃。
6.根据权利要求3所述的再生沥青混合料,其特征在于,所述矿粉为石灰岩磨细矿粉,其粒径小于0.6mm,且小于0.075mm的质量百分比在75~100%之间。
7.权利要求3~6任一项所述再生沥青混合料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)原料称取,以废弃沥青混合料、老化沥青再生剂、新沥青、新集料和矿粉为原料,其中废弃沥青混合料、新沥青、新集料和矿粉的质量比为(30~50):(1~4):(44~65):(3~6);老化沥青再生剂的掺量为占废弃沥青混合料中老化沥青质量的3~9%;
2)将废弃沥青混合料放入拌合缸中进行预拌;
3)将老化沥青再生剂按掺量加入预拌后的沥青混合料中进行拌合,得混合料I;
4)将新集料加入混合料I中进行拌合,得混合料II;
5)将新沥青加入混合料II中进行拌合,得混合料III;
6)将矿粉加入混合料III中进行拌合,得混合料Ⅳ,即得所述的再生沥青混合料。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述预拌时间为10~20s,预拌温度控制在155~170℃。
9.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述拌合时间为60~90s,拌合温度控制在155~170℃。
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