CN106007491B - 常温再生沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

常温再生沥青混合料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种常温再生沥青混合料及其制作方法，属于沥青领域。常温再生沥青混合料，主要由按照重量百分比计的以下组分制作而成：再生沥青1.4～1.8％；集料38.2～38.6％；废旧沥青混合料60～60.4％。其中，再生沥青是由甲基苯乙烯类再生剂改性的基质沥青。上述常温再生沥青混合料可通过如下方法制作而成：基质沥青与甲基苯乙烯类再生剂在90～130℃条件下拌合并保温，得到再生沥青。再生沥青与集料、废旧沥青混合料在120～140℃条件下拌合，得到所述常温再生沥青混合料。本发明提供的常温再生沥青混合料实现了在相对较低的温度下对废旧沥青进行再生的目的，并且具有较好的路用性能和环保、经济效益。

Description

常温再生沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及沥青领域，具体而言，涉及一种常温再生沥青混合料及其制备方法。
背景技术
沥青混合料是一种复合材料，主要由沥青、矿石等组成。由于沥青的优异性能，其广泛地被使用于道路工程。根据拌合施工温度可将沥青混合料分为热拌型沥青混合料、温拌型沥青混合料以及冷拌型沥青混合料。热拌沥青混合料的路用性能良好，因此，其使用范围也最广泛。
由于沥青老化的问题，常常需要对沥青路面进行修复，例如对路面重新铺设沥青或者对老化的沥青进行再生二次利用。现有的生产再生沥青混合料时，需要将沥青和矿石等原料在160℃以上的温度拌和，这不仅需消耗大量的能源，排放大量废气、烟尘，严重影响环境，而且不适于在偏远地区应用。因此，亟需一种具有能够在相对更低的温度下制备的再生沥青混合料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种常温再生沥青混合料，以降低再生沥青混合料的生产温度，减少由于高温拌合过程中的产生的环境问题。
本发明还提供了一种常温再生沥青混合料的制备方法，通过简化的流程和步骤，实现相对较低的温度下生产再生沥青混合料。
本发明是这样实现的：
一种常温再生沥青混合料，主要由按照重量百分比计的以下组分制作而成：
再生沥青1.4～1.8％；集料38.2～38.6％；废旧沥青混合料60～60.4％；再生沥青是由甲基苯乙烯类再生剂改性的基质沥青。本发明中的常温再生沥青混合料中的常温是指90～140℃
本发明还提供了一种上述常温再生沥青混合料的制作方法包括以下步骤：将基质沥青与甲基苯乙烯类再生剂在90～130℃条件下拌合并保温，得到再生沥青；再生沥青与集料、废旧沥青混合料在120～140℃条件下拌合，得到常温再生沥青混合料。
上述方案的有益效果：
(1)本发明提供的常温再生沥青混合料中的废旧沥青的含量高，可以对老化的沥青路面的沥青进行回收利用，从而减少废旧沥青的浪费，降低老化的沥青路面的修复成本。
(2)常温再生沥青混合料的生产工艺简单，缩短了老化沥青路面的修复周期。
(3)沥青混合料的再生温度相对较低，因此，可以降低能耗、节约能源，同时还可以避免由加热过程引起的环境问题以及沥青混合料的运输、储存问题。
(4)利用该常温再生沥青混合料铺设的沥青路面具有不易发生形变和开裂的特点，且抗老化效果好，可增加沥青路面的使用寿命。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下针对本发明实施例的常温再生沥青混合料及其制备方法进行具体说明：
一种常温再生沥青混合料，主要由按照重量百分比计的以下组分制作而成：
再生沥青1.4～1.8％；集料38.2～38.6％；废旧沥青混合料60～60.4％；再生沥青是由甲基苯乙烯类再生剂改性的基质沥青。
再生沥青和废旧沥青混合料之间的具有较强的相容性，可以使老化发硬的废旧沥青混合料逐渐软化、粘度降低，废旧沥青混合料的流动性增加，从而更易与集料混合，从而形成的组分分布均衡，提高沥青混合料的性能稳定性。此外，再生沥青中的再生剂成分与废旧沥青混合料相互接触、反应，从而使得再生的沥青混合料的理化性能得到进一步改善。
常温再生沥青混合料的油石比对其抗裂性能具有一定的影响。随着油石比的增加，常温再生沥青混合料的拉伸劲度会产生一定的下降，拉伸长度增加、断裂能提高。沥青混合料的低温性能，尤其是低温环境下的拉裂性能对其使用寿命具有较大的影响，因此，选择合适的油石比有利于使其保持拉伸破坏强度和断裂能的平衡，从而达到较好的使用性能。本发明中，常温再生改性沥青混合料的油石比优选为4.0～5.6％。
集料在沥青混合料中主要起到骨架作用，同时还能够减小沥青混合料铺设路面过程中的体积变化，从而防止铺设的沥青路面发生开裂、平整度下降的问题。集料的成分多样，可以根据具体的沥青路面施工要求进行选择，例如，碎石、卵石、浮石、天然砂、煤渣、矿渣、陶粒、膨胀珍珠岩等等。
较佳地，集料包括按重量份数计的以下组分：粗集料60～65份；细集料24～28份；填料15～20份。其中，粗集料的粒径优选为4.75～20mm，细集料的粒径优选为小于4.75mm，填料的粒径优选为小于0.6mm。粗骨料包括钢渣和/或碎石；细骨料选自河沙、海沙、石灰岩机制砂中的一种或多种，填料包括碳酸钙和/或活化胶粉。当粗集料为中性或者酸性的石料时，填料优选采用水泥或者消石灰。集料的颗粒粒径优选采用幂函数级配方式选择，以便使得最终获得的沥青混合料更加密实，从而有利于提高沥青混合料的性能。
幂函数级配的构建过程如下：
首先，建立幂函数Y＝aXb，a、b为回归系数；Y为通过率(％)；X为孔径(mm)。
其次，计算级配参数，以下以AC-13型沥青混合料为例说明。
具体地，第一步：设定间断点、控制点及其通过率。令：公称最大粒径13.2mm的通过为95％；间断点2.36的通过率为30％，0.075mm通过率为7％。
第二步，确定粗集料、细集料的幂函数曲线。粗集料曲线方程组95％＝a1·13.2b1；30％＝a1·2.36b1。计算得到a1＝16.882；b1＝0.6696，所以粗集料的幂函数曲线为Y＝16.882X0.6696。细集料曲线方程组30％＝a2·2.36b2；7％＝a2·0.075b2。计算得到a1＝20.882；b1＝0.422，所以细集料的幂函数曲线为Y＝20.882X0.422。
根据计算得到的幂函数级配曲线，计算不同粒径的原料的通过率，得到粒径分布，从而使得各种原料之间的级配分布更加合理，以提高混合料的利用率。
活化胶粉是由经过表面处理得到的具有反应活性的弹性体粉末。例如，将废旧的橡胶粉碎为80～100目的颗粒，然后在60～80℃的条件下恒温脱水1～5小时，得到干胶粉。将干胶粉在375～675W功率的微波条件下处理20～60秒，得到活化干胶粉。
活化胶粉能够吸收沥青混合料中的轻质油分，使自身的体积膨胀而发生溶胀，在沥青混合料中起到较强的支撑、骨架作用。另外，活性胶粉能够与沥青混合料中的各种成分相互结合，从而形成均匀和致密的网络结构，使得沥青混合料的性能大幅度提高。活性胶粉还能够降低沥青混合料的热吸收性能，从而有利于提高沥青混合料的热稳定性。活性胶粉表面的活性基团能够与沥青中的大分子的基团发生反应，从而使得大分子基团的支链减少，导致沥青中的分子间的运动阻力下降，低温条件下柔性增加。
上述常温再生沥青混合料的制作方法，包括以下步骤：
将基质沥青与甲基苯乙烯类再生剂在90～130℃条件下拌合并保温，得到再生沥青；再生沥青与集料、废旧沥青混合料在120～140℃条件下拌合。
较佳地，基质沥青与甲基苯乙烯类再生剂拌合的温度为90～100℃。再生沥青与集料、废旧沥青混合料在120～140℃条件下拌合的时间为30～50秒。
甲基苯乙烯类再生剂通过以下方法制作而成：
将油分、硫化植物油、甲基苯乙烯橡胶按照重量比5～7:1～2:90～100的混合物加热裂解，温度达到345～365℃停止加热。当混合物的温度降至300～320℃时保温2～4小时，然后自然冷却，收集蒸发的气体并进行冷凝，得到冷凝液。将冷凝液与分散剂、促进剂搅拌混合，得到甲基苯乙烯类再生剂。其中，分散剂的用量是冷凝液重量的1～5‰，促进剂的用量是冷凝液重量的1～3。
较佳地，油分包括松焦油、煤焦油、石油树脂中的一种或多种；分散剂包括分散剂W33、分散剂WB212、马来酰胺中的一种或多种；促进剂包括硫磺、促进剂CZ、二硫化二苯并噻唑中的一种或多种。
本发明中的甲基苯乙烯橡胶是指从废旧塑料、废旧橡胶等甲基苯乙烯类高分子材料中提炼出来的甲基苯乙烯类嵌段共聚物。基质沥青为10号基质沥青。废旧沥青为老化的兰炼沥青，老化过程按照《公路工程沥青及沥青混合料实验规程》(JTGE20-2011)。
以下结合实施例对本发明的常温再生沥青混合料及其制备方法作进一步的详细描述。
实施例1
一种常温再生沥青混合料，制作过程如下：
将松焦油150千克、硫化植物油30千克、甲基苯乙烯橡胶2700千克混合、加热裂解，温度达到345℃停止加热。当温度降至320℃时保温2小时，然后自然冷却，收集蒸发的气体并进行冷凝，得到冷凝液。将冷凝液与分散剂W33、硫磺搅拌混合，得到甲基苯乙烯类再生剂，分散剂的用量是冷凝液重量的1‰，硫磺的用量是冷凝液重量的1‰。将基质沥青与占基质沥青重量的15％的甲基苯乙烯类再生剂在90℃条件下拌合，得到再生沥青。将14千克的再生沥青与382千克的集料、600千克的废旧沥青混合料在120℃条件下拌合，得到常温再生沥青混合料。其中，集料由按重量份计的以下组分组成：钢渣60份、河沙24份以及碳酸钙粉15份。
实施例2
一种常温再生沥青混合料，制作过程如下：
将松焦油140千克、硫化植物油40千克、甲基苯乙烯橡胶2000千克混合、加热裂解，温度达到350℃停止加热。当温度降至300℃时保温2.5小时，然后自然冷却，收集蒸发的气体并进行冷凝，得到冷凝液。将冷凝液与分散剂WB212、促进剂CZ搅拌混合，得到甲基苯乙烯类再生剂，分散剂的用量是冷凝液重量的2‰，促进剂的用量是冷凝液重量的1‰。将基质沥青与占基质沥青重量的16％的甲基苯乙烯类再生剂在92℃条件下拌合，得到再生沥青。将14千克的再生沥青与384千克的集料、601千克的废旧沥青混合料在123℃条件下拌合，得到常温再生沥青混合料。其中，集料由按重量份计的以下组分组成：碎石61份、石灰岩机制砂26份以及活化胶粉15份。
实施例3
一种常温再生沥青混合料，制作过程如下：
将松焦油100千克、硫化植物油40千克、甲基苯乙烯橡胶2000千克混合、加热裂解，温度达到353℃停止加热。当温度降至320℃时保温4小时，然后自然冷却，收集蒸发的气体并进行冷凝，得到冷凝液。将冷凝液与马来酰胺、促进剂CZ搅拌混合，得到甲基苯乙烯类再生剂，分散剂(马来酰胺)的用量是冷凝液重量的3‰，促进剂的用量是冷凝液重量的2‰。将基质沥青与占基质沥青重量的15％的甲基苯乙烯类再生剂在110℃条件下拌合，得到再生沥青。将15.2千克的再生沥青与383千克的集料、601千克的废旧沥青混合料在125℃条件下拌合，得到常温再生沥青混合料。其中，集料由按重量份计的以下组分组成：碎石20份和钢渣45份、海沙28份以及活化胶粉20份。
实施例4
一种常温再生沥青混合料，制作过程如下：
将松焦油150千克、硫化植物油30千克、甲基苯乙烯橡胶2700千克混合、加热裂解，温度达到320℃停止加热。当温度降至320℃时保温2.2小时，然后自然冷却，收集蒸发的气体并进行冷凝，得到冷凝液。将冷凝液与分散剂W33、分散剂WB212、二硫化二苯并噻唑搅拌混合，得到甲基苯乙烯类再生剂，分散剂的用量是冷凝液重量的3.3‰，促进剂(二硫化二苯并噻唑)的用量是冷凝液重量的2.7‰。将基质沥青与占基质沥青重量的20％的甲基苯乙烯类再生剂在130℃条件下拌合，得到再生沥青。将15.5千克的再生沥青与384千克的集料、603千克的废旧沥青混合料在131℃条件下拌合，得到常温再生沥青混合料。其中，集料由按重量份计的以下组分组成：碎石65份、河沙10份和海沙18份以及碳酸钙20份。
实施例5
一种常温再生沥青混合料，制作过程如下：
将松焦油120千克、硫化植物油40千克、甲基苯乙烯橡胶1800千克混合、加热裂解，温度达到362℃停止加热。当温度降至308℃时保温4小时，然后自然冷却，收集蒸发的气体并进行冷凝，得到冷凝液。将冷凝液与分散剂WB212、促进剂CZ、硫磺搅拌混合，得到甲基苯乙烯类再生剂，分散剂的用量是冷凝液重量的4.6‰，促进剂(促进剂CZ、硫磺)的用量是冷凝液重量的3‰。将基质沥青与占基质沥青重量的18％的甲基苯乙烯类再生剂在107℃条件下拌合，得到再生沥青。将17.6千克的再生沥青与385千克的集料、604千克的废旧沥青混合料在140℃条件下拌合，得到常温再生沥青混合料。其中，集料由按重量份计的以下组分组成：碎石61份、河沙10份和石灰岩机制砂15份以及活化胶粉8份和碳酸钙10份。
实施例6
一种常温再生沥青混合料，制作过程如下：
将松焦油125千克、硫化植物油32千克、甲基苯乙烯橡胶2000千克混合、加热裂解，温度达到365℃停止加热。当温度降至320℃时保温4小时，然后自然冷却，收集蒸发的气体并进行冷凝，得到冷凝液。将冷凝液与分散剂WB212、促进剂CZ搅拌混合，得到甲基苯乙烯类再生剂，分散剂的用量是冷凝液重量的5‰，促进剂的用量是冷凝液重量的1‰。将基质沥青与占基质沥青重量的19％的甲基苯乙烯类再生剂在109℃条件下拌合，得到再生沥青。将17千克的再生沥青与384千克的集料、604千克的废旧沥青混合料在136℃条件下拌合，得到常温再生沥青混合料。其中，集料由按重量份计的以下组分组成：鹅卵石62份、河沙27份以及活化胶粉20份。
实施例7
一种常温再生沥青混合料，制作过程如下：
将松焦油110千克、硫化植物油34千克、甲基苯乙烯橡胶1880千克混合、加热裂解，温度达到361℃停止加热。当温度降至309℃时保温3小时，然后自然冷却，收集蒸发的气体并进行冷凝，得到冷凝液。将冷凝液与分散剂W33、马来酰胺、促进剂CZ搅拌混合，得到甲基苯乙烯类再生剂，分散剂(分散剂W33、马来酰胺)的用量是冷凝液重量的2‰，促进剂CZ的用量是冷凝液重量的3‰。将基质沥青与占基质沥青重量的17％的甲基苯乙烯类再生剂在98℃条件下拌合，得到再生沥青。将18千克的再生沥青与382千克的集料、602千克的废旧沥青混合料在121℃条件下拌合，得到常温再生沥青混合料。其中，集料由按重量份计的以下组分组成：钢渣60份、石灰岩机制砂27份以及碳酸钙18份。
实施例8
一种常温再生沥青混合料，制作过程如下：
将松焦油150千克、硫化植物油30千克、甲基苯乙烯橡胶3000千克混合、加热裂解，温度达到345℃停止加热。当温度降至311℃时保温2.9小时，然后自然冷却，收集蒸发的气体并进行冷凝，得到冷凝液。将冷凝液与分散剂WB212、二硫化二苯并噻唑、促进剂CZ搅拌混合，得到甲基苯乙烯类再生剂，分散剂WB212的用量是冷凝液重量的4‰，促进剂(二硫化二苯并噻唑、促进剂CZ)的用量是冷凝液重量的1.6‰。将基质沥青与占基质沥青重量的20％的甲基苯乙烯类再生剂在114℃条件下拌合，得到再生沥青。将15.6千克的再生沥青与383.5千克的集料、600千克的废旧沥青混合料在129℃条件下拌合，得到常温再生沥青混合料。其中，集料由按重量份计的以下组分组成：钢渣61份、石灰岩机制砂26份以及活化胶粉19份。
实施例9
一种常温再生沥青混合料，制作过程如下：
将松焦油180千克、硫化植物油33千克、甲基苯乙烯橡胶2850千克混合、加热裂解，温度达到347℃停止加热。当温度降至314℃时保温3.8小时，然后自然冷却，收集蒸发的气体并进行冷凝，得到冷凝液。将冷凝液与分散剂WB212、硫磺、促进剂CZ、二硫化二苯并噻唑搅拌混合，得到甲基苯乙烯类再生剂，分散剂WB212的用量是冷凝液重量的4.6‰，促进剂(硫磺、促进剂CZ、二硫化二苯并噻唑)的用量是冷凝液重量的2.7‰。将基质沥青与占基质沥青重量的15％的甲基苯乙烯类再生剂在126℃条件下拌合，得到再生沥青。将17千克的再生沥青与383千克的集料、602.6千克的废旧沥青混合料在127℃条件下拌合，得到常温再生沥青混合料。其中，集料由按重量份计的以下组分组成：钢渣20份和碎石44份、石灰岩机制砂27份以及碳酸钙6份和活化胶粉13份。
对比例1
采用SBS改性剂(燕山4303)、石灰岩集料、10号基质沥青于170℃热拌配制得到再生沥青混合料，记为ZS-01。SBS改性剂、石灰岩集料、基质沥青的重量比为1:45:3。对ZS-01的性能测试，并与本发明实施例提供的常温再生沥青混合料的性能进行对比，其试验结果见表1所示。
表1 沥青混合料性能
表1的各数据按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)进行测试，其中针入度按照T0602进行测试，软化点按照T0606进行测试，延度按照T0605进行测试。结果表明，本发明提供的常温再生沥青混合料的对废旧沥青混合料的利用率高、对基质沥青的需求量小，因此，可以大大降低老化的沥青路面的修复时的原料的成本。本发明提供的常温再生沥青混合料的性能指标相比于利用现有的SBS改性剂制备的沥青混合料的性能得到了改善。此外，由于在生产过程中的温度相对较低，因此，可以减少由于加热温度过高而导致的环境问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种常温再生沥青混合料，其特征在于，主要由按照重量百分比计的以下组分制作而成：
再生沥青1.4～1.8％；
集料38.2～38.6％；
废旧沥青混合料60～60.4％；
所述再生沥青是由甲基苯乙烯类再生剂改性的基质沥青；
所述集料包括按重量份数计的以下组分：粗集料60～65份；细集料24～28份；填料15～20份，所述粗集料的粒径为4.75～20mm，所述细集料的粒径小于4.75mm，所述填料的粒径小于0.6mm，所述填料包括活化胶粉，所述活化胶粉是具有反应活性的弹性体粉末；
所述活化胶粉的制作方法如下：废旧的橡胶粉碎为80～100目的颗粒，然后在60～80℃的条件下恒温脱水1～5小时，得到干胶粉，将干胶粉在375～675W功率的微波条件下处理20～60秒。
2.根据权利要求1所述的常温再生沥青混合料，其特征在于，所述常温再生改性沥青混合料的油石比为4.0～5.6％。
3.根据权利要求1所述的常温再生沥青混合料，其特征在于，所述粗集料包括钢渣和/或碎石，所述细集料选自河沙、海沙、石灰岩机制砂中的一种或多种，所述填料包括碳酸钙。
4.一种权利要求1所述的常温再生沥青混合料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
将基质沥青与甲基苯乙烯类再生剂在90～130℃条件下拌合并保温，得到再生沥青；再生沥青与集料、废旧沥青混合料在120～140℃条件下拌合，得到所述常温再生沥青混合料。
5.根据权利要求4所述的常温再生沥青混合料的制作方法，其特征在于，所述基质沥青与甲基苯乙烯类再生剂拌合的温度为90～100℃。
6.根据权利要求4所述的常温再生沥青混合料的制作方法，其特征在于，所述再生沥青与集料、废旧沥青混合料在120～140℃条件下拌合的时间为30～50秒。
7.根据权利要求4至6之一所述的常温再生沥青混合料的制作方法，其特征在于，所述甲基苯乙烯类再生剂通过以下方法制作而成：
将油分、硫化植物油、甲基苯乙烯橡胶按照重量比5～7:1～2:90～100的混合物加热裂解，温度达到345～365℃停止加热；当所述混合物的温度降至300～320℃时保温2～4小时，然后自然冷却，收集蒸发的气体并进行冷凝，得到冷凝液；将所述冷凝液与分散剂、促进剂搅拌混合，得到所述甲基苯乙烯类再生剂，所述分散剂的用量是所述冷凝液重量的1～5‰，所述促进剂的用量是所述冷凝液重量的1～3‰。
8.根据权利要求7所述的常温再生沥青混合料的制作方法，其特征在于，所述油分包括松焦油、煤焦油、石油树脂中的一种或多种；所述分散剂包括分散剂W33、分散剂WB212、马来酰胺中的一种或多种，所述促进剂包括硫磺、促进剂CZ、二硫化二苯并噻唑中的一种或多种。
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Assignor: Sichuan Xinggao Polymer Resin Co., Ltd.

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Denomination of invention: Normal temperature recycled asphalt mixture and preparation method thereof

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License type: Exclusive License

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