CN107488006A - 一种改性再生沥青混合料及制备方法 - Google Patents

一种改性再生沥青混合料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种干法生物基温拌剂，由集料、生物基改性剂、再生剂以及沥青构成，其中，集料：100份；生物基改性剂：0～0.5份；再生剂：0～5份；沥青：4～6份；所述集料包括有新集料和回收集料，新集料和回收集料的配比为：新集料65～100份，回收集料0～35份。本技术方案改性再生沥青混合料及制备方法工艺简单、综合性能优异。

Description

一种改性再生沥青混合料及制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种改性再生沥青混合料及制备方法。
背景技术
随着国家基础设施布局及建设，公路建设得到迅速发展，截至到2016年底，公路总里程达到469万公里，高速公路里程已突破13万公里。按照我国沥青路面使用设计寿命15年，实际上3～6年大部分路面均出现维修，修补或者翻修。从而，废旧沥青混合料大概每年产生220万吨左右，若能将废旧沥青混合料加以应用，则可以极大解决社会资源的浪费。然而，废旧沥青混合料性能存在稳定性差、与新集料的相容性不好等缺点；因此，如何提高回收集料混合料性能成为未来研究重点。
目前回收集料的处理是先通过对沥青进行改性，然后再对混合料改性，如中国专利申请第CN201610174071.2号公开了一种高模量改性再生沥青混合料及制备方法与应用，其通过岩沥青先改性基质道路沥青，制备复合改性沥青，然后通过复合改性沥青得到改性再生沥青混合料；而中国专利申请第CN201611118877.6号公开了一种环保再生沥青混合料及制备工艺，其直接使用改性沥青和生物沥青，通过加入废旧橡胶，得到环保的改性再生沥青混合料；另一种方案只采用普通沥青得到普通沥青混合料，如中国专利申请第CN201610344451.6号公开了一种厂拌温再生沥青混合料及其制备方法，使用新的普通沥青，通过再生剂，从而得到改性再生沥青混合料等。
然而，通过以上技术处理，采用的是“湿法”技术，工艺复杂，性能不能达到改性沥青混合料的效果。
针对上述现有技术的缺陷，实有必要进行开发研究，以提供一种工艺简单、综合性能优异的方案，改善新集料与回收集料的相容效果，使两者均一融合在一起。
发明内容
本发明一实施例提供一种改性再生沥青混合料及制备方法，其工艺简单、综合性能优异。
为实现上述目的，本发明技术方案为：
一种改性再生沥青混合料，由集料、生物基改性剂、再生剂以及沥青构成，其中，
集料：100份；生物基改性剂：0～0.5份；再生剂：0～5份；沥青：4～6份；所述集料包括有新集料和回收集料，新集料和回收集料的配比为：新集料65～100份，回收集料0～35份。
进一步地，所述生物基改性剂为沥青混合料的外掺剂，其为生物基高分子复合材料，由生物基补强填料与聚烯烃及其他添加剂通过挤出共混改性制备得到。
进一步地，所述生物基补强填料是造纸黑液中，通过酸析提取出黑液中木质素纤维，经干燥、研磨得到80～200目的粉体。
进一步地，所述聚烯烃为低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯或高密度聚乙烯的一种或两种共混。
本发明另一技术方案为：
一种改性再生沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、材料预热，将新集料按175～195℃预热4～6H，旧集料按155～165℃预热4～6H，沥青按145～155℃预热1～2H，再生剂按100～135℃预热1～2H；
步骤2、集料混拌，将新集料(矿粉除外)与回收集料按比例投入拌合缸，按照170～185℃混拌15～45s；
步骤3、将生物基改性剂、再生剂、沥青加入步骤二中混合料，按170～185℃混拌90～120s。
步骤4、将矿粉加入步骤三沥青混合料，按按170～185℃混拌45～90s，得到改性回收沥青混合料；
其中，集料、生物基改性剂、再生剂以及沥青的配方为：集料：100份；生物基改性剂：0～0.5份；再生剂：0～5份；沥青：4～6份。集料包括有新集料和回收集料，新集料和回收集料的配比为：新集料65～100份，回收集料0～35份。
与现有技术相比，本技术方案改性再生沥青混合料及制备方法工艺简单、综合性能优异。
具体实施方式
本发明改性再生沥青混合料由集料、生物基改性剂、再生剂以及沥青构成，其配方为：
集料：100份；生物基改性剂：0～0.5份；再生剂：0～5份；沥青：4～6份。其中，集料包括有新集料和回收集料，新集料和回收集料的配比为：新集料65～100份，回收集料0～35份。本发明实施例中配方如表1所示。
表1配方设计
其中，所述新集料选用AC-13级配、或者AC-16级配、或者AC-20级配，本发明实施例中优选AC-13级配，石料为玄武岩；其中，AC-13的配合比及油石比如表2所示。
表2AC-13级配(油石比5.1％)
级配类型 10～15mm 5～10mm 0～5mm 矿粉 合计
比例 27％ 25％ 45％ 3％ 100％
所述回收集料选用AC-13级配、或者AC-10级配，本发明实施例中优选AC-10级配，各档料级比例及油石比如表3所示。
表3回收集料AC-10比例(油石比3.7％)
所述生物基改性剂为沥青混合料的外掺剂，添加比例为集料的0～0.5，其为生物基高分子复合材料，由生物基补强填料与聚烯烃及其他添加剂通过挤出共混改性制备得到。本发明实施例中，所述生物基补强填料是造纸黑液中，通过酸析提取出黑液中木质素纤维，经干燥、研磨得到80～200目的粉体。所述聚烯烃为低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯或高密度聚乙烯的一种或两种共混，优先选者低密度聚乙烯与线性低密度聚乙烯共混。本发明实施例中，生物基改性剂的技术指标为：
密度：0.93～0.98g/cm3；
熔融指数：≥1g/10min；
拉伸强度：7～14MPa；
断裂伸长率：≥300％；
6％内掺于70#基质沥青的软化点：≥75℃。
所述再生剂由芳烃油和表面活性剂组成，芳烃油与表面活性剂的比例为2～2.5：0.5～1。其中，芳烃油的指标为：运动粘度(100℃)为在40～80mm2/s；所述表面活性剂为硅烷偶联剂或硅油中的一种或两种的共混。优先选择硅烷偶联剂，硅烷偶联剂的技术指标为：运动粘度(25℃)为30～100mm2/s。所述再生剂可以提高回收集料的相容性，使回收沥青混合料软化，粘度降低，以及回收集料的流动性增加，从而与新集料更易融合。
所述沥青为70#基质沥青或90#基质沥青或两种沥青的混合物，优先选择70#基质沥青，所述沥青的添加量为：新集料的油石比乘以集料中新集料的份数与回收料的油石比乘以集料中回收集料的份数的两者之和。
本发明实施例改性再生沥青混合料的制备方法包括如下步骤：
步骤一、材料预热，将新集料按175～195℃预热4～6H，旧集料按155～165℃预热4～6H，沥青按145～155℃预热1～2H，再生剂按100～135℃预热1～2H；
步骤二、集料混拌，将新集料(矿粉除外)与回收集料按比例投入拌合缸，按照170～185℃混拌15～45s；
步骤三、将生物基改性剂、再生剂、沥青加入步骤二中混合料，按170～185℃混拌90～120s；
步骤四、将矿粉加入步骤三沥青混合料，按按170～185℃混拌45～90s，得到改性回收沥青混合料；
步骤五、按要求制试验试件，测试。
其中，集料、生物基改性剂、再生剂以及沥青的配方为：集料：100份；生物基改性剂：0～0.5份；再生剂：0～5份；沥青：4～6份。集料包括有新集料和回收集料，新集料和回收集料的配比为：新集料65～100份，回收集料0～35份。
其中，所述新集料选用AC-13级配、或者AC-16级配、或者AC-20级配，本发明实施例中优选AC-13级配，石料为玄武岩。
所述回收集料选用AC-13级配、或者AC-10级配，本发明实施例中优选AC-10级配。
所述生物基改性剂为沥青混合料的外掺剂，添加比例为集料的0～0.5，其为生物基高分子复合材料，由生物基补强填料与聚烯烃及其他添加剂通过挤出共混改性制备得到。本发明实施例中，所述生物基补强填料是造纸黑液中，通过酸析提取出黑液中木质素纤维，经干燥、研磨得到80～200目的粉体。所述聚烯烃为低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯或高密度聚乙烯的一种或两种共混，优先选者低密度聚乙烯与线性低密度聚乙烯共混。本发明实施例中，生物基改性剂的技术指标为：
密度：0.93～0.98g/cm3；
熔融指数：≥1g/10min；
拉伸强度：7～14MPa；
断裂伸长率：≥300％；
6％内掺于70#基质沥青的软化点：≥75℃。
所述再生剂由芳烃油和表面活性剂组成，芳烃油与表面活性剂的比例为2～2.5：0.5～1。其中，芳烃油的指标为：运动粘度(100℃)为在40～80mm2/s；所述表面活性剂为硅烷偶联剂或硅油中的一种或两种的共混。优先选择硅烷偶联剂，硅烷偶联剂的技术指标为：运动粘度(25℃)为30～100mm2/s。所述再生剂可以提高回收集料的相容性，使回收沥青混合料软化，粘度降低，以及回收集料的流动性增加，从而与新集料更易融合。
所述沥青为70#基质沥青或90#基质沥青或两种沥青的混合物，优先选择70#基质沥青，所述沥青的添加量为：新集料的油石比乘以集料中新集料的份数和回收料的油石比乘以集料中回收集料的份数之和。
表4试验数据
序号 浸水残留稳定度(％) 冻融劈裂强度比(％) 车辙动稳定度(次/mm) 小梁弯曲应变(με)
实例1 93.2 90.7 8326 2996
实例2 91.2 89.3 7181 2807
实例3 93.6 91.2 8439 2908
实例4 92.7 93.2 4721 3021
实例5 79.3 74.5 6489 2274
实例6 89.4 90.5 7902 2854
表4为实验数据，从实施例中可以看出，通过添加生物基改性剂可以增加再生改性沥青混合料的综合性能；添加回收集料，在少量范围内对沥青混合料具有促进作用，但随比例增加对沥青混合料性能有破坏作用；通过再生剂的作用，平衡和修复回收沥青混合料的破坏作用，但是回收集料的添加比例，依旧需要控制在一个合理的范围，才能使得再生改性沥青混合料保持优异的物理性能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种改性再生沥青混合料，由集料、生物基改性剂、再生剂以及沥青构成，其中，
集料：100份；生物基改性剂：0～0.5份；再生剂：0～5份；沥青：4～6份；所述集料包括有新集料和回收集料，新集料和回收集料的配比为：新集料65～100份，回收集料0～35份。
2.如权利要求1所述的改性再生沥青混合料，其特征是，所述生物基改性剂为沥青混合料的外掺剂，其为生物基高分子复合材料，由生物基补强填料与聚烯烃及其他添加剂通过挤出共混改性制备得到。
3.如权利要求2所述的改性再生沥青混合料，其特征是，所述生物基补强填料是造纸黑液中，通过酸析提取出黑液中木质素纤维，经干燥、研磨得到80～200目的粉体。
4.如权利要求3所述的改性再生沥青混合料，其特征是，所述聚烯烃为低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯或高密度聚乙烯的一种或两种共混。
5.一种改性再生沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、材料预热，将新集料按175～195℃预热4～6H，旧集料按155～165℃预热4～6H，沥青按145～155℃预热1～2H，再生剂按100～135℃预热1～2H；
步骤2、集料混拌，将新集料(矿粉除外)与回收集料按比例投入拌合缸，按照170～185℃混拌15～45s；
步骤3、将生物基改性剂、再生剂、沥青加入步骤二中混合料，按170～185℃混拌90～120s。
步骤4、将矿粉加入步骤三沥青混合料，按按170～185℃混拌45～90s，得到改性回收沥青混合料；
其中，集料、生物基改性剂、再生剂以及沥青的配方为：集料：100份；生物基改性剂：0～0.5份；再生剂：0～5份；沥青：4～6份。集料包括有新集料和回收集料，新集料和回收集料的配比为：新集料65～100份，回收集料0～35份。
6.如权利要求5所述的改性再生沥青混合料的制备方法，其特征是，所述生物基改性剂为沥青混合料的外掺剂，其为生物基高分子复合材料，由生物基补强填料与聚烯烃及其他添加剂通过挤出共混改性制备得到。
7.如权利要求6所述的改性再生沥青混合料的制备方法，其特征是，所述所述生物基补强填料是造纸黑液中，通过酸析提取出黑液中木质素纤维，经干燥、研磨得到80～200目的粉体。
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