CN107759137A - 一种机械发泡沥青温拌再生混合料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机械发泡沥青温拌再生混合料的制备方法，包括如下步骤：(1)机械发泡沥青的制备；(2)将经过破碎筛分为两档的旧料RAP加热至80‑90℃投入拌合缸，加入一定量步骤(1)制备机械发泡沥青进行拌合；(3)将加热至160‑180℃的新集料加入至步骤(2)拌合产物中，同时加入一定量步骤(1)制备的机械发泡沥青进行拌合；(4)在步骤(3)拌合产物中加入矿粉进行拌合，出料。本发明利用非离子表面活性剂水溶液对热沥青进行发泡，改善发泡沥青性能提升再生沥青混合料温拌效果，同时采用RAP与新集料分别与机械发泡沥青进行拌合工艺，改善发泡沥青与新旧集料裹附效果。

Description

一种机械发泡沥青温拌再生混合料的制备方法
【技术领域】
本发明属于道路工程材料技术领域，涉及一种机械发泡沥青温拌再生混合料的制备方法。
【背景技术】
废旧沥青混合料只是在功能上有所降低，沥青有所老化，集料性能还可以利用。因此，通过对废旧沥青混合料的回收，在加入适当的新沥青和新集料，加热拌和均匀完全可以作新沥青混合料应用于路面结构。这样解决了废旧沥青混合料污染环境，也可以节约大量的石料和石油资源，石料、沥青资源的重复使用对我国的可持续发展有十分重要的意义。
再生利用主要在沥青路面原地热再生、沥青路面原地冷再生、厂拌热再生、厂拌冷再生等方法。这些方法在一定程度上都有不足之处和存在着缺点，冷再生沥青混合料与热拌再生沥青混合料相比，热拌再生沥青混合料的质量相比会更好，但热拌再生沥青混合料的集料加热温度和拌和温度都高于普通热拌沥青混合料，因此耗能大。在拌和过程中由于温度高，沥青容易老化，在施工过程中沥青烟很大，影响施工人员的健康。在重视节能环保的今天，需要找到一种更好的方法解决这一问题。
在常规热拌热再生沥青混合料的拌合工艺中，一般先将旧料和新集料单独加热，然后将旧料与新集料在拌缸中混合，接着一次性将新沥青添加到拌合缸中拌合，造成拌合后的再生混合料中新集料与旧料被沥青裹附的情况不同，混合料的均匀性差，常常出现大粒径的新集料拌合后仍然未充分裹附沥青，而呈现出花白料的现象。
结合国内外的发展现状和工程的具体要求，以及我国的实际情况，从根本上改变过去热拌再生沥青混合料的缺点，发挥温拌再生沥青混合料节能减排和安全环保的效果，加快消化吸收研究推广WMA技术，具有显著的经济效益和社会效益。
【发明内容】
为了实现再生沥青温拌的目的及解决常规厂拌再生混合料生产过程中产生花白料的问题，本发明提供了一种机械发泡沥青温拌再生混合料的制备方法，该温拌再生沥青混合料利用表面活性剂水溶液进行沥青发泡，改善发泡沥青性能提升再生沥青混合料温拌效果，同时采用RAP与新集料分别与机械发泡沥青进行拌合工艺，改善发泡沥青与新旧集料裹附效果，此本发明采用如下技术方案：
一种机械发泡沥青温拌再生混合料的制备方法，步骤如下：
(1)机械发泡沥青的制备：加热沥青，使沥青具备足够的流动性，将沥青加入加热至试验温度的发泡腔中，同时喷入沥青质量2.5％非离子表面活性剂水溶液和气压100bar的空气，使热沥青在发泡腔内充分接触发泡；
(2)将经过破碎筛分为两档的旧料RAP加热至80-90℃投入拌合缸，加入一定量步骤(1)制备机械发泡沥青进行拌合；
(3)将加热至160-180℃的新集料加入至步骤(2)拌合产物中，同时加入一定量步骤(1)制备的机械发泡沥青进行拌合；
(4)在步骤(3)拌合产物中加入矿粉进行拌合，出料。
其中，混合料的各组分的质量百分比：旧料RAP30％-50％，机械发泡沥青2.5％-3.6％，矿粉1％-4％，其余为新集料；机械发泡沥青分两次加入，步骤(2)和步骤(3)的机械发泡沥青加入比例可根据旧料RAP添加比例核算RAP与新集料获得相同沥青膜厚度时的比表面积比值确定。
进一步，所述步骤(1)沥青加热温度为140-160℃，发泡腔的试验温度与沥青加热温度相同。
进一步，所述步骤(1)非离子表面活性剂水溶液中非离子表面活性剂和水的质量比为3:97。
进一步，所述步骤(1)非离子表面活性剂包括壬基酚聚氧乙烯醚，辛基酚聚氧乙烯醚，十二烷基酚聚氧乙烯醚、聚甘油丁二酸月桂酸酯、聚甘油丁二酸酯、聚甘油月桂酸酯、聚甘油月桂酸乳酸酯、聚甘油乳酸酯的一种或者几种。
进一步，所述步骤(2)中旧料RAP的最大粒径小于再生混合料的最大工程直径。
进一步，所述步骤(2)拌合时间为8-10s，室内小型拌合锅拌合时间为60-90s。
进一步，所述步骤(3)拌合时间为35-38s，室内小型拌合锅拌合时间为90-120s。
进一步，所述步骤(4)拌合时间为8-10s，室内小型拌合锅拌合时间为60-90s。
本发明利用非离子表面活性剂水溶液对热沥青进行发泡处理，一方面降低界面的表面张力，改善沥青发泡效果，进而提升发泡沥青混合料的性能；另一方面非离子表面活性剂水溶液在沥青泡沫破裂后，仍具有一定“水膜”润滑作用，使沥青更容易对集料进行裹附，有利于新旧沥青融合提升再生沥青混合料性能。同时本发明还对旧料和新集料与机械发泡沥青分步拌合，进一步改善发泡沥青与新旧集料裹附效果，从而避免花白料的产生。
本发明温拌再生沥青混合料具有以下优点：1)重复利用废旧沥青和石料；2)添加方便，无需额外增加设备；3)适用范围广，能够用于各种级配类型的混合料；4)能够减少施工过程中沥青的老化；5)延长沥青混合料拌合设备的使用寿命；6)使用的温拌剂采用天然矿物做原料，不会造成环境污染；7)施工温度相对同级配热拌沥青的施工温度可降低30℃；8)能够减少燃料的消耗，与HMA相比大约能够节约30％的能源；9)减少CO2、SOx、NOx、VOC，粉尘等有害物质的排放，从而降低对环境的破坏和对施工人员的健康危害；10)能更稳定地储存更长的时间，便于储存性生产，延长运输距离。
【附图说明】
图1是本发明实施例的机械发泡沥青温拌再生混合料的制备方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步的阐述和说明。
实施例中使用的集料级配为WAC-20型，即：
实施例1
机械发泡沥青温拌再生混合料的室内制备方法如下：
(1)机械发泡沥青的制备：加热沥青至160℃，使沥青具备足够的流动性，将沥青加入加热至160℃的发泡腔中，同时喷入沥青质量2.5％非离子表面活性剂水溶液和气压100bar的空气，使热沥青在发泡腔内充分接触发泡；其中非离子表面活性剂水溶液为壬基酚聚氧乙烯醚和聚甘油丁二酸酯水溶液。
(2)将40份经过破碎筛分为两档的旧料RAP加热至90℃投入拌合缸，加入1.2份由步骤(1)制备机械发泡沥青进行拌合90s；
(3)将55份加热至170℃的新集料加入至步骤(2)拌合产物中，同时加入1.8份由步骤(1)制备的机械发泡沥青进行拌合120s；
(4)在步骤(3)拌合产物中加入2份矿粉进行拌合60s，出料。
实施例2
机械发泡沥青温拌再生混合料的室内制备方法如下：
(1)机械发泡沥青的制备：加热沥青至140℃，使沥青具备足够的流动性，将沥青加入加热至150℃的发泡腔中，同时喷入沥青质量2.5％非离子表面活性剂水溶液和气压100bar的空气，使热沥青在发泡腔内充分接触发泡；其中非离子表面活性剂水溶液为十二烷基酚聚氧乙烯醚水溶液。
(2)将30份经过破碎筛分为两档的旧料RAP加热至80℃投入拌合缸，加入1.0份由步骤(1)制备机械发泡沥青进行拌合60s；
(3)将64份加热至160℃的新集料加入至步骤(2)拌合产物中，同时加入2.6份由步骤(1)制备的机械发泡沥青进行拌合90s；
(4)在步骤(3)拌合产物中加入2.4份矿粉进行拌合90s，出料。
实施例3
机械发泡沥青温拌再生混合料的室内制备方法如下：
(1)机械发泡沥青的制备：加热沥青至155℃，使沥青具备足够的流动性，将沥青加入加热至155℃的发泡腔中，同时喷入沥青质量2.5％非离子表面活性剂水溶液和气压100bar的空气，使热沥青在发泡腔内充分接触发泡；其中非离子表面活性剂水溶液为辛基酚聚氧乙烯醚、聚甘油乳酸酯水溶液。
(2)将50份经过破碎筛分为两档的旧料RAP加热至90℃投入拌合缸，加入1.1份由步骤(1)制备机械发泡沥青进行拌合90s；
(3)将44份加热至180℃的新集料加入至步骤(2)拌合产物中，同时加入1.4份由步骤(1)制备的机械发泡沥青进行拌合120s；
(4)在步骤(3)拌合产物中加入3.5份矿粉进行拌合90s，出料。
实施例4
机械发泡沥青温拌再生混合料的室内制备方法如下：
(1)机械发泡沥青的制备：加热沥青至155℃，使沥青具备足够的流动性，将沥青加入加热至155℃的发泡腔中，同时喷入沥青质量2.5％非离子表面活性剂水溶液和气压100bar的空气，使热沥青在发泡腔内充分接触发泡；其中非离子表面活性剂水溶液为辛基酚聚氧乙烯醚、聚甘油丁二酸月桂酸酯水溶液。
(2)将45份经过破碎筛分为两档的旧料RAP加热至90℃投入拌合缸，加入1.3份由步骤(1)制备机械发泡沥青进行拌合80s；
(3)将48份加热至175℃的新集料加入至步骤(2)拌合产物中，同时加入1.7份由步骤(1)制备的机械发泡沥青进行拌合120s；
(4)在步骤(3)拌合产物中加入4份矿粉进行拌合80s，出料。
对比例1
常规机械发泡沥青温拌再生混合料制备方法，步骤如下：
(1)机械发泡沥青的制备：加热沥青至155℃，使沥青具备足够的流动性，将沥青加入加热至155℃的发泡腔中，同时喷入沥青质量2.5％的去离子水和气压100bar的空气，使热沥青在发泡腔内充分接触发泡；
(2)将30份经过破碎筛分为两档的旧料RAP加热至100℃和64份加热至180℃的新集料投入拌合缸拌合120s；
(3)加入4份由步骤(1)制备得机械发泡沥青，拌合120s；
(4)在步骤(3)拌合产物中加入2份矿粉进行拌合90s，出料。
根据实施例1-4和对比例1中步骤(1)机械发泡沥青制备的发泡沥青分别检测其膨胀率和半衰期，试验结果见表1。
表1机械发泡沥青试验数据
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1
膨胀率/s 12 11 14 13 10
半衰期/s 15 14 16 18 9
从表1可以看出，本发明经非离子表活性剂水溶液进行机械发泡的泡沫沥青的膨胀率和半衰期相对于常规水发泡沥青的膨胀率和半衰期都得到明显改善。
根据实施例1-4和对比例1制备得机械发泡温拌再生沥青混合料分别检测其马歇尔体积指标，马歇尔残留稳定度试验、冻融劈裂强度比及动稳定度指标，试验结果见表2。
表2机械发泡温再生沥青混合料试验数据
通过沥青混合料性能检测，本发明采用非离子表面活性剂水溶液发泡的机械发泡温拌再生沥青混合料，对温拌再生沥青混合料的水稳定性能有明显改善，而且空隙率有所降低，说明该采用非离子表面活性剂水溶液在沥青泡沫破裂后，仍具有一定“水膜”润滑作用，使沥青更容易对集料进行裹附，有利于新旧沥青融合提升再生沥青混合料性能；此外，采用本发明分布拌合工艺，可以一定程度减少沥青用量，同时保证新集料和旧料之间融合，避免花白料的产生。实施例1-4中各项性能指标都符合规范《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)相关要求。

Claims (8)

1.一种机械发泡沥青温拌再生混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)机械发泡沥青的制备：加热沥青，使沥青具备足够的流动性，将沥青加入加热至试验温度的发泡腔中，同时喷入沥青质量2.5％的非离子表面活性剂水溶液和气压100bar的空气，使热沥青在发泡腔内充分接触发泡；
(2)将经过破碎筛分为两档的旧料RAP加热至80-90℃投入拌合缸，加入一定量步骤(1)制备机械发泡沥青进行拌合；
(3)将加热至160-180℃的新集料加入至步骤(2)拌合产物中，同时加入一定量步骤(1)制备的机械发泡沥青进行拌合；
(4)在步骤(3)拌合产物中加入矿粉进行拌合，出料。
其中，混合料的各组分的质量百分比：旧料RAP30％-50％，机械发泡沥青2.5％-3.6％，矿粉1％-4％，其余为新集料；机械发泡沥青分两次加入，步骤(2)和步骤(3)的机械发泡沥青加入比例根据旧料RAP添加比例确定。
2.根据权利要求1所述的机械发泡沥青温拌再生混合料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)沥青加热温度为140-160℃，发泡腔的试验温度与沥青加热温度相同。
3.根据权利要求1所述的机械发泡沥青温拌再生混合料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)非离子表面活性剂水溶液中非离子表面活性剂和水的质量比为3:97。
4.根据权利要求1所述的机械发泡沥青温拌再生混合料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)非离子表面活性剂包括壬基酚聚氧乙烯醚，辛基酚聚氧乙烯醚，十二烷基酚聚氧乙烯醚、、聚甘油丁二酸月桂酸酯、聚甘油丁二酸酯、聚甘油月桂酸酯、聚甘油月桂酸乳酸酯、聚甘油乳酸酯的一种或者几种。
5.根据权利要求1所述的机械发泡沥青温拌再生混合料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中旧料RAP的最大粒径小于再生混合料的最大工程直径。
6.根据权利要求1所述的机械发泡沥青温拌再生混合料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)拌合时间为8-10s，室内小型拌合锅拌合时间为60-90s。
7.根据权利要求1所述的机械发泡沥青温拌再生混合料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)拌合时间为35-38s，室内小型拌合锅拌合时间为90-120s。
8.根据权利要求1所述的机械发泡沥青温拌再生混合料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)拌合时间为8-10s，室内小型拌合锅拌合时间为60-90s。
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