CN109627793A - 一种老化沥青热再生用再生剂及其制备方法和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种老化沥青热再生用再生剂及其制备方法和应用方法，此再生剂中各组分按质量份计，为：芳香分含量大于50％的基础油分90‑100份，环氧脂肪酸甲酯：10‑20份，渗透剂1‑3份，增延剂1‑5份，热稳定剂1‑3份，粘度调节剂1‑3份。本发明不仅能够恢复老化沥青的组分平衡、改善其路用性能，还可以实现废旧沥青铣刨料的循环利用，降低沥青路面维修成本，能够使用最少量的再生剂再生老化沥青。

Description

一种老化沥青热再生用再生剂及其制备方法和应用方法

技术领域

本发明属于道路工程材料领域，具体涉及一种老化沥青热再生用再生剂及其制备方法和应用方法。

背景技术

沥青路面因为其行车舒适性好，后期维护养护方便在我国公路建设中广泛使用。通常，沥青路面的设计使用年限为12-15年，但实际上沥青路面使用10年左右就会因为路用性能恶化而需要进行翻修或加铺。我国现役公路大部分均已进入或即将进入养护维修和升级改造阶段，每年废弃的沥青混合料多达3000万吨。废旧沥青混合料的再生利用技术是解决废旧沥青路面旧料堆放场所、环境污染等问题的有效方式。此技术不仅有利于环境保护、减少能源消耗，还能够节约大量的石料及石油沥青资源，降低工程投资。

废旧沥青混合料再生工艺中厂拌热再生适用性强，工艺可控，旧料利用率高，使用范围最广。其中的关键技术之一就是再生剂的研制。沥青材料在储存、拌合、摊铺和使用过程中逐渐老化，具体表现为芳香分含量降低，沥青质含量增加，各组分间配伍性和相容性降低，沥青的针入度降低、软化点升高，路用性能降低。热拌沥青再生剂主要是通过调节旧沥青的化学组分从而使其重新达到平衡。

现有技术通常通过掺入大量的再生剂使老化沥青再生，这种方式的再生成本高，且不利于高RAP掺量的使用。

发明内容

本发明提供了一种老化沥青热再生用再生剂及其制备方法和应用方法，本发明不仅能够恢复老化沥青的组分平衡、改善其路用性能，还可以实现废旧沥青铣刨料的循环利用，降低沥青路面维修成本，能够使用最少量的再生剂再生老化沥青。

本发明采用的技术方案为：一种热再生用老化沥青再生剂，

此再生剂中各组分按质量份计，为：

环氧脂肪酸甲酯是一种无毒、无味的新型环保增塑剂兼稳定剂，不仅可以替代DOP增塑剂，还能延长老化时间，具有良好的相容性、分散性能；

本发明进一步包含以下优选的技术方案：

优选的方案中，所述基础油分为芳香分含量大于50％的芳烃油、糠醛抽出油、催化裂化油浆、煤焦油、废旧润滑油中的一种或多种；基础油分主要用于恢复老化沥青中缺失的低分子量组分，恢复沥青四组分间的化学平衡；

优选的方案中，环氧脂肪酸甲酯作为新型环保增塑剂兼稳定剂；

优选的方案中，渗透剂为三氯乙烯、正庚烷、糠醛中的一种或多种；

优选的方案中，增延剂为粉末丁苯橡胶；其除了具有丁苯橡胶显著改善沥青的低温性能特点外，还能明显改善沥青的高温性能；

优选的方案中，热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钡中的一种或多种；

优选的方案中，粘度调节剂为聚甲基丙烯酸酯、乙烯丙烯共聚物中的一种或多种。

本发明进一步包含上述老化沥青热再生用再生剂的制备方法，具体步骤如下：

1)将芳香分含量大于50％的基础油分加热至60-80℃，加入环氧脂肪酸甲酯与渗透剂保温搅拌混合均匀；

2)升温至100-120℃，进一步加入增延剂、热稳定剂与粘度调节剂保温搅拌，自然冷却即得老化沥青再生剂。

本发明进一步包含上述老化沥青热再生利用再生剂或上述方法制备得到的老化沥青热再生用再生剂的应用方法，应用时，所述老化再生沥青与沥青再生剂的质量比为100：(8-10)。

本发明能够使用最少量的再生剂再生老化沥青，得到性能优异的产品。

优选所述老化再生沥青旧料掺比为40％及其以上。本发明特别是针对旧料掺比为40％及以上的老化再生沥青，也能起到很好的再生效果。

本发明的再生剂主要用于沥青路面厂拌热再生循环利用。本发明的特点是：使用高芳香分油分、环氧脂肪酸甲酯、渗透剂、增延剂、热稳定剂和粘度调节剂制备出热拌沥青再生剂，实用性强且可用于各种RAP，有利于节约石料及石油资源，有利于持续发展。

本发明的再生剂为可用于高RAP掺量的热拌沥青再生剂。

本发明的有益效果是：

本发明不仅能够恢复老化沥青的组分平衡、改善其路用性能，还可以实现废旧沥青铣刨料的循环利用，降低沥青路面维修成本，能够使用最少量的再生剂再生老化沥青。

本发明使用的基础油分为高芳香分含量油分，有利于补充沥青老化过程中损失的油分。且其粘度较低流动性较好，可以很好的包裹在旧料表面并与旧沥青充分混溶。通过环氧脂肪酸甲酯、渗透剂、增延剂、热稳定剂以及粘度调节剂复配，使再生剂具有良好的溶解扩散性能、稳定性，有利于恢复旧沥青混合料的综合路用性能。使用本发明制备的再生沥青混合料性能优异，旧料掺比可达40％及其以上，对于废旧沥青混合料的使用率大大提升，进一步降低了新沥青、石料的使用量，节约了资源。同时，本发明使用环保无毒的环氧脂肪酸甲酯替代邻苯二甲酸二辛酯与邻苯二甲酸二丁酯等作为增塑剂、稳定剂，提高了再生剂的使用安全性，有利于环境保护，可持续发展。

具体实施方式

下面结合具体的优选实施例对本技术方案作进一步阐述说明，这些实施例对本发明的保护范围无限制作用。

实施例1：

热拌沥青再生剂按质量百分比计，由以下原料组成：糠醛抽出油100份，环氧脂肪酸甲酯20份，正庚烷2份，粉末丁苯橡胶5份，硬脂酸钙2份，聚甲基丙烯酸酯2份。

按上述比例，沥青再生剂的制备步骤如下：

将糠醛抽出油加热至60-80℃，加入环氧脂肪酸甲酯与正庚烷以50-100r/min的速度保温搅拌5-10min混合均匀；升温至100-120℃，进一步加入粉末丁苯橡胶、硬脂酸钙与聚甲基丙烯酸酯继续保温搅拌10-20min；自然冷却后即得老化沥青再生剂。

实施例2：

热拌沥青再生剂按质量百分比计，由以下原料组成：催化裂化油浆90份，环氧脂肪酸甲酯15份，三氯乙烯3份，粉末丁苯橡胶3份，硬脂酸镁2份，聚甲基丙烯酸酯1份。

按上述比例，沥青再生剂的制备步骤如下：

将催化裂化油浆加热至60-80℃，加入环氧脂肪酸甲酯与三氯乙烯以50-100r/min的速度保温搅拌5-10min混合均匀；升温至100-120℃，进一步加入粉末丁苯橡胶、硬脂酸镁与聚甲基丙烯酸酯继续保温搅拌10-20min；自然冷却后即得老化沥青再生剂。

实施例3：

热拌沥青再生剂按质量百分比计，由以下原料组成：煤焦油95份，环氧脂肪酸甲酯10份，糠醛3份，粉末丁苯橡胶5份，硬脂酸钡1份，乙烯丙烯共聚物3份。

按上述比例，沥青再生剂的制备步骤如下：

将煤焦油加热至60-80℃，加入环氧脂肪酸甲酯与糠醛以50-100r/min的速度保温搅拌5-10min混合均匀；升温至100-120℃，进一步加入粉末丁苯橡胶、硬脂酸钡与乙烯丙烯共聚物继续保温搅拌10-20min；自然冷却后即得老化沥青再生剂。

实施例4：

热拌沥青再生剂按质量百分比计，由以下原料组成：废旧润滑油100份，环氧脂肪酸甲酯15份，三氯乙烯1份，粉末丁苯橡胶4份，硬脂酸钡3份，聚甲基丙烯酸酯1份。

按上述比例，沥青再生剂的制备步骤如下：

将废旧润滑油加热至60-80℃，加入环氧脂肪酸甲酯与三氯乙烯以50-100r/min的速度保温搅拌5-10min混合均匀；升温至100-120℃，进一步加入粉末丁苯橡胶、硬脂酸钡与聚甲基丙烯酸酯继续保温搅拌10-20min；自然冷却后即得老化沥青再生剂。

对比例1：

对比例1与实施例1相比，再生剂原料中环氧脂肪酸甲酯掺量为5份，其余组成以及制备步骤相同。对比例2：

对比例2与实施例1相比，再生剂原料中不含任何渗透剂，其余组成以及制备步骤相同。

对比例3：

对比例3与实施例1相比，再生剂原料中不含任何热稳定剂，其余组成以及制备步骤相同。

对比例4：

以传统轻质油作为对比例。轻质油对于废旧沥青混合料具有一定的再生效果，曾作为传统再生剂使用。

将对比例1-4所制备的再生剂与上述实施例1-4所制备的再生剂进行对比试验，测试再生剂的再生性能以及抗老化性能，以此评价再生剂的性能优异。

随机选择某一路段进行抽提，测试旧沥青的三大指标。旧沥青中掺入8％实施例再生剂或对比例再生剂，测试再生沥青的三大指标，检测结果如表1所示。

表1 热拌沥青再生剂的再生性能检测结果

检测指标	针入度(0.1mm)	软化点(℃)	15℃延度(cm)
				旧沥青	28	63.0	7.4
实施例1	60	50.5	>100
				实施例2	58	52.0	>100
实施例3	59	52.0	>100
				实施例4	60	51.0	>100
对比例1	51	55.0	59.6
				对比例2	52	53.5	68.0
对比例3	59	50.0	>100
				对比例4	47	58.5	32.7

在高温环境中，再生剂中的低分子量物质容易挥发，引发一定程度的组分迁移。且再生剂中因为低分子量物质含量较大，其闪点一般不高，使用安全性也值得关注。将实施例再生剂与对比例再生剂进行163℃薄膜烘箱老化试验，记录老化前后粘度比以及质量损失。

表2 热拌沥青再生剂的抗老化性能检测结果

从表1以及表2的检测结果可以看出，本发明制备的再生剂对于旧沥青三大指标有很好的恢复效果且其在高温下稳定性更好。而某种再生剂组分含量不在本发明范围内的对比例表现出较差的再生性能或抗老化性能。且本发明的热拌沥青再生剂的再生性能以及抗老化性能要优于传统的轻质油再生剂。

此老化沥青热再生用再生剂可用于高RAP掺量(40％及其以上)沥青混合料。以市面上广泛使用的某普通再生剂作为对比，测试使用普通再生剂或本发明实施例1再生剂的混合料使用性能。

本混合料性能试验分别使用40％、50％以及60％的RAP掺量，其中实施例1再生剂的掺量为旧沥青的8％，而普通再生剂的掺量为旧沥青的11％。

表3 热拌沥青再生剂混合料使用性能检测结果

使用8％实施例1再生剂的混合料使用性能优于使用11％普通再生剂的混合料。实施例1中动稳定度低于普通再生剂组，说明本发明实施例再生剂具有良好的软化渗透作用，可以很好的再生老化沥青。而实施例1中水稳定性能与低温性能均优于普通再生剂组且满足规范要求。

在高RAP掺量下(40％及其以上)，使用少量(8％)的本发明热拌沥青再生剂即可获得比使用大量(11％)普通再生剂更加优异的使用性能。综合考虑价格、使用量以及效果等因素，本发明与普通再生剂相比具有更高的性价比。

本发明所描述的仅是较佳的具体实施例，除此之外，在各原料的上下限区间内均能实现本发明，在此并未一一列举。对于本领域的技术人员而言根据本发明可以作出各种修改和变化。因此，依据本发明的构思所做的任何简单修改、等效变化，均应属于本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种老化沥青热再生用再生剂，其特征在于：此再生剂中各组分按质量份计，为：

2.根据权利要求1所述的老化沥青热再生用再生剂，其特征在于：

所述基础油分为芳香分含量大于50％的芳烃油、糠醛抽出油、催化裂化油浆、煤焦油、废旧润滑油中的一种或多种；

渗透剂为三氯乙烯、正庚烷、糠醛中的一种或几种；

增延剂为粉末丁苯橡胶；

热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钡中的一种或几种；

粘度调节剂为聚甲基丙烯酸酯、乙烯丙烯共聚物中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的老化沥青热再生用再生剂的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：

1)将芳香分含量大于50％的基础油分加热至60-80℃，加入环氧脂肪酸甲酯与渗透剂保温搅拌混合均匀；

2)升温至100-120℃，进一步加入增延剂、热稳定剂与粘度调节剂保温搅拌，自然冷却即得老化沥青再生剂。

4.根据权利要求3所述的老化沥青热再生用再生剂的制备方法，其特征在于：步骤1)与步骤2)中的搅拌速率为50-100r/min。

5.根据权利要求3或4所述的老化沥青再生剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中的搅拌时间为5-10min，步骤2)中的搅拌时间为10-20min。

6.权利要求1或2所述的老化沥青热再生用再生剂或权利要求3-5任一项所述的制备方法制备得到的老化沥青热再生用再生剂的应用方法，其特征在于：应用时，所述老化再生沥青与沥青再生剂的质量比为100：(8-10)。

7.根据权利要求6所述的应用方法，其特征在于：所述老化再生沥青旧料掺比为40％及以上。