CN109650782A - 一种再生沥青混凝土及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种再生沥青混凝土及其制备工艺，涉及沥青混凝土加工技术领域，在外界温度发生剧烈变化时，解决了因沥青混凝土的导热性不佳，导致其在使用过程中整体稳定性大大降低的问题。一种再生沥青混凝土，其包括如下重量份数的组分：新集料85～90份；SBS改性沥青6～8份；矿粉0.5～0.9份；再生沥青混合旧料22～25份；再生剂0.2～0.4份；高导热填料2.5～4.5份；热稳定剂0.2～0.6份；消石灰粉0.4～0.8份。本发明中的再生沥青混凝土在使用过程中具有良好的稳定性，不易因外界温度的剧烈变化而出现损伤，且使用寿命较长。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土加工技术领域，更具体地说，它涉及一种再生沥青混凝土及其制备工艺。
背景技术
沥青混凝土俗称沥青砼，人工选配具有一定级配组成的矿料，碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等，与一定比例的路用沥青材料，在严格控制条件下拌制而成的混合料。
在公开号为CN108358487A的中国发明专利中公开了一种沥青混凝土填料及沥青混凝土，沥青混凝土填料由以下重量份的原料制成：陶瓷废料粉末30～50份、高炉矿渣粉5～15份、石灰4～10份、水泥10～20份、十二烷基磺酸钠0.4～0.8份、硬脂酸0.2～0.6份；所述的沥青混凝土含有上述沥青混凝土填料，所述的沥青混凝土由以下重量份的原料制成：沥青混凝土填料3～9份、沥青5～10份、粗集料60～70份、细集料20～30份。
上述专利中，对高炉矿渣粉和陶瓷废料粉末进行活化，可以提升沥青混凝土的质量和使用寿命，而且废物利用，但高炉矿渣粉和陶瓷废料粉末的导热性不佳，当外界温度发生剧烈变化时，沥青混凝土内部的温度呈层级分布，容易快速老化，在使用过程中容易产生裂缝，进而导致其整体稳定性大大降低，因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中在外界温度发生剧烈变化时，因沥青混凝土的导热性不佳，导致其在使用过程中整体稳定性大大降低的问题，本发明的目的一在于提供一种再生沥青混凝土，通过提高再生沥青混凝土的热交换性能，以解决上述技术问题，其在使用过程中不易因外界温度的剧烈变化而出现损伤，整体具有良好的稳定性。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种再生沥青混凝土，包括如下重量份数的组分：
新集料85～90份；
SBS改性沥青6～8份；
矿粉0.5～0.9份；
再生沥青混合旧料22～25份；
再生剂0.2～0.4份；
高导热填料2.5～4.5份；
热稳定剂0.2～0.6份；
消石灰粉0.4～0.8份。
通过采用上述技术方案，再生沥青混合旧料是将旧沥青路面经过翻挖、回收、破碎、筛分后所得到的，使拆除的沥青路面可以被再生利用，能够节约大量的沥青、砂石等原材料，且有利于处理废料、保护环境，具有显著的经济效益和社会、环境效益。但再生沥青混合旧料中的沥青在长时间的使用过程中会出现不同程度的老化，而加入再生剂，可以改善沥青的相容性，提高沥青整体的针入度和延度。
高导热填料不仅具有良好的填充性能，能够大大降低再生沥青混凝土内部的孔隙，还能够提高再生混凝土内部的热交换性能。当外界温度发生剧烈变化时，高导热填料能够在再生沥青混凝土的内部进行快速的热量传递，避免再生混凝土的内部出现温度层级分布，进而使再生沥青混凝土的内部不易产生老化，且不易出现裂缝，在使用过程中能够保持良好的稳定性，使用寿命较长。同时，具有高导热性能的再生沥青混凝土也有利于对道路进行融冰化学处理，使再生沥青混凝土具有良好的使用效果。
矿粉在再生沥青混凝土中起到填充作用，目的是减小沥青混凝土的孔隙，且矿粉和沥青共同形成沥青胶浆，提高了沥青混凝土的强度和稳定性。消石灰主要起到活化的作用，有利于提高沥青与新集料间的结合强度，而SBS改性沥青能够提高再生沥青混凝土的耐老化性能和耐温性能。热稳定剂能够使再生沥青混凝土的内部在进行热交换的过程中保持良好的稳定性，不易发生老化，且有利于使再生沥青混凝土在使用过程中不易产生裂缝。
进一步优选为，所述高导热填料主要由氮化铝和氮化硅组成，且氮化铝和氮化硅的重量份数比为1：(1.2～1.6)。
通过采用上述技术方案，氮化铝和氮化硅均为良好的高导热材料，且整体硬度较高，并具有良好的抗化学腐蚀性能，其分散填充在再生沥青混凝土的内部，能够大大提高再生沥青混凝土的整体结构强度。同时，氮化铝和氮化硅的质量较轻，使再生沥青混凝土具有良好的品质，当氮化铝和氮化硅的重量份数比为1：(1.2～1.6)时，其相互配合能够起到良好的导热效果，使再生沥青混凝土的稳定性大大提高。
进一步优选为，所述再生沥青混凝土中还加入有重量份数为2～3份的导热纤维填料，且导热纤维填料为导热碳纤维、不锈钢纤维和银纤维中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，导热纤维填料分散在再生沥青混凝土的内部，不仅能够提高再生沥青混凝土的整体结构强度，还能提高再生沥青混凝土的内部导热能力，且导热纤维填料与高导热填料之间能够起到良好的配合效果，使再生沥青混凝土的内部不易出现温度层级分布。而导热碳纤维、不锈钢纤维和银纤维均具有良好的导热性，且导热碳纤维是一种良好的填料，不锈钢纤维具有良好的韧性和强度，银纤维具有良好的抗辐射性能，能够使再生沥青混凝土的整体品质和稳定性大大提高。
进一步优选为，所述再生沥青混凝土中还加入有重量份数为0.4～0.6份的聚乙二醇和0.1～0.3份的尿素。
通过采用上述技术方案，聚乙二醇和尿素混合使用时，主要起到良好的分散作用，有利于使各组分原料充分混合，提高了再生沥青混凝土整体的品质。同时，聚乙二醇和尿素能够避免导热纤维填料出现成团，并使导热纤维填料与高导热填料在再生沥青混凝土的内部形成稳定的立体导热网络，避免再生沥青混凝土的内部出现温度层级分布的现象，提高了再生沥青混凝土整体的使用寿命。
进一步优选为，所述新集料主要由粒径范围为0～3mm、3～5mm、5～13mm、13～20mm、20～25mm的石灰岩按重量份数比为(1.5～2.5)：(2.5～3.5)：(7.3～8.1)：1：(3.2～4.4)组成。
通过采用上述技术方案，石灰岩与SBS改性沥青之间具有良好的结合性，且具有良好的耐温性能，不易因外界温度的剧烈变化导致其界面强度的减弱，使改性沥青混凝土具有良好的稳定性。选用不同粒径大小的石灰岩组成新集料，使新集料与再生沥青混合旧料、SBS改性沥青在再生沥青混凝土的内部形成疏密相见的胶质网，并与高导热填料之间起到良好的配合效果，不仅提高了各组分原料间的结合强度，还能使再生沥青混凝土在使用过程中具有良好的耐温变性能。
进一步优选为，所述再生沥青混合旧料主要由粒径范围为0～8mm、8～15mm、15～25mm的旧沥青混凝土按重量份数比为(0.7～0.9)：1：(1.2～1.6)组成。
通过采用上述技术方案，再生沥青混合旧料的再生利用，能够节约大量的沥青、砂石等原材料，节省工程投资，同时有利于处理废料、保护环境，具有显著的经济效益和社会、环境效益。而选用不同粒径大小的旧沥青混凝土，且按不同比例组成再生沥青混合旧料，能够使再生沥青混合旧料与新集料、SBS改性沥青之间具有良好的结合性，并有利于减少再生沥青混凝土内部的孔隙。
进一步优选为，所述热稳定剂选用三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、硫磺、胶粉和硬脂酸钡的一种或多种。
通过采用上述技术方案，三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、硫磺、胶粉和硬脂酸钡均为良好的热稳定剂，当SBS改性沥青与再生沥青混合旧料上的旧沥青相互熔融时，热稳定剂能够使其整体的热稳定大大提高，在外界温度变化较大时，再生沥青混凝土的内部仍具有良好的稳定性，且不易发生老化和开裂，整体使用寿命大大延长。
本发明的目的二在于提供一种再生沥青混凝土的制备工艺，采用该工艺制备的再生沥青混凝土在使用过程中不易因外界温度的剧烈变化而出现损伤，整体具有良好的稳定性。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
步骤一，将相应重量份数的新集料和高导热填料在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在80～120℃，时间为40～60min，搅拌速度为600～900rpm，得到干燥的混合料，备用；
步骤二，将再生沥青混合旧料放入拌和缸中，进行预热后，加入再生剂，进行搅拌混合，拌和缸内温度维持在160～180℃，搅拌速度为600～800rpm，时间为25～30min；
步骤三，将干燥的混合料加入拌和缸中，拌和缸内温度维持在160～170℃，进行搅拌，搅拌速度为800～1000rpm，时间为25～30min，再加SBS改性沥青，进行搅拌混合，拌和缸内温度维持在170～180℃，搅拌速度为500～800rpm，时间为10～15min；
步骤四，再向拌和缸中加入矿粉、消石灰粉和热稳定剂，混合均匀后即可得到再生沥青混凝土，且出料温度为160～170℃。
通过采用上述技术方案，新集料和高导热填料进行烘干混合，避免其相互之间由于水分而粘连在一起，使再生沥青混凝土具有良好的品质。先让再生沥青混合旧料和再生剂进行预热混合，然后再加入混合料和SBS改性沥青，有利于使新集料的表面能够更多的裹附到SBS改性沥青，且能使再生沥青混凝土中的高导热填料分布的更加均匀。同时，采用该工艺具有较高的生产效率，且制得的再生沥青混凝土用于道路铺设时，能够在外界的温度产生剧烈变化时，仍具有良好的稳定性。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)加入高导热填料，当外界温度发生剧烈变化时，高导热填料能够在再生沥青混凝土的内部进行快速的热量传递，避免再生混凝土的内部出现温度层级分布，进而使再生沥青混凝土的内部不易产生老化，且不易出现裂缝，在使用过程中能够保持良好的稳定性；
(2)加入导热纤维填料，不仅能够提高再生沥青混凝土的整体结构强度，还能提高再生沥青混凝土的内部导热能力，且其与高导热填料之间能够起到良好的配合效果，提高沥青混凝土内部的热传递效率，进而大大提高再生沥青混凝土在使用过程中的稳定性；
(3)加入聚乙二醇和尿素，有利于使各组分原料充分混合，提高了再生沥青混凝土整体的品质，且能使导热纤维填料与高导热填料在再生沥青混凝土的内部形成稳定的立体导热网络，使再生沥青混凝土在使用过程中的稳定性大大提高。
附图说明
图1为本发明中再生沥青混凝土的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种再生沥青混凝土，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
步骤一，将相应重量份数的新集料和高导热填料在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在80℃，时间为40min，搅拌速度为900rpm，得到干燥的混合料，备用；
步骤二，将再生沥青混合旧料放入拌和缸中，进行预热后，加入再生剂，进行搅拌混合，拌和缸内温度维持在180℃，搅拌速度为800rpm，时间为25min；
步骤三，将干燥的混合料加入拌和缸中，拌和缸内温度维持在170℃，进行搅拌，搅拌速度为800rpm，时间为30min，再加SBS改性沥青，进行搅拌混合，拌和缸内温度维持在180℃，搅拌速度为600rpm，时间为15min；
步骤四，再向拌和缸中加入矿粉、消石灰粉和三元乙丙橡胶，混合均匀后即可得到再生沥青混凝土，且出料温度为170℃。
注：上述步骤中新集料主要由粒径范围为0～3mm、3～5mm、5～13mm、13～20mm、20～25mm的石灰岩按重量份数比为2：3：7.7：1：3.8组成，其由石灰岩原料依次经3mm、5mm、13mm、20mm和25mm的筛网筛得。再生沥青混合旧料主要由粒径范围为0～8mm、8～15mm、15～25mm的旧沥青混凝土按重量份数比为0.8：1：1.4组成，其由旧沥青混凝土原料依次经8mm、15mm和25mm的筛网筛得。高导热填料由氮化铝和氮化硅组成，且氮化铝和氮化硅的重量份数比为1：1.4。再生剂选用上海万照精细化工有限公司中型号为WSG-S29的沥青再生剂。
实施例2-8：一种再生沥青混凝土，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-8中各组分及其重量份数
实施例9：一种再生沥青混凝土，与实施例1的不同之处在于，新集料主要由粒径范围为0～3mm、3～5mm、5～13mm、13～20mm、20～25mm的石灰岩按重量份数比为1.5：2.5：7.3：1：3.2组成。
实施例10：一种再生沥青混凝土，与实施例1的不同之处在于，新集料主要由粒径范围为0～3mm、3～5mm、5～13mm、13～20mm、20～25mm的石灰岩按重量份数比为2.5：3.5：8.1：1：4.4组成。
实施例11：一种再生沥青混凝土，与实施例1的不同之处在于，再生沥青混合旧料主要由粒径范围为0～8mm、8～15mm、15～25mm的旧沥青混凝土按重量份数比为0.7：1：1.2组成。
实施例12：一种再生沥青混凝土，与实施例1的不同之处在于，再生沥青混合旧料主要由粒径范围为0～8mm、8～15mm、15～25mm的旧沥青混凝土按重量份数比为0.9：1：1.6组成。
实施例13：一种再生沥青混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤四具体包括如下步骤，再向拌和缸中加入重量份数为0.5份的矿粉、0.8份的消石灰粉和0.2份的硬脂酸钡，混合均匀后即可得到再生沥青混凝土，且出料温度为170℃。
实施例14：一种再生沥青混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤四具体包括如下步骤，再向拌和缸中加入重量份数为0.5份的矿粉、0.8份的消石灰粉、0.1份的丁腈橡胶和0.1份的硫磺，混合均匀后即可得到再生沥青混凝土，且出料温度为170℃。
实施例15：一种再生沥青混凝土，与实施例1的不同之处在于，高导热填料由氮化铝和氮化硅组成，且氮化铝和氮化硅的重量份数比为1：1.2。
实施例16：一种再生沥青混凝土，与实施例1的不同之处在于，高导热填料由氮化铝和氮化硅组成，且氮化铝和氮化硅的重量份数比为1：1.6。
实施例17：一种再生沥青混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体包括如下步骤，将相应重量份数为85份的新集料、4.5份的高导热填料和2份的导热碳纤维在烘干桶内进行搅拌烘干，高导热填料由重量份数比为1:1.4的氮化铝和氮化硅组成，温度控制在80℃，时间为40min，搅拌速度为900rpm，得到干燥的混合料，备用。
实施例18：一种再生沥青混凝土，与实施例17的不同之处在于，步骤一具体包括如下步骤，将相应重量份数为85份的新集料、4.5份的高导热填料和3份的不锈钢纤维在烘干桶内进行搅拌烘干，高导热填料由重量份数比为1:1.4的氮化铝和氮化硅组成，温度控制在80℃，时间为40min，搅拌速度为900rpm，得到干燥的混合料，备用。
实施例19：一种再生沥青混凝土，与实施例17的不同之处在于，步骤一具体包括如下步骤，将相应重量份数为85份的新集料、4.5份的高导热填料、1份的不锈钢纤维和1.5份的银纤维在烘干桶内进行搅拌烘干，高导热填料由重量份数比为1:1.4的氮化铝和氮化硅组成，温度控制在80℃，时间为40min，搅拌速度为900rpm，得到干燥的混合料，备用。
实施例20：一种再生沥青混凝土，与实施例19的不同之处在于，步骤三，将干燥的混合料加入拌和缸中，拌和缸内温度维持在170℃，进行搅拌，搅拌速度为800rpm，时间为30min，再加8份的SBS改性沥青、0.4份的聚乙二醇和0.1份的尿素，进行搅拌混合，拌和缸内温度维持在180℃，搅拌速度为600rpm，时间为15min。
实施例21：一种再生沥青混凝土，与实施例20的不同之处在于，步骤三，将干燥的混合料加入拌和缸中，拌和缸内温度维持在170℃，进行搅拌，搅拌速度为800rpm，时间为30min，再加8份的SBS改性沥青、0.5份的聚乙二醇和0.2份的尿素，进行搅拌混合，拌和缸内温度维持在180℃，搅拌速度为600rpm，时间为15min。
实施例22：一种再生沥青混凝土，与实施例20的不同之处在于，步骤三，将干燥的混合料加入拌和缸中，拌和缸内温度维持在170℃，进行搅拌，搅拌速度为800rpm，时间为30min，再加8份的SBS改性沥青、0.6份的聚乙二醇和0.3份的尿素，进行搅拌混合，拌和缸内温度维持在180℃，搅拌速度为600rpm，时间为15min。
对比例1：一种再生沥青混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体包括如下步骤，将相应重量份数为85份的新集料在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在80℃，时间为40min，搅拌速度为900rpm，得到干燥的混合料，备用。
对比例2：一种再生沥青混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体包括如下步骤，将相应重量份数为85份的新集料和4.5份的高导热填料在烘干桶内进行搅拌烘干，高导热填料为氮化铝，温度控制在80℃，时间为40min，搅拌速度为900rpm，得到干燥的混合料，备用。
对比例3：一种再生沥青混凝土，与实施例1的不同之处在于，步骤一具体包括如下步骤，将相应重量份数为85份的新集料和4.5份的高导热填料在烘干桶内进行搅拌烘干，高导热填料为氮化硅，温度控制在80℃，时间为40min，搅拌速度为900rpm，得到干燥的混合料，备用。
耐温性能测试试验样品：采用实施例1-22中获得的再生沥青混凝土作为试验样品1-22，采用对比例1-3中获得的再生沥青混凝土作为对照样品1-3。
试验方法：将试验样品1-22和对照样品1-3按照按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)中的规定制作标准试样，然后将每种样品所对应的标准试样放入温度范围为-40～+150℃高低温交边试验箱中，设定升温速率为2℃/min，设定降温速率为2℃/min，重复升降五个周期后，取出冷却，测量试验样品1-22和对照样品1-3所对应标准试样的马歇尔稳定度和流值。
试验结果：试验样品1-22和对照样品1-3的测试结果如表2所示。由表2可知，由试验样品1-8和对照样品1-3的测试结果对比可得，高导热填料有利于使再生沥青混凝土在外界温度变化时，仍能保持良好的稳定性，且氮化铝和氮化硅一同使用时，比其单一使用的效果要好。由试验样品1-8和试验样品9-16的测试结果对比可得，本发明所选用的新集料、再生沥青混凝土旧料和热稳定剂，以及高导热填料中氮化铝和氮化硅的比例范围，均适用于再生沥青混凝土的制备，且能使再生沥青混凝土具有良好的稳定性。由试验样品1和试验样品17-19的测试结果对比可得，选用导热碳纤维、不锈钢纤维和银纤维中的一种或多种所组成的导热纤维填料，能够大大提高再生沥青混凝土的耐温性能。由试验样品17-19和试验样品20-22的测试结果对比可得，加入聚乙二醇和尿素，能够一定程度的提高了再生沥青混凝土在温度变化时的稳定性，但效果与导热纤维填料相比较小。
表2试验样品1-22和对照样品1-3的测试结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种再生沥青混凝土，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
新集料85～90份；
SBS改性沥青 6～8份；
矿粉0.5～0.9份；
再生沥青混合旧料22～25份；
再生剂0.2～0.4份；
高导热填料2.5～4.5份；
热稳定剂 0.2～0.6份；
消石灰粉 0.4～0.8份。
2.根据权利要求1所述的再生沥青混凝土，其特征在于，所述高导热填料主要由氮化铝和氮化硅组成，且氮化铝和氮化硅的重量份数比为1：（1.2～1.6）。
3.根据权利要求1所述的再生沥青混凝土，其特征在于，所述再生沥青混凝土中还加入有重量份数为2～3份的导热纤维填料，且导热纤维填料为导热碳纤维、不锈钢纤维和银纤维中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的再生沥青混凝土，其特征在于，所述再生沥青混凝土中还加入有重量份数为0.4～0.6份的聚乙二醇和0.1～0.3份的尿素。
5.根据权利要求1所述的再生沥青混凝土，其特征在于，所述新集料主要由粒径范围为0～3mm、3～5mm、5～13mm、13～20mm、20～25mm的石灰岩按重量份数比为（1.5～2.5）：（2.5～3.5）：（7.3～8.1）：1：（3.2～4.4）组成。
6.根据权利要求1所述的再生沥青混凝土，其特征在于，所述再生沥青混合旧料主要由粒径范围为0～8mm、8～15mm、15～25mm的旧沥青混凝土按重量份数比为（0.7～0.9）：1：（1.2～1.6）组成。
7.根据权利要求1所述的再生沥青混凝土，其特征在于，所述热稳定剂选用三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、硫磺、胶粉和硬脂酸钡的一种或多种。
8.一种如权利要求1所述的再生沥青混凝土的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将相应重量份数的新集料和高导热填料在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在80～120℃，时间为40～60min，搅拌速度为600～900rpm，得到干燥的混合料，备用；
步骤二，将再生沥青混合旧料放入拌和缸中，进行预热后，加入再生剂，进行搅拌混合，拌和缸内温度维持在160～180℃，搅拌速度为600～800rpm，时间为25～30min；
步骤三，将干燥的混合料加入拌和缸中，拌和缸内温度维持在160～170℃，进行搅拌，搅拌速度为800～1000rpm，时间为25～30min，再加SBS改性沥青，进行搅拌混合，拌和缸内温度维持在170～180℃，搅拌速度为500～800rpm，时间为10～15min；
步骤四，再向拌和缸中加入矿粉、消石灰粉和热稳定剂，混合均匀后即可得到再生沥青混凝土，且出料温度为160～170℃。
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