CN110054905B - 环保型沥青温拌再生剂及环保型温拌再生沥青路面混合料 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种环保型沥青温拌再生剂及环保型温拌再生沥青路面混合料，所述环保型沥青温拌再生剂由A组分和B组分组成；所述A组分由单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺按22.2:12.9:11.1的质量份数比混合而成；所述B组分由亚麻油和环氧大豆油按46.6:7.2的质量份数比混合而成；本发明的有益技术效果是：提出了一种环保型沥青温拌再生剂及环保型温拌再生沥青路面混合料，该方案所采用的温拌再生剂，能有效降低新沥青的粘度，同时对老化沥青的性能起到恢复效果，降低厂拌热再生过程中对RAP加热温度的要求，减少沥青二次老化，对提高RAP的利用效率起到重要作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种沥青路面混合料制作技术，尤其涉及一种环保型沥青温拌再生剂及环保型温拌再生沥青路面混合料。
背景技术
随着我国交通建设事业的蓬勃发展，工程界对公路的绿色养护需求也在不断提高；废旧沥青混合料(RAP)是一种重要的、可循环再生利用的自然资源，在道路建设和养护工程中具有重要作用；目前，沥青路面常见的再生方式主要有就地冷再生、就地热再生、厂拌冷再生和厂拌热再生四种，其中，厂拌热再生技术由于具有适用性广、操作灵活、施工质量易保障等优点，被我国普遍采用。
常见的厂拌热再生技术一般采用“双滚筒”拌和楼进行生产，拌和之前需要对RAP进行二次加热，加热温度高达150℃～180℃，在这种温度条件下沥青会二次老化，对沥青混合料的性能存在不利影响；
沥青温拌技术起源于1995年的欧洲，经过几十年的发展，相继出现了多种温拌技术；发明人考虑将温拌技术与沥青再生技术相结合，以使沥青再生效果得到进一步改善。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种环保型沥青温拌再生剂，其特征在于：所述环保型沥青温拌再生剂由A组分和B组分组成；所述A组分由单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺按22.2:12.9:11.1的质量份数比混合而成；所述B组分由亚麻油和环氧大豆油按46.6:7.2的质量份数比混合而成。
前述方案的原理是：单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯、油酸二乙醇酰胺都属于亲油型非离子表面活性剂，其中，单硬脂酸甘油酯主要起调节沥青粘度、提高沥青延度的作用，失水山梨醇脂肪酸酯主要起润滑、增塑、分散剂作用，油酸二乙醇酰胺主要起降低沥青粘聚性、提高沥青与集料相容性的作用，因此，A组分也可叫作温拌剂；亚麻油和环氧大豆油的主要作用是补充沥青老化后缺失的化学成分、增加沥青的塑性，因此，B组分也可叫作再生剂；A组分和B组分的配比无直接关系，A组分的用量与沥青总量有关(具体配比关系参见后文)，B组分的用量与废旧沥青路面混合料中的沥青量相关(具体配比关系参见后文)；
关于“老化沥青”发明人作如下说明：一般来说，对废旧沥青路面混合料作再生处理时，是不会对废旧沥青路面混合料中的沥青和集料作分离的，但为了确定A组分、B组分各自的质量份数，需要对新加入的沥青和废旧的沥青进行界定，因此，前述方案才定义了“老化沥青”这一概念。
基于前述方案，本发明还提出了一种环保型沥青温拌再生剂的制作方法，环保型沥青温拌再生剂如前所述，所述制作方法包括：1)在50℃～60℃条件下，使单硬脂酸甘油酯充分融化；
2)在50℃～60℃条件下，向单硬脂酸甘油酯中加入失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺，搅拌10～15min，得到混合物A；
3)在50℃～60℃条件下，向混合物A中加入环氧大豆油和亚麻油，以3000～3500r/min的转速搅拌均匀，得到环保型沥青温拌再生剂。
基于前述方案，本发明还提出了一种温拌剂，其创新在于：所述温拌剂由单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺按22.2:12.9:11.1的质量份数比混合而成。
基于前述方案，本发明还提出了一种环保型温拌再生沥青路面混合料，其创新在于：所述环保型温拌再生沥青路面混合料由A组分、B组分、新集料、新沥青和废旧沥青路面混合料组成；所述新沥青为70#基质沥青或SBS改性沥青；所述废旧沥青路面混合料所含的沥青记为老化沥青；A组分、B组分、新沥青和老化沥青的质量份数比为a:b:C:D，a＝(C+D)×0.063，b＝D×0.07，D＝E×n％，其中，E为废旧沥青路面混合料的质量份数，n％为所述废旧沥青路面混合料的沥青含量的百分数；所述A组分由单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺按22.2:12.9:11.1的质量份数比混合而成；所述B组分由亚麻油和环氧大豆油按46.6:7.2的质量份数比混合而成；所述新集料、新沥青和废旧沥青路面混合料的质量份数配比关系根据设计需求确定。
需要说明的是，本领域技术人员应该清楚，实际工程中，新集料、新沥青和废旧沥青路面混合料三者的配比，根据不同设计需求，可能存在多种配比关系，由于设计需求的多样性导致难以穷举，故前述方案未对新集料、新沥青和废旧沥青路面混合料三者的配比作出具体限定，但前述方案对于如何确定A组分和B组分的用量进行了清楚的限定，当本领域技术人员根据设计需求确定了新集料、新沥青和废旧沥青路面混合料三者的配比后，根据前述方案，就能准确的确定出A组分和B组分的用量。此外，关于“老化沥青”，发明人作如下说明：本领域技术人员应该清楚，废旧沥青路面混合料由集料和沥青组成，实际工程中，是不会对废旧沥青路面混合料中的集料和沥青作分离的，实际操作时，一般通过试验确定废旧沥青路面混合料中的沥青含量，也即根据试验确定n％的具体数值。
基于前述方案，本发明还提出了一种环保型温拌再生沥青路面混合料的制备方法，所述环保型温拌再生沥青路面混合料如前所述，所述制备方法包括：
1)在50℃～60℃条件下，使单硬脂酸甘油酯充分融化；
2)在50℃～60℃条件下，向单硬脂酸甘油酯中加入失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺，搅拌10～15min，得到混合物A；
3)在50℃～60℃条件下，向混合物A中加入环氧大豆油和亚麻油，以3000～3500r/min的转速搅拌均匀，得到环保型沥青温拌再生剂；
4)如新沥青采用70#基质沥青，则在90℃～110℃条件下，将环保型沥青温拌再生剂、70#基质沥青、新集料和废旧沥青路面混合料混合，并以200r/min的转速搅拌均匀，得到环保型温拌再生沥青路面混合料；
如新沥青采用SBS改性沥青，则在130℃±5℃条件下，将环保型沥青温拌再生剂、SBS改性沥青、新集料和废旧沥青路面混合料混合，并以200r/min的转速搅拌均匀，得到环保型温拌再生沥青路面混合料。
本发明的有益技术效果是：提出了一种环保型沥青温拌再生剂及环保型温拌再生沥青路面混合料，该方案所采用的温拌再生剂，能有效降低新沥青的粘度，同时对老化沥青的性能起到恢复效果，降低厂拌热再生过程中对RAP加热温度的要求，减少沥青二次老化，对提高RAP的利用效率起到重要作用。
具体实施方式
环保型沥青温拌再生剂是本发明的重要创新点之一，其配方优选过程如下：
(1)通过单因素实验，研究A组分中三种表面活性剂单独加入70#基质沥青中，沥青性能的变化规律，确定三种表面活性剂的掺量范围，实验结果如表1；
表1
(2)根据步骤(1)确定的掺量范围，设计三因素八水平U8(83)均匀实验，测试三种表面活性剂同时掺加时，70#基质沥青的针入度、软化点、延度和粘度为0.17Pa·s时沥青的温度(W0.17Pa·s)，实验结果见表2；
表2
采用“多因子及互作项逐步回归方法”对70#基质沥青的性能指标与表面活性剂掺量的关系进行拟合，回归模型如下：
建立回归方程，拟合结果见表3；
表3
(3)根据温拌沥青均匀实验回归分析结果，建立温拌组分配方规划模型如下：
式中Xi表示第i种表面活性剂在沥青中的掺量；采用MATLAB数值计算辅助软件对该模型进行规划求解得到A组分中单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯、油酸二乙醇酰胺的质量份数最佳配置比例为22.2:12.9:11.1。
(4)B组分由亚麻油和环氧大豆油按46.6:7.2的质量份数比配置而成，改变B组分在老化沥青中的掺量，测试沥青的针入度、软化点、延度、135℃粘度，实验结果见表4；
表4
由表4实验结果可知，当B组分与老化沥青的质量份数比为7:100时，老化沥青的主要路用性能指标均能满足规范要求，由此确定B组分与老化沥青的配比关系。
采用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)对环保型沥青温拌再生剂的苯并(a)芘(BaP)含量、18种多环芳香烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)总量、邻苯二甲酸酯含量进行检测，环保型沥青温拌再生剂的BaP含量为3.5mg/kg，PAHs为35.8mg/kg，温拌再生剂中未检测到含有邻苯二甲酸酯；相关标准参见表5、6。
表5 中国PAHs指标要求
表6 GB 9685-2008中对邻苯二甲酸酯的相关规定
经试验验证，采用本发明方案制作的环保型温拌再生沥青路面混合料其拌和温度比现有产品的拌和温度降低了30～40℃；参见表7，表中分别示出了70#基质沥青、老化沥青、温拌沥青(在70#基质沥青中加入A组分)和再生沥青(在老化沥青中加入B组分)的性能参数；从表中参数可见，温拌沥青的10℃延度比70#基质沥青提高了274％，再生沥青的各方面性能都比老化沥青有大幅提高，尤其是135℃粘度降低了73.3％，能够显著提高环保型温拌再生沥青路面混合料的水稳定性和低温抗裂性能；环保型温拌再生沥青路面混合料的性能见表8。
表7
表8
本发明的实施例如下：
一种环保型沥青温拌再生剂，其创新在于：所述环保型沥青温拌再生剂由A组分和B组分组成；所述A组分由单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺按22.2:12.9:11.1的质量份数比混合而成；所述B组分由亚麻油和环氧大豆油按46.6:7.2的质量份数比混合而成。
一种环保型沥青温拌再生剂的制作方法，所述环保型沥青温拌再生剂由A组分和B组分组成；所述A组分由单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺按22.2:12.9:11.1的质量份数比混合而成；所述B组分由亚麻油和环氧大豆油按46.6:7.2的质量份数比混合而成；其创新在于：所述制作方法包括：
1)在50℃～60℃条件下，使单硬脂酸甘油酯充分融化；
2)在50℃～60℃条件下，向单硬脂酸甘油酯中加入失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺，搅拌10～15min，得到混合物A；
3)在50℃～60℃条件下，向混合物A中加入环氧大豆油和亚麻油，以3000～3500r/min的转速搅拌均匀，得到环保型沥青温拌再生剂。
一种温拌剂，其创新在于：所述温拌剂由单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺按22.2:12.9:11.1的质量份数比混合而成。
一种环保型温拌再生沥青路面混合料，其创新在于：所述环保型温拌再生沥青路面混合料由A组分、B组分、新集料、新沥青和废旧沥青路面混合料组成；所述新沥青为70#基质沥青或SBS改性沥青；所述废旧沥青路面混合料所含的沥青记为老化沥青；A组分、B组分、新沥青和老化沥青的质量份数比为a:b:C:D，a＝(C+D)×0.063，b＝D×0.07，D＝E×n％，其中，E为废旧沥青路面混合料的质量份数，n％为所述废旧沥青路面混合料的沥青含量的百分数；所述A组分由单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺按22.2:12.9:11.1的质量份数比混合而成；所述B组分由亚麻油和环氧大豆油按46.6:7.2的质量份数比混合而成；所述新集料、新沥青和废旧沥青路面混合料的质量份数配比关系根据设计需求确定。
一种环保型温拌再生沥青路面混合料的制备方法，所述环保型温拌再生沥青路面混合料由A组分、B组分、新集料、新沥青和废旧沥青路面混合料组成；所述新沥青为70#基质沥青或SBS改性沥青；所述废旧沥青路面混合料所含的沥青记为老化沥青；A组分、B组分、新沥青和老化沥青的质量份数比为a:b:C:D，a＝(C+D)×0.063，b＝D×0.07，D＝E×n％，其中，E为废旧沥青路面混合料的质量份数，n％为所述废旧沥青路面混合料的沥青含量的百分数；所述A组分由单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺按22.2:12.9:11.1的质量份数比混合而成；所述B组分由亚麻油和环氧大豆油按46.6:7.2的质量份数比混合而成；所述新集料、新沥青和废旧沥青路面混合料的质量份数配比关系根据设计需求确定；其创新在于：所述制备方法包括：
1)在50℃～60℃条件下，使单硬脂酸甘油酯充分融化；
2)在50℃～60℃条件下，向单硬脂酸甘油酯中加入失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺，搅拌10～15min，得到混合物A；
3)在50℃～60℃条件下，向混合物A中加入环氧大豆油和亚麻油，以3000～3500r/min的转速搅拌均匀，得到环保型沥青温拌再生剂；
4)如新沥青采用70#基质沥青，则在90℃～110℃条件下，将环保型沥青温拌再生剂、70#基质沥青、新集料和废旧沥青路面混合料混合，并以200r/min的转速搅拌均匀，得到环保型温拌再生沥青路面混合料；
如新沥青采用SBS改性沥青，则在130℃±5℃条件下，将环保型沥青温拌再生剂、SBS改性沥青、新集料和废旧沥青路面混合料混合，并以200r/min的转速搅拌均匀，得到环保型温拌再生沥青路面混合料。
Claims (5)
1.一种环保型沥青温拌再生剂，其特征在于：所述环保型沥青温拌再生剂由A组分和B组分组成；所述A组分由单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺按22.2:12.9:11.1的质量份数比混合而成；所述B组分由亚麻油和环氧大豆油按46.6:7.2的质量份数比混合而成。
2.根据权利要求1所述的环保型沥青温拌再生剂的制作方法，其特征在于：所述制作方法包括：1)在50℃～60℃条件下，使单硬脂酸甘油酯充分融化；
2)在50℃～60℃条件下，向单硬脂酸甘油酯中加入失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺，搅拌10～15min，得到混合物A；
3)在50℃～60℃条件下，向混合物A中加入环氧大豆油和亚麻油，以3000～3500r/min的转速搅拌均匀，得到环保型沥青温拌再生剂。
3.一种温拌剂，其特征在于：所述温拌剂由单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺按22.2:12.9:11.1的质量份数比混合而成。
4.一种环保型温拌再生沥青路面混合料，其特征在于：所述环保型温拌再生沥青路面混合料由A组分、B组分、新集料、新沥青和废旧沥青路面混合料组成；所述新沥青为70#基质沥青或SBS改性沥青；所述废旧沥青路面混合料所含的沥青记为老化沥青；A组分、B组分、新沥青和老化沥青的质量份数比为a:b:C:D，a＝(C+D)×0.063，b＝D×0.07，D＝E×n％，其中，E为废旧沥青路面混合料的质量份数，n％为所述废旧沥青路面混合料的沥青含量的百分数；所述A组分由单硬脂酸甘油酯、失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺按22.2:12.9:11.1的质量份数比混合而成；所述B组分由亚麻油和环氧大豆油按46.6:7.2的质量份数比混合而成；所述新集料、新沥青和废旧沥青路面混合料的质量份数配比关系根据设计需求确定。
5.根据权利要求4所述的环保型温拌再生沥青路面混合料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括：
1)在50℃～60℃条件下，使单硬脂酸甘油酯充分融化；
2)在50℃～60℃条件下，向单硬脂酸甘油酯中加入失水山梨醇脂肪酸酯和油酸二乙醇酰胺，搅拌10～15min，得到混合物A；
3)在50℃～60℃条件下，向混合物A中加入环氧大豆油和亚麻油，以3000～3500r/min的转速搅拌均匀，得到环保型沥青温拌再生剂；
4)如新沥青采用70#基质沥青，则在90℃～110℃条件下，将环保型沥青温拌再生剂、70#基质沥青、新集料和废旧沥青路面混合料混合，并以200r/min的转速搅拌均匀，得到环保型温拌再生沥青路面混合料；
如新沥青采用SBS改性沥青，则在130℃±5℃条件下，将环保型沥青温拌再生剂、SBS改性沥青、新集料和废旧沥青路面混合料混合，并以200r/min的转速搅拌均匀，得到环保型温拌再生沥青路面混合料。
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