CN110526614B - 一种温拌再生沥青混合料用添加剂及其制备方法 - Google Patents

一种温拌再生沥青混合料用添加剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种温拌再生沥青混合料用添加剂，按重量份数计，包括如下原料：温拌剂7～9份，再生剂2～4份；所述温拌剂按重量份数计包括如下原料：树脂100份，表面活性剂5～10份，松节油乳液30～50份；所述表面活性剂的原料包括摩尔比为10：4～6的妥尔油、浓硫酸；所述松节油乳液的原料按重量份数计包括松节油10份，醋酸1～2份；所述再生剂按重量份数计包括如下原料：三梨糖醇1～3份、硬脂酸铝4～6份、糖醛抽出油7～9份；本发明还提供了温拌再生沥青混合料用添加剂的制备方法以及温拌再生沥青路面混合料。本发明的温拌再生沥青混合料用添加剂同时具备温拌和改性再生的功能，实现RAP的冷添加并使老化沥青恢复性能。

Description

一种温拌再生沥青混合料用添加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路工程材料技术领域，尤其涉及一种温拌再生沥青混合料用添加剂及其制备方法。
背景技术
随着近几年全球环境问题日益突出，保护环境、节约能源已成为各行各业发展的基点。在公路建设中，沥青路面的铺设由于需要加热到特定温度而需要消耗大量能源、释放污染气体，无论是对环境还是作业人员都存在重大威胁。采用温拌沥青混合料可很好地缓解热拌沥青混合料由于高温拌和而导致的几个问题：(1)高温下的有害气体排放问题。据国外的检测报告，沥青混合料从热拌转为温拌可使二氧化碳CO2排放减少约1/2，一氧化碳CO排放减少约2/3，二氧化硫SO2排放减少40％，氧化氮NOX类减少近60％，材料温拌沥青的混合料技术的环保效益是非常明显的；(2)能耗问题，据报道采用温拌沥青混合料可降低燃油消耗30％以上；(3)高温施工导致的沥青老化问题。热拌沥青混合料的拌和及摊铺温度是相当高的，沥青的老化是难以避免的；而温拌剂是一种新型的材料，能够使沥青混合料的拌和、碾压温度比同类热拌沥青混合料相应降低30℃到40℃以上，具有良好的应用前景。
另一方面，我国高速公路通车里程超过12万公里，绝大部分采用沥青路面。目前已有数万公路的沥青路面进行大中修养护期，需要铣刨后重新加铺。为保护环境，将废弃沥青混合料再生得到了较为广泛的应用。然而，常规的再生技术需要对废弃沥青混合料需进行加热处理，这既浪费了能源增加了排放，同时限制了旧料的使用比例。因此，近年来一种温拌再生的方案被提出用以解决这个为题。
目前的沥青混合料温拌剂主要有微晶蜡类、沸石类和表面活性剂类。然而目前的沥青混合料温拌剂不具备再生功能，如何使得沥青混合料温拌剂同时具备温拌功能与沥青再生功能，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种温拌再生沥青混合料用添加剂，同时具备温拌和改性再生的功能。
本发明是这样实现的：
本发明目的之一在于提供一种温拌再生沥青混合料用添加剂，按重量份数计，包括如下原料：温拌剂7～9份，再生剂2～4份；
所述温拌剂按重量份数计包括如下原料：树脂100份，表面活性剂5～10份，松节油乳液30～50份；所述表面活性剂的原料包括摩尔比为10：4～6的妥尔油、浓硫酸；所述松节油乳液的原料按重量份数计包括松节油10份，醋酸1～2份；
所述再生剂按重量份数计包括如下原料：三梨糖醇1～3份、硬脂酸铝4～6份、糖醛抽出油7～9份。
优选地，所述妥尔油的脂肪酸含量＞38％，碘值＜120；所述浓硫酸浓度＞98％；所述松节油的蒎烯含量大于80％，酸酯≤1.0mg/g；所述醋酸中乙酸的质量含量为30～35％；所述树脂为松香树脂、C9石油树脂和萜烯树脂中的一种。
本发明的目的之二在于提供一种所述的温拌再生沥青混合料用添加剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1、制备再生剂：在50℃～60℃条件下，向糖醛抽出油中加入三梨糖醇、硬脂酸铝，搅拌混匀，得到再生剂；
步骤2、制备温拌剂：
S1、将妥尔油装入反应器，边搅拌边滴入所述浓硫酸，得到中间产物；将所述中间产物边搅拌边滴定碱，直至溶液pH在8.5～9.5之间，停止滴定，得到表面活性剂；
S2、将松节油与醋酸搅拌混合，得到松节油乳液；
S3、将树脂，表面活性剂，松节油乳液混合，转入反应器中剪切搅拌后，冷却至室温得到该温拌剂；
步骤3、在50℃～60℃条件下，向所述再生剂中加入所述温拌剂，搅拌均匀，得到温拌再生沥青混合料用添加剂。
优选地，所述步骤1中搅拌速度为600～800r/min，搅拌时间为10～15min。
优选地，所述步骤2中妥尔油滴入浓硫酸时的反应温度为35～45℃，滴入浓硫酸时的搅拌速度为300～500r/min，滴定时间为0.5～1h；所述滴定碱时的反应温度25～30℃，滴定碱时的搅拌速度200～400r/min；所述滴定所用碱为氨水、氢氧化钠和三乙醇胺中的一种；所述剪切搅拌时的温度为80～100℃，剪切搅拌速率为800～1000r/min，剪切搅拌时间为0.5～1h。
优选地，所述步骤3中搅拌速度为3000～3500r/min，搅拌时间为10～30min。
本发明的目的之三在于提供一种温拌再生沥青路面混合料，按重量份数计，包括如下原料：废旧沥青路面混合料40～50、集料20～25份、新基质沥青1～3份和沥青温拌再生剂0.7～0.9份。所述废旧沥青路面混合料中的老化沥青为(40～50)×n％份，所述n为3～5。
本发明的目的之四在于提供所述的温拌再生沥青路面混合料的制备方法，所述方法包括如下步骤：在110～120℃条件下，将废旧沥青路面混合料40～50、集料20～25份、新基质沥青1～3份和沥青温拌再生剂0.7～0.9份混合，并搅拌均匀，得到温拌再生沥青路面混合料。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：
本发明提供的一种温拌再生沥青混合料用添加剂，同时具备温拌和改性再生的功能。具有降低施工温度的同时补充沥青轻质组分的作用，可实现RAP(回收沥青旧料)的冷添加并使老化沥青恢复性能。
具体实施方式
实施例1
一、温拌再生沥青混合料用添加剂
1、一种温拌再生沥青混合料用添加剂，包括温拌剂和再生剂，所述温拌剂：再生剂的重量比为7：2；
所述温拌剂按重量份数计包括如下原料：树脂100份，表面活性剂5份，松节油乳液30份；所述表面活性剂的原料包括摩尔比为10：4的妥尔油、浓硫酸；所述松节油乳液的原料按重量份数计包括松节油10份，醋酸1份；
所述再生剂按重量份数计包括如下原料：三梨糖醇1份、硬脂酸铝4份、糖醛抽出油9份。
2、所述温拌再生沥青混合料用添加剂的制备方法包括如下步骤：
步骤1、制备再生剂：在50℃条件下，向糖醛抽出油9份中加入三梨糖醇1份、硬脂酸铝4份，搅拌混匀，搅拌速度为600～800r/min，搅拌时间为10～15min，得到再生剂；
步骤2、制备温拌剂：
S1、妥尔油、浓硫酸按摩尔比10：4称量，将妥尔油装入反应器，边搅拌边滴入所述浓硫酸，反应温度为35℃，滴入浓硫酸时的搅拌速度为300r/min，滴定时间为0.5h，得到中间产物；将所述中间产物装入反应器中边搅拌边滴定碱，反应温度25℃，滴定碱时的搅拌速度200r/min，直至溶液pH为8.5，停止滴定，得到表面活性剂；
S2、将松节油与醋酸按照重量比10：1搅拌混合，得到松节油乳液；
S3、将树脂100份，表面活性剂5份，松节油乳液30份混合，转入反应器中剪切搅拌，剪切搅拌时的温度为80℃，剪切搅拌速率为800r/min，剪切搅拌时间为0.5h，冷却至室温得到该温拌再生沥青混合料用添加剂。
步骤3、在50℃～60℃条件下，向所述再生剂中加入所述温拌剂，所述再生剂与所述温拌剂的重量比为2：7；搅拌均匀，搅拌速度为3000～3500r/min，搅拌时间为10～30min，得到温拌再生沥青混合料用添加剂。
二、温拌再生沥青混合料用添加剂的应用
1、一种温拌再生沥青路面混合料，按重量份数计，包括如下原料：废旧沥青路面混合料40份、集料20份、新基质沥青1份和沥青温拌再生剂0.7份。
2、所述的温拌再生沥青路面混合料的制备方法，在110℃条件下，将废旧沥青路面混合料40份(老化沥青1.2份)、集料20份、新基质沥青1份和沥青温拌再生剂0.7份混合，并搅拌均匀，得到温拌再生沥青路面混合料。本发明的新基质沥青采用的是70#基质沥青。经试验验证，本发明的温拌再生沥青路面混合料的拌和温度比现有产品的拌和温度降低了30～40℃。
实施例2
一、温拌再生沥青混合料用添加剂
1、一种温拌再生沥青混合料用添加剂，包括温拌剂和再生剂，所述温拌剂：再生剂的重量比为8：3；
所述温拌剂按重量份数计包括如下原料：树脂100份，表面活性剂8份，松节油乳液40份；所述表面活性剂的原料包括摩尔比为10：5的妥尔油、浓硫酸；所述松节油乳液的原料按重量份数计包括松节油10份，醋酸1.5份；
所述再生剂按重量份数计包括如下原料：三梨糖醇2份、硬脂酸铝5份、糖醛抽出油8份。
2、所述温拌再生沥青混合料用添加剂的制备方法包括如下步骤：
步骤1、制备再生剂：在55℃条件下，向糖醛抽出油8份中加入三梨糖醇2份、硬脂酸铝5份，搅拌混匀，搅拌速度为600～800r/min，搅拌时间为10～15min，得到再生剂；
步骤2、制备温拌剂：
S1、妥尔油、浓硫酸按摩尔比10：5称量，将妥尔油装入反应器，边搅拌边滴入所述浓硫酸，反应温度为40℃，滴入浓硫酸时的搅拌速度为400r/min，滴定时间为0.6h，得到中间产物；将所述中间产物装入反应器中边搅拌边滴定碱，反应温度28℃，滴定碱时的搅拌速度300r/min，直至溶液pH在9.0之间，停止滴定，得到表面活性剂；
S2、将松节油与醋酸按照重量比10：1.5搅拌混合，得到松节油乳液；
S3、将树脂100份，表面活性剂8份，松节油乳液40份混合，转入反应器中剪切搅拌，剪切搅拌时的温度为90℃，剪切搅拌速率为900r/min，剪切搅拌时间为0.6h，冷却至室温得到该温拌再生沥青混合料用添加剂。
步骤3、在55℃条件下，向所述再生剂中加入所述温拌剂，所述再生剂与所述温拌剂的重量比为3：8；搅拌均匀，搅拌速度为3000～3500r/min，搅拌时间为10～30min，得到温拌再生沥青混合料用添加剂。
二、温拌再生沥青混合料用添加剂的应用
1、一种温拌再生沥青路面混合料，按重量份数计，包括如下原料：废旧沥青路面混合料48份(老化沥青1.92份＝48×4％份)、集料22份、新基质沥青2份和沥青温拌再生剂0.8份。
2、所述的温拌再生沥青路面混合料的制备方法，在110～120℃条件下，将废旧沥青路面混合料48份、集料22份、新基质沥青2份和沥青温拌再生剂0.8份混合，并搅拌均匀，得到温拌再生沥青路面混合料。经试验验证，本发明的温拌再生沥青路面混合料的拌和温度比现有产品的拌和温度降低了30～40℃。
实施例3
一、温拌再生沥青混合料用添加剂
1、一种温拌再生沥青混合料用添加剂，包括温拌剂和再生剂，所述温拌剂：再生剂的重量比为9：4；
所述温拌剂按重量份数计包括如下原料：树脂100份，表面活性剂10份，松节油乳液50份；所述表面活性剂的原料包括摩尔比为10：6的妥尔油、浓硫酸；所述松节油乳液的原料按重量份数计包括松节油10份，醋酸2份；
所述再生剂按重量份数计包括如下原料：三梨糖醇3份、硬脂酸铝6份、糖醛抽出油7份。
2、所述温拌再生沥青混合料用添加剂的制备方法包括如下步骤：
步骤1、制备再生剂：在60℃条件下，向糖醛抽出油7份中加入三梨糖醇、硬脂酸铝，搅拌混匀，搅拌速度为600～800r/min，搅拌时间为10～15min，得到再生剂；
步骤2、制备温拌剂：
S1、妥尔油、浓硫酸按摩尔比10：6称量，将妥尔油装入反应器，边搅拌边滴入所述浓硫酸，反应温度为45℃，滴入浓硫酸时的搅拌速度为500r/min，滴定时间为1h，得到中间产物；将所述中间产物装入反应器中边搅拌边滴定碱，反应温度30℃，滴定碱时的搅拌速度400r/min，直至溶液pH在9.5之间，停止滴定，得到表面活性剂；
S2、将松节油与醋酸按照重量比10：2搅拌混合，得到松节油乳液；
S3、将树脂100份，表面活性剂10份，松节油乳液50份混合，转入反应器中剪切搅拌，剪切搅拌时的温度为100℃，剪切搅拌速率为1000r/min，剪切搅拌时间为1h，冷却至室温得到该温拌再生沥青混合料用添加剂。
步骤3、在60℃条件下，向所述再生剂中加入所述温拌剂，所述再生剂与所述温拌剂的重量比为4：9；搅拌均匀，搅拌速度为3000～3500r/min，搅拌时间为10～30min，得到温拌再生沥青混合料用添加剂。
二、温拌再生沥青混合料用添加剂的应用
1、一种温拌再生沥青路面混合料，按重量份数计，包括如下原料：废旧沥青路面混合料50份(老化沥青2.5份＝50×5％份)、集料25份、新基质沥青3份和沥青温拌再生剂0.7～0.9份。
2、所述的温拌再生沥青路面混合料的制备方法，在110～120℃条件下，将废旧沥青路面混合料50份、集料25份、新基质沥青3份和沥青温拌再生剂0.9份混合，并搅拌均匀，得到温拌再生沥青路面混合料。经试验验证，本发明的温拌再生沥青路面混合料的拌和温度比现有产品的拌和温度降低了30～40℃。
对比例1
该对比例为废旧沥青路面混合料。
对比例2
该对比例的再生剂中除不含三梨糖醇外，其余均同实施例2。
对比例3
该对比例的再生剂中除不含硬脂酸铝外，其余均同实施例2。
实验例
1、对以上实施例1-实施例3的温拌再生沥青混合料用添加剂进行性能检测，检测指标包括：60℃运动粘度，闪点，薄膜烘箱试验前后粘度比，薄膜烘箱试验前后质量变化，检测结果如表1所示。
表1
组别 60℃粘度/pa.s 闪点/℃ 薄膜老化粘度比/％ 薄膜老化质量变化/％
实施例1 2.3 268 1.8 1.12
实施例2 2.6 309 1.3 0.74
实施例3 2.1 251 1.5 0.88
对比例2 1.8 236 5.8 2.35
对比例3 1.7 229 4.5 2.18
由表1可知，实施例1-3的温拌再生沥青混合料用添加剂的粘度和闪点较高且各项质量指标均合格，满足再生剂质量要求，具备良好的稳定性和安全性。
再生剂与废旧沥青混合料拌和过程中温度通常较高一般在160～180℃之间，要防止火灾或者爆炸事故的发生要求沥青再生剂应具有较高的闪点，实施例2的再生剂闪点最高；对于薄膜烘箱试验前后粘度比而言，其值越小，说明再生剂抗高温老化能力越好，实施例2的薄膜老化粘度比、薄膜老化质量变化均最小；综上表明实施例2为最佳实施例。
2、沥青再生剂的再生效果测定
表2
Figure BDA0002177026120000091
由表2可知，相比与老化沥青，再生沥青的各方面性均有明显地提高，实施例2中135℃旋转粘度相比与对比例1降低了68.4％，能够显著提高再生沥青路面混合料的水稳定性和抗裂性能。
所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种温拌再生沥青混合料用添加剂，其特征在于，按重量份数计，包括如下原料：温拌剂7～9份，再生剂2～4份；
所述温拌剂按重量份数计包括如下原料：树脂100份，表面活性剂5～10份，松节油乳液30～50份；所述表面活性剂的原料包括摩尔比为10：4～6的妥尔油、浓硫酸；所述松节油乳液的原料按重量份数计包括松节油10份，醋酸1～2份；
所述再生剂按重量份数计包括如下原料：三梨糖醇1～3份、硬脂酸铝4～6份、糖醛抽出油7～9份。
2.如权利要求1所述的温拌再生沥青混合料用添加剂，其特征在于，所述妥尔油的脂肪酸含量＞38％，碘值＜120；所述浓硫酸浓度＞98％；所述松节油的蒎烯含量大于80％，酸酯≤1.0mg/g；所述醋酸中乙酸的质量含量为30～35％；所述树脂为松香树脂、C9石油树脂和萜烯树脂中的一种。
3.一种权利要求1-2任一所述的温拌再生沥青混合料用添加剂的制备方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1所述的原料配比且包括如下步骤：
步骤1、制备再生剂：在50℃～60℃条件下，向糖醛抽出油7～9份中加入三梨糖醇1～3份、硬脂酸铝4～6份，搅拌混匀，得到再生剂；
步骤2、制备温拌剂：
S1、将妥尔油装入反应器，边搅拌边滴入所述浓硫酸，得到中间产物；将所述中间产物边搅拌边滴定碱，直至溶液pH在8.5～9.5之间，停止滴定，得到表面活性剂；
S2、将松节油与醋酸搅拌混合，得到松节油乳液；
S3、将树脂，表面活性剂，松节油乳液混合，转入反应器中剪切搅拌后，冷却至室温得到该温拌剂；
步骤3、在50℃～60℃条件下，向所述再生剂中加入所述温拌剂，搅拌均匀，得到温拌再生沥青混合料用添加剂。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中搅拌速度为600～800r/min，搅拌时间为10～15min。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中妥尔油滴入浓硫酸时的反应温度为35～45℃，滴入浓硫酸时的搅拌速度为300～500r/min，滴定时间为0.5～1h；所述滴定碱时的反应温度25～30℃，滴定碱时的搅拌速度200～400r/min；所述滴定所用碱为氨水、氢氧化钠和三乙醇胺中的一种；所述剪切搅拌时的温度为80～100℃，剪切搅拌速率为800～1000r/min，剪切搅拌时间为0.5～1h。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中搅拌速度为3000～3500r/min，搅拌时间为10～30min。
7.一种温拌再生沥青路面混合料，其特征在于，按重量份数计，包括如下原料：废旧沥青路面混合料40～50份、集料20～25份、新基质沥青1～3份和沥青温拌再生剂0.7～0.9份，所述沥青温拌再生剂为权利要求1-2任一项所述的温拌再生沥青混合料用添加剂。
8.一种权利要求7所述的温拌再生沥青路面混合料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：在110～120℃条件下，将废旧沥青路面混合料40～50、集料20～25份、新基质沥青1～3份和沥青温拌再生剂0.7～0.9份混合，并搅拌均匀，得到温拌再生沥青路面混合料。
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