CN110551402B - 废旧沥青混合料常温再生剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废旧沥青混合料常温再生剂及其制备方法，将塑化剂环氧大豆油85～100重量份和改性剂马来酸酐3～7重量份于80～100℃搅拌30～60min以使其混合均匀得到聚合油；将聚合油降温至30～40℃，加入表面活性剂质量浓度为1%～10%的乙烯基三乙氧基硅烷水溶液并搅拌混合均匀，养生30～300min得到产品废旧沥青混合料常温再生剂，该常温再生剂用于将废旧沥青混合料中的旧沥青充分再生得到冷再生沥青混合料。通过本发明常温再生剂可以使旧沥青路面混合料再生后的性能优于常规沥青路面或水泥路面性能，通过本发明制得的再生沥青混合料，在常温下施工，节约能源，同时避免大量温室及毒害气体排放，实现节能减排。
Description
技术领域
本发明属于废旧沥青再生剂及冷再生沥青混合料技术领域，具体涉及一种废旧沥青混合料常温再生剂及其制备方法。
背景技术
目前，针对公路沥青路面翻修产生的大量废旧沥青混合料，主要处理方法有：废弃掩埋、热再生或冷再生，上述处理方法往往存在资源浪费、环境污染或能效及利用率偏低等方面的不足。因此，如何将废旧沥青混合料中旧沥青有效利用，是一项重要关键技术。
废旧沥青混合料中旧沥青经过使用期的物理或化学作用，其化学组成或物理性能均会发生不同程度的改变，如何将这部分旧沥青通过活化后恢复部分或全部原有物化性能，并从原有集料表面剥离出来后重新掺于新制活化沥青混合料中，则需要有相应的处理工艺以及特有的旧沥青路面常温活化再生剂。
沥青路面铺筑于自然界中，沥青会受到光、热、氧、风、水等条件影响，以及行车碾压、无机物或有机物的侵蚀作用，沥青中的沥青质、胶质、饱和酚和芳香酚组成及其比例会发生不同程度的改变；如无机物的侵入，沥青质含量的相对增加，芳香酚含量的相对减少，易导致沥青粘度增加，溶解度下降等问题，从而导致废旧沥青混合料再生性能不高。因此，研究开发一种能够使废旧沥青混合料再生重新利用的活化再生剂是非常必要的。
目前，通过用油处理废旧沥青可以改善旧沥青结构重组过程的能力，沥青的塑化及其粘合颗粒的能力得以提高。然而，只提高粘附性能将导致沥青内聚性能的急剧下降，并且实际上将会导致高温下的混凝土强度为零。油覆盖未经再生处理的废旧沥青混合料，将封住病害，但是，当将水泥加入废旧沥青混合料时，破坏可能的水泥水化产物的形成。因此，加油不能获得高质量和高强度的冷再生沥青混合料。因此，为了活化旧沥青的潜力，必须找到一种能够消除这些缺点的添加剂。如果加入到废旧沥青混合料中的结构形成活化剂具有聚合的能力，增加粘附性并且不破坏水泥的结合键，则可以有效实现这一点。
发明内容
为了提高目前冷再生沥青混合料的抗高低温性能，并将废旧沥青混合料中旧沥青充分再生，本发明提供了一种废旧沥青混合料常温再生剂及其制备方法，通过本发明常温再生剂复杂的组成结构，使得水泥乳化沥青冷再生过程中水泥的强弹性键和沥青及环氧大豆油的粘塑性键相结合，进而促进簇类型相间过渡层的形成，进而有效提升冷再生沥青混合料的性能指标。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种废旧沥青混合料常温再生剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：将塑化剂环氧大豆油85～100重量份和改性剂马来酸酐3～7重量份于80～100℃搅拌30～60min以使其混合均匀得到聚合油；
步骤S2：将步骤S1得到的聚合油降温至30～40℃，加入表面活性剂质量浓度为1％～10％的乙烯基三乙氧基硅烷水溶液并搅拌混合均匀，养生30～300min得到产品废旧沥青混合料常温再生剂，所得产品避光贮存，该常温再生剂用于将废旧沥青混合料中的旧沥青充分再生得到冷再生沥青混合料。
进一步限定，所述废旧沥青混合料常温再生剂使水泥乳化沥青冷再生过程中水泥的强弹性键与沥青及环氧大豆油的粘塑性相结合，促使促进簇类型相间过渡层的形成，进而使得废旧沥青路面混合料通过常温再生剂再生后的性能优于常规沥青路面或水泥路面性能。
本发明所述的废旧沥青混合料常温再生剂，其特征在于是由上述方法制得的，该常温再生剂加入到回收废旧沥青混合料中即可制成冷再生沥青混合料，其中常温再生剂占回收废旧沥青混合料质量的1％～5％，冷再生沥青混合料与水泥、乳化沥青和水配制的沥青混凝土混合料能够用于道路表面层。
进一步限定，所述常温再生剂占回收废旧沥青混合料质量的4％，水泥占冷再生沥青混合料质量的2％，乳化沥青占冷再生沥青混合料质量的6％，水占冷再生沥青混合料质量的4％。
进一步限定，所述冷再生沥青混合料具有立体网状复合结构，该冷再生沥青混合料的粘塑性和弹性性能增强且抗变形能力提高。
利用本发明常温再生剂对废旧沥青混凝土路面进行再生的方法包括：根据《公路沥青路面再生技术规范》JTG F41中乳化沥青厂拌冷再生的设计要求进行设计，并加入本发明的常温再生剂，常温再生剂占回收废旧沥青混合料质量的1％～5％，即可制成冷再生沥青混合料，以进一步检验其性能。
本发明与现有技术相比具有以下积极有益效果：
1、通过本发明常温再生剂可以使旧沥青路面混合料再生后的性能优于常规沥青路面或水泥路面性能。
2、本发明采用的环氧大豆油浸入废旧沥青混合料后，能够有效打开和激活废旧沥青混合料中的旧沥青；在乙烯基三乙氧基硅烷的作用下，环氧大豆油可进一步聚合并且产生更强的沥青薄膜结构，使其可以承受动态载荷。同时，环氧大豆油与马来酸酐形成的聚合油具有必要的粘度和弹性以确保高温下的高强度和抗疲劳变性能。由于存在双官能活性基团，乙烯基三乙氧基硅烷具有优于其他硅烷的几个优点：乙烯基三乙氧基硅烷能够结合无机和有机材料起交联剂作用；在水存在下，硅烷环氧基团水解并形成具有反应性能力的硅烷基团(Si-OH)，这些基团能够与无机化合物反应。由于废旧沥青混合料微裂纹的交联，乙烯基三乙氧基硅烷的水溶液增强了颗粒料表面粘附和改性质量。乙烯基三乙氧基硅烷可以在油膜存在下通过形成水合产物簇来构造水泥，水合产物通过沥青膜的破裂而相互作用。乙烯基三乙氧基硅烷还在获得路面的结构层期间保证油膜聚合过程的持续。
3、与现有冷再生沥青混合料技术相比，本发明产品废旧沥青路面材料常温再生剂具有以下优点及优异效果：
(a)本发明使旧沥青混凝土的利用率从常规的30％提升至90％以上，可用于道路各个结构层，其经济和社会效益显著。
(b)本发明使再生后的沥青混合料具备立体网状复合结构，其粘塑性和弹性性能增强，抗变形能力提高。
(c)通过本发明制得的再生沥青混合料，在常温下施工，节约能源，同时避免大量温室及毒害气体排放，实现节能减排。
具体实施方式
下面对本发明具体实施过程中的技术方案进行清楚完整说明。
实例1-7所用废旧沥青混合料常温再生剂所选原材料组成及配比如表1所示：
表1实例所用常温活化再生剂原料组成(Kg)
本发明实施例1-3废旧沥青混合料常温再生剂的制备方法为：
a、按照实施例中所述废旧沥青混合料常温再生剂的组成及配比分别准备各种原料，将环氧大豆油和马来酸酐在90℃的温度下搅拌45min以使其混合均匀得到聚合油；
b、将步骤a所得聚合油降温至40℃，加入质量浓度为5％的乙烯基三乙氧基硅烷水溶液混合均匀，养生115min得到产品废旧沥青混合料常温再生剂，所得产品避光贮存。
本发明实施例4-5废旧沥青混合料常温再生剂的制备方法为：
a、按照实施例中所述废旧沥青混合料常温再生剂的组成及配比分别准备各种原料，将环氧大豆油和马来酸酐在100℃的温度下搅拌60min以使其混合均匀得到聚合油；
b、将步骤a所得聚合油降温至30℃，加入质量浓度为10％的乙烯基三乙氧基硅烷水溶液混合均匀，养生300min得到产品废旧沥青混合料常温再生剂，所得产品避光贮存。
本发明实施例6-7废旧沥青混合料常温再生剂的制备方法为：
a、按照实施例中所述废旧沥青混合料常温再生剂的组成及配比分别准备各种原料，将环氧大豆油和马来酸酐在80℃的温度下搅拌30min以使其混合均匀得到聚合油；
b、将步骤a所得聚合油降温至40℃，加入质量浓度为1％的乙烯基三乙氧基硅烷水溶液混合均匀，养生100min得到产品废旧沥青混合料常温再生剂，所得产品避光贮存。
采用新乡市市政道路铣刨的废旧沥青混凝土，根据《公路沥青路面再生技术规范》JT G F41中乳化沥青厂拌冷再生的设计要求进行设计，并加入上述实施例制得的常温再生剂，其中常温再生剂占回收废旧沥青混合料质量的4％，最终制成冷再生混合料，以进一步检验其性能。试验时加入2wt％水泥，6wt％乳化沥青，水4wt％。制得的冷再生混合料按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0704-2011试件制作方法制备试件，按规范要求测定60℃马歇尔稳定度和10℃、10mm/min应变速率条件下的劈裂强度，检测结果如表2所示。
| 实施例 | 60℃马歇尔稳定度/kN | 10℃劈裂强度(加载速率10mm/min)/MPa |
| 实施例1 | 9.4 | 0.93 |
| 实施例2 | 10.6 | 0.79 |
| 实施例3 | 8.9 | 1.15 |
| 实施例4 | 14.6 | 1.24 |
| 实施例5 | 13.0 | 0.93 |
| 实施例6 | 12.8 | 0.99 |
| 实施例7 | 14.3 | 1.18 |
从表中结果看，混合料的稳定度大于《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)表5.3.3-1密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准，均大于8kN的技术要求，故该沥青混凝土混合料可以应用于道路表面层。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。
Claims (2)
1.一种废旧沥青混合料常温再生剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：将塑化剂环氧大豆油85～100重量份和改性剂马来酸酐3～7重量份于80～100℃搅拌30～60min以使其混合均匀得到聚合油；
步骤S2：将步骤S1得到的聚合油降温至30～40℃，加入质量浓度为1%～10%的乙烯基三乙氧基硅烷水溶液并搅拌混合均匀，养生30～300min得到产品废旧沥青混合料常温再生剂，所得产品避光贮存。
2.根据权利要求1所述的方法制得的废旧沥青混合料常温再生剂。
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Denomination of invention: Room temperature regeneration agent for waste asphalt mixture and its preparation method Effective date of registration: 20231212 Granted publication date: 20211203 Pledgee: Limited by Share Ltd. Xinxiang branch Pledgor: HENAN GAOYUAN MAINTENANCE TECHNOLOGY OF HIGHWAY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980070864 |