CN111018407B - 一种再生橡胶沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，属于沥青技术领域，其技术方案要点是包括如下步骤：S1：按重量份称取橡胶油10‑30份、橡胶粉60‑80份，将橡胶粉加入橡胶油中在温度为20℃‑40℃的条件下溶胀6小时以上得到混合物；S2：在容器中加入重量份的新集料60‑80份进行混合，再将步骤S1中的混合物加入，再加入重量份的路面回收料20‑40份，基质岩沥青4‑10份、70#沥青1.7‑2.8份、填料6‑12份得到再生橡胶沥青混合料，达到提高再生沥青混合料的耐低温性能的效果。

Description

一种再生橡胶沥青混合料及其制备方法

技术领域

本发明涉及沥青技术领域，特别涉及一种再生橡胶沥青混合料及其制备方法。

背景技术

当前我国对节约资源和保护环境高度重视。公共交通是资源占用型和能源消耗型行业，是我国能源资源消耗大户。公路建设需要消耗大量的筑路材料，公路氧化也会产生大量的废旧路面材料，将废旧路面材料再生循环应用于公路基础建设和氧化，变废为宝，可以避免废弃材料堆放对土地的占用和环境的污染，可以减少石料、沥青的需求，降低公路养护成本。

现有的再生沥青混合料，主要是在再生沥青混合料中加入再生剂，再生剂一般都是抽出油、橡胶油之类的，还原旧沥青的性能，而橡胶油的添加量主要是根据旧沥青废料中沥青的含量来确定，而旧沥青废料中沥青的含量本身也比较少，从而使得橡胶油的添加量也很少，导致橡胶油在实际的生产过程中很难充分分散到旧沥青废料中，从而导致再生沥青混合料的耐低温性能比较差，而当将橡胶油的添加量增多时，再生沥青混合料的抗低温性能提高，但是再生沥青混合料的耐高温性能降低，从而使得再生沥青的抗车辙性能也降低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一是提供一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，达到提高再生沥青混合料的耐低温性能的效果。

本发明的上述技术目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：

S1：按重量份称取橡胶油10-30份、橡胶粉60-80份，将橡胶粉加入橡胶油中在温度为20℃-40℃的条件下溶胀6小时以上得到混合物；

S2：在容器中加入重量份的新集料60-80份进行混合，再将步骤S1中的混合物加入，再加入重量份的路面回收料20-40份，基质岩沥青4-10份、70#沥青1.7-2.8份、填料6-12份得到再生橡胶沥青混合料。

通过采用上述技术方案，橡胶油与橡胶粉的亲和性好，且橡胶油对橡胶粉具有一定的软化作用，所以先将橡胶油与橡胶粉进行混合后，使得橡胶粉与橡胶油发生溶胀作用，橡胶油渗入橡胶粉内，使得橡胶粉的颗粒直径增大，尤其是橡胶粉中的细小颗粒溶胀后，细小颗粒的量有效减少，从而有助于橡胶粉携带橡胶油充分扩散到新集料、路面回收料中，有效提高橡胶油在新集料、路面回收料中的分散性能，从而有效提高再生沥青的耐低温性能。此外橡胶粉通过溶胀后，基质岩沥青和70#沥青中含有的大量低分子油类物质经物理性的扩散而进入高分子橡胶颗粒的架构内，使得橡胶颗粒表面形成了沥青质含量很高的凝胶质，使得沥青混合料的粘度增加，不易出现流动变形的情况，同时因适度溶胀的橡胶颗粒仍然保留橡胶原本的特性，所以沥青混合料还具有一定程度的弹性性质，改善沥青混合料的抗老化性能和温度敏感性，增强了沥青的高温稳定性和低温抗裂性能。

橡胶油和橡胶粉在温度为20℃-40℃的条件下进行溶胀，主要是由于橡胶油和橡胶粉若在高温下溶胀时，橡胶中的网状大分子结构会出现适度氧化解聚，变成很多小体型网状结构的少许链状物，能够获得部分塑性和粘性，但是会使得橡胶粉失去部分原有的弹性，同时也会使得橡胶粉中网络结构被破坏，这样会导致沥青混合料的高温性能和弹性特性都会降低，因此在20℃-40℃的条件下进行溶胀6小时以上时，有效使得橡胶粉能够在橡胶中充分溶胀，同时也不会破坏橡胶分子中的网状结构。

橡胶粉是一种柔性材料，橡胶油与橡胶粉发生溶胀作用后，能够有效提高橡胶粉与基质岩沥青的相容性，同时也有效提高橡胶粉与新集料、路面回收料之间的粘结性能，橡胶粉与基质岩沥青在搅拌的过程中，会发生脱硫反应，这将有利于改善沥青在低温条件下的韧性，对沥青的低温性能起到良好的改善作用，而将橡胶粉通过橡胶油浸泡后，橡胶粉的弹性也会相应的提高，从而使得沥青的弹性恢复性能也相应的提高，沥青弹性恢复性能的提升，对沥青的低温脆性起到一定的抵抗作用，从而有效提高沥青混合料的低温性能。

本发明进一步设置为，步骤S1中，橡胶油与橡胶粉的重量比在0.9-1.2:2.6-3.1。

通过采用上述技术方案，过量的橡胶油能够有效提高橡胶沥青混合料的耐低温性能，但是过量的橡胶油不仅会增加加工成本，同时沥青的耐高温性能也相应的降低，而橡胶粉的添加能够增加橡胶沥青混合料的粘度，但是过量的橡胶粉会影响沥青混合料的施工性能，因此，橡胶油与橡胶粉的重量比在0.9-1.2:2.6-3.1时，能够有效提高橡胶沥青混合料的耐低温和施工性能。

本发明进一步设置为，路面回收料的粒径级配为0-6mm、6-15mm。

本发明进一步设置为，新骨料包括粗集料30-40、细集料20-26份。

通过采用上述技术方案，粗集料构成混合料的骨架，为混合料提供强有力的支撑，而细集料填充于粗集料构成的骨架空隙中，提高沥青混合料的抗压强度，同时细集料的比表面积大于粗集料的比表面积，从而使得细集料的表面裹了更多的沥青膜，从而有效提高细集料与粗集料之间的断裂能，从而有效提高沥青混合料的抗压强度和耐低温性能。

本发明进一步设置为，细集料采用机制砂。

通过采用上述技术方案，机制砂表面粗糙、棱角性好，从而有助于融化后的橡胶粉与机制砂紧密结合，从而有助于提高机制砂与橡胶颗粒的粘结性能，从而有助于提高橡胶沥青混合料抗压强度。

本发明进一步设置为，基质岩沥青中沥青的含量在22%-30%，基质岩沥青中沥青与新集料的油石比为3.0%-3.6%。

本发明进一步设置为，粗集料为规格为4.75mm-9.5mm的通过率为48%-73%、9.5mm-13.2mm通过率为73%-95%、13.2mm-16mm的通过率为95%-100%石灰岩。

通过采用上述技术方案，由于岩沥青中既有酸性物质也有碱陛物质，而石灰岩表面是具有微孔的矿料，从而使得岩沥青中活性较高的沥青质吸附在矿料表面，而溶化后的树脂吸附在石灰岩表层小孔中，而橡胶粉中的橡胶油则沿着毛细管被吸收到石灰岩内部，从而有效提高岩沥青与粗集料之间的粘结性能，从而有助于改善沥青混合料的热稳定性与水稳定性。

本发明进一步设置为，填料为石灰岩矿粉。

本发明的目的二：提供一种再生橡胶沥青混合料的制备方法制得的再生橡胶沥青混合料。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、将橡胶粉与橡胶油先进行溶胀后，有助于橡胶粉充分扩散到沥青混合料中，在高温下进行操作时，有助于橡胶粉表面粘附沥青，提高沥青与粗集料之间的粘结性能；

2、有助于改善沥青混合料的热稳定性和水稳定性；

3、明显改善再生沥青混合料低温性能；

4、相比于传统再生剂，本发明将橡胶粉先与橡胶油混合，添加工艺简单，易于操作；

5、传统再生剂由于添加量太小，而在实际生产中拌和时间均较短，因此无法达到均匀分散的效果，而本发明中橡胶粉通过橡胶油溶胀后，能够均匀扩散到沥青混合料中，能够拌和均匀，效果好。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：

S1：按重量份称取橡胶油10份、橡胶粉80份，将橡胶粉加入橡胶油中在温度为20℃的条件下溶胀6小时以上得到混合物；

S2：在容器中加入重量份的新集料80份进行混合，再将步骤S1中的混合物加入，再加入重量份的路面回收料20份、基质岩沥青4份、70#沥青1.7份、再加入填料6份得到再生橡胶沥青混合料；其中新骨料包括粗集料30份、细集料20份；其中基质岩沥青中沥青的含量为22%。

实施例2

一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：

S1：按重量份称取橡胶油20份、橡胶粉70份，将橡胶粉加入橡胶油中在温度为30℃的条件下溶胀6小时以上得到混合物；

S2：在容器中加入重量份的新集料70份进行混合，再将步骤S1中的混合物加入，再加入重量份的路面回收料30份、基质岩沥青7份、70#沥青2.2份、填料9份得到再生橡胶沥青混合料；其中新骨料包括粗集料35份、细集料23份；其中基质岩沥青中沥青的含量为26%

实施例3

一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：

S1：按重量份称取橡胶油30份、橡胶粉60份，将橡胶粉加入橡胶油中在温度为40℃的条件下溶胀6小时以上得到混合物；

S2：在容器中加入重量份的新集料60份进行混合，再将步骤S1中的混合物加入，再加入重量份的路面回收料40份、基质岩沥青10份、70#沥青2.8份、填料12份得到再生橡胶沥青混合料；其中新骨料包括粗集料40份、细集料26份；其中基质岩沥青中沥青的含量为30%。

实施例4

一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，与实施例2的不同之处在于，步骤S1中，橡胶油与橡胶粉的重量比在0.9:2.6，即橡胶油22份、橡胶粉63.5份。

实施例5

一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，与实施例2的不同之处在于，步骤S1中，橡胶油与橡胶粉的重量比在1.0:2.8，即橡胶油24份、橡胶粉67.2份。

实施例6

一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，与实施例2的不同之处在于，步骤S1中，橡胶油与橡胶粉的重量比在1.2:3.1，即橡胶油28份、橡胶粉72.3份。

实施例7

一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，与实施例2的不同之处在于，70#沥青与新集料的油石比为3.0%，即，70#沥青2.1份、新集料70份。

实施例8

一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，与实施例2的不同之处在于，70#沥青与新集料的油石比为3.3%，即70#沥青2.3份、新集料70份。

实施例9

一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，与实施例2的不同之处在于，70#沥青与新集料的油石比为3.6%，即70#沥青2.5份、新集料70份。

对比例1

一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，与实施例2的不同之处在于，将所有原料一起加入进行混合得到再生橡胶沥青混合料。

对比例2

一种再生橡胶沥青混合料，与实施例2的不同之处在于，原料中不含有基质岩沥青。

性能检测

对实施例1-9和对比例1-2中的再生橡胶沥青混合料进行耐低温抗裂性能、高温抗车辙性能、水稳性能，检测结果如表1所示，检测依据《公路沥青与沥青混合料试验规程》（ITGE20-2011）中的相关技术要求执行。

高温性能采用车辙板试验评估，车辙试验采用轮碾法，用300mm×300mm×50mm的板块试模成型，先在一个方向碾压2个往返，然后反方向碾压12个往返，并采用变形趋于稳定之后45min-60min的时间段来计算车辙动稳定度，以此表征混合料的抗永久变形能力。

弯拉应变检测：小梁试验采用试验温度-10℃，加载速率为50mm/min，试件采用轮碾成型后切制的长250mm，款30mm，高35mm的棱柱体小梁；

冻融循环试验采用如下温度循环：20℃水浴中浸泡30min，然后装袋，加入10ml清水并于-18℃环境下放置16h，放入60℃水浴里面加热24h，然后进行三次循环。油石比为基质岩沥青中沥青与新集料的重量比。

马歇尔稳定度试验采用标准马歇尔试件放置在60℃水浴中浸泡30min，加载速率为50mm/min.浸水马歇尔试验试验方法与标准马歇尔试验方法的不同之处在于，试件在60℃水浴中浸泡48小时，其余步骤相同。浸水马歇尔稳定度试验供检验沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力时使用。

表1再生橡胶沥青混合料检测结果表

项目	油石比/%	橡胶油与橡胶粉的比值	动稳定度（次/mm）	弯拉应变（με）	冻融劈裂强度比（%）	浸水马歇尔残留稳定度（%）
							标准要求	—	—	≮1000	≮2000	≮75	≮80
实施例1	2.1	0.125	4289	2314	82	84
							实施例2	3.1	0.286	4377	2778	85	87
实施例3	4.6	0.5	4236	2546	83	86
							实施例4	3.1	0.346	4386	2780	88	89
实施例5	3.1	0.357	4425	2783	92	92
							实施例6	3.1	0.387	4394	2783	89	90
实施例7	3.0	0.286	4389	2780	89	90
							实施例8	3.3	0.286	4413	2781	93	95
实施例9	3.6	0.286	4406	2781	90	94
							对比例1	3.1	0.286	3158	2113	78	82
对比例2	3.1	0.286	2432	2103	79	81

从上表可知：

实施例1-3中，实施例2中的各项性能均优于实施例1和实施例3中的各项性能，且随着油石比和橡胶油与橡胶粉比值的增加，实施例1-3中的动稳定度、弯拉应变、冻融劈裂强度比、浸水马歇尔残留稳定度也都先升高再降低，说明实施例2中的配比更加有助于提高沥青混合料的各项性能；同时随着油石比的增加，动稳定度下降，主要是由于沥青含量的增加，使得沥青混合料中游离沥青产生，从而减少新集料之间的内摩阻力和稳定性，从而使得动稳定度也相应的下降；随着油石比的增加，沥青混合料的弯拉应变逐渐增高再降低，主要是由于沥青黏度和由沥青由于集料相互作用而产生的粘结力，而且还依赖于自由沥青所提供的黏聚力，随油石比的增加，裹附集料表面的沥青膜增厚，自由沥青相对量增大，过多的自由沥青使沥青的胶结能力降低，弯拉应变增大，从而使得沥青混合料的低温应变性能得到改善；

实施例4-6与实施例2相比，当油石比相同时，随着橡胶油与橡胶粉比值的增加，动温定度、冻融劈裂强度比和浸水马歇尔残留稳定度也相应的增加，但是冻融劈裂强度比和浸水马歇尔残留稳定度的增长率高于动稳定度的增长率，说明橡胶油与橡胶粉的比值对沥青混合料的高温性能影响比较小，但对沥青混合料的低温性能影响比较大，主要是由于溶胀后的橡胶粉能够扩散均匀，填充沥青混合料中的孔隙率，从而提高沥青混合料在低温时的抗剥落性能；

实施例7-9与实施例2相比，当橡胶油与橡胶粉的比值相同时，随着油石比的增加，实施例7-9中沥青混合料的动稳定度、冻融劈裂强度比和浸水马歇尔残留稳定度均高于实施例2中的动稳定度、冻融劈裂强度比和浸水马歇尔残留稳定度，主要是由于随着70#沥青的增加，从而使得沥青混合料的各项性能更加稳定，沥青与新集料之间的粘结强度也相应的增加，提高沥青混合料的动稳定度、冻融劈裂强度比和浸水马歇尔残留稳定度；

对比例1与实施2相比，当将所有的原料一起加入时，沥青混合料的动稳定度、弯拉应变、冻融劈裂强度比和浸水马歇尔残留稳定度均低于实施例2中的各项性能，说明当橡胶粉未经橡胶油溶胀时，橡胶油的利用率低，使得沥青混合料的性能也相应的降低；

对比例2与实施例2相比，当原料中没有基质岩沥青时，沥青混合料的各项性能均低于实施例2中的各项性能，且对比例2中的动稳定度也低于对比例1中的动稳定度，主要是由于基质岩沥青中不仅含有沥青，同时也含有一些矿物质，沥青将矿物质进行包裹后，能够起到加强的作用。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：按重量份称取橡胶油10-30份、橡胶粉60-80份，将橡胶粉加入橡胶油中在温度为20℃-40℃的条件下溶胀6小时以上得到混合物；橡胶油与橡胶粉的重量比在0.9-1.2:2.6-3.1

S2：在容器中加入重量份的新集料60-80份进行混合，再将步骤S1中的混合物加入，再加入重量份的路面回收料20-40份、基质岩沥青4-10份、70#沥青1.7-2.8份、填料6-12份得到再生橡胶沥青混合料。

2.根据权利要求1所述的一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，其特征在于：路面回收料的粒径级配为0-6mm、6-15mm。

3.根据权利要求1所述的一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，其特征在于：新骨料包括粗集料30-40、细集料20-26份。

4.根据权利要求1所述的一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，其特征在于：细集料采用机制砂。

5.根据权利要求1所述的一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，其特征在于：基质岩沥青中沥青的含量在22%-30%，70#沥青与新集料的油石比为3.0%-3.6%。

6.根据权利要求1所述的一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，其特征在于：粗集料的规格为4.75mm-9.5mm的通过率为48%-73%、9.5mm-13.2mm通过率为73%-95%、13.2mm-16mm的通过率为95%-100%石灰岩。

7.根据权利要求1所述的一种再生橡胶沥青混合料的制备方法，其特征在于：填料为石灰岩矿粉。

8.一种如权利要求1-7任一所述的再生橡胶沥青混合料的制备方法制得的再生橡胶沥青混合料。