CN112252107A - 基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料及其施工方法，该材料包括：沥青混合料基料，包括热再生沥青混合料和新沥青混合料，所述热再生沥青混合料包括回收沥青混合料、再生剂、活性剂和融合剂，所述活性剂由聚乙烯蜡、改性异构脂肪基封端聚醚、氧化聚乙烯蜡、改性支链醇醚乙氧基化合物、蓖麻油聚乙二醇醚中两种或两种以上组成；以及灌浆料，包括水泥、硅灰、细集料、性能增强剂、可分散丁苯乳胶粉和水，所述性能增强剂包括减水剂、引气剂、消泡剂和保水剂。本发明解决了热再生沥青混合料在强度、稳定性、空隙率等相关材料性能都有一定程度降低，一般用于道路的下面层或基层的问题。

Description

基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料及其施工方法

技术领域

本发明涉及半柔性路面技术领域，具体涉及一种基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料及其施工方法。

背景技术

随着交通基础设施建设的进行，国内的道路设施存量巨大，维修养护、改扩建产生大量的废弃沥青混凝土废料，从经济、环保、节能的角度上来看，大量的废旧沥青混合料是有待利用的资源。

沥青混合料热再生是通过对旧沥青路面加热软化，添加再生剂恢复沥青性能，将沥青旧料同新材料按一定的比例进行调配，使调配后的再生沥青具有适合的黏性和所需的路用性质。目前的技术水平条件下，再生的沥青混合料在强度、稳定性、空隙率等相关材料性能都有一定程度降低，一般用于道路的下面层或基层。热再生沥青的应用场景还是十分有限。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料及其施工方法，以解决热再生沥青混合料在强度、稳定性、空隙率等相关材料性能都有一定程度降低，一般用于道路的下面层或基层的问题。

为实现上述目的，提供一种基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料，包括：

沥青混合料基料，包括热再生沥青混合料和新沥青混合料，所述热再生沥青混合料包括回收沥青混合料、再生剂、活性剂和融合剂，所述活性剂由聚乙烯蜡、改性异构脂肪基封端聚醚、氧化聚乙烯蜡、改性支链醇醚乙氧基化合物、蓖麻油聚乙二醇醚中两种或两种以上组成；以及

灌浆料，包括水泥、硅灰、细集料、性能增强剂、可分散丁苯乳胶粉和水，所述性能增强剂包括减水剂、引气剂、消泡剂和保水剂。

进一步的，以质量百分比计，所述灌浆料包括45％～52％的水泥、4.1％～5.4％的硅灰、0.35％～0.45％的性能增强剂、0.5％～2.2％的可分散丁苯乳胶粉、13％～21％的水和余量的细集料。

进一步的，所述减水剂、所述引气剂、所述消泡剂和所述保水剂的重量比例为60～75：2～4：10～14：1～2。

进一步的，所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂。

进一步的，所述引气剂为松香树脂类引气剂。

进一步的，所述消泡剂是聚醚类消泡剂。

进一步的，所述保水剂为纤维素醚类保水剂。

进一步的，所述再生剂由芳烃油、环氧大豆油、烷基酚胺树脂、N’-二甲苯基对苯二胺、邻苯二甲酸二丁酯、羟基苯甲酸酯中两种或两种以上组成。

进一步的，所述融合剂由二氯甲烷、无水乙醇、乙醚、石油醚中两种或两种以上组成。

本发明提供一种基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据设计级配要求，筛分回收沥青混合料以获得所述回收沥青混合料的级配料；

加热所述级配料，并投入新沥青混合料、再生剂、活性剂和融合剂后搅拌获得沥青混合料基料；

将水泥、硅灰、细集料、性能增强剂、可分散丁苯乳胶粉和水混合搅拌获得灌浆料；

摊铺所述沥青混合料基料；

将所述灌浆料灌注入摊铺后的所述沥青混合料基料。

本发明的有益效果在于，本发明的基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料通过回收沥青混合料制备热再生沥青混合料，热再生沥青混合料和新沥青混合料利用活性剂获得性能较高、稳定、匀质的沥青混合料基料，配合高强度、高稳定性、高弯曲破坏应变与高灌入率的灌浆料，进而获得性能优异的半柔性路面，扩大了热再生沥青的使用范围，拓展了热再生沥青的应用领域。

附图说明

图1为本发明实施例的基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料的沥青混合料基料的级配曲线。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本发明提供了一种基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料，包括：热再生沥青混合料和灌浆料。

具体的，沥青混合料基料包括热再生沥青混合料和新沥青混合料。

热再生沥青混合料包括回收沥青混合料、再生剂、活性剂和融合剂。其中，活性剂由聚乙烯蜡、改性异构脂肪基封端聚醚、氧化聚乙烯蜡、改性支链醇醚乙氧基化合物、蓖麻油聚乙二醇醚中两种或两种以上组成。

新沥青混合料包括改性沥青、粗集料、细集料和矿粉。

灌浆料包括水泥、硅灰、细集料、性能增强剂、可分散丁苯乳胶粉和水。其中，性能增强剂包括减水剂、引气剂、消泡剂和保水剂。

沥青混合料基料生产过程，先将回收沥青混合料进行筛分，根据设计级配要求将筛选的合适的级配料进行加热处理后称重，然后与设计的新沥青混合料、再生剂、活性剂以及融合剂共同投入搅拌器进行加热搅拌获得沥青混合料基料，能有效改进沥青混合料性能。

生产半柔性路面材料的过程中，通过利用热再生技术及粒径筛选后的沥青混合料，不仅经济、环保、节能，而且对材料整体性能存在着益处。沥青老化的粘度与稠度变大，掺入部分热再生沥青混合料后，生成的沥青混合料基料的空隙率会大于设计空隙率；并且，回收沥青混合料(旧沥青骨料与旧沥青)经历过施工碾压、交通长期挤压，骨料与沥青充分贴合，沥青间闭合性气泡大大减少，开放性空隙多于新沥青混合料，有利于灌浆料的灌入。

热再生沥青混合料作为半柔性路面材料的骨架，其本身存在强度较低、稳定性较差的特性，需要灌入配套的强度高、稳定性好的高性能水泥浆，可以保证整体材料的各方面性能较高。

本发明的基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料的热再生沥青混合料，根据设计的性能指标要求来决定采用一定比例或者全部的热再生沥青混合料。根据泰波公式设计主骨架，然后测定主骨架的空隙率。根据主骨架的空隙率、热再生沥青混合料的孔隙率以及沥青混合料基料的设计空隙率，确定新沥青混合料的细集料及沥青用量，使新沥青混合料的细集料体积、矿粉体积、沥青体积及热再生沥青混合料的空隙体积的总和等于主骨架矿料空隙体积。

本发明的基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料中的活性剂在高温搅拌下通过液化增加沥青混合料基料中的轻质成分，促进沥青混合料基料中的沥青的胶质与沥青质分散，增加流动性，促进新老沥青充分混合，从而，在加热搅拌下获得性能较高、稳定、匀质的沥青混合料基料。

本发明的基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料中的灌浆料具有高强度、高稳定性、高弯曲破坏应变与高灌入率的优点。

本发明的基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料通过回收沥青混合料制备热再生沥青混合料，热再生沥青混合料和新沥青混合料利用活性剂获得性能较高、稳定、匀质的沥青混合料基料，配合高强度、高稳定性、高弯曲破坏应变与高灌入率的灌浆料，进而获得性能优异的半柔性路面，扩大了热再生沥青的使用范围，拓展了热再生沥青的应用领域。

在本实施例中，沥青混合料基料的设计级配如下表所示，沥青混合料基料的级配曲线如图1所示。

再生剂由芳烃油、环氧大豆油、烷基酚胺树脂、N’-二甲苯基对苯二胺、邻苯二甲酸二丁酯、羟基苯甲酸酯中两种或两种以上组成。再生剂通过与老沥青交融后溶解凝聚的沥青质，调节胶体结构，改善老化沥青性质。

融合剂由二氯甲烷、无水乙醇、乙醚、石油醚中两种或两种以上组成。融合剂促进新老沥青界面融化。

作为一种较佳的实施方式，以质量百分比计，灌浆料包括45％～52％的水泥、4.1％～5.4％的硅灰、0.35％～0.45％的性能增强剂、0.5％～2.2％的可分散丁苯乳胶粉、13％～21％的水和余量的细集料。

其中，性能增强剂的减水剂、引气剂、消泡剂和保水剂的重量比例为(60～75)：(2～4)：(10～14)：(1～2)。

在本实施例中，减水剂为粉体聚羧酸减水剂。减水剂的减水率达到30％以上。引气剂为松香树脂类引气剂。消泡剂是聚醚类消泡剂。保水剂为纤维素醚类保水剂。

减水剂分子能定向吸附于水泥颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷，通过静电排斥作用，促使水泥颗粒相互分散，絮凝结构解体，释放出被包裹部分水，从而有效地增加灌浆料的流动性。

引气剂可以使灌浆料引入稳定的小气泡，增强灌浆料的和易性。

消泡剂能在浆体稳定后消除部分气泡，恢复一定的流动性能，减少产品气泡，提高性能。

保水剂能锁住水分，增大灌浆料抗离析能力及抗泌水能力。

性能增强剂提高灌浆料的工作性能，稳定地获得拌合物的工作状态，使灌浆料能够达到抗离析性和流淌性的统一，并且降低水灰比，增强产品最终的强度与稳定性。

本发明的基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料的实验室实施具体过程如下：

(1)车辙板成型。

根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20中的T0703的要求制作沥青混合料基料的车辙板，并按T0708和T0711的试验方法测定沥青混合料的毛体积相对密度和最大理论相对密度，从而计算出沥青混合料基料的空隙率P。

(2)灌浆料制备及灌入试验。

按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30中的T0506的要求进行拌和配制。车辙板试件冷却至室温后，封好试模侧面及底部，进行灌浆试验。灌入过程中观察灌浆料流动状态及渗透速度，在不振的情况下观察材料自渗能力，然后振动车辙板并补充灌浆料，直至灌浆表面不再出现气孔，使混合料充分灌满，多余灌浆料用刮尺刮净，直至粗集料露出为止，整个成型过程1h内完成。灌浆料的流动度按JTG E30中的T 0508方法进行。

(3)试块成型及力学性能试验。

将灌浆料倒入40mm×40mm×160mm的试模中，将试模放入温度(20±3)℃、相对湿度大于90％的养护箱中进行养护，(24±3)h后取出脱模，然后将试件置于温度(20±1)℃的水池中养护，养护到一定龄期后取出试件，测定及抗折、抗压强度；同时将灌浆后的车辙板试件切割成4cm×4cm×15cm的条形试块，同条件养护至7天龄期，测试其抗折抗压强度。

灌浆料采用水泥、硅灰、细集料、减水剂、可分散丁苯乳胶粉制备半柔性路面灌浆料。水泥选用P·O 52.5级水泥，比表面积为373m²/kg。硅灰中SiO₂含量93％，比表面积28000m²/kg；细集料选用40～80目及80～120目砂；减水剂采用高性能聚羧酸减水剂，减水率大于30％；可分散丁苯乳胶粉。灌浆料配比为水泥与硅灰10:1，胶砂比2:1，水胶比0.39，丁苯胶粉掺量2％。制备的灌浆料的灌入率90％，抗压强度84MPa，抗折9.6MPa。制备的半柔性路面材料的抗压强度14.5MPa，抗折5.5MPa。

本发明提供一种基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料的施工方法，包括以下步骤：

S1：根据设计级配要求，筛分回收沥青混合料以获得所述回收沥青混合料的级配料；

S2：加热所述级配料，并投入新沥青混合料、再生剂、活性剂和融合剂后搅拌获得热再生沥青混合料；

S3：将水泥、硅灰、细集料、性能增强剂、可分散丁苯乳胶粉和水混合搅拌获得灌浆料；

S4：摊铺所述热再生沥青混合料；

S5：将所述灌浆料灌注入摊铺后的所述热再生沥青混合料。灌浆料自渗入热再生沥青混合料中以固结形成半柔性路面材料。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料，其特征在于，包括：

沥青混合料基料，包括热再生沥青混合料和新沥青混合料，所述热再生沥青混合料包括回收沥青混合料、再生剂、活性剂和融合剂，所述活性剂由聚乙烯蜡、改性异构脂肪基封端聚醚、氧化聚乙烯蜡、改性支链醇醚乙氧基化合物、蓖麻油聚乙二醇醚中两种或两种以上组成；以及

灌浆料，包括水泥、硅灰、细集料、性能增强剂、可分散丁苯乳胶粉和水，所述性能增强剂包括减水剂、引气剂、消泡剂和保水剂。

2.根据权利要求1所述的基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料，其特征在于，以质量百分比计，所述灌浆料包括45％～52％的水泥、4.1％～5.4％的硅灰、0.35％～0.45％的性能增强剂、0.5％～2.2％的可分散丁苯乳胶粉、13％～21％的水和余量的细集料。

3.根据权利要求2所述的基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料，其特征在于，所述减水剂、所述引气剂、所述消泡剂和所述保水剂的重量比例为60～75：2～4：10～14：1～2。

4.根据权利要求3所述的基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料，其特征在于，所述减水剂为粉体聚羧酸减水剂。

5.根据权利要求3所述的基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料，其特征在于，所述引气剂为松香树脂类引气剂。

6.根据权利要求3所述的基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料，其特征在于，所述消泡剂是聚醚类消泡剂。

7.根据权利要求3所述的基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料，其特征在于，所述保水剂为纤维素醚类保水剂。

8.根据权利要求1所述的基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料，其特征在于，所述再生剂由芳烃油、环氧大豆油、烷基酚胺树脂、N’-二甲苯基对苯二胺、邻苯二甲酸二丁酯、羟基苯甲酸酯中两种或两种以上组成。

9.根据权利要求1所述的基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料，其特征在于，所述融合剂由二氯甲烷、无水乙醇、乙醚、石油醚中两种或两种以上组成。

10.一种如权利要求1～9中任意一项所述的基于热再生沥青混合料的半柔性路面材料的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据设计级配要求，筛分回收沥青混合料以获得所述回收沥青混合料的级配料；

加热所述级配料，并投入新沥青混合料、再生剂、活性剂和融合剂后搅拌获得沥青混合料基料；

将水泥、硅灰、细集料、性能增强剂、可分散丁苯乳胶粉和水混合搅拌获得灌浆料；

摊铺所述沥青混合料基料；

将所述灌浆料灌注入摊铺后的所述沥青混合料基料。

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