CN113354339A - 一种环保型厂拌热再生沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

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CN113354339A CN202110760527.4A CN202110760527A CN113354339A CN 113354339 A CN113354339 A CN 113354339A CN 202110760527 A CN202110760527 A CN 202110760527A CN 113354339 A CN113354339 A CN 113354339A
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蔡红梅
王本财
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Shanghai Prosperity Road Construction Engineering Co ltd
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Abstract

本申请涉及一种环保型厂拌热再生沥青混合料及其制备方法。一种环保型厂拌热再生沥青混合料，由如下重量份数的组分组成：集料1500‑2000份；再生沥青料300‑500份；矿粉200‑250份；抗剥落剂3‑5份；改性沥青120‑150份；所述改性沥青由以下步骤制备获得：a、先将沥青与改性液真空、加热混合，制得沥青混合液，保温备用；b、再将沥青混合液、填料和分散剂真空、加热混合，制得改性沥青，保温备用；所述改性液由氢化萜烯树脂、酚醛树脂和邻甲酚醛环氧树脂组成。本申请的沥青混合料，具有绿色环保、防水抗裂的优点。

Description

一种环保型厂拌热再生沥青混合料及其制备方法
技术领域
本申请涉及沥青混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种环保型厂拌热再生沥青混合料及其制备方法。
背景技术
沥青混凝土是一种人工选配集料后与路用沥青，在一定比例条件下拌制而成的混合料。随着城镇化道路建设的推进，该类混合料由于其优良的特性被广泛应用。而且随着道路建设的不断迭代，大量废旧沥青路面材料的产生，针对废旧沥青路面材料进行回收利用的环保型沥青混合料也随之应运而生。
相关技术中的环保型沥青混合料由集料、矿粉、沥青和再生沥青料在一定条件下混合组成的。其中再生沥青料则是由废旧沥青路面经翻挖、破碎、筛分，并与再生剂加热混合后，可重新达到工程使用的标准的沥青混合料。上述环保型沥青混合料通过对废旧沥青路面进行回收利用，在环境和经济上取得了明显的效益的同时，能满足基本的使用标准。
上述环保型沥青混合料的虽能达到工程使用的最低标准，但其普遍防水能力较差，在长时间使用过程中，易因积水等现象出现开裂、车辙，继而严重影响了沥青路面的使用寿命。
发明内容
为了提高沥青混合料的防水性能，本申请提供一种环保型厂拌热再生沥青混合料及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种环保型厂拌热再生沥青混合料，采用如下的技术方案：一种环保型厂拌热再生沥青混合料，由如下重量份数的组分组成：
集料1500-2000份；
再生沥青料300-500份；
矿粉200-250份；
粘结剂5-8份；
改性沥青120-150份；
所述改性沥青由以下步骤制备获得：
a、先将沥青与改性液真空、加热混合，制得沥青混合液，保温备用；
b、再将沥青混合液、填料和分散剂真空、加热混合，制得改性沥青，保温备用；
所述改性液由氢化萜烯树脂、酚醛树脂和邻甲酚醛环氧树脂组成。
通过采用上述技术方案，沥青经改性液和填料在真空状态下混合改性后，其与集料和再生沥青料间结合力度更强的同时，沥青混合料内孔隙率进一步降低，继而保障了沥青混合料的防水性能。氢化萜烯树脂、酚醛树脂和邻甲酚醛环氧树脂可通过三者间相互协同，激活沥青上活性基团并与改性液相交联，在集料和再生沥青料的表面形成致密蔓状结构的同时，蔓状结构呈彼此交联重合，继而与集料、再生沥青料交联堆叠构成防水层，保障了沥青混合料的浸水残留稳定度。
优选的，所述改性液由氢化萜烯树脂、酚醛树脂和邻甲酚醛环氧树脂按重量比1：(0.5-1)：(3-5)组成。
通过采用上述技术方案，上述配比的氢化萜烯树脂、酚醛树脂和邻甲酚醛环氧树脂，能够通过三者间的协同增效，显著提高沥青表面活性基团结合能力，并在集料与再生沥青料间形成致密的蔓状结构，蔓状结构层层堆叠交联，与集料和再生沥青料组合形成防水层。且蔓状结构本身具有一定微变形能力，沥青料间的承载受力强度提高的同时，受外力发生形变时，仍具有良好的防水能力，保障了沥青混合料的浸水残留稳定度。
优选的，a中沥青与改性液按重量比1：(0.3-0.5)混合。
通过采用上述技术方案，上述配比的沥青与改性液，两者结合效果更好的同时，所形成的蔓状结构更为复杂致密，沥青混合液在与分散剂和填料混合后，所制得的改性沥青能与集料、再生沥青料间形成厚实紧密的防水层，继而保障了沥青混合料的浸水残留稳定度。
优选的，b中沥青混合液、填料和分散剂按重量比1：(0.2-0.3)：(0.05-0.15)混合。
通过采用上述技术方案，上述配比沥青混合液、填料和分散剂制得的改性沥青，其在与集料和再生沥青料结合后，可构成致密的蔓状网络结构，继而蔓状网络结构相互堆积交联后，可与集料和再生沥青形成厚实的防水层，且沥青混合料的抗外力性能较强，继而减少了因沥青混合料开裂导致沥青防水性能降低现象的发生。
优选的，所述分散剂由古尔胶和废旧石蜡按重量比按重量比1：(0.5-0.8)组成。
通过采用上述技术方案，上述配比古尔胶和废旧石蜡混合制成的分散剂，可通过两者的配合使用，使得填料可以充分混合到沥青混合液中，且沥青混合液内各组分不易发生沉降，继而所制得沥青混合料中各组分间内膜阻力加强，不易因干裂等现象导致防水性能降低。
优选的，所述填料由线性填料和网状填料按重量比1：(0.2-0.3)组成。
通过采用上述技术方案，上述配比线性填料和网状填料的添加，配合改性液的使用后，可与改性沥青交联形成的蔓状结构相结合，蔓状结构分支化更强的同时，与沥青的结合效果更好，继而所形成防水层的结构更为紧密厚实。
优选的，所述抗剥落剂由环氧氯丙烷和聚乙烯醇按重量比1：(5-8)组成。
通过采用上述技术方案，上述配比环氧氯丙烷和聚乙烯醇混合制成的抗剥落剂，可通过两者的协同促进作用，与改性沥青形成的蔓状结构相互交联填充，继而加强了集料与改性沥青间的结合强度，改性沥青与集料间不易发生剥落，保障了沥青混合料的防水性能。
第二方面，本申请提供一种环保型厂拌热再生沥青混合料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种环保型厂拌热再生沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
S1、先将集料、再生沥青料及矿粉按对应重量份数混合，制得混合集料；
S2、再将混合集料、抗剥落剂与改性沥青按对应重量份数加热至180-220℃后，搅拌混合，即可制得环保型沥青混合料。
通过采用上述技术方案，上述制备工艺步骤简便的同时，各项参数条件易于达到，且各组分原料易于获得，有利于产业化生产，并制得性能稳定的沥青混合料，且生产成本较低，部分原料均为废旧回收料，绿色环保。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请通过改性沥青在集料和再生沥青料的表面形成致密的蔓状结构，蔓状结构彼此相互交联堆叠，并与集料和再生沥青料形成致密复杂的层状结构，使得沥青料具有良好受力能力的同时，抗水性能大幅提高，继而保障了沥青混合料的浸水残留稳定度；
2、本申请通过环氧氯丙烷和聚乙烯醇两者的协同作用，进一步填充了沥青混合料内的空隙，继而增大了沥青混合料间各组分结合强度的同时，改性沥青与集料间不易发生剥落，且相比单一组分的使用，防水性能的提升更显著；
3、本申请的制备方法简单，原料低成本环保，且参数条件易于控制，因此，有利于产业化生产制得大批量性能稳定的具有防水性能的环保型沥青混合料。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请的各实施例中所用的原料，除下述特殊说明之外，其他均为市售：
集料，采用粒径为5-15mm连续级配的碎石；
氢化萜烯树脂，CAS号为9003-74-1，采购自山东力昂新材料科技有限公司；
酚醛树脂，CAS号为9003-35-4，采购自济南云佰汇生物科技有限公司；
邻甲酚醛环氧树脂，牌号为NPCN-704，采购自佛山市捷柯新材料有限公司；
再生沥青料，粘度值为1.8-2.8pa.s(135℃)，针入度值为20-25(25℃)；
沥青，型号HK-4，采购自河北涵凯能源科技发展有限公司；
矿粉，为S95级矿渣粉，采购自灵寿县健石矿物粉体厂；
古尔胶，工业级古尔胶，采购自江苏东聚生物科技有限公司；
废旧石蜡，含油量为2-4％；
环氧氯丙烷，CAS登录号106-89-8，采购自济南普莱华化工有限公司；
聚乙烯醇，型号cx336，采购自山东初鑫化工有限公司。
制备例
制备例1
一种改性沥青，其制备步骤如下：
a、先将沥青与改性液按重量比1:0.2在负压抽真空状态下，加热至220℃，再以2000r/min的转速搅拌混合30min，制得沥青混合液，保温备用；
改性液由氢化萜烯树脂、酚醛树脂和邻甲酚醛环氧树脂按重量比1:0.25:2组成。
b、再将沥青混合液、填料和分散剂按重量比1：0.1：0.01在负压抽真空状态下，加热至200℃，再以1500r/min的转速，搅拌混合30min,制得改性沥青，保温备用；
分散剂为石蜡，采购自济宁三石生物科技有限公司；
填料为木质素纤维，采购自山东森泓工程材料有限公司。
制备例2
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，改性液由氢化萜烯树脂、酚醛树脂和邻甲酚醛环氧树脂按重量比1：0.5：3组成。
制备例3
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，改性液由氢化萜烯树脂、酚醛树脂和邻甲酚醛环氧树脂按重量比1：0.75：4组成。
制备例4
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，改性液由氢化萜烯树脂、酚醛树脂和邻甲酚醛环氧树脂按重量比1：1：5组成。
制备例5
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，改性液由氢化萜烯树脂、酚醛树脂和邻甲酚醛环氧树脂按重量比1：1.25：6组成。
制备例6
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，a中沥青与改性液按重量比1：0.3混合。
制备例7
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，a中沥青与改性液按重量比1：0.4混合。
制备例8
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，a中沥青与改性液按重量比1：0.5混合。
制备例9
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，a中沥青与改性液按重量比1：0.6混合。
制备例10
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，b中沥青混合液、填料和分散剂按重量比1：0.2：0.05混合。
制备例11
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，b中沥青混合液、填料和分散剂按重量比1：0.25：0.10混合。
制备例12
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，b中沥青混合液、填料和分散剂按重量比1：0.3：0.15混合。
制备例13
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，b中沥青混合液、填料和分散剂按重量比1：0.4：0.2混合。
制备例14
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，所述分散剂由古尔胶和废旧石蜡按重量比按重量比1：0.3组成。
制备例15
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，所述分散剂由古尔胶和废旧石蜡按重量比按重量比1：0.5组成。
制备例16
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，所述分散剂由古尔胶和废旧石蜡按重量比按重量比1：0.65组成。
制备例17
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，所述分散剂由古尔胶和废旧石蜡按重量比按重量比1：0.8组成。
制备例18
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，所述分散剂由古尔胶和废旧石蜡按重量比按重量比1：1组成。
制备例19
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，所述填料由线性填料和网状填料按重量比1：0.1组成；
线性填料为木质素纤维；
网状填料为聚丙烯网状纤维。
制备例20
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，所述填料由线性填料和网状填料按重量比1：0.2组成；
线性填料为木质素纤维；
网状填料为聚丙烯网状纤维。
制备例21
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，所述填料由线性填料和网状填料按重量比1：0.25组成；
线性填料为木质素纤维；
网状填料为聚丙烯网状纤维。
制备例22
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，所述填料由线性填料和网状填料按重量比1：0.3组成；
线性填料为木质素纤维；
网状填料为聚丙烯网状纤维。
制备例23
一种改性沥青，与制备例1的区别之处在于，所述填料由线性填料和网状填料按重量比1：0.4组成；
线性填料为木质素纤维；
网状填料为聚丙烯网状纤维。
实施例
实施例1
一种环保型厂拌热再生沥青混合料，各组分及其相应的重量如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
S1、先将集料、再生沥青料及矿粉按对应重量份数以1000r/min搅拌30min，制得混合集料。
S2、再将混合集料、抗剥落剂与改性沥青按对应重量份数加热至180℃后，以2000r/min搅拌20min，即可制得环保型沥青混合料；
其中抗剥落剂为聚乙烯醇。
实施例2-6
一种环保型厂拌热再生沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量如表1所示。
表1实施例1-6中各组分及其重量(kg)
Figure BDA0003148914870000071
实施例7-28
一种环保型厂拌热再生沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，所用改性沥青的使用情况不同，具体对应关系如表2所示。
表2实施例7-28中改性沥青使用情况对照表
Figure BDA0003148914870000072
Figure BDA0003148914870000081
实施例29一种环保型厂拌热再生沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，所述抗剥落剂为环氧氯丙烷。
实施例30
一种环保型厂拌热再生沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，所述抗剥落剂由环氧氯丙烷和聚乙烯醇按重量比1：3组成。
实施例31
一种环保型厂拌热再生沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，所述抗剥落剂由环氧氯丙烷和聚乙烯醇按重量比1：5组成。
实施例32
一种环保型厂拌热再生沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，所述抗剥落剂由环氧氯丙烷和聚乙烯醇按重量比1：6.5组成。
实施例33
一种环保型厂拌热再生沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，所述抗剥落剂由环氧氯丙烷和聚乙烯醇按重量比1：8组成。
实施例34
一种环保型厂拌热再生沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，所述抗剥落剂由环氧氯丙烷和聚乙烯醇按重量比1：10组成。
对比例
对比例1
一种环保型厂拌热再生沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，沥青没有进行改性处理。
对比例2
一种环保型厂拌热再生沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，改性液中不含氢化萜烯树脂。
对比例3
一种环保型厂拌热再生沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，改性液中不含酚醛树脂。
对比例4
一种环保型厂拌热再生沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，改性液中不含邻甲酚醛环氧树脂。
对比例5
一种环保型厂拌热再生沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，改性液中不含氢化萜烯树脂和酚醛树脂。
对比例6
一种环保型厂拌热再生沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，改性液中不含氢化萜烯树脂和邻甲酚醛环氧树脂。
对比例7
一种环保型厂拌热再生沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，改性液中不含酚醛树脂和邻甲酚醛环氧树脂。
性能检测试验
检测方法
分别取实施例1-34和对比例1-7制得的沥青混合料作为测试对象，采用标准击实法制备成101.6±0.2mm x 63.5±1.3mm的标准马歇尔试件，测试其马歇尔稳定度，再将标准马歇尔试件放在恒温水槽内保温48h后,再次测试其马歇尔稳定度，计算得到浸水残留稳定度，两次测试方法和步骤均相同，测试计算结果计入下表3中。具体测试步骤依据JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0709-2011《沥青混合料马歇尔稳定度试验》。
表3性能测试结果
Figure BDA0003148914870000101
Figure BDA0003148914870000111
Figure BDA0003148914870000121
结合实施例1-6和对比例1并结合表3可以看出，实施例1-6在测试过程中均符合JTF F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》，即马歇尔稳定度均高于8.30kN，浸水残留稳定度均高于80％。其中对比例1中由于未采用改性沥青，其马歇尔稳定度较低的同时，浸水残留稳定度大幅度降低。
实施例3为优选实施例，即采用实施例3中各组分配比制成的沥青混合料，其马歇尔稳定度较高，为8.93kN，其浸水残留稳定度较高，为92.1％，由此可见通过改性沥青的添加，改性沥青与集料和再生沥青料混合后，形成的蔓状结构，赋予了该沥青混合料较好的防水性能，在应用于道路施工时，安全性高，不易因积水现象导致开裂、车辙，继而保障了沥青路面的使用寿命。
结合实施例7-10和对比例2-7并结合表3可以看出，实施例7-10在测试过程中均符合JTF F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》，即马歇尔稳定度均高于8.30kN，浸水残留稳定度均高于80％。其中对比例2-7中由于未同时使用改性液中的三种组分，其马歇尔稳定度较低的同时，浸水残留稳定度均有不同程度的降低。
实施例8为优选实施例，即采用制备例3中各组分配比制成的改性液，其对沥青混合料防水性能的提升效果最好，其马歇尔稳定度为9.01kN，其浸水残留稳定度为93.7％。由此可见改性沥青中的三种组分具有协同作用，三者配合使用所形成的蔓状结构较为复杂致密，继而由蔓状结构交联形成的防水层更为厚实紧密，该沥青混合料的防水性能较好，在应用于道路建设时，不易因积水现象导致开裂、车辙，沥青路面的使用寿命较长。
结合实施例11-14结合表3可以看出，实施例11-14在测试过程中均符合JTF F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》，即马歇尔稳定度均高于8.30kN，浸水残留稳定度均高于80％。其中实施例12为优选实施例，即采用制备例7中改性液与沥青的配比，两者的结合效果更好，其马歇尔稳定度为8.82kN，其浸水残留稳定度为90.9％。由此可见该配比下制得的改性沥青能与集料、再生沥青料间形成更为厚实紧密的防水层，保障了沥青混合料的浸水残留稳定度。
结合实施例15-18结合表3可以看出，实施例15-18在测试过程中均符合JTF F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》，即马歇尔稳定度均高于8.30kN，浸水残留稳定度均高于80％。其中实施例16为优选实施例，即采用制备例11中沥青混合液、填料和分散剂的配比，其对沥青混合料防水性能的提升较为显著，其马歇尔稳定度为8.87kN，其浸水残留稳定度为91.3％。
结合实施例19-23结合表3可以看出，实施例19-23在测试过程中均符合JTF F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》，即马歇尔稳定度均高于8.30kN，浸水残留稳定度均高于80％。其中实施例21为优选实施例，即采用制备例16中配比制得的分散剂，其对沥青混合料防水性能的提升较为显著，其马歇尔稳定度为8.90kN，其浸水残留稳定度为91.7％。
结合实施例24-28结合表3可以看出，实施例24-28在测试过程中均符合JTF F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》，即马歇尔稳定度均高于8.30kN，浸水残留稳定度均高于80％。其中实施例26为优选实施例，即采用制备例21中配比制得的填料，其填充改性效果最好，对沥青混合料防水性能的提升较为显著，其马歇尔稳定度为8.81kN，其浸水残留稳定度为91.1％。
结合实施例29-34结合表3可以看出，实施例29-34在测试过程中均符合JTF F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》，即马歇尔稳定度均高于8.30kN，浸水残留稳定度均高于80％。其中实施例32为优选实施例，采用该配比下抗剥落剂制得的沥青混合料，其马歇尔稳定度为9.19kN，其浸水残留稳定度为93.5％。由此可见抗剥落剂中的两种组分具有协同作用，且两者配合使用时，进一步填充了沥青混合料内空隙，且增大了沥青混合料间各组分结合强度，继而改性沥青与集料间不易发生剥落，在应用于道路建设时，沥青路面不易因受外力或积水现象导致开裂、车辙，安全性较高。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种环保型厂拌热再生沥青混合料，其特征在于，由如下重量份数的组分组成：
集料1500-2000份；
再生沥青料 300-500份；
矿粉200-250份；
抗剥落剂3-5份；
改性沥青 120-150份；
所述改性沥青由以下步骤制备获得：
a、先将沥青与改性液真空、加热混合，制得沥青混合液，保温备用；
b、再将沥青混合液、填料和分散剂真空、加热混合，制得改性沥青，保温备用；
所述改性液由氢化萜烯树脂、酚醛树脂和邻甲酚醛环氧树脂组成。
2.根据权利要求1所述的环保型厂拌热再生沥青混合料，其特征在于，所述改性液由氢化萜烯树脂、酚醛树脂和邻甲酚醛环氧树脂按重量比1：（0.5-1）：（3-5）组成。
3.根据权利要求1所述的环保型厂拌热再生沥青混合料，其特征在于，a中沥青与改性液按重量比1：（0.3-0.5）混合。
4.根据权利要求1所述的环保型厂拌热再生沥青混合料，其特征在于，b中沥青混合液、填料和分散剂按重量比1：（0.2-0.3）：（0.05-0.15）混合。
5.根据权利要求1所述的环保型厂拌热再生沥青混合料，其特征在于，所述分散剂由古尔胶和废旧石蜡按重量比按重量比1：（0.5-0.8）组成。
6.根据权利要求1所述的环保型厂拌热再生沥青混合料，其特征在于，所述填料由线性填料和网状填料按重量比1：（0.2-0.3）组成。
7.根据权利要求1所述的环保型厂拌热再生沥青混合料，其特征在于，所述抗剥落剂由环氧氯丙烷和聚乙烯醇按重量比1：（5-8）组成。
8.权利要求1-7任一所述的环保型厂拌热再生沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、先将集料、再生沥青料及矿粉按对应重量份数混合，制得混合集料；
S2、再将混合集料、抗剥落剂与改性沥青按对应重量份数加热至180-220℃后，搅拌混合，即可制得环保型沥青混合料。
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