CN113416423A - 旧沥青路面冷拌再生用添加剂和旧沥青路面冷拌再生混合料 - Google Patents

旧沥青路面冷拌再生用添加剂和旧沥青路面冷拌再生混合料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种旧沥青路面冷拌再生用添加剂和旧沥青路面冷拌再生混合料，属于道路工程领域。所述添加剂材料由特定配比的沥青胶结料、改性母料、稳定剂制备而成。和现有技术相比，本发明提出的添加剂材料能够实现旧沥青路面材料在冷态拌合条件下的高掺量再生利用，施工和易性、强度、稳定性和耐久性有可靠保障，且实施工艺简便、冷拌冷铺后的再生路面性能稳定，具有很好的推广应用价值。

Description

旧沥青路面冷拌再生用添加剂和旧沥青路面冷拌再生混合料
技术领域
本发明涉及道路工程领域，具体提供一种旧沥青路面冷拌再生用添加剂和旧沥青路面冷拌再生混合料。
背景技术
道路在使用过程中，由于自然环境和交通荷载的作用，会出现不同程度的坑槽、车辙、松散、泛油等病害，需要挖补养护。按照常规的养护工作技术，经常采用乳化沥青作为生产冷补沥青混合料的结合料，但其强度较差，寿命较短，效果不理想。而使用热拌沥青混合料修补路面，有作业点分散、施工不方便，沥青混合料降温快、压实不足等缺点，同时还受到天气的制约。一种全新的冷态拌和摊铺沥青混合料亟待开发解决以低温季节道路修补与低等级道路使用需求。
就国内外已有对冷态拌和混合料的研究来看，其添加剂类型主要有以下三类：
第一类为乳化沥青型，即采用乳化沥青和集料拌和后储存，使用时取料修补。由于乳化沥青破乳前粘度低，因此混合料初期的强度低，可以获得较好的储存性，但是普通乳化沥青的破乳时间不好控制，因而其储存性能及强度成型时间两方均要碰到较大问题，因此乳化沥青型冷铺沥青混合料的关键在于可以精确控制破乳时间的乳化沥青。
第二类为溶剂型冷拌沥青类，即采用石油溶剂对沥青进行稀释后配制成液体沥青，再与集料在一定温度下拌和成冷铺沥青混合料，多数存在水稳定性及抗车辙性能一般，铣刨料再生利用率低的不足。
第三类为化学反应型冷拌沥青类，即采用环氧沥青拌制混合料并选用适合的固化剂，先将混合料铺入待修坑槽后，将雾化剂均匀洒入修补路块中，其强度成型机理为：借助添加剂不同组分间的化学反应，形成具有一定强度的固态化合物并以网状分散在混合料中增加冷铺沥青混合料的强度，并通过反应释放的热量加快混合料中溶剂的挥发，从而加快混合料的成型，这种类型的冷拌沥青混合料可较大地提高混合料的成型强度，使修补路块快速地开放交通，但是由于环氧树脂的使用较为复杂，因此这种方式将极大增加成本和施工难度，对施工工人的技术水平也要求较高。
发明内容
本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种旧沥青路面冷拌再生用添加剂和旧沥青路面冷拌再生混合料。
本发明的技术任务是按以下方式实现的：一种旧沥青路面冷拌再生用添加剂，其特点是由以下重量配比的原料制成：
沥青胶结料 30-60份；
改性母料 50-65份；
稳定剂 1.5-10份；
所述沥青胶结料为道路石油沥青；
所述改性母料由主溶剂、改性剂、再生剂、抗渗剂、偶联剂及抗氧化剂制得；
所述稳定剂为木质纤维素、生石灰和/或水泥。
进一步的，冷拌再生用添加剂各原料的重量配比优选为：
沥青胶结料 40-50份；
改性母料 50-60份；
稳定剂 2-8份。
进一步的，所述沥青胶结料25℃时针入度≥80(0.1mm)，软化点≥38℃，60℃动力粘度≥60Pa·s，优先为90号A级道路石油沥青、110号A级道路石油沥青、130号A级道路石油沥青、160号A级道路石油沥青中的一种或多种物质的混合物。
进一步的，改性母料中的主溶剂、改性剂、再生剂、抗渗剂、偶联剂和抗氧化剂的重量比优选为(30-55):(8-17):(1.1-6.6):(7-19):(4-11):(0.02-0.15)，特别优选为(45-55):(15-17):(6.0-6.5):(18-19):(7-11):(0.1-0.12)；
所述主溶剂优选为120#溶剂油、140#溶剂油、200#溶剂油、轻柴油、汽油中的一种或多种物质的混合物；
所述改性剂优选为苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物和氯丁胶乳中的一种或几种的混合物；
所述再生剂为芳香烃油、邻苯二甲酸酯(肽酸酯)的混合物；
所述抗渗剂为不饱和脂肪酸类物质，熔点≤20℃，数均分子量≤400，优选为油酸、棕榈油酸和大豆油酸中的一种或多种物质的混合物；
所述偶联剂优选为乙烯基硅烷类偶联剂；
所述抗氧化剂优选为粉煤灰和/或层状硅酸盐。
进一步的，改性母料的制备方法优选为：
主溶剂、抗渗剂在30-60℃下搅拌至完全溶解，然后依次加入再生剂、偶联剂、改性剂和抗氧化剂，继续搅拌一定时间后，自然降至室温，然后超声处理一定时间，得到活化的改性母料。
作为优选，改性母料的制备过程在密闭容器内的氮气保护下进行，超声处理的处理时间优选为10-30min，特别优选20-30min；振动频率优选为30-50KHz，特别优选30-40KHz。
再生剂中芳香烃油和邻苯二甲酸酯的重量比优选为100:(8-12)，特别优选为100:(9-11)。
进一步的，冷拌再生用添加剂的制备过程在密闭容器内的氮气保护下进行,包括以下步骤：
S1.将沥青胶结料加热至120-150℃，然后冷却至维持流动可输送状态，备用；
S2.将改性母料加热至30-60℃,备用；
S3.将沥青胶结料缓慢加入改性母料中，然后加入稳定剂，搅拌均匀制得冷拌再生用添加剂。
本发明进一步的技术任务是提供一种旧沥青路面冷拌再生混合料。
所述冷拌再生混合料由旧沥青路面回收料和上述添加剂制成，旧沥青路面回收料和添加剂的重量比优选为100:(1.0-2.5)。特别是，当施工温度低于20℃时，旧沥青路面回收料与添加剂的重量比优选为100:(1.5-2.5)；施工温度不低于20℃时，旧沥青路面回收料与添加剂的重量比优选为100:(1.0-1.5)。
进一步的，本发明冷拌再生混合料的制备过程，包括：
S1.旧沥青路面回收料破碎、分档，各档料的尺寸规格控制为：0-5mm、5-10mm、10-15mm，分档后的材料分别干燥备用；
S2.按照各档料的抽提筛分结果进行级配合成，保证混合料的合成级配范围满足应用层位的混合料设计要求，按照比例投放入搅拌机或者拌合楼拌缸内；
S3.将添加剂按照比例迅速投入装有回收料的搅拌机或者拌合楼拌缸内进行拌合，拌合至混合料表面添加剂裹覆均匀为止(拌合时间优选为3-5min)；
S4.拌合完的混合料集中堆放或者装袋备用。
和现有技术相比，本发明的旧沥青路面冷拌再生用添加剂和旧沥青路面冷拌再生混合料具有以下突出的有益效果：
(一)本发明公开的活化改性母料具有较高粘合强度，并有优良的耐气候、防渗和耐久等特性，能够很好地与沥青胶结料相互结合，并可促进旧沥青的再生恢复。具体机理如下：改性母料中不饱和脂肪酸的双键在超声活化过程中发生交联聚合形成低聚的两亲性表面活性物质，其中长链部分可以很好的与沥青质胶团相互融合，形成溶凝胶型结构，增强了沥青胶结料之间的紧密结合度；改性母料中的再生剂在抗氧化剂的作用下，其中的芳烃油通过溶解和分散沥青质，可有效地补充沥青老化过程中芳香族小分子物质的流失，而邻苯二甲酸酯类物质则可进一步改善旧沥青的流变性能，使老化的沥青材料得到恢复再生。
(二)添加剂中稳定剂的存在，可以与沥青胶结料混合形成三维网状结构，进一步增强沥青胶结料之间以及沥青胶结料与旧沥青裸露集料之间的结合度。因此，改性母料、稳定剂与沥青胶结料相互配合组成的沥青路面冷拌再生用添加剂具有很好的稳定性，并且用于混合料后，可以很好地避免混合料分层离析，提高混合料的稳定性和耐久型，增强旧沥青的再生恢复性能，同时也提高了沥青材料的耐磨性、抗滑性和其他辅助功能。
(三)采用环保型有机溶剂，具有较高的溶解性和工后挥发性，较市场上传统的乳化类“水性”沥青基涂料，疏水性和水稳定性均得到提高，较传统的芳香烃有机溶剂，环保性得到了提升；
(四)本发明公开的冷拌再生混合料，材料组成以沥青混合料回收料为主，具有再生环保、储存时间长、水稳定性及抗车辙性能好等优点，而且对拌和设备要求简单，拌和能耗低，铣刨料的资源再生利用率高，经济和社会效益显著，可以广泛应用于道路的各个结构层，实现沥青路面旧料的减量化、资源化和规模化应用，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定，即所述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：改性母料的制备
表1改性母料物料配比及参数控制
Figure BDA0003090969060000051
材料说明：
油酸：分子量282.46，熔点13-14℃；
棕榈油酸：分子量254.41，熔点0.5℃；
大豆油酸：280≤分子量≤284，熔点15℃。
【制备方法】
将配方量的主溶剂、抗渗剂加入到小型反应釜中，在50℃下搅拌20min使之溶解完全，然后依次加入再生剂、硅烷偶联剂、改性剂和抗氧化剂，维持温度继续搅拌40min，自然降至室温后，超声处理一定时间，得到活化的改性母料，分别记为母料1、母料2、母料3、母料4、母料5、母料6、母料7、母料8。试验全过程在密闭反应容器中进行，试验前进行充氮除氧。
实施例二：旧沥青路面冷拌再生用添加剂的制备。
表2添加剂物料配比
Figure BDA0003090969060000061
材料说明：
90号A级道路石油沥青：25℃时针入度95(0.1mm)，软化点49℃，60℃动力粘度180Pa·s；
130号A级道路石油沥青：25℃时针入度136(0.1mm)，软化点58℃，60℃动力粘度≥78Pa·s。
【制备方法】
A1.将沥青胶结料加热至135℃，然后冷却至维持流动可输送状态，备用；
A2.将改性母料加热至50℃，备用；
A3.将沥青胶结料缓慢加入改性母料，然后加入稳定剂，搅拌均匀制得旧沥青路面冷拌再生用添加剂。
步骤A1-A3均在密闭容器内氮气保护下进行。
实施例三：旧沥青路面冷拌再生混合料的制备。
【制备方法】
S1.将回收的旧沥青路面回收材料进行破碎、分档，尺寸规格控制为：0-5mm、5-10mm、10-15mm，分档后的材料分别干燥存放备用，保证含水量≤8％；
S2.按照各档料的抽提筛分结果进行级配合成，保证混合料的合成级配范围满足应用层位的混合料设计要求，按照比例投放入搅拌机内备用；
S3.将实施例二所得添加剂按照比例(添加剂与旧沥青路面回收料的重量比为1:100和2：100)迅速投入装有回收料的搅拌机内进行拌合，拌合时间4min，以混合料表面添加剂裹覆均匀为完成；
S4.拌合完的混合料备用。要求存放条件干燥无尘。
重量比1:100实例分别记为实例11、实例21、实例31、实例41、实例51、实例61、实例71、实例81；重量比2：100实例分别记为实例12、实例22、实例32、实例42、实例52、实例612、实例72、实例82。
【性能测定】
依据《公路沥青路面施工技术规范》(JT F40-2004)和《沥青路面坑槽冷补成品料》(JT/T972-2015)的方法对各实例混合料进性路用性能测试，测试结果见表3。
表3混合料路用性能测试结果
Figure BDA0003090969060000081
注：
1.粘聚性试验方法：将冷补材料800g装入马歇尔试模中，放入4℃恒温室中2-3h，取出后双面击实5次，制作试件，脱模后放到标准筛上，将其直立并使试件沿筛孔来回滚动20次，要求合格材料破损率不得大于40％。
2.冷补沥青混合料马歇尔试验方法：称混合料1180g在常温下装入试模中，双面各击实50次，连同试模一起以侧面竖立方式置110℃烘箱中养生24h，取出后再双面击实25次，再连同试模在室温中竖立放置24h，脱模后在60℃恒温水槽中养生30min，进行马歇尔试验。
3.低温操作和易性：冷拌再生沥青混合料在松散状态下经-10℃、-20℃的冰冻条件中保持24h无明显的凝聚结块现象，且能用铁铲方便地拌合操作。
由上数测试数据可以看出，上述所有实施材料的各项性能均能符合施工质量要求，材料组成以沥青混合料回收料为主，水稳定性及抗车辙性能好等优点，而且对拌和设备要求简单，拌和能耗低，铣刨料的资源再生利用率高，经济和社会效益显著，可以广泛应用于道路的各个结构层，实现沥青路面旧料的减量化、资源化和规模化应用。

Claims (10)

1.旧沥青路面冷拌再生用添加剂，其特征在于由以下重量配比的原料制成：
沥青胶结料 30-60份；
改性母料 50-65份；
稳定剂 1.5-10份；
所述沥青胶结料为道路石油沥青；
所述改性母料由主溶剂、改性剂、再生剂、抗渗剂、偶联剂及抗氧化剂制得；
所述稳定剂为木质纤维素、生石灰和/或水泥。
2.根据权利要求1所述的旧沥青路面冷拌再生用添加剂，其特征在于：所述沥青胶结料为90号A级道路石油沥青、110号A级道路石油沥青、130号A级道路石油沥青、160号A级道路石油沥青中的一种或多种物质的混合物，25℃时针入度≥80(0.1mm)，软化点≥38℃，60℃动力粘度≥60Pa·s。
3.根据权利要求1所述的旧沥青路面冷拌再生用添加剂，其特征在于：改性母料中的主溶剂、改性剂、再生剂、抗渗剂、偶联剂和抗氧化剂的重量比为(30-55):(8-17):(1.1-6.6):(7-19):(4-11):(0.02-0.15)；
所述主溶剂为120#溶剂油、140#溶剂油、200#溶剂油、轻柴油、汽油中的一种或多种物质的混合物；
所述改性剂为苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物和氯丁胶乳中的一种或几种的混合物；
所述再生剂为芳香烃油、邻苯二甲酸酯的混合物；
所述抗渗剂为不饱和脂肪酸类物质，熔点≤20℃，数均分子量≤400，为油酸、棕榈油酸和大豆油酸中的一种或多种物质的混合物；
所述偶联剂为乙烯基硅烷类偶联剂；
所述抗氧化剂为粉煤灰和/或层状硅酸盐。
4.根据权利要求3所述的旧沥青路面冷拌再生用添加剂，其特征在于：所述改性母料的制备方法为主溶剂、抗渗剂在30-60℃下搅拌至完全溶解，然后依次加入再生剂、偶联剂、改性剂和抗氧化剂，继续搅拌一定时间后，自然降至室温，然后超声处理一定时间，得到活化的改性母料。
5.根据权利要求4所述的旧沥青路面冷拌再生用添加剂，其特征在于：改性母料的制备过程在密闭容器内氮气保护下进行，超声处理的处理时间为10-30min，振动频率为30-50KHz。
6.根据权利要求3所述的旧沥青路面冷拌再生用添加剂，其特征在于：芳香烃油和邻苯二甲酸酯的重量比为100:(8-12)。
7.根据权利要求1所述的旧沥青路面冷拌再生用添加剂，其特征在于：冷拌再生用添加剂的制备过程在密闭容器内的氮气保护下进行,包括以下步骤：
S1.将沥青胶结料加热至120-150℃，然后冷却至维持流动可输送状态，备用；
S2.将改性母料加热至30-60℃,备用；
S3.将沥青胶结料缓慢加入改性母料中，然后加入稳定剂，搅拌均匀制得冷拌再生用添加剂。
8.旧沥青路面冷拌再生混合料，其特征在于由旧沥青路面回收料和权利要求1所述添加剂制成，旧沥青路面回收料和添加剂的重量比为100:(1.0-2.5)。
9.根据权利要求8所述的旧沥青路面冷拌再生混合料，其特征在于混合料制备方法包括：
S1.旧沥青路面回收料破碎、分档，尺寸规格控制为：0-5mm、5-10mm、10-15mm，分档后的材料分别干燥备用；
S2.按照各档料的抽提筛分结果进行级配合成，保证混合料的合成级配范围满足应用层位的混合料设计要求，按照比例投放入搅拌机或者拌合楼拌缸内；
S3.将添加剂按照比例迅速投入装有回收料的搅拌机或者拌合楼拌缸内进行拌合，拌合至混合料表面添加剂裹覆均匀为止；
S4.拌合完的混合料集中堆放或者装袋备用。
10.根据权利要求8所述的旧沥青路面冷拌再生混合料，其特征在于：
施工温度低于20℃时，旧沥青路面回收料与添加剂的重量比为100:(1.5-2.5)；
施工温度不低于20℃时，旧沥青路面回收料与添加剂的重量比为100:(1.0-1.5)；
冷拌再生混合料的制备过程在密闭容器内的氮气保护下进行。
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