CN113511840A - 一种可抗水损害的沥青再生料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可抗水损害的沥青再生料及其制备方法，具体涉及沥青材料技术领域，包括改性沥青、废旧沥青混合料、再生剂和集料；所述集料包括丝光沸石分子筛、纳米碳化硅、水凝胶和玄武岩复合料。本发明的配方中的掺杂35.10％的废旧沥青混合料和6.05％的再生剂，可有效提高沥青再生料的抗水损害性能，同时保证沥青再生料的耐低温性能；丝光沸石分子筛、纳米碳化硅和水凝胶可实现沥青路面的自动清洁处理，进而有效提高路面耐久性，可有效加强材料中纳米成分与其他的集成接触效果，进而提高沥青再生料的自身性能，从而提高沥青再生料的抗水损害性能，保证路面耐久性。
Description
技术领域
本发明涉及沥青材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种可抗水损害的沥青再生料及其制备方法。
背景技术
随着沥青路面技术的快速发展，沥青路面所占的比重将越来越大。因此，很有必要对这些路面进行及时的维修或改建，以改善其使用性能。由于我国公路超载现象比较多，因此我国沥青路面的实际寿命往往要低于设计寿命，这样每年将产生大量的沥青路面需要进行翻修和改建。在以往对废旧沥青混合料的处理往往只是简单的丢弃或者填埋，然而旧沥青混合料是一种可以循环再生利用的资源，如果将其简单的废弃或者填埋，不仅会造成资源浪费，并且还会对公路的绿化及周边环境造成长期的危害。对旧沥青再生的机理认识目前有如下几种理论：调和沥青原理，就是在老化沥青中加入某种组分的低粘度油料(再生剂)或者加入适当稠度的材料(新沥青)进行调配；沥青胶体结果理论，就是采取一定的技术措施使老化的沥青中沥青质的溶解度参数与软沥青质溶解度参数的差值减少；沥青老化的橡胶理论，就是在老化沥青发达的网状结构中加入适当的油分，以补充沥青随着老化而失去的油相，恢复油相对沥青中大分子的润滑作用。
现有的沥青再生料，水稳定性不足，导致路面耐久性不够，尤其在低温环境中产生水损害破坏更为严重。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种可抗水损害的沥青再生料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可抗水损害的沥青再生料，按照重量百分比计算包括：4.10～5.00％的改性沥青、34.50～35.70％的废旧沥青混合料、5.84～6.26％的再生剂，其余为集料；所述集料按照重量百分比计算包括：2.56～2.84％的丝光沸石分子筛、2.68～2.92％的纳米碳化硅、2.21～2.51％的水凝胶，其余为玄武岩复合料。
进一步的，按照重量百分比计算包括：4.10％的改性沥青、34.50％的废旧沥青混合料、5.84％的再生剂、55.56％的集料；所述集料按照重量百分比计算包括：2.56％的丝光沸石分子筛、2.68％的纳米碳化硅、2.21％的水凝胶、92.55％的玄武岩复合料。
进一步的，按照重量百分比计算包括：5.00％的改性沥青、35.70％的废旧沥青混合料、6.26％的再生剂、53.04％的集料；所述集料按照重量百分比计算包括：2.84％的丝光沸石分子筛、2.92％的纳米碳化硅、2.51％的水凝胶、91.73％的玄武岩复合料。
进一步的，按照重量百分比计算包括：4.55％的改性沥青、35.10％的废旧沥青混合料、6.05％的再生剂、54.30％的集料；所述集料按照重量百分比计算包括：2.70％的丝光沸石分子筛、2.80％的纳米碳化硅、2.36％的水凝胶、92.14％的玄武岩复合料。
进一步的，所述玄武岩复合料包括玄武岩细料和玄武岩粗料，所述玄武岩细料和玄武岩粗料按照重量比为：1∶1复配制成，所述再生剂包括表面活性剂和轻组分再生剂。
本发明还提供一种可抗水损害的沥青再生料的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：按照上述重量百分比，称取改性沥青、废旧沥青混合料、再生剂和集料；
步骤二：将步骤一中集料中二分之一重量份的丝光沸石分子筛、纳米碳化硅和水凝胶加入到再生剂中进行超声波振荡处理1.5～2.5h，同时进行加热处理，得到复合改性再生剂；
步骤三：将步骤一中的改性沥青与步骤一中集料剩余的材料进行混合搅拌3.5～4.5min，同时混合搅拌过程中在100～130℃进行加热处理，得到沥青混合料；
步骤四：将步骤一中的废旧沥青混合料加热到150～170℃，然后加入步骤二中制得的复合改性再生剂进行机械搅拌处理5.5～6.5min，得到再生沥青混合料；
步骤五：将步骤三中制得的沥青混合料与步骤四中制得的再生沥青混合料进行预加热处理，然后将两者加热到195～205℃混合搅拌处理45～55s，得到可抗水损害的沥青再生料。
进一步的，在步骤二中的超声波频率为1.5～1.8MHz。
进一步的，在步骤二中超声波振荡处理2.5h，在步骤三中在130℃时混合搅拌4.5min，在步骤四中在170℃时机械搅拌处理6.5min，在步骤五中在205℃时混合搅拌处理55s。
进一步的，在步骤二中超声波振荡处理1.5h，在步骤三中在100℃时混合搅拌3.5min，在步骤四中在150℃时机械搅拌处理5.5min，在步骤五中在195℃时混合搅拌处理45s。
进一步的，在步骤二中超声波振荡处理2.0h，在步骤三中在115℃时混合搅拌4.0min，在步骤四中在160℃时机械搅拌处理6.0min，在步骤五中在200℃时混合搅拌处理50s。
本发明的技术效果和优点：
1、采用本发明的原料配方所制备出的可抗水损害的沥青再生料，可有效提高可抗水损害的沥青再生料中的抗水损害性能，保证其在低温下的稳定性，提高路面耐久性，减少水损害破坏；配方中的掺杂35.10％的废旧沥青混合料和6.05％的再生剂，可有效提高沥青再生料的抗水损害性能，同时保证沥青再生料的耐低温性能；在集料中使用丝光沸石分子筛，在丝光沸石的晶体中就形成很多的直筒形的孔隙，丝光沸石分子筛可有效保证沥青再生料的稳定性，同时使得水流可快速穿过沥青路面，减少水分残留；纳米碳化硅，具有纯度高、粒径分布范围小、高比表面积；纳米碳化硅具有化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、硬度高，可有效加强再生沥青料的致密性，可有效加强再生沥青料的耐热耐磨性能和稳定性；水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解，水凝胶中的水含量可以低到百分之几，也可以高达99％，水凝胶可有效加强沥青再生料的保湿性能，可有效提高沥青路面的除尘性能，安全性能更佳，水凝胶吸水饱和之后不会再吸附水液，可实现沥青路面的自动清洁处理，进而有效提高路面耐久性；
2、本发明在制备可抗水损害的沥青再生料的过程中，在步骤二中将集料中的部分丝光沸石分子筛、纳米碳化硅和水凝胶与再生剂进行混合超声处理，可实现对再生剂的复合改性处理，制成复合改性再生剂；在步骤三中将改性沥青与剩余基料进行混合搅拌，可实现对改性沥青进行再次复合集成改性处理；在步骤四中将废旧沥青混合料与复合改性再生剂进行搅拌处理，可实现对废旧沥青混合料进行复合改性再生处理；在步骤五中对之前制得的材料进行混合处理，制得可抗水损害的沥青再生料；可有效加强材料中纳米成分与其他的集成接触效果，进而提高沥青再生料的自身性能，从而提高沥青再生料的抗水损害性能，保证路面耐久性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供了一种可抗水损害的沥青再生料，按照重量百分比计算包括：4.10％的改性沥青、34.50％的废旧沥青混合料、5.84％的再生剂、55.56％的集料；所述集料按照重量百分比计算包括：2.56％的丝光沸石分子筛、2.68％的纳米碳化硅、2.21％的水凝胶、92.55％的玄武岩复合料；
所述玄武岩复合料包括玄武岩细料和玄武岩粗料，所述玄武岩细料和玄武岩粗料按照重量比为：1∶1复配制成，所述再生剂包括表面活性剂和轻组分再生剂；
本发明还提供一种可抗水损害的沥青再生料的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：按照上述重量百分比，称取改性沥青、废旧沥青混合料、再生剂和集料；
步骤二：将步骤一中集料中二分之一重量份的丝光沸石分子筛、纳米碳化硅和水凝胶加入到再生剂中进行超声波振荡处理1.5～2.5h，同时进行加热处理，得到复合改性再生剂；
步骤三：将步骤一中的改性沥青与步骤一中集料剩余的材料进行混合搅拌3.5～4.5min，同时混合搅拌过程中在100～130℃进行加热处理，得到沥青混合料；
步骤四：将步骤一中的废旧沥青混合料加热到150～170℃，然后加入步骤二中制得的复合改性再生剂进行机械搅拌处理5.5～6.5min，得到再生沥青混合料；
步骤五：将步骤三中制得的沥青混合料与步骤四中制得的再生沥青混合料进行预加热处理，然后将两者加热到195～205℃混合搅拌处理45～55s，得到可抗水损害的沥青再生料。
在步骤二中的超声波频率为1.5～1.8MHz。
在步骤二中超声波振荡处理1.5h，在步骤三中在100℃时混合搅拌3.5min，在步骤四中在150℃时机械搅拌处理5.5min，在步骤五中在195℃时混合搅拌处理45s。
实施例2：
与实施例1不同的是，按照重量百分比计算包括：5.00％的改性沥青、35.70％的废旧沥青混合料、6.26％的再生剂、53.04％的集料；所述集料按照重量百分比计算包括：2.84％的丝光沸石分子筛、2.92％的纳米碳化硅、2.51％的水凝胶、91.73％的玄武岩复合料。
实施例3：
与实施例1-2均不同的是，按照重量百分比计算包括：4.55％的改性沥青、35.10％的废旧沥青混合料、6.05％的再生剂、54.30％的集料；所述集料按照重量百分比计算包括：2.70％的丝光沸石分子筛、2.80％的纳米碳化硅、2.36％的水凝胶、92.14％的玄武岩复合料。
分别取上述实施例1-3所制得的沥青再生料与对照组一的沥青再生料、对照组二的沥青再生料、对照组三的沥青再生料和对照组四的沥青再生料，对照组一的沥青再生料为市面上的普通的沥青再生料，对照组二的沥青再生料与实施例相比无丝光沸石分子筛，对照组三的沥青再生料与实施例相比无纳米碳化硅，对照组四的沥青再生料与实施例相比无水凝胶，分七组分别测试三个实施例中制备的沥青再生料以及四个对照组的可抗水损害的沥青再生料，每30个样品为一组，进行测试，测试结果如表一所示：
表一：
由表一可知，当可抗水损害的沥青再生料的原料配比为：按照重量百分比计算包括：4.55％的改性沥青、35.10％的废旧沥青混合料、6.05％的再生剂、54.30％的集料；所述集料按照重量百分比计算包括：2.70％的丝光沸石分子筛、2.80％的纳米碳化硅、2.36％的水凝胶、92.14％的玄武岩复合料时，可有效提高可抗水损害的沥青再生料中的抗水损害性能，保证其在低温下的稳定性，提高路面耐久性，减少水损害破坏；故实施例3为本发明的较佳实施方式，配方中的掺杂35.10％的废旧沥青混合料和6.05％的再生剂，可有效提高沥青再生料的抗水损害性能，同时保证沥青再生料的耐低温性能；在集料中使用丝光沸石分子筛，在丝光沸石的晶体中就形成很多的直筒形的孔隙，其中直径最大的就是由十二元环组成的直筒形孔隙，这就是丝光沸石的主孔道，其截面呈椭圆形，直筒形孔隙是有一定程度的扭转的，各层并不是正对着相重叠在一起的，而是相互间有一定的位移，丝光沸石的主孔道之间也有小孔道相互沟通的，但由于这些小孔道孔径很小，一般分子不易进去，只能在主孔道出入，丝光沸石由于硅铝比高，五元环多，故耐酸性及热稳定性特别高，丝光沸石分子筛可有效保证沥青再生料的稳定性，同时使得水流可快速穿过沥青路面，减少水分残留；纳米碳化硅，具有纯度高、粒径分布范围小、高比表面积；纳米碳化硅具有化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、硬度高，纳米碳化硅粉体在高分子复合材料中相容性好、分散性好，和基体结合性好，可有效加强再生沥青料的致密性，可有效加强再生沥青料的耐热耐磨性能和稳定性；水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解，水凝胶中的水含量可以低到百分之几，也可以高达99％，水凝胶可有效加强沥青再生料的保湿性能，可有效提高沥青路面的除尘性能，安全性能更佳，水凝胶吸水饱和之后不会再吸附水液，可实现沥青路面的自动清洁处理，进而有效提高路面耐久性。
实施例4
在上述优选的技术方案中，本发明提供了一种可抗水损害的沥青再生料，按照重量百分比计算包括：4.55％的改性沥青、35.10％的废旧沥青混合料、6.05％的再生剂、54.30％的集料；所述集料按照重量百分比计算包括：2.70％的丝光沸石分子筛、2.80％的纳米碳化硅、2.36％的水凝胶、92.14％的玄武岩复合料。
所述玄武岩复合料包括玄武岩细料和玄武岩粗料，所述玄武岩细料和玄武岩粗料按照重量比为：1∶1复配制成，所述再生剂包括表面活性剂和轻组分再生剂。
本发明还提供一种可抗水损害的沥青再生料的制备方法，具体制备步骤如下：
步骤一：按照上述重量百分比，称取改性沥青、废旧沥青混合料、再生剂和集料；
步骤二：将步骤一中集料中二分之一重量份的丝光沸石分子筛、纳米碳化硅和水凝胶加入到再生剂中进行超声波振荡处理1.5～2.5h，同时进行加热处理，得到复合改性再生剂；
步骤三：将步骤一中的改性沥青与步骤一中集料剩余的材料进行混合搅拌3.5～4.5min，同时混合搅拌过程中在100～130℃进行加热处理，得到沥青混合料；
步骤四：将步骤一中的废旧沥青混合料加热到150～170℃，然后加入步骤二中制得的复合改性再生剂进行机械搅拌处理5.5～6.5min，得到再生沥青混合料；
步骤五：将步骤三中制得的沥青混合料与步骤四中制得的再生沥青混合料进行预加热处理，然后将两者加热到195～205℃混合搅拌处理45～55s，得到可抗水损害的沥青再生料。
在步骤二中的超声波频率为1.5～1.8MHz。
在步骤二中超声波振荡处理2.0h，在步骤三中在115℃时混合搅拌4.0min，在步骤四中在160℃时机械搅拌处理6.0min，在步骤五中在200℃时混合搅拌处理50s。
实施例5
与实施例4不同的是，在步骤二中超声波振荡处理2.5h，在步骤三中在130℃时混合搅拌4.5min，在步骤四中在170℃时机械搅拌处理6.5min，在步骤五中在205℃时混合搅拌处理55s。
实施例6
与实施例4-5均不同的是，在步骤二中超声波振荡处理1.5h，在步骤三中在100℃时混合搅拌3.5min，在步骤四中在150℃时机械搅拌处理5.5min，在步骤五中在195℃时混合搅拌处理45s。
分别取上述实施例4-6所制得的可抗水损害的沥青再生料与对照组五的可抗水损害的沥青再生料、对照组六的可抗水损害的沥青再生料、对照组七的可抗水损害的沥青再生料和对照组八的可抗水损害的沥青再生料进行实验，对照组五的可抗水损害的沥青再生料与实施例相比直接全部原料全部混合处理，对照组六的可抗水损害的沥青再生料与实施例相比在没有步骤二中的操作，对照组七的可抗水损害的沥青再生料与实施例相比在步骤三中直接将之前制备的材料和剩余原料进行混合处理，对照组八的可抗水损害的沥青再生料与实施例相比在步骤四中直接将废旧沥青混合料和复合改性再生剂加入到步骤三中制得的再生混合料中；分七组分别测试三个实施例中制备的可抗水损害的沥青再生料以及四个对照组的可抗水损害的沥青再生料，每30个样品为一组，进行测试，测试结果如表二所示：
表二：
由表二可知，在制备可抗水损害的沥青再生料的过程中，当实施例四中的制备方法为本发明的优选方案，在步骤二中将集料中的部分丝光沸石分子筛、纳米碳化硅和水凝胶与再生剂进行混合超声处理，可实现对再生剂的复合改性处理，制成复合改性再生剂；在步骤三中将改性沥青与剩余基料进行混合搅拌，可实现对改性沥青进行再次复合集成改性处理；在步骤四中将废旧沥青混合料与复合改性再生剂进行搅拌处理，可实现对废旧沥青混合料进行复合改性再生处理；在步骤五中对之前制得的材料进行混合处理，制得可抗水损害的沥青再生料；可有效加强材料中纳米成分与其他的集成接触效果，进而提高沥青再生料的自身性能，从而提高沥青再生料的抗水损害性能，保证路面耐久性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可抗水损害的沥青再生料，其特征在于：按照重量百分比计算包括：4.10～5.00％的改性沥青、34.50～35.70％的废旧沥青混合料、5.84～6.26％的再生剂，其余为集料；所述集料按照重量百分比计算包括：2.56～2.84％的丝光沸石分子筛、2.68～2.92％的纳米碳化硅、2.21～2.51％的水凝胶，其余为玄武岩复合料。
2.根据权利要求1所述的一种可抗水损害的沥青再生料，其特征在于：按照重量百分比计算包括：4.10％的改性沥青、34.50％的废旧沥青混合料、5.84％的再生剂、55.56％的集料；所述集料按照重量百分比计算包括：2.56％的丝光沸石分子筛、2.68％的纳米碳化硅、2.21％的水凝胶、92.55％的玄武岩复合料。
3.根据权利要求1所述的一种可抗水损害的沥青再生料，其特征在于：按照重量百分比计算包括：5.00％的改性沥青、35.70％的废旧沥青混合料、6.26％的再生剂、53.04％的集料；所述集料按照重量百分比计算包括：2.84％的丝光沸石分子筛、2.92％的纳米碳化硅、2.51％的水凝胶、91.73％的玄武岩复合料。
4.根据权利要求1所述的一种可抗水损害的沥青再生料，其特征在于：按照重量百分比计算包括：4.55％的改性沥青、35.10％的废旧沥青混合料、6.05％的再生剂、54.30％的集料；所述集料按照重量百分比计算包括：2.70％的丝光沸石分子筛、2.80％的纳米碳化硅、2.36％的水凝胶、92.14％的玄武岩复合料。
5.根据权利要求1所述的一种可抗水损害的沥青再生料，其特征在于：所述玄武岩复合料包括玄武岩细料和玄武岩粗料，所述玄武岩细料和玄武岩粗料按照重量比为：1∶1复配制成，所述再生剂包括表面活性剂和轻组分再生剂。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种可抗水损害的沥青再生料的制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下：
步骤一：按照上述重量百分比，称取改性沥青、废旧沥青混合料、再生剂和集料；
步骤二：将步骤一中集料中二分之一重量份的丝光沸石分子筛、纳米碳化硅和水凝胶加入到再生剂中进行超声波振荡处理1.5～2.5h，同时进行加热处理，得到复合改性再生剂；
步骤三：将步骤一中的改性沥青与步骤一中集料剩余的材料进行混合搅拌3.5～4.5min，同时混合搅拌过程中在100～130℃进行加热处理，得到沥青混合料；
步骤四：将步骤一中的废旧沥青混合料加热到150～170℃，然后加入步骤二中制得的复合改性再生剂进行机械搅拌处理5.5～6.5min，得到再生沥青混合料；
步骤五：将步骤三中制得的沥青混合料与步骤四中制得的再生沥青混合料进行预加热处理，然后将两者加热到195～205℃混合搅拌处理45～55s，得到可抗水损害的沥青再生料。
7.根据权利要求6所述的一种可抗水损害的沥青再生料的制备方法，其特征在于：在步骤二中的超声波频率为1.5～1.8MHz。
8.根据权利要求6所述的一种可抗水损害的沥青再生料的制备方法，其特征在于：在步骤二中超声波振荡处理2.5h，在步骤三中在130℃时混合搅拌4.5min，在步骤四中在170℃时机械搅拌处理6.5min，在步骤五中在205℃时混合搅拌处理55s。
9.根据权利要求6所述的一种可抗水损害的沥青再生料的制备方法，其特征在于：在步骤二中超声波振荡处理1.5h，在步骤三中在100℃时混合搅拌3.5min，在步骤四中在150℃时机械搅拌处理5.5min，在步骤五中在195℃时混合搅拌处理45s。
10.根据权利要求6所述的一种可抗水损害的沥青再生料的制备方法，其特征在于：在步骤二中超声波振荡处理2.0h，在步骤三中在115℃时混合搅拌4.0min，在步骤四中在160℃时机械搅拌处理6.0min，在步骤五中在200℃时混合搅拌处理50s。
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