CN113563031A - 一种乳化沥青冷再生混合料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种乳化沥青冷再生混合料的制备方法，包括以下步骤：向细RAP材料中加入水，振动拌和后得到第一预拌和料；将粗RAP材料与集料混合后再加入水，拌和后得到第二预拌和料；将第二预拌和料加入至第一预拌和料中然后加入乳化沥青，振动拌和均匀后再加入矿粉与水泥继续搅拌即得乳化沥青冷再生混合料；其中，粗RAP材料粒径为15～25mm，细RAP材料粒径为0.01～15mm。本发明的方法集料被乳化沥青包裹得更均匀充分，基本上消除了花白料的产生，增强了乳化沥青与集料之间的粘附性，提高了混合料的微观均匀性，从而使冷再生沥青混合料的高低温性能以及抗冻融损伤能力得到了有效提升。
Description
技术领域
本发明涉及乳化沥青冷再生混合料再生技术领域，尤其涉及一种乳化沥青冷再生混合料的制备方法。
背景技术
废旧沥青混合料(RAP)在沥青路面翻修或重建过程中会大量产生，如若不能合理处理RAP材料，不仅会破坏环境，也会造成巨大的资源浪费。采用各种再生技术将RAP材料再次应用于道路建设中，目前是处理RAP材料的首选做法。乳化沥青冷再生技术以乳化沥青作为新旧集料的粘结剂，从而形成可以应用于路面下面层及基层的冷再生沥青混合料。冷再生技术可以在常温环境下进行再生沥青混合料的制备，减少了因高温而产生的有害气体，降低了能耗，且简化了工序。冷再生技术不仅高效地再利用了RAP材料，还进一步起到了保护环境的作用。但是，目前传统的乳化沥青冷再生混合料制备工艺存在乳化沥青难以充分均匀地裹覆于集料表面，出现花白料，且两者之间粘附性不足的问题，这将会对冷再生混合料的强度及水稳定性造成不利影响。
基于目前的乳化沥青冷再生混合料的制备存在的问题，有必要对此进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种乳化沥青冷再生混合料的制备方法，以解决或部分解决现有技术中存在的技术问题。
第一方面，本发明提供了一种乳化沥青冷再生混合料的制备方法，包括以下步骤：
向细RAP材料中加入水，振动拌和后得到第一预拌和料；
将粗RAP材料与集料拌和后再加入水，搅拌后得到第二预拌和料；
将第二预拌和料加入至第一预拌和料中然后加入乳化沥青，振动拌和均匀后再加入矿粉与水泥继续搅拌即得乳化沥青冷再生混合料；
其中，粗RAP材料粒径为15～25mm，细RAP材料粒径为0.01～15mm。
优选的是，所述的乳化沥青冷再生混合料的制备方法，所述乳化沥青的制备方法为：向沥青中加入乳化剂，混合均匀后即制备得到乳化沥青。
优选的是，所述的乳化沥青冷再生混合料的制备方法，振动搅拌的具体参数为：转速50～60r/min、振动强度为3～5。
优选的是，所述的乳化沥青冷再生混合料的制备方法，所述集料为石灰石。
优选的是，所述的乳化沥青冷再生混合料的制备方法，细RAP材料、粗RAP 材料、集料、乳化沥青、矿粉与水泥的质量比为 (60～70):(10～20):(10～20):(4～5):(3～6):(1～2)。
优选的是，所述的乳化沥青冷再生混合料的制备方法，所述水泥为硅酸盐水泥。
优选的是，所述的乳化沥青冷再生混合料的制备方法，制备第一预拌和料所用的水与制备第二预拌和料所用的水的质量比为(70～85):(15～30)。
本发明的一种乳化沥青冷再生混合料的制备方法及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明的乳化沥青冷再生混合料的制备方法，将细RAP材料和水，通过振动拌和得到第一预拌和料，通过粗RAP材料、集料混合和水搅拌后得到第二预拌和料，再将第二预拌和料、第一预拌和料以及乳化的沥青振动拌和即得冷再生混合料，通过该方法集料被乳化沥青包裹得更均匀充分，基本上消除了花白料的产生，增强了乳化沥青与集料之间的粘附性，提高了混合料的微观均匀性，从而使冷再生沥青混合料的高低温性能以及抗冻融损伤能力得到了有效提升。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1、以及对比例1～3中制备得到的乳化沥青冷再生混合料的外观图；
图2为本发明实施例1以及对比例1～3中制备得到的乳化沥青冷再生混合料冻融循环前的应变-疲劳循环曲线图；
图3为本发明实施例1以及对比例1～3中制备得到的乳化沥青冷再生混合料冻融循环后的应变-疲劳循环曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种乳化沥青冷再生混合料的制备方法，包括以下步骤：
S1、向细RAP材料中加入水，振动拌和后得到第一预拌和料；
S2、将粗RAP材料与集料混合后再加入水，拌和后得到第二预拌和料；
S3、将第二预拌和料加入至第一预拌和料中然后加入乳化沥青，振动拌和均匀后再加入矿粉与水泥继续搅拌即得乳化沥青冷再生混合料；
其中，粗RAP材料粒径为15～25mm，细RAP材料粒径为0.01～15mm。
需要说明的是，本申请实施例中，将细RAP材料和水，通过振动拌和得到第一预拌和料，通过粗RAP材料、集料混合和水搅拌后得到第二预拌和料，再将第二预拌和料、第一预拌和料以及乳化的沥青振动拌和即得冷再生混合料，通过该方法集料被乳化沥青包裹得更均匀充分，基本上消除了花白料的产生，增强了乳化沥青与集料之间的粘附性，提高了混合料的微观均匀性，从而使冷再生沥青混合料的高低温性能以及抗冻融损伤能力得到了有效提升。
在一些实施例中，乳化沥青的制备方法为：向沥青中加入乳化剂，混合均匀后即制备得到乳化沥青。具体的，乳化剂与沥青的质量比为(1～3):(60～70)。
在一些实施例中，振动拌和的具体参数为：转速50～60r/min、振动强度3～5。
在一些实施例中，集料为石灰石。
在一些实施例中，细RAP材料、粗RAP材料、集料、乳化沥青、矿粉与水泥的质量比为(60～70):(10～20):(10～20):(4～5):(3～6):(1～2)。
在一些实施例中，水泥为硅酸盐水泥。
在一些实施例中，制备第一预拌和料所用的水与制备第二预拌和料所用的水的质量比为(70～85):(15～30)。
以下进一步以具体实施例说明本申请的乳化沥青冷再生混合料的制备方法的制备方法。
实施例1
本申请实施例提供了一种乳化沥青冷再生混合料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份计，将65份的细RAP材料、4份的水加入至振动搅拌设备，于转速为55r/min、振动强度为4下振动拌和1min，得到第一预拌和料；
S2、按重量份计，向65份的沥青中加入2份的乳化剂搅拌均匀后得到乳化沥青；
S3、按重量份计，将15份的粗RAP材料、15份的石灰石混合后加入1份的水，搅拌均匀后得到第二预拌和料；
S4、将S3中第二预拌和料、S1中第一预拌和料加入至德通DT60ZBW双卧轴振动搅拌机，然后加入4份的乳化沥青，于转速为55r/min、振动强度为4 下振动拌和1min，再加入4份的矿粉、1份的水泥，在相同的条件下，继续振动拌和1min，即得乳化沥青冷再生混合料；
其中，沥青采用长沙宝利70#沥青，乳化剂采用江苏苏博特乳化剂，集料采用湘潭景宏石灰石，粒径为9.5～19mm，RAP材料为佛山一环西拓旧路面铣刨料，细RAP材料粒径为0.01～15mm、粗RAP材料粒径为15～25mm，矿粉采用益阳新鑫矿粉厂生产的矿粉，水泥选用标号为P.O 42.5的普通硅酸盐水泥。
对比例1
本对比例提供了一种乳化沥青冷再生混合料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份计，将15份的石灰石、65份的细RAP材料、15份的粗RAP 材料、5份的水于转速为55r/min下搅拌1min，得到混合料；
S2、按重量份计，向65份的沥青中加入2份的乳化剂搅拌均匀后得到乳化沥青；
S3、向S1中混合料中加入4份的乳化沥青，继续于55r/min下搅拌1min，再加入4份的矿粉、1份的水泥，继续于55r/min下搅拌1min，即得乳化沥青冷再生混合料；
其中，沥青采用长沙宝利70#沥青，乳化剂采用江苏苏博特乳化剂，集料采用湘潭景宏石灰石，粒径为9.5～19mm，RAP材料为佛山一环西拓旧路面铣刨料，细RAP材料粒径为0.01～15mm、粗RAP材料粒径为15～25mm，矿粉采用益阳新鑫矿粉厂生产的矿粉，水泥选用标号为P.O 42.5的普通硅酸盐水泥。
对比例2
本对比例提供了一种乳化沥青冷再生混合料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份计，将65份的细RAP材料、4份的水加入至振动搅拌设备，于转速为55r/min搅拌1min，得到第一预拌和料；
S2、按重量份计，向65份的沥青中加入2份的乳化剂搅拌均匀后得到乳化沥青；
S3、按重量份计，将15份的粗RAP材料、15份的石灰石混合后加入1份的水，搅拌均匀后得到第二预拌和料；
S4、将S3中第二预拌和料、S1中第一预拌和料加入至搅拌设备中然后加入4份的乳化沥青，于转速为55r/min下搅拌1min，再加入4份的矿粉、1份的水泥，继续于转速为55r/min下搅拌1min，即得乳化沥青冷再生混合料；
其中，沥青采用长沙宝利70#沥青，乳化剂采用江苏苏博特乳化剂，集料采用湘潭景宏石灰石，粒径为9.5～19mm，RAP材料为佛山一环西拓旧路面铣刨料，细RAP材料粒径为0.01～15mm、粗RAP材料粒径为15～25mm，矿粉采用益阳新鑫矿粉厂生产的矿粉，水泥选用标号为P.O 42.5的普通硅酸盐水泥。
对比例3
本对比例提供了一种乳化沥青冷再生混合料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份计，将15份的石灰石、65份的细RAP材料、15份的粗RAP 材料、5份的水于转速为55r/min、振动强度为4下振动拌和1min，得到混合料；
S2、按重量份计，向65份的沥青中加入2份的乳化剂搅拌均匀后得到乳化沥青；
S3、向S1中混合料中加入4份的乳化沥青，继续于55r/min、振动强度为4下振动拌和1min，再加入4份的矿粉、1份的水泥，继续于55r/min下搅拌 1min，即得乳化沥青冷再生混合料；
其中，沥青采用长沙宝利70#沥青，乳化剂采用江苏苏博特乳化剂，集料采用湘潭景宏石灰石，粒径为9.5～19mm，RAP材料为佛山一环西拓旧路面铣刨料，细RAP材料粒径为0.01～15mm、粗RAP材料粒径为15～25mm，矿粉采用益阳新鑫矿粉厂生产的矿粉，水泥选用标号为P.O 42.5的普通硅酸盐水泥。
性能测试
将实施例1、以及对比例1～3中的制备得到的乳化沥青冷再生混合料，分别置于马歇尔试模中，经双面击实50次成型后，将试模连同成型试件一起放入60 ℃烘箱中养护不少于40h。养护结束后立即对试件两面分别进行25次击实，然后放于室温条件下至少12h，最后进行脱模，即可对马歇尔试件进行试验。
将实施例1、以及对比例1～3中制备得到的乳化沥青冷再生混合料，分别置于旋转压实试模内，经旋转压实完成后，将试模连同成型试件一起放入60℃烘箱中养护4h后进行脱模，将试件放入60℃烘箱中养护不少于48h，直至试件质量保持不变。养护完毕后放于室温条件下至少24h后，即可对旋转压实试件进行试验。
为评价乳化沥青冷再生混合料的抗冻融损伤性能，参照《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)对乳化沥青冷再生混合料进行5次冻融循环试验，通过对动冻融循环前后的马歇尔试件进行进行空隙率测试、马歇尔稳定度试验、低温劈裂试验、15℃劈裂试验，旋转压实试件进行间接拉伸疲劳试验，来评价乳化沥青冷再生混合料的性能特性及冻融耐久性。
表1-不同实施例制备得到的冷再生混合料空隙率
表2-不同实施例制备得到的冷再生混合料的高低温性能
表3-不同实施例制备得到的冷再生混合料的疲劳寿命次数
图1为实施例1、以及对比例1～3中制备得到的乳化沥青冷再生混合料的外观图，由图1可以看出，对比例1中的冷再生沥青混合料存在花白料。实施例1、对比例2及对比例3中均未出现粒径较粗的集料为被乳化沥青均匀裹覆的情况，可以得出预拌与振动预拌的拌和方式都能使乳化沥青更易于吸附在集料表面，防止花白料的产生。
根据表1中的空隙率试验结果可以得出，冻融循环前，相比于对比例1～3，实施例1的冷再生混合料具有最小的空隙率，可以间接体现其水稳定性最好。对比例中，混合料的空隙率排序为：对比例1＞对比例2＞对比例3，这说明对振动及预拌制备工艺都可以降低冷再生混合料的空隙率，从而提高其抗水损害性，且振动拌和的提升效果更好。经历冻融循环后，所有混合料的空隙率都变大了，这是水侵害及冻胀作用连通了混合料内部的微空隙，以及细集料的剥落流失这两种因素的共同作用造成的。实施例1及对比例1、2、3的混合料空隙率分别增大了0.729％、1.212％、1.18％及0.811％。这可以体现出振动预拌制备工艺对提升混合料抗冻融性能最明显，其次是振动拌和制备工艺。其中，预拌工艺虽然可以提升混合料的抗冻融损伤能力，但是提升效果较小。
从表2可知，冻融循环前后，相比于对比例1～3，实施例1中制备得到的乳化沥青冷再生混合料展现出更高的马歇尔稳定度及低温劈裂强度，这表明振动预拌制备工艺中的混合料具有更好的高低温性能。对比例中的混合料马歇尔稳定度及低温劈裂强度排序均为：对比例3＞对比例2＞对比例1，说明预拌工艺与振动拌和工艺均可以提高冷再生沥青混合料高温及低温稳定性。其中，相比于对比例2，对比例3具有更高的马歇尔稳定度及低温劈裂强度，这说明振动拌和工艺比预拌工艺对提升混合料强度的效果更好。经历5次冻融循环后，实施例马歇尔稳定度、15℃劈裂强度及低温劈裂强度的降低幅度分别为22.4％、16.2％、17.4％；对于对比例1，性能降低幅度分别为25.8％、20.2％、24.6％；对于对比例2，性能降低幅度分别为25.4％、23.0％、26.3％；对于对比例3，性能降低幅度分别为22.9％、17.4％、20.5％。实施例具有最小的性能降低幅度，且对比例3的性能降低幅度略大于实施例，说明振动预拌工艺及振动拌和工艺都可以有效提升乳化沥青冷再生混合料在冻融循环条件下沥青混合料耐久性，且前者提升效果更明显。另外，对比例2的性能降低幅度略小于对比例1，说明预拌工艺虽可以提升混合料的冻融耐久性，但提升效果较小。冷再生沥青混合料强度特性及抗冻融损伤性能的提高可归因于振动作用增强乳化沥青、水与集料之间的有效碰撞次数，分散RAP团粒和乳化沥青混合料胶团，从而提高混合料的微观均匀性。另外，预拌工艺使乳化沥青更易于吸附在集料表面，防止花白料的产生，从而提高乳化沥青与集料之间的粘附性。
从表3的疲劳实验可以得出，冻融前后的疲劳寿命次数的排序均为：实施例1>对比例3＞对比例2＞对比例1，这进一步证明了振动拌和与预拌工艺都可以提升冷再生沥青混合料的冻融耐久性，当这两种制备工艺被共同应用时，提升效果最佳。
图2～3，显示了冻融循环前后实施例1、以及对比例1～3中制备得到的乳化沥青冷再生混合料的应变-疲劳循环曲线。
从图2～3中可以看出，随着加载次数的增加，冻融循环前后应变增加速度的排序为：对比例1>对比例2＞对比例3＞实施例1。实施例1的应变增加速度最小，这说明无论是否经历冻融循环作用，振动预拌冷再生混合料更不容易产生疲劳损伤。
上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，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 (7)
1.一种乳化沥青冷再生混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
向细RAP材料中加入水，振动拌和后得到第一预拌和料；
将粗RAP材料与集料混合后再加入水，拌和后得到第二预拌和料；
将第二预拌和料加入至第一预拌和料中然后加入乳化沥青，振动拌和均匀后再加入矿粉与水泥继续搅拌即得乳化沥青冷再生混合料；
其中，粗RAP材料粒径为15～25mm，细RAP材料粒径为0.01～15mm。
2.如权利要求1所述的乳化沥青冷再生混合料的制备方法，其特征在于，所述乳化沥青的制备方法为：向沥青中加入乳化剂，混合均匀后即制备得到乳化沥青。
3.如权利要求1所述的乳化沥青冷再生混合料的制备方法，其特征在于，振动拌和的具体参数为：转速50～60r/min、振动强度为3～5。
4.如权利要求1所述的乳化沥青冷再生混合料的制备方法，其特征在于，所述集料为石灰石。
5.如权利要求1所述的乳化沥青冷再生混合料的制备方法，其特征在于，细RAP材料、粗RAP材料、集料、乳化沥青、矿粉与水泥的质量比为(60～70):(10～20):(10～20):(4～5):(3～6):(1～2)。
6.如权利要求1所述的乳化沥青冷再生混合料的制备方法，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥。
7.如权利要求1所述的乳化沥青冷再生混合料的制备方法，其特征在于，制备第一预拌和料所用的水与制备第二预拌和料所用的水的质量比为(70～85):(15～30)。
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