CN116102292A - 提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料及其制备方法，包括按质量份数计算的泡沫沥青5‑10份、废旧沥青混合料15‑50份、废弃水泥混凝土再生集料10‑40份、水泥1‑2份、矿粉5‑20份、碎石5‑30份、抗剥落剂1‑5份、偶联剂溶液1‑5份，所述废旧沥青混合料中还含有再生剂，所述再生剂占所述废旧沥青混合料中沥青重量的7％‑15％，所述泡沫沥青的原料包括基质沥青、发泡水、胺类抗剥落剂和无水乙醇，所述废弃水泥混凝土再生集料包括公称粒径为0.36‑4.75mm、4.75‑9.5mm、9.5‑16mm、16‑19mm的再生集料，所述废旧沥青混合料根据含油粒径划分等级，含油粒径为0‑6mm的细废料和含油粒径为6‑16mm的粗废料，粗集料与细集料的重量比为7:3。

Description

提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及沥青混合料领域，特别是涉及提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料及其制备方法。
背景技术
随着人类社会的不断发展，城市建设规模的不断扩大，能源的枯竭和环境的恶化成为了摆在人类面前的严重威胁，发展循环经济、走可持续发展道路、节能减排越来越受到人们的重视。现今建筑行业会产生大量的建筑垃圾，建筑垃圾绝大部分未经处理直接运往郊外采用露天堆放或填埋的方式进行处理，处理过程需要花费大量的费用；同时，建筑垃圾清运和堆放过程中粉尘、灰砂容易遗散，也会造成严重的环境污染。如果能将这些垃圾进行再生，从而应用到沥青路面结构中，将能大幅度的缓解能源枯竭，有效解决环境恶化问题。
目前，世界各国的道路工程建设基本上都采用了由沥青混合料铺筑的沥青路面。沥青混合料按照制造工艺可以分为热拌沥青混合料和冷拌沥青混合料两种类型。热拌沥青混合料路用性能好，但在生产过程中会消耗大量化石燃料，严重污染环境。而冷拌沥青混合料由于不加热而具有环保、节能的优点，但是其路用性能不高，很难与热拌沥青混合料相比。为此设计一种提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料及其制备方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料及其制备方法，能减轻沥青胶结料在生产过程中的老化，改善和提高混合料的路用性能。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料及其制备方法，包括按质量份数计算的泡沫沥青5-10份、废旧沥青混合料15-50份、废弃水泥混凝土再生集料10-40份、水泥1-2份、矿粉5-20份、碎石5-30份、抗剥落剂1-5份、偶联剂溶液1-5份，所述废旧沥青混合料中还含有再生剂，所述再生剂占所述废旧沥青混合料中沥青重量的7％-15％，所述泡沫沥青的原料包括基质沥青、发泡水、胺类抗剥落剂和无水乙醇。
作为本发明的优选技术方案，所述废弃水泥混凝土再生集料包括公称粒径为0.36-4.75mm、4.75-9.5mm、9.5-16mm、16-19mm的再生集料。
作为本发明的优选技术方案，所述废旧沥青混合料根据含油粒径划分等级，含油粒径为0-6mm的细废料和含油粒径为6-16mm的粗废料，粗集料与细集料的重量比为7:3。
作为本发明的优选技术方案，所述发泡剂为偶氮二甲酸二异丙酯、丁苯乳胶和十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
作为本发明的优选技术方案，所述偶联剂溶液是由偶联剂、无水乙醇和水混合而成，所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
作为本发明的优选技术方案，所述胺类抗剥落剂为环氧化松香四取代二乙烯三胺、环氧化十八酸四取代二乙烯三胺或环氧化松香十八酸二取代二乙烯三胺其中的一种。
提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料制备方法，具体包括以下步骤：
(1)制备泡沫沥青：加热软化基质沥青，使用无水乙醇稀释胺类抗剥落剂后加入预热的基质沥青中，在150-170℃下搅拌均匀，采用泡沫沥青发生器将加热的基质沥青与发泡水进行混合发泡，得到泡沫沥青；
(2)制备偶联剂溶液：取质量份数将3-10份硅烷偶联剂，20-50份无水乙醇和50-75份水混合搅拌，得到硅烷偶联剂溶液；
(3)取步骤(2)制备的偶联剂溶液1-5份，均匀喷洒于质量份数为15-50份的废旧沥青混合料、10-40份的废弃水泥混凝土再生集料的表面，再分别加热到95-130℃并保温3-5h后进行混合，在95-130℃的温度下混合搅拌30-90s；
(4)取步骤(3)制备完成的物料，再取水泥1-2份、矿粉5-20份、碎石5-30份、抗剥落剂1-5份，加入搅拌罐中，再取步骤(1)制备的泡沫沥青，在130-140℃的温度下搅拌混合40-90s后，制备获得泡沫沥青冷再生混合料。
作为本发明的优选技术方案，步骤(1)中所述发泡水占基质沥青质量份数的0.8-1.5％，基质沥青的发泡温度为150℃。
与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：
1、本发明使用建筑施工垃圾作为泡沫沥青温拌混合料的集料，节约资源、保护环境；具有较高的膨胀率和较长的半衰期，成型的混合料中泡沫沥青的分散均匀性高，本发明采用泡沫沥青冷再生混合技术将沥青混合料搅拌混合温度降低20-40℃，降低有害气体及粉尘的排放量，改善施工作业环境；同时减轻沥青胶结料在生产过程中的老化，改善和提高混合料的路用性能。
2、通过加入偶联剂对废旧沥青混合料、废弃水泥混凝土再生集料表面进行改性，通过掺加抗剥落剂对沥青进行改性，进而提高泡沫沥青冷再生混合料的面层路用的抗水损害性能，偶联剂则通过与石料发生化学反应且偶联剂上的有机官能团与沥青有很好的相容性，增加有机与无机材料间的粘结强度，进而增加泡沫沥青混合料抗水损害性能；抗剥落剂与沥青相溶，增加泡沫沥青的粘结强度。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、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，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明提供提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料，包括按质量份数计算的泡沫沥青5-10份、废旧沥青混合料15-50份、废弃水泥混凝土再生集料10-40份、水泥1-2份、矿粉5-20份、碎石5-30份、抗剥落剂1-5份、偶联剂溶液1-5份，所述废旧沥青混合料中还含有再生剂，所述再生剂占所述废旧沥青混合料中沥青重量的7％-15％，所述泡沫沥青的原料包括基质沥青、发泡水、胺类抗剥落剂和无水乙醇。
优选的，所述废弃水泥混凝土再生集料包括公称粒径为0.36-4.75mm、4.75-9.5mm、9.5-16mm、16-19mm的再生集料。
优选的，所述废旧沥青混合料根据含油粒径划分等级，含油粒径为0-6mm的细废料和含油粒径为6-16mm的粗废料，粗集料与细集料的重量比为7:3。
优选的，所述发泡剂为偶氮二甲酸二异丙酯、丁苯乳胶和十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
优选的，所述偶联剂溶液是由偶联剂、无水乙醇和水混合而成，所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
优选的，所述胺类抗剥落剂为环氧化松香四取代二乙烯三胺、环氧化十八酸四取代二乙烯三胺或环氧化松香十八酸二取代二乙烯三胺其中的一种。
实施例1
本发明还提供提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料制备方法，具体包括以下步骤：
(1)制备泡沫沥青：加热软化基质沥青，使用无水乙醇稀释胺类抗剥落剂后加入预热的基质沥青中，在150℃下搅拌均匀，采用泡沫沥青发生器将加热的基质沥青与发泡水进行混合发泡，得到泡沫沥青；
(2)制备偶联剂溶液：取质量份数为3份的硅烷偶联剂，20份的无水乙醇和50份的水混合搅拌，得到硅烷偶联剂溶液；
(3)取步骤(2)制备的偶联剂溶液1份，均匀喷洒于质量份数为15份的废旧沥青混合料、10份的废弃水泥混凝土再生集料的表面，再分别加热到95℃并保温3h后进行混合，在95℃的温度下混合搅拌30s；
(4)取步骤(3)制备完成的物料，再取水泥1份、矿粉5份、碎石5份、抗剥落剂1份，加入搅拌罐中，再取步骤(1)制备的泡沫沥青，在130℃的温度下搅拌混合40s后，制备获得泡沫沥青冷再生混合料。
在本实施例中，步骤(1)中所述发泡水占基质沥青质量份数的0.8％，基质沥青的发泡温度为150℃。
实施例2
本发明还提供提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料制备方法，具体包括以下步骤：
(1)制备泡沫沥青：加热软化基质沥青，使用无水乙醇稀释胺类抗剥落剂后加入预热的基质沥青中，在160℃下搅拌均匀，采用泡沫沥青发生器将加热的基质沥青与发泡水进行混合发泡，得到泡沫沥青；
(2)制备偶联剂溶液：取质量份数为6份的硅烷偶联剂，35份的无水乙醇和60份的水混合搅拌，得到硅烷偶联剂溶液；
(3)取步骤(2)制备的偶联剂溶液3份，均匀喷洒于质量份数为35份的废旧沥青混合料、25份的废弃水泥混凝土再生集料的表面，再分别加热到115℃并保温4h后进行混合，在115℃的温度下混合搅拌60s；
(4)取步骤(3)制备完成的物料，再取水泥1.5份、矿粉12份、碎石18份、抗剥落剂3份，加入搅拌罐中，再取步骤(1)制备的泡沫沥青，在135℃的温度下搅拌混合60s后，制备获得泡沫沥青冷再生混合料。
在本实施例中，步骤(1)中所述发泡水占基质沥青质量份数的1％，基质沥青的发泡温度为150℃。
实施例3
本发明还提供提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料制备方法，具体包括以下步骤：
(1)制备泡沫沥青：加热软化基质沥青，使用无水乙醇稀释胺类抗剥落剂后加入预热的基质沥青中，在170℃下搅拌均匀，采用泡沫沥青发生器将加热的基质沥青与发泡水进行混合发泡，得到泡沫沥青；
(2)制备偶联剂溶液：取质量份数为10份的硅烷偶联剂，50份的无水乙醇和75份的水混合搅拌，得到硅烷偶联剂溶液；
(3)取步骤(2)制备的偶联剂溶液5份，均匀喷洒于质量份数为50份的废旧沥青混合料、40份的废弃水泥混凝土再生集料的表面，再分别加热到130℃并保温5h后进行混合，在130℃的温度下混合搅拌90s；
(4)取步骤(3)制备完成的物料，再取水泥2份、矿粉20份、碎石30份、抗剥落剂5份，加入搅拌罐中，再取步骤(1)制备的泡沫沥青，在140℃的温度下搅拌混合90s后，制备获得泡沫沥青冷再生混合料。
在本实施例中，步骤(1)中所述发泡水占基质沥青质量份数的1.5％，基质沥青的发泡温度为150℃。
本实施例中制得的提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料各性能指标如下：
Figure BDA0003346924870000071
由此可知，实施例2制得的泡沫沥青冷再生混合料综合使用性能更好。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料，其特征在于，包括按质量份数计算的泡沫沥青5-10份、废旧沥青混合料15-50份、废弃水泥混凝土再生集料10-40份、水泥1-2份、矿粉5-20份、碎石5-30份、抗剥落剂1-5份、偶联剂溶液1-5份，所述废旧沥青混合料中还含有再生剂，所述再生剂占所述废旧沥青混合料中沥青重量的7％-15％，所述泡沫沥青的原料包括基质沥青、发泡水、胺类抗剥落剂和无水乙醇。
2.根据权利要求1所述的提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料，其特征在于：所述废弃水泥混凝土再生集料包括公称粒径为0.36-4.75mm、4.75-9.5mm、9.5-16mm、16-19mm的再生集料。
3.根据权利要求1所述的提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料，其特征在于：所述废旧沥青混合料根据含油粒径划分等级，含油粒径为0-6mm的细废料和含油粒径为6-16mm的粗废料，粗集料与细集料的重量比为7:3。
4.根据权利要求1所述的提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料，其特征在于：所述发泡剂为偶氮二甲酸二异丙酯、丁苯乳胶和十二烷基硫酸钠中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料，其特征在于：所述偶联剂溶液是由偶联剂、无水乙醇和水混合而成，所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
6.根据权利要求1所述的提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料，其特征在于：所述胺类抗剥落剂为环氧化松香四取代二乙烯三胺、环氧化十八酸四取代二乙烯三胺或环氧化松香十八酸二取代二乙烯三胺其中的一种。
7.如权利要求1所述的提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)制备泡沫沥青：加热软化基质沥青，使用无水乙醇稀释胺类抗剥落剂后加入预热的基质沥青中，在150-170℃下搅拌均匀，采用泡沫沥青发生器将加热的基质沥青与发泡水进行混合发泡，得到泡沫沥青；
(2)制备偶联剂溶液：取质量份数为3-10份的硅烷偶联剂，20-50的份无水乙醇和50-75份的水混合搅拌，得到硅烷偶联剂溶液；
(3)取步骤(2)制备的偶联剂溶液1-5份，均匀喷洒于质量份数为15-50份的废旧沥青混合料、10-40份的废弃水泥混凝土再生集料的表面，再分别加热到95-130℃并保温3-5h后进行混合，在95-130℃的温度下混合搅拌30-90s；
(4)取步骤(3)制备完成的物料，再取水泥1-2份、矿粉5-20份、碎石5-30份、抗剥落剂1-5份，加入搅拌罐中，再取步骤(1)制备的泡沫沥青，在130-140℃的温度下搅拌混合40-90s后，制备获得泡沫沥青冷再生混合料。
8.根据权利要求7所述的提高面层路用性能的泡沫沥青冷再生混合料制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述发泡水占基质沥青质量份数的0.8-1.5％，基质沥青的发泡温度为150℃。
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