CN106009719A - 厂拌温热再生沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

厂拌温热再生沥青混合料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及路面施工材料,具体是一种厂拌温热再生沥青混合料及其制备方法。本发明的厂拌温热再生沥青混合料成分由RAP、新集料、石灰岩矿粉、新沥青及再生剂组成;各成分所占的质量百分比为:(20~70)%的RAP、(30~80)%的新集料、(0~8)%的石灰岩矿粉、(0.5~5)%的新沥青、(0~0.5)%的再生剂,其总质量满足100%;所述新沥青针入度小于75(0.1mm),软化点大于48℃;所述再生剂60℃的运动粘度为(50~60000)mm2/s。本发明工艺简单、混合料无花白料、再生效果好、成本较低、适应范围广,且路用性能好。

Description

厂拌温热再生沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及路面施工材料,具体是一种厂拌温热再生沥青混合料及其制备方法。
背景技术
传统上,在对老旧沥青路面进行维护、修复施工中,有大量的翻挖、铣刨沥青混合料被废弃,一方面造成环境污染,另一方面对于我国这种优质沥青极为匮乏的国家来说是一种资源浪费,而且随着大量使用新石料、开采石矿会导致森林植被减少、水土流失等严重生态环境破坏。
厂拌热再生技术是当前世界使用最为普遍的沥青路面再生方法,它是先将旧沥青混凝土路面材料铣刨后运回工厂,通过破碎、筛分(必要时),并根据旧料中沥青含量、沥青老化程度、碎石级配等指标,掺入一定数量的新集料、沥青和再生剂(必要时)进行拌和,使混合料达到规范要求的各项指标,按照与新建沥青混凝土路面完全相同的方法重新铺筑路面的一整套工艺。这种再生方式属于结构性再生,能有效地用于各种条件下旧沥青混凝土路面的再生利用,不仅节约大量沥青、砂石等原材料,节省工程投资,避免了新的资源消耗,同时有利于处理废料、保护环境,因而具有显著的经济效益和社会、环境效益。
厂拌热再生技术具有再生工艺易于控制,再生后的沥青混合料性能较好,且使用范围广的优点。然而在常规厂拌热再生工艺中,一般先将旧料和新集料单独加热,然后将旧料与新集料在拌缸中混合,接着一次 性将新沥青(或新沥青与再生剂)添加到拌和缸中拌和,得到再生沥青混合料成品,直接用于路面铺装。众所周知再生沥青混合料中,只有新沥青(或新沥青与再生剂)与旧料中的老化沥青相互渗透、交换及融合后形成连续一致的胶结料,均匀裹附于新集料与旧料上才能得到形态稳定、综合路用性能优越的再生沥青混合料。然而,传统拌和工艺没有考虑到新沥青与旧料中的老化沥青相互反应、紧密结合需要在特定温度和时间条件下才能充分的完成,一方面造成拌和后的再生混合料中新集料与旧料被沥青裹附的程度不同,往往新集料沥青膜薄,旧料沥青膜厚,混合料的均匀性差,常常出现大粒径的新集料拌和后仍然未充分裹附沥青,而呈现花白料现象;另一方面新沥青与旧料中的老化沥青没有完全融合裹附在老化沥青的外,造成老化沥青路用性能无法得到充分改善和重生,两种沥青在混合料体系中各自发挥原有的特性。从而严重影响再生沥青混合料的综合路用性能,尤其是水稳定性、低温性能和疲劳寿命与全部使用新材料的沥青混合料相比均有较大幅度下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种工艺简单、混合料无花白料、再生效果好、成本较低、适应范围广,且路用性能好的厂拌温热再生沥青混合料及其制备方法。
本发明的厂拌温热再生沥青混合料成分由RAP(回收沥青路面材料)、新集料、石灰岩矿粉、新沥青及再生剂组成;各成分所占的质量百分比为:(20~70)%的RAP、(30~80)%的新集料、(0~8)%的石灰岩矿粉、(0.5~5)%的新沥青、(0~0.5)%的再生剂,其总质量满足100%;所述新沥青针入度小于75(0.1mm), 软化点大于48℃;所述再生剂60℃的运动粘度为(50~60000)mm2/s。
所述新集料采用玄武岩碎石;新沥青采用AH-70重交沥青。
本发明厂拌温热再生沥青混合料的制备方法,包括以下步骤:
(1)对旧有的沥青路面进行铣刨破碎,获得RAP,分别检测RAP的沥青含量及旧沥青性能、矿料级配;
(2)根据步骤(1)的检测结果,在上述厂拌温热再生沥青混合料各成分质量百分比范围内确定厂拌温热再生沥青混合料中的RAP、新集料、石灰岩矿粉、新沥青及再生剂的含量,确定再生剂类型;
(3)将加热后的RAP和新集料同时投入到拌和缸中搅拌;
(4)将称量好的再生剂、新沥青同时加入到步骤(3)所得的产物中搅拌;
(5)将石灰岩矿粉加入到步骤(4)所得的产物中搅拌;
(6)将步骤(5)所得拌和后的混合料出锅,储存在发育釜中发育;
(7)混合料经过步骤(6)在特定温度及时间条件下发育后出仓、成型。
所述步骤(2)中再生剂60℃的运动粘度为(50~60000)mm2/s,
所述步骤(3)中铣刨料的加热温度为(80~170)℃、新集料加热温度为(90~210)℃,铣刨料与新集料的搅拌时间为(60-70)s。
所述步骤(4)中再生剂加热温度为(50~110)℃,再生剂粘度越高选择发育温度越高,搅拌时间为(30~45)s。
所述步骤(5)石灰岩矿粉加入后再搅拌(30~45)s。
所述步骤(6)混合料出拌和锅后储存在具有加热、搅拌和保温功能的发育釜中发育,混合料发育期间温度变化幅度在(±5℃)范围之内。
所述步骤(7)混合料发育温度为(40~170)℃,再生剂粘度越高选择发育温度越高,发育时间为(0.5~6)h。
本发明同现有技术相比,具有以下优点和有益效果:
本发明方法对回收的沥青路面材料(RAP)进行加热,当表面温度达到一定温 度时,表面的旧沥青开始软化、熔融,并在与新的热集料拌和过程中旧沥青的一部分转移到新集料的表面,同时新、旧集料的温度也趋于一致,保证了旧沥青裹覆在新、旧集料表面的薄膜也趋于均匀。有效解决了现有再生方法中新、旧沥青在新、旧集料表面的不均匀分布,从而影响混合料的低温抗裂性能、耐久性及疲劳寿命,彻底消除了再生沥青混合料容易出现花白料的问题。
本发明方法与常规厂拌热再生技术相比,增加了再生沥青混合料的发育工艺,极大的提高了新、旧沥青之间相互渗透、融合及有机结合的机会,使得新沥青及再生剂在回收沥青路面材料(RAP)中充分发挥了重生和再造功能,提高了旧沥青的再生效果,新形成的混合料体系路用性能更加接近甚至超过新的热拌沥青混合料,尤其是低温抗裂性、抗水损害能力及疲劳寿命均大幅由于常规高性能厂拌温热再生沥青混合料。
本发明的方法与常规厂拌热再生技术相比,仅仅增加了再生沥青混合料的发育工艺、改变了拌和顺序,而该工艺简单易于掌握。生产的厂拌温热再生沥青混合料路用性能大幅提高,可直接用于各等级沥青路面中、下面层及磨耗层的铺筑;具有明显的经济和社会效益。
本发明的方法具有易于实现、旧料再生效率高、新沥青用量少、有效防止再生混合料中花白料的出现、再生混合料更加均匀、高温稳定性、低温抗裂性能、抗水损害能力及疲劳寿命等综合性能大幅提高。
具体实施方式
实施例1
室内试验的实施例:试验所用旧沥青路面破碎料(RAP)为相同来源相同粒径规格的材料,首先在拌和厂对RAP进行取样,然后按照《公路工程沥青及沥青混合 料试验规程》(JTG E20-2011)中T 0735的方法进行沥青含量试验,试验测得该RAP的油石比为4.81%,对试验获得的旧矿料进行筛分试验,筛分试验结果见表1;采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T 0726
的方法对RAP进行抽提试验,抽提试验后的旧沥青进行回收,并进行性能试验检测,检测结果见表2。
表1 RAP中旧矿料级配试验结果
表2 RAP中旧沥青性能指标试验结果
针入度25℃(0.1mm) 软化点℃ 延度15℃(cm) 粘度60℃(mm2/s)
22.5 65.0 23.2 1250*106
新矿料采用玄武岩,该新矿料由四组成分组成,第一组粒径为0-2.36mm;第二组粒径为2.36-4.75mm;第三组粒径为4.75-9.5mm;第四组粒径为9.5-16.0mm。对四组集料进行筛分试验,结果见表3;进行相对密度试验,结果见表4.
表3新矿料筛分试验结果
表4新矿料相对密度试验结果
粒径 第一组 第二组 第三组 第四组
毛体积相对密度 2.810 2.853 2.871 2.885
表观相对密度 2.943 2.961 2.953 2.960
石灰岩矿粉筛分结果见表5.
表5矿粉筛分结果
新沥青选用国产AH-70道路石油沥青,性能指标见表6。
表6 AH-70道路石油沥青检测指标
再生剂选用60℃运动粘度为60000mm2/s的国产再生剂(江苏天诺道路材料科技有限公司生产的RA900型再生剂)。
厂拌温热再生沥青混合料采用连续密级配AC-13C,按照《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中AC-13C合成级配范围要求,对RAP、新矿料(四组)、石灰岩矿粉进行级配合成,合成级配结果见表7。
表7厂拌温热再生沥青混合料AC-13C合成级配
将上述RAP与新矿料、矿粉、新沥青、再生剂进行拌和,其中,RAP及各类新添加材料质量百分比为:48.66%的RAP;19.46%的第一组新矿料;7.71%的第二组新矿料;4.87%的第三组新矿料;15.57%的第四组新矿料;0.97%的矿粉;2.45%的新沥青;0.31%的再生剂。
上述RAP与新矿料、矿粉、新集料、再生剂按照本发明厂拌温热再生沥青混合料的制备方法进行拌和,步骤如下:
(1)将RAP加热到160℃,新集料加热到195℃,然后投入到拌和锅内搅拌65s
(2)将再生剂加热到110℃,新沥青加热到135℃,然后投入到拌和锅内与步骤(1)所得产物进行拌和,拌和时间设定为40s。
(3)将称量好的矿粉无需加热,直接投入到拌和锅内与步骤(2)所得产物进行拌和,拌和时间设定为40s。
(4)将步骤(3)所得产物出锅,然后分割成7等份样品(Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6),储存在170℃的专用发育仓中,Y0发育0.5h、Y1发育1h、Y2发育2h、Y3发育3h、Y4发育4h、Y5发育5h、Y6发育6h。
(7)将发育完成的混合料在170℃的温度下出仓,并在170℃下成型沥青混合料试件,测定混合料路用性能。
针对上述厂拌温热再生沥青混合料的制备方法所得的每种样品,室内成型后分别进行高温性能(马歇尔稳定试验、动稳定试验)、低温性能(低温弯曲试验)、水稳定性(马歇尔残留稳定度试验、冻融劈裂试验)及疲劳寿命(四点弯曲小梁疲劳寿命试验)评价,检测结果分别见表8、表9、表10、表11。
表8高性能厂拌温热再生沥青混合料高温性能检测结果
备注:Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6为高性能厂拌温热再生沥青混合料在170℃下 分别发育0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h后所得样品(下同);《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004(以下简称规范)要求马歇尔稳定度不低于8KN,动稳定度不低于1000次/mm。
表9厂拌温热再生沥青混合料低温性能检测结果
备注:试验温度-10℃,规范要求不小于2300με。
表10厂拌温热再生沥青混合料水稳定性检测结果
备注:规范要求马歇尔残留稳定度比不小于75%,冻融劈裂强度比不小于70%。
表11厂拌温热再生沥青混合料疲劳寿命检测结果
备注:试验温度为15℃、目标应变为600με、加载频率为10HZ、试验终止条件为50%。
实施例2
本实施例与上述实施例1基本相同,不同之处在于:
(1)、本实施例中新沥青用量占厂拌温热再生沥青混合料的质量百分比为2.23%,再生剂选择60℃运动粘度为50mm2/s的国产再生剂(江苏天诺道路材料科技有限公司生产的RA5型再生剂),再生剂用量占高性能温热再生沥青混合料的质量百分比为0.38%。
(2)、RAP加热温度为80℃,新集料加热温度为90℃,再生剂加热温度为50℃。
(3)、将出锅的混合料分割成7等份样品(W0、W1、W2、W3、W4、W5、W6),储存在40℃的专用发育仓中,W0发育0h、W1发育1h、W2发育2h、W3发育3h、W4发育4h、W5发育5h、W6发育6h。
(4)将发育完成的混合料在40℃的温度下出仓,并在40℃下成型沥青混合料试件,测定混合料路用性能。
针对上述厂拌温热再生沥青混合料的制备方法所得的每种样品,室内成型后分别进行高温性能(马歇尔稳定试验、动稳定试验)、低温性能(低温弯曲试验)、水稳定性(马歇尔残留稳定度试验、冻融劈裂试验)及疲劳寿命(四点弯曲小梁疲劳寿命试验)评价,检测结果分别见表12、表13、表14、表15。
表12厂拌温热再生沥青混合料高温性能检测结果
备注:W0、W1、W2、W3、W4、W5、W6为高性能厂拌温热再生沥青混合料在40℃下分别发育0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h后所得样品(下同);《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004(以下简称规范)要求马歇尔稳定度不低于8KN,动稳定度不低于1000次/mm。
表13厂拌温热再生沥青混合料低温性能检测结果
备注:试验温度-10℃,规范要求不小于2300με。
表14厂拌温热再生沥青混合料水稳定性检测结果
备注:规范要求马歇尔残留稳定度比不小于75%,冻融劈裂强度比不小于70%。
表15厂拌温热再生沥青混合料疲劳寿命检测结果
备注:试验温度为15℃、目标应变为600με、加载频率为10HZ、试验终止条件为50%。
实施例3
本实施例与上述实施例1基本相同,不同之处在于:
(1)、本实施例中新沥青用量占厂拌温热再生沥青混合料的质量百分比为2.37%,再生剂选择60℃运动粘度为11520mm2/s的国产再生剂(江苏天诺道路材料科技有限公司生产的RA250型再生剂),再生剂用量占高性能温热再生沥青混合料的质量百分比为0.30%。
(2)、RAP加热温度为130℃,新集料加热温度为170℃,再生剂加热温度为80℃。
(3)、将出锅的混合料分割成7等份样品(X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6),储存在130℃的专用发育仓中,X0发育0h、X1发育1h、X2发育2h、X3发育3h、X4发育4h、X5发育5h、X6发育6h。
(4)将发育完成的混合料在130℃的温度下出仓,并在130℃下成型沥青混合料试件,测定混合料路用性能。
针对上述厂拌温热再生沥青混合料的制备方法所得的每种样品,室内成型后,分别进行高温性能(马歇尔稳定试验、动稳定试验)、低温性能(低温弯曲试验)、水稳定性(马歇尔残留稳定度试验、冻融劈裂试验)及疲劳寿命(四点弯曲小梁疲劳寿命试验)评价,检测结果分别见表16、表17、表18、表19。
表16厂拌温热再生沥青混合料高温性能检测结果
备注:X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6为高性能厂拌温热再生沥青混合料在40℃下分别发育0.5h、1h、2h、3h、4h、5h、6h后所得样品(下同);《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004(以下简称规范)要求马歇尔稳定度不低于8KN,动稳定度不低于1000次/mm。
表17厂拌温热再生沥青混合料低温性能检测结果
备注:试验温度-10℃,规范要求不小于2300με。
表18厂拌温热再生沥青混合料水稳定性检测结果
备注:规范要求马歇尔残留稳定度比不小于75%,冻融劈裂强度比不小于70%。
表19厂拌温热再生沥青混合料疲劳寿命检测结果
备注:试验温度为15℃、目标应变为600με、加载频率为10HZ、试验终止条件为50%。

Claims (8)

1.一种厂拌温热再生沥青混合料,其特征是:其成分由RAP、新集料、石灰岩矿粉、新沥青及再生剂组成;各成分所占的质量百分比为:(20~70)%的RAP、(30~80)%的新集料、(0~8)%的石灰岩矿粉、(0.5~5)%的新沥青、(0~0.5)%的再生剂,其总质量满足100%;所述新沥青针入度小于;75(0.1mm),软化点大于48℃所述再生剂60℃的运动粘度为(50~60000)mm2/s。
2.根据权利要求1所述的厂拌温热再生沥青混合料,其特征是:所述新集料采用玄武岩碎石;新沥青采用AH-70重交沥青。
3.一种权利要求1或2的厂拌温热再生沥青混合料的制备方法,其特征是:包括以下步骤,
(1)对旧有的沥青路面进行铣刨破碎,获得RAP,分别检测RAP的沥青含量及旧沥青性能、矿料级配;
(2)根据步骤(1)的检测结果,在上述厂拌温热再生沥青混合料各成分质量百分比范围内确定厂拌温热再生沥青混合料中的RAP、新集料、石灰岩矿粉、新沥青及再生剂的含量,确定再生剂类型;
(3)将加热后的RAP和新集料同时投入到拌和缸中搅拌;
(4)将称量好的再生剂、新沥青同时加入到步骤(3)所得的产物中搅拌;
(5)将石灰岩矿粉加入到步骤(4)所得的产物中搅拌;
(6)将步骤(5)所得拌和后的混合料出锅,储存在发育釜中发育;
(7)混合料经过步骤(6)在特定温度及时间条件下发育后出仓、成型。
4.根据权利要求2所述的厂拌温热再生沥青混合料的制备方法,其特征是:其中步骤(2)中再生剂60℃的运动粘度为(50~60000)mm2/s,
根据权利要求2所述的厂拌温热再生沥青混合料的制备方法,其特征是:所述步骤(3)中铣刨料的加热温度为(80~170)℃、新集料加热温度为(90~210)℃,铣刨料与新集料的搅拌时间为(60-70)s。
5.根据权利要求2所述的厂拌温热再生沥青混合料的制备方法,其特征是:所述步骤(4)中再生剂加热温度为(50~110)℃,再生剂粘度越高选择发育温度越高,搅拌时间为(30~45)s。
6.根据权利要求2所述的厂拌温热再生沥青混合料的制备方法,其特征是:所述步骤(5)石灰岩矿粉加入后再搅拌(30~45)s。
7.根据权利要求2所述的厂拌温热再生沥青混合料的制备方法,其特征是:所述步骤(6)混合料出拌和锅后储存在具有加热、搅拌和保温功能的发育釜中发育,混合料发育期间温度变化幅度在(±5℃)范围之内。
8.根据权利要求2所述的厂拌温热再生沥青混合料的制备方法,其特征是:所述步骤(7)混合料发育温度为(40~170)℃,再生剂粘度越高选择发育温度越高,发育时间为(0.5~6)h。
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