CN106746926A - 分离式厂拌温热再生沥青混合料的制备方法 - Google Patents

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CN106746926A CN201611144961.5A CN201611144961A CN106746926A CN 106746926 A CN106746926 A CN 106746926A CN 201611144961 A CN201611144961 A CN 201611144961A CN 106746926 A CN106746926 A CN 106746926A
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柳卫军
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张天俊
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Abstract

本发明涉及用于路面工程的沥青材料，具体涉及一种分离式厂拌温热再生沥青混合料的制备方法。包括以下步骤：（1）、检测回收沥青路面材料的沥青含量、老化沥青性能及矿料级配；（2）、确定回收沥青路面材料、新集料、石灰岩矿粉、新沥青及再生剂的含量；（3）、投入到拌和锅中预搅拌；（4）、添加再生剂；（5）、所得产物出锅在（40～150）℃条件下发育；（6）、将加热的新集料投入到拌和锅中，加入步骤（5）中发育完成后的产物，搅拌；（7）、将新沥青及石灰岩矿粉加入到步骤（6）所得的产物中搅拌，然后出锅、成型。本发明工艺简单、再生效果好、再生剂利用率高、成本较低、产品综合路用性能好。

Description

分离式厂拌温热再生沥青混合料的制备方法
技术领域
本发明涉及用于路面工程的沥青材料，具体涉及一种分离式厂拌温热再生沥青混合料的制备方法。
背景技术
厂拌热再生技术是当今世界使用最为普遍的沥青路面再生方法，适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。
传统厂拌热再生工艺，一般先将旧沥青混合料(简称旧料)和新集料单独加热，然后将旧料与新集料在拌锅中混合，接着一次性将新沥青(或新沥青与再生剂)添加到拌和锅中拌和，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、路用性能优异的再生沥青混合料。然而，传统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一，往往新集料沥青膜薄，旧料沥青膜厚，混合料的均匀性差，常常出现较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均匀裹附在新旧集料上，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特性，不能形成统一整体。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、低温抗裂性能和疲劳寿命等与全部使用新料的沥青混合料相比均有较大幅度下降。另外，再生剂直接加入新集料和旧料混合后的产物中，其中很多一部分被新集料所吸附、吸收，而无法发挥对老化沥青的再生作用，造成再生剂的有效利用率降低，增加再生沥青混合料的制作成本。
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、再生效果好、再生剂利用率高、成本较低、综合路用性能好的分离式厂拌温热再生沥青混合料的制备方法。
本发明的分离式厂拌温热再生沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
(1)、对老化沥青路面进行铣刨破碎，分别检测破碎料的沥青含量、老化沥青性能及矿料级配；
(2)、根据步骤(1)的检测结果及混合料的配比要求，选择再生剂类型，确定分离式厂拌温热再生沥青混合料中的回收沥青路面材料、新集料、石灰岩矿粉、新沥青及再生剂的含量；
(3)、将加热后的回收沥青路面材料投入到拌和锅中预搅拌；
(4)、将加热后的再生剂称量，添加到步骤(3)所得的产物中强制搅拌；
(5)、将步骤(4)所得产物出锅，储存在发育仓中，在(40～150)℃条件下发育(0.5～6)h；
(6)、将加热的新集料称重后投入到拌和锅中，同时向拌和锅中加入步骤(5)中发育完成后的产物，搅拌；
(7)、将称量好的新沥青及石灰岩矿粉加入到步骤(6)所得的产物中搅拌，然后出锅、成型。
其中：在分离式厂拌温热再生沥青混合料中回收沥青路面材料、新集料、石灰岩矿粉、新沥青及再生剂的质量百分比为：(20～70)％的回收沥青路面材料、(30～80)％的新集料、(0～8)％的石灰岩矿粉、(0～5.0)％的新沥青、(0～0.4)％的再生剂，其总质量满足100％。
本发明中所述步骤(1)是采用燃烧炉法测定该样品中旧沥青的含量，并对样品燃烧后所得的旧矿料进行筛分、压碎值和密度试验；采用阿布森法对该样品进行旧沥青和旧矿料抽提分离，并检测分离后所得旧沥青的针入度、软化点、延度、粘度。
本发明中所述步骤(2)中再生剂60℃的运动粘度为(50～60000)mm2/s，
本发明中所述步骤(3)中回收沥青路面材料的加热温度为(70～160)℃，预搅拌时间为(5-10)s。
本发明中所述步骤(4)中再生剂加热温度为(40～120)℃，再生剂粘度越高则再生剂加热温度取值越高，搅拌时间为(25～35)s；
本发明中所述步骤(5)中再生剂粘度越高则发育温度取值越高。
本发明中所述步骤(6)中新集料的加热温度为(90-190)℃，搅拌时间为(10-15)s。
本发明中所述步骤(7)中新沥青为道路石油沥青AH-50、AH-70、AH-90、AH-110、AH-130之一，加热温度为(60-170)℃，所选择的沥青标号越低则加热温度取值越高，搅拌时间为(30-40)s。
本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
本发明的方法将再生剂直接添加到回收沥青路面材料中，一方面有利于再生剂与旧料中的老化沥青充分接触，尽而能够更大程度对老化沥青进行性能改进和重生；另一方面避免了传统方法中将再生剂添加到新集料与旧料中，使得很大一部分再生剂被新集料所吸收，而降低再生剂的有效利用率。
本发明的方法与传统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，所形成的再生沥青混合料路用性能完全可以达到全部用新料生产的热拌沥青混合料，尤其是低温抗裂性、抗水损害能力及疲劳寿命均大幅优于采用传统技术生产的再生沥青混合料。
本发明的方法中发育工艺是对旧料与再生剂所形成的混合产物在特定温度和时间条件下进行发育，避免了对旧料、再生剂、新沥青及新集料所形成的混合产物进行发育，从而可以节约大量能耗和发育仓。
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、老化沥青和再生剂利用率高、新沥青用量少、可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4.51％，对试验获得的RAP中的旧矿料进行筛分，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)
21.6 63.6 24.9 1290*106
新集料采用玄武岩，该新集料包含四组粒径成分，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,密度为2.720
表5矿粉筛分结果
新沥青选用国产AH-50道路石油沥青，性能指标见表6。
表6 AH-50道路石油沥青检测指标
再生剂选用江苏天诺道路材料科技有限公司生产的TNZS-60000型再生剂，60℃运动粘度为60000mm2/s。
厂拌温热再生沥青混合料采用连续密级配AC-13，按照《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中AC-13合成级配范围要求，对RAP、新集料(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-13合成级配
按照本发明附图分离式厂拌温热再生沥青混合料的制备方法工艺流程图，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：47.3％的RAP；20.2％的第一组新矿料；9.5％的第二组新矿料；4.3％的第三组新矿料；14.9％的第四组新矿料；0.9％的矿粉；2.69％的新沥青；0.21％的再生剂。
上述RAP与新矿料、矿粉、新集料、再生剂按照本发明分离式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℃，然后投入到拌和锅内预搅拌10s
(2)、将再生剂加热到120℃，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30s。
(3)、将步骤(2)所得产物出锅，分割成7等份样品(Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6)，储存在150℃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。
(4)、将新集料加热到190℃，称重后投入到拌和锅中，同时向拌和锅中加入步骤(3)中发育完成后的产物，搅拌15s。
(5)、将热到170℃的AH-50道路石油沥青和室温下的石灰岩矿粉称量后，加入到步骤(4)所得产物中，搅拌30s。
(6)、将步骤(5)所得的7份不同样品在170℃出锅，成型沥青混合料试件，然后测定混合料路用性能。
针对上述分离式厂拌温热再生沥青混合料的制备方法所得的每种样品，室内成型试件后进行高温性能(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分离式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为分离式厂拌温热再生沥青混合料在150℃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分离式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分离式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分离式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)、本实施例中新沥青采用AH-130道路石油沥青，新沥青用量占分离式厂拌温热再生沥青混合料的质量百分比为2.74％；再生剂选择江苏天诺道路材料科技有限公司生产的TNZS-50型再生剂，60℃运动粘度为50mm2/s，再生剂用量占分离式厂拌温热再生沥青混合料的质量百分比为0.16％。
(2)、RAP加热温度为70℃，新集料加热温度为90℃，再生剂加热温度为40℃。
(3)、将出锅的RAP和再生剂混合物分割成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0.5h、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)、温热再生沥青混合料在50℃下出锅，成型沥青混合料试件，测定混合料路用性能。
针对上述分离式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分离式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分离式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分离式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分离式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)、本实施例中新沥青采用AH-70道路石油沥青，新沥青用量占分离式厂拌温热再生沥青混合料的质量百分比为2.65％；再生剂选择江苏天诺道路材料科技有限公司生产的TNZS-110001型再生剂，60℃运动粘度为11520mm2/s，再生剂用量占温热再生沥青混合料的质量百分比为0.25％。
(2)、RAP加热温度为120℃，新集料加热温度为170℃，再生剂加热温度为80℃。
(3)、将出锅的RAP和再生剂混合物分割成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0.5h、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)、温热再生沥青混合料在150℃下出锅，成型沥青混合料试件，测定混合料路用性能。
针对上述分离式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分离式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为分离式厂拌温热再生沥青混合料在130℃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分离式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分离式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分离式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 (9)

1.一种分离式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)、对老化沥青路面进行铣刨破碎，分别检测破碎料的沥青含量、老化沥青性能及矿料级配；
(2)、根据步骤(1)的检测结果及混合料的配比要求，选择再生剂类型，确定分离式厂拌温热再生沥青混合料中的回收沥青路面材料、新集料、石灰岩矿粉、新沥青及再生剂的含量；
(3)、将加热后的回收沥青路面材料投入到拌和锅中预搅拌；
(4)、将加热后的再生剂称量，添加到步骤(3)所得的产物中强制搅拌；
(5)、将步骤(4)所得产物出锅，储存在发育仓中，在(40～150)℃条件下发育(0.5～6)h；
(6)、将加热的新集料称重后投入到拌和锅中，同时向拌和锅中加入步骤(5)中发育完成后的产物，搅拌；
(7)、将称量好的新沥青及石灰岩矿粉加入到步骤(6)所得的产物中搅拌，然后出锅、成型。
2.根据权利要求1所述的分离式厂拌温热再生沥青混合料的制备方法，其特征是：其原料中回收沥青路面材料、新集料、石灰岩矿粉、新沥青及再生剂的质量百分比为：(20～70)％的回收沥青路面材料、(30～80)％的新集料、(0～8)％的石灰岩矿粉、(0～5.0)％的新沥青、(0～0.4)％的再生剂，其总质量满足100％。
3.根据权利要求1所述的分离式厂拌温热再生沥青混合料的制备方法，其特征是：所述步骤(1)是采用燃烧炉法测定该样品中旧沥青的含量，并对样品燃烧后所得的旧矿料进行筛分、压碎值和密度试验；采用阿布森法对该样品进行旧沥青和旧矿料抽提分离，并检测分离后所得旧沥青的针入度、软化点、延度、粘度。
4.根据权利要求1所述的分离式厂拌温热再生沥青混合料的制备方法，其特征是：所述步骤(2)中再生剂60℃的运动粘度为(50～60000)mm2/s。
5.根据权利要求1所述的分离式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)中回收沥青路面材料的加热温度为(70～160)℃，预搅拌时间为(5-10)s。
6.根据权利要求4所述的分离式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(40～120)℃，再生剂粘度越高则再生剂加热温度取值越高，搅拌时间为(25～35)s；
7.根据权利要求4所述的分离式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)中再生剂粘度越高则发育温度取值越高。
8.根据权利要求1所述的分离式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)中新集料的加热温度为(90-190)℃，搅拌时间为(10-15)s。
9.根据权利要求1所述的分离式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)中新沥青为道路石油沥青AH-50、AH-70、AH-90、AH-110、AH-130之一，加热温度为(60-170)℃，所选择的沥青标号越低则加热温度取值越高，搅拌时间为(30-40)s。
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