CN108129074B - 一种高强沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

一种高强沥青混合料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于道路沥青路面材料制造的技术领域，尤其涉及一种高强沥青混合料及其制备方法，该混合料由废旧沥青路面材料，沥青结合料、新矿料，添加剂组成，其重量比为(10－16)：(4－5):(85－90)：(0.25‑0.5),沥青结合料由湖沥青：基质沥青＝(25‑35)：100组成；高强沥青混合料中总油石比为4‑5％，所述添加剂由抗车辙剂和增融剂组成。本发明高强沥青混合料利用废旧沥青路面材料硬化脆化的特点，发挥湖沥青硬度大，粘度高的特点，并结合其他增融剂，制备出一种高强沥青混合料，可用于高强度沥青混合料的路段，即消纳了常规再生技术难以利用的废旧沥青路面材料，又提高了沥青混合料的性能，节约材料成本。

Description

一种高强沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明属于道路沥青路面材料制造的技术领域，尤其涉及一种高强沥青混合料及其制备方法。
背景技术
我国沥青路面长期受到车辙病害困扰，如重载交通路段、城市道路交叉口、公交专用道等，车辙的产生不仅严重影响行程舒适性，还危及行车安全。据国际上有关数据统计表明：在沥青路面的维修养护中有80％以上是车辙变形。而且车辙损坏的养护维修较为困难，通常视车辙深度确定维修方案为，若车辙较深的路段需要铣刨中、上面层后重新铺筑，维修工程造价较高。同时，与开裂、水损害等路面病害相比，车辙的危害性最大，直接威胁交通安全，是许多重大交通事故的直接原因。
近年来，沥青路面的车辙病害没有减少，相反，数量和严重程度都更加严重，也引起了人们的关注，车辙病害的处理和维修已经成为道路养护部门的一项日常工作，一些路段车辙不得不半年处理一次，造成了严重的经济损失。
目前，一般采用添加抗车辙剂的技术手段来进行车辙防治，但该方法成本较高，制约了抗车辙技术的大规模推广应用。
我国道路已进入大规模养护维修期，沥青路面的设计使用年限一般为8到15年，从现在算起，每年将有约10％的沥青路面进入养护或重建周期。据统计，我国每年产生的废旧沥青路面材料达到上千万吨，若将废旧沥青路面材料弃之不用，不仅会占用大量的土地，同时将造成资源浪费和环境污染。
沥青路面再生技术，是将原有沥青路面废旧材料再生循环处理后应用于道路基础设施建设和养护工程中，变废为宝，形成一个符合循环经济模式的产业链，可以避免建筑垃圾对土地的占用和对环境的污染，也可以减少对石料、沥青、水泥等常用路用材料的依赖，并降低筑路、养路成本，符合“谁生产、谁处理”的环境保护原则，具有显著的社会、经济效益。沥青路面回收材料的再生利用，减少了对环境的污染，降低了能源的浪费，减少了由于大量使用砂石材料造成的森林植被减少、水土流失等生态环境破坏，具有不可估量的社会价值和环保意义。
沥青路面再生技术包括冷再生技术及热再生技术。然而，冷再生沥青混合料性能较热拌沥青混合料差，而由于设备及材料性能的问题，与热拌沥青混合料接近的热再生几乎无法消纳老化严重的、较细的旧料。
废旧沥青路面材料(包括旧矿料、旧沥青)废旧沥青路面材料具有极高的再利用价值，如果简单将其填筑路基将造成极大的资源浪费。废旧沥青路面材料不再是一种固体废弃物，反而变成了一种宝贵的资源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强沥青混合料及其制备方法，用于公路及城市道路新建及大中修工程中重载交通路段、城市道路交叉口、公交专用道等，该沥青混合料即提高了沥青路面抗车辙性能，降低了常规抗车辙沥青混合料造价，并且消纳了常规再生技术难以利用的废旧沥青路面材料。
本发明提供了以下方案：
一种高强沥青混合料，该混合料由废旧沥青路面材料，沥青结合料、新矿料，添加剂组成，其重量比为(10－16)：(4－5):(85－90)：(0.25-0.5),沥青结合料由湖沥青：基质沥青＝(25-35)：100组成；高强沥青混合料中总油石质量比即(旧沥青+沥青结合料)：(旧矿料+新矿料)＝(4-5)％，所述添加剂由抗车辙剂：增融剂＝(4-8)：(1-2)组成，所述废旧沥青路面材料中旧沥青和旧矿料含量确定方法：(1)废旧沥青路面材料混合粉碎直径<10mm，(2)取部分废旧沥青路面材料，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0722-2011，通过抽提试验确定废旧沥青路面材料中旧矿料与旧沥青的比例，(3)测定旧沥青25℃针入度不大于30，单位：0.1mm，环球法软化点不小于60℃。
所述湖沥青为特立尼达湖沥青，所述基质沥青为AH-70沥青，所述废旧沥青路面材料中沥青25℃针入度为21-23，单位：0.1mm，环球法软化点为62-65℃。
所述增融剂为抽出油或减三线油，60℃粘度小于1000cSt，闪点>220℃，薄膜烘箱试验前后粘度比<3％，质量变化绝对值<3。
作为优选方案，所述沥青混合料中的总矿料包括新矿料和旧矿料，所述总矿料合成级配由下列粒径大小的集料组成：
4份～6份的19～26.5mm颗粒；
11份～12份的16～19mm颗粒；
10份～12份的13.2～16mm颗粒；
14份～15份的9.5～13.2mm颗粒；
20份的4.75～9.5mm颗粒；
12份的2.36～4.75mm颗粒；
8份的1.18～2.36mm颗粒；
2份～4份的0.6～1.18mm颗粒；
4份的0.3～0.6mm颗粒；
4份的0.15～0.3mm颗粒；
2份的0.075～0.15mm颗粒；
4份～6份的0～0.075mm颗粒。
一种高强沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将新矿料混合后加热；
(2)加入抗车辙剂，混合后搅拌；
(3)加入废旧沥青路面材料及增融剂，混合后搅拌；
(4)加入预热后的沥青结合料，混合后搅拌。
其中，所述步骤(1)将新矿料混合后加热温度为190～220℃。
其中，所述步骤(2)中加入抗车辙剂，混合后搅拌时间为5～10秒。
所述步骤(3)中加入废旧沥青路面材料及增融剂，混合后搅拌时间为10～15秒。
其中，所述步骤(4)中沥青结合料的预热温度为155～165℃，混合后搅拌时间为15～20s。
作为优选方案，所述步骤(4)以前还包括：
预热后的沥青结合料是将分别预热后的基质沥青和湖沥青混合后搅拌成沥青结合料；其中，所述基质沥青预热温度为145～150℃，湖沥青预热温度为150～160℃；混合后搅拌时间为0.5～1小时。
为了配制高强沥青混合料，本发明发挥湖沥青硬度大，粘度高的特点，同时，将废旧沥青路面材料中老化沥青视为一种硬质沥青，结合添加剂，配制高强沥青混合料，为了使材料满足变形性能要求及均匀性，需加入一定比例增融剂。所述废旧沥青路面材料中沥青25℃针入度为21-23，单位：0.1mm，环球法软化点为62-65℃，可用于配制本发明高强沥青混合料。本发明的有益效果:
1.本发明沥青混合料利用废旧沥青路面材料硬化脆化的特点，并结合其他增融剂，制备出一种高强沥青混合料，可用于高强度沥青混合料的路段，即消纳了常规再生技术难以利用的废旧沥青路面材料，又提高了沥青混合料的性能，节约材料成本，解决了重载交通路段、城市道路交叉口、公交专用道等车辙病害，该沥青混合料利用废旧沥青路面材料硬化脆化的特点。
2.本发明沥青混合料具有较高的动稳定度，可达6000次/mm以上，比常规沥青混合料提高5倍以上，水稳定性、低温性能同时满足规范相应要求，本发明沥青混合料具有较高的抗压回弹模量，在极限条件下可抵抗车辙变形，作为沥青路面中的承载层，其优异的力学性能是足以承担一定交通荷载。
3.本发明沥青混合料有以下有益效果：
(1)消纳废旧沥青路面材料中难以利用的细料，达到资源再生的目的。
(2)提高沥青路面整体承载能力。
(3)节约材料成本，较常规抗车辙沥青混合料造价低。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
高强沥青混合料，按照下列重量比的组分掺和而成，废旧沥青路面材料：新矿料：抗车辙剂：沥青结合料：增融剂＝15.75：85：0.4：4.4：0.06；其中沥青结合料由湖沥青：基质沥青＝30∶100组成；废旧沥青路面材料中旧矿料：旧沥青＝100:5；旧沥青满足要求。本发明的高强沥青混合料中集料质量份数如下：
19-26.5mm：5份；
16-19mm：11份；
13.2-16mm：12份；
9.5-13.2mm：14份；
4.75-9.5mm：20份；
2.36-4.75mm：12份；
1.18-2.36mm：8份；
0.6-1.18mm：3份；
0.3-0.6mm：4份；
0.15-0.3mm：4份；
0.075-0.15mm：2份；
<0.075mm：5份。
废旧沥青路面材料粒径<10mm，所述废旧沥青路面材料中沥青针入度(5s,100g，25℃)为21(0.1mm)，软化点(TR&B)为62℃。
所述增融剂为抽出油，60℃粘度小于1000cSt，闪点>220℃，薄膜烘箱试验前后粘度比<3，质量变化绝对值<3。
所用湖沥青为特立尼达湖沥青，所用基质沥青为AH-70沥青。
表1湖沥青性能要求
Figure GDA0001616448750000051
实施例2：
高强沥青混合料，按照下列重量比的组分掺和而成，废旧沥青路面材料：新矿料：抗车辙剂：沥青结合料：增融剂＝15.9：85：0.3：4.3：0.08；其中沥青结合料由湖沥青：基质沥青＝30∶100组成；废旧沥青路面材料中旧矿料：旧沥青＝100:6；本发明的高强沥青混合料中矿料质量份数如下：
19-26.5mm：6份；
16-19mm：11份；
13.2-16mm：10份；
9.5-13.2mm：14份；
4.75-9.5mm：20份；
2.36-4.75mm：12份；
1.18-2.36mm：8份；
0.6-1.18mm：4份；
0.3-0.6mm：4份；
0.15-0.3mm：4份；
0.075-0.15mm：2份；
<0.075mm：5份。
废旧沥青路面材料粒径<10mm，所述废旧沥青路面材料中沥青针入度(5s,100g，25℃)为22(0.1mm)，软化点(TR&B)为65℃。
所述增融剂为抽出油，60℃粘度小于1000cSt，闪点>220℃，薄膜烘箱试验前后粘度比<3，质量变化绝对值<3。
所用湖沥青为特立尼达湖沥青。
实施例3：
高强沥青混合料，按照下列重量比的组分掺和而成，废旧沥青路面材料：新矿料：抗车辙剂：沥青结合料：增融剂＝10.5：90：0.4：4.5：0.05；其中沥青结合料由湖沥青：基质沥青＝35∶100组成；废旧沥青路面材料中旧矿料：旧沥青＝100:5；本发明的高强沥青混合料中矿料质量份数如下：
19-26.5mm：5份；
16-19mm：12份；
13.2-16mm：10份；
9.5-13.2mm：15份；
4.75-9.5mm：20份；
2.36-4.75mm：12份；
1.18-2.36mm：8份；
0.6-1.18mm：3份；
0.3-0.6mm：4份；
0.15-0.3mm：4份；
0.075-0.15mm：2份；
<0.075mm：5份。
废旧沥青路面材料粒径<10mm，所述废旧沥青路面材料中沥青针入度(5s,100g，25℃)为23(0.1mm)，软化点(TR&B)为64℃。
所述增融剂为减三线油，60℃粘度小于1000cSt，闪点>220℃，薄膜烘箱试验前后粘度比<3，质量变化绝对值<3。
所用沥青为特立尼达湖沥青。
制备方法及检测：
制备方法：首先将普通沥青加热145～150℃，将湖沥青加热至150～160℃，并按比例混合并搅拌1～2h。将新集料按照比例混合，并加热至190～220℃，按照比例加入抗车辙剂，搅拌5～10s，加入废旧沥青路面材料，及增融剂，搅拌10～15s，加入沥青胶浆(155～165℃)，搅拌15～20s，制得高强沥青混合料。出料温度为165～175℃，摊铺温度不低于160℃，初始碾压温度不低于150℃，终压温度不低于100℃，开放交通时路表温度不高于50℃。
高强沥青混合料性能如下表所示。
表2高强沥青混合料路用性能
Figure GDA0001616448750000071
表3高强沥青混合料其他性能
Figure GDA0001616448750000072
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高强沥青混合料，该混合料由废旧沥青路面材料、沥青结合料、新矿料、添加剂组成，其重量比为(10－16)：(4－5):(85－90)：(0.25-0.5),沥青结合料由湖沥青：基质沥青＝(25-35)：100组成；高强沥青混合料中总油石质量比即旧沥青+沥青结合料与旧矿料+新矿料的质量比为(4-5)％，所述添加剂由抗车辙剂：增融剂＝(4-8)：(1-2)组成，所述废旧沥青路面材料中旧沥青和旧矿料含量确定方法：(1)废旧沥青路面材料混合粉碎直径<10mm，(2)取部分废旧沥青路面材料，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0722-2011，通过抽提试验确定废旧沥青路面材料中旧矿料与旧沥青的比例，(3)测定旧沥青25℃针入度不大于30，单位：0.1mm，环球法软化点不小于60℃；
所述增融剂为抽出油或减三线油，60℃粘度小于1000cSt，闪点>220℃，薄膜烘箱试验前后粘度比<3％，质量变化绝对值<3；
所述湖沥青为特立尼达湖沥青，所述基质沥青为AH-70沥青；所述废旧沥青路面材料中沥青25℃针入度为21-23，单位：0.1mm，环球法软化点为62-65℃；
所述沥青混合料中的总矿料包括新矿料和旧矿料，所述总矿料合成级配由下列粒径大小的集料组成：
4份～6份的19～26.5mm颗粒；
11份～12份的16～19mm颗粒；
10份～12份的13.2～16mm颗粒；
14份～15份的9.5～13.2mm颗粒；
20份的4.75～9.5mm颗粒；
12份的2.36～4.75mm颗粒；
8份的1.18～2.36mm颗粒；
2份～4份的0.6～1.18mm颗粒；
4份的0.3～0.6mm颗粒；
4份的0.15～0.3mm颗粒；
2份的0.075～0.15mm颗粒；
4份～6份的0～0.075mm颗粒；该高强沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将新矿料混合后加热；
(2)加入抗车辙剂，混合后搅拌；
(3)加入废旧沥青路面材料及增融剂，混合后搅拌；
(4)加入预热后的沥青结合料，混合后搅拌。
2.根据权利要求1所述的高强沥青混合料，所述步骤(1)将新矿料混合后加热温度为190～220℃。
3.根据权利要求1所述的高强沥青混合料，所述步骤(2)中加入抗车辙剂，混合后搅拌时间为5～10秒。
4.根据权利要求1所述的高强沥青混合料，所述步骤(3)中加入废旧沥青路面材料及增融剂，混合后搅拌时间为10～15秒。
5.根据权利要求1所述的高强沥青混合料，所述步骤(4)中沥青结合料的预热温度为155～165℃，混合后搅拌时间为15～20s。
6.根据权利要求1所述的高强沥青混合料，所述预热后的沥青结合料是将分别预热后的基质沥青和湖沥青混合后搅拌成沥青结合料再升温至155～165℃；其中，基质沥青预热温度为145～150℃，湖沥青预热温度为150～160℃；混合后搅拌时间为0.5～1小时。
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