CN109943084A - 一种反应型热拌沥青再生剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反应型热拌沥青再生剂及制备方法。由A组分和B组分按照1：1配制而成；A组分按重量份计如下：基础油分50～70份，增塑剂20～30份，渗透剂10～20份，稳定剂2～5份；B组分按重量份计如下：环氧树脂40～60份和固化剂40～60份。本发明再生剂中的轻质油分，可以补充老化过程转化或失去的轻质组分，基于组分协调原理对沥青进行再生；增塑剂可在再生沥青中形成网络结构，提高再生沥青的性能；渗透剂可以增加再生沥青的低温性能，也有促进增塑剂溶解的作用；环氧组分的加入可以增加再生沥青的粘结力，提高抗蠕变能力。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种反应型热拌沥青再生剂及制备方法。
背景技术
沥青是一种高粘度的黑色有机液体，主要组成是碳氢化合物及其非金属衍生物，长期暴露在室外环境下的沥青混凝土，在交替载荷作用和环境的作用下，会出现车辙、开裂、坑洼等破坏，影响行车安全。对于严重损坏的路面就需要通过铣刨再摊铺重建，按照我国道路体量，每年大修翻新的高速公路会产生7.9*109吨的废旧混合料，其中约5％左右的沥青和95％的废旧矿料都是可再生利用的资源，当作垃圾处理将会造成环境污染和资源的浪费。因此废旧路面铣刨料的回收再利用技术，是我国全寿命周期、永久性路面的需要解决的技术。
目前，大量的学者对于废旧沥青的再生研究中，主要是加入一些轻质油分(生物油，废旧机油，柴油，芳烃油或者高标号的基质沥青)，可以部分恢复老化沥青的性能，但存在废旧沥青掺量低、再生沥青性能差和路面新旧界面粘结性不好的问题存在。
发明内容
本发明目的在于开发一种新的沥青再生剂，实现对老化沥青的再生的同时加以改性，提高再生沥青的性能。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种反应型热拌沥青再生剂，由A组分和B组分按照1：1配制而成；
A组分按重量份计如下：基础油分50～70份，增塑剂20～30份，渗透剂10～20份，稳定剂2～5份；
B组分按重量份计如下：环氧树脂40～60份和固化剂40～60份。
按上述方案，所述的基础油分为芳烃油，其中芳香烃含量大于75wt％。
按上述方案，所述的增塑剂为SBS改性剂和橡胶粉按照1：(1.5～4)混合使用；其中SBS为线型结构，橡胶粉由废旧轮胎破碎加工而成，颗粒尺寸是80目。
按上述方案，所述的渗透剂为环烷油。
按上述方案，所述的稳定剂为环保型溶剂油D100、环保型溶剂油D70、环保型溶剂油D50的一种或混合。优选为环保型溶剂油D100。
按上述方案，环氧树脂是聚醚胺改性双酚F型环氧树脂，环氧当量为180-220，粘度2500～8000mPa*s，25℃比重为1.10～1.30。
按上述方案，所述固化剂为十二烷基琥珀酸酐与N-甲基咪唑混合物；十二烷基琥珀酸酐与N-甲基咪唑混合物质量比为100:(0.5-3)，将二者常温在充分搅拌15-20分钟后得到固化剂；25℃的粘度为500～1000mPa*s，25℃比重为0.75～1.00。
上述反应型热拌沥青再生剂的制备方法，包括以下步骤：
A组分的制备：基础油分加热至75-85℃，加入渗透剂和稳定剂，开动剪切仪3000rpm转速下搅拌5min；加入增塑剂，升温至140℃～150℃，3000rpm转速下搅拌30min得到A组分；在100℃～120℃下备用；
B组分的制备：将环氧树脂和固化剂搅拌混合均匀即得到B组分。
相比于现有技术，本发明制备的沥青再生剂具有以下优势：
本发明中的成分为化工原料，与沥青具有相似相溶的特点，适用性各种沥青。
本发明再生剂中的轻质油分，可以补充老化过程转化或失去的轻质组分，基于组分协调原理对沥青进行再生；
增塑剂可在再生沥青中形成网络结构，提高再生沥青的性能；
渗透剂可以增加再生沥青的低温性能，也有促进增塑剂溶解的作用；
环氧组分的加入可以增加再生沥青的粘结力。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
为了提高实验的准确性，获得成分稳定的老化沥青，本发明中使用的沥青为70#基质沥青按照实验室模拟老化方法制备。模拟沥青短期老化是按照T 0609规范的沥青薄膜加热试验(RTOFT)，实验参数设置为163℃下5个小时；模拟沥青长期老化是按照规范T 0630，压力老化容器加速沥青老化试验(PAV)，实验参数为压力范围在2.1MPa(±0.1MPa)，温度为100℃下20个小时，这种试验方法可模拟沥青路面5-10年过程中沥青的老化。本实验的老化试样均为先短期老化后再长期老化。下述实施例中均采用该老化沥青为试验材料。
在本发明中，沥青再生剂的添加量选为废旧沥青重量的15％。为了验证本发明再生剂对老化沥青的再生效果，下面将结合实施例来说明：
实施例1：
一种沥青再生剂的制备方法如下，将50份的芳烃油，在烧杯中加热至80℃，将20份的环烷油加入基质油分中，在80℃下，开动剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，将2份的环保型溶剂油D100加入基质油分中，在80℃下，开动剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，加入5份SBS和10份橡胶粉，温度加热至在140～150℃下，保持剪切仪在3000rpm转速下，搅拌30min，即完成组分A的制备。
加入40份的环氧树脂，温度控制在18℃～25℃，加入40份的固化剂，保持剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min。
取加热至140℃的沥青85份，加入10份的组分A，打开剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，再加入5份的组分B，打开剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，即得再生沥青。
对再生沥青进行性能测试，针入度为36dmm，10℃延度为10.7cm，软化点为55℃。
实施例2
一种沥青再生剂的制备方法如下，将70份的芳烃油，在烧杯中加热至80℃，将30份的环烷油加入基质油分中，在80℃下，开动剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，将5份的环保型溶剂油D100加入基质油分中，在80℃下，开动剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，加入10份SBS和20份橡胶粉，温度加热至在140～150℃下，保持剪切仪在3000rpm转速下，搅拌30min，即完成组分A的制备。
加入60份的环氧树脂，温度控制在18℃～25℃，加入60份的固化剂，保持剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min。
取加热至140℃的沥青85份，加入10份的组分A，打开剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，再加入5份的组分B，打开剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，即得再生沥青。
对再生沥青进行性能测试，针入度为37dmm，10℃延度为21.4cm，软化点为58.5℃。
实施例3
一种沥青再生剂的制备方法如下，将60份的芳烃油，在烧杯中加热至80℃，将25份的环烷油加入基质油分中，在80℃下，开动剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，将3份的环保型溶剂油D100加入基质油分中，在80℃下，开动剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，加入8份SBS和15份橡胶粉，温度加热至在140～150℃下，保持剪切仪在3000rpm转速下，搅拌30min，即完成组分A的制备。
加入50份的环氧树脂，温度控制在18℃～25℃，加入50份的固化剂，保持剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min。
取加热至140℃的沥青85份，加入10份的组分A，打开剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，再加入5份的组分B，打开剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，即得再生沥青。
对再生沥青进行性能测试，针入度为37dmm，10℃延度为14.6cm，软化点为57℃。
实施例4：
一种沥青再生剂的制备方法如下，将70份的芳烃油，在烧杯中加热至80℃，将20份的环烷油加入基质油分中，在80℃下，开动剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，将2份的环保型溶剂油D100加入基质油分中，在80℃下，开动剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，加入10份SBS和10份橡胶粉，温度加热至在140～150℃下，保持剪切仪在3000rpm转速下，搅拌30min，即完成组分A的制备。
加入50份的环氧树脂，温度控制在18℃～25℃，加入50份的固化剂，保持剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min。
取加热至140℃的沥青85份，加入10份的组分A，打开剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，再加入5份的组分B，打开剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，即得再生沥青。
对再生沥青进行性能测试，针入度为35dmm，10℃延度为16.3cm，软化点为56.5℃。
实施例5
一种沥青再生剂的制备方法如下，将50份的芳烃油，在烧杯中加热至80℃，将25份的环烷油加入基质油分中，在80℃下，开动剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，将3份的环保型溶剂油D100加入基质油分中，在80℃下，开动剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，加入5份SBS和15份橡胶粉，温度加热至在140～150℃下，保持剪切仪在3000rpm转速下，搅拌30min，即完成组分A的制备。
加入50份的环氧树脂，温度控制在18℃～25℃，加入50份的固化剂，保持剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min。
取加热至140℃的沥青85份，加入10份的组分A，打开剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，再加入5份的组分B，打开剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，即得再生沥青。
对再生沥青进行性能测试，针入度为33dmm，10℃延度为15.9cm，软化点为54.5℃。
实施例6
一种沥青再生剂的制备方法如下，将70份的芳烃油，在烧杯中加热至80℃，将25份的环烷油加入基质油分中，在80℃下，开动剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，将3份的环保型溶剂油D100加入基质油分中，在80℃下，开动剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，加入10份SBS和15份橡胶粉，温度加热至在140～150℃下，保持剪切仪在3000rpm转速下，搅拌30min，即完成组分A的制备。
加入50份的环氧树脂，温度控制在18℃～25℃，加入50份的固化剂，保持剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min。
取加热至140℃的沥青85份，加入10份的组分A，打开剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，再加入5份的组分B，打开剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，即得再生沥青。
对再生沥青进行性能测试，针入度为39dmm，10℃延度为17.3cm，软化点为57.5℃。
实施例7
一种沥青再生剂的制备方法如下，将50份的芳烃油，在烧杯中加热至80℃，将30份的环烷油加入基质油分中，在80℃下，开动剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，将2份的环保型溶剂油D100加入基质油分中，在80℃下，开动剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，加入10份SBS和10份橡胶粉，温度加热至在140～150℃下，保持剪切仪在3000rpm转速下，搅拌30min，即完成组分A的制备。
加入40份的环氧树脂，温度控制在18℃～25℃，加入40份的固化剂，保持剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min。
取加热至140℃的沥青85份，加入10份的组分A，打开剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，再加入5份的组分B，打开剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，即得再生沥青。
对再生沥青进行性能测试，针入度为36dmm，10℃延度为11.5cm，软化点为56℃。
实施例8
一种沥青再生剂的制备方法如下，将70份的芳烃油，在烧杯中加热至80℃，将20份的环烷油加入基质油分中，在80℃下，开动剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，将5份的环保型溶剂油D100加入基质油分中，在80℃下，开动剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，加入5份SBS和10份橡胶粉，温度加热至在140～150℃下，保持剪切仪在3000rpm转速下，搅拌30min，即完成组分A的制备。
加入60份的环氧树脂，温度控制在18℃～25℃，加入60份的固化剂，保持剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min。
取加热至140℃的沥青85份，加入10份的组分A，打开剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，再加入5份的组分B，打开剪切仪在3000rpm转速下，搅拌5min，即得再生沥青。
对再生沥青进行性能测试，针入度为38dmm，10℃延度为16.7cm，软化点为58℃。
下表为实施例1～8各组分之间的差异进行汇总，各项参量份值如表1
表1实施例1～8各组分的参量份
对实施例1～8制备的沥青再生剂的性能进行测试，其中老化沥青使用实验室模拟老化沥青，再生剂的掺量均为15wt％，测试结果如表2所示。
表2实施例1～8的测试结果
由表2可以看出，本发明中的沥青再生剂可以有效恢复老化沥青的性能，相比于老化前的沥青原样，再生沥青在模量和低温延展性都有性能提升。
对比实施例1和实施例2，试验结果表明沥青再生剂中A组分和B组分的增加，会提高再生沥青软化点和延度，改善再生沥青的的抗车辙能力和低温抗裂的能力。
对比实施例1和实施例2，试验结果表明沥青再生剂B组分可以提高再生沥青的软化点和低温的延展性。
对比实施例3和实施例4，试验结果表明沥青再生剂A组分中的SBS对再生沥青的延度有提升作用，增加再生沥青的模量。
对比实施例5和实施例6，试验结果表明沥青再生剂A组分中的芳烃油会提高再生沥青的软化点和针入度，可以提高老化沥青组分之间的流动性。
对比实施例1和实施例7，试验结果表明沥青再生剂A组分中的环烷油和SBS的增加会提高再生沥青的延度。
对比实施例4和实施例8，试验结果表明沥青再生剂A组分中的SBS和B组分的增加，会提高再生沥青的延度和软化点，提高再生沥青的高低温性能。
综上，本发明中的反应型废旧沥青混合料热拌沥青再生剂不仅可以有效恢复老化沥青的性能，还能提高抗低温开裂和高温抗车辙的能力。可以有效解决目前再生沥青易开裂和抗车辙能力差的特点。组分A主要恢复老化沥青的组分，增加再生沥青的流动性，增塑剂和渗透剂可以增加低温性能和高温性能，稳定剂可以提高再生剂的稳定性。组分B主要提高了再生沥青的模量，增加抗疲劳能力，环氧可以有效提高沥青路面的新旧界面粘结力和抗车辙的能力。本发明中的组分A和组分B的共同作用可以全面的提升再生沥青的性能。
Claims (8)
1.一种反应型热拌沥青再生剂，其特征在于由A组分和B组分按照1：1配制而成；
A组分按重量份计如下：基础油分50～70份，增塑剂20～30份，渗透剂10～20份，稳定剂2～5份；
B组分按重量份计如下：环氧树脂40～60份和固化剂40～60份。
2.如权利要求1所述反应型热拌沥青再生剂，其特征在于所述的基础油分为芳烃油，其中芳香烃含量大于75wt％。
3.如权利要求1所述反应型热拌沥青再生剂，其特征在于所述的增塑剂为SBS改性剂和橡胶粉按照1：(1.5～4)混合使用；其中SBS为线型结构，橡胶粉由废旧轮胎破碎加工而成，颗粒尺寸是80目。
4.如权利要求1所述反应型热拌沥青再生剂，其特征在于所述的渗透剂为环烷油。
5.如权利要求1所述反应型热拌沥青再生剂，其特征在于所述的稳定剂为环保型溶剂油D100、环保型溶剂油D70、环保型溶剂油D50的一种或混合。
6.如权利要求1所述反应型热拌沥青再生剂，其特征在于所述环氧树脂是聚醚胺改性双酚F型环氧树脂，环氧当量为180-220，粘度2500～8000mPa*s，25℃比重为1.10～1.30。
7.如权利要求1所述反应型热拌沥青再生剂，其特征在于所述固化剂为十二烷基琥珀酸酐与N-甲基咪唑混合物；十二烷基琥珀酸酐与N-甲基咪唑混合物质量比为100:(0.5-3)，将二者常温在充分搅拌15-20分钟后得到固化剂；25℃的粘度为500～1000mPa*s，25℃比重为0.75～1.00。
8.权利要去1所述反应型热拌沥青再生剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A组分的制备：基础油分加热至75-85℃，加入渗透剂和稳定剂，开动剪切仪3000rpm转速下搅拌5min；加入增塑剂，升温至140℃～150℃，3000rpm转速下搅拌30min得到A组分；在100℃～120℃下备用；
B组分的制备：将环氧树脂和固化剂搅拌混合均匀即得到B组分。
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