一種就地冷再生瀝青混合料及其制備方法和應用與流程
1.本發明涉及路面材料技術領域，尤其涉及一種就地冷再生瀝青混合料及其制備方法和應用。
背景技術：
2.隨著經濟社會的不斷發展，我國公路工程領域已經由大建設逐漸轉變為大維護，一些早期的道路和重載化嚴重的道路將相繼進行大中修工程，由此會產生大量的瀝青混合料回收料(rap)。常規的處理方法是將這些瀝青混合料回收料拉回場站，通過添加再生劑和新集料、新瀝青等手段來生產熱拌瀝青混合料，這種方式生產出的混合料性能較差，并且生產工藝復雜、成本較高，不利于瀝青混合料回收料的資源化再利用。
3.就地冷再生是一種較為新型的瀝青混合料再生方式，它通常采用冷拌冷鋪的施工手段，具有良好的經濟性與環境友好性；此外，就地冷再生工藝簡便，可采用現場銑刨篩分、現場拌合攤鋪的方案。但是，目前常規的就地冷再生方式所制備的再生混合料路用性能較差，無法滿足道路長期使用下的耐久性要求。
技術實現要素：
4.有鑒于此，本發明提供了一種就地冷再生瀝青混合料及其制備方法和應用。本發明提供的就地冷再生瀝青混合料耐久性好，且具有較好的物理力學性能以及抗滑耐磨等路用性能，常規技術指標可媲美熱拌瀝青混合料，并且制備方法簡單，成本低。
5.為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：
6.一種就地冷再生瀝青混合料，包括以下組分：瀝青再生劑，有機硅樹脂、固化劑和瀝青混合料回收料；所述瀝青再生劑的重量為所述瀝青混合料回收料重量的2％～5％；所述有機硅樹脂的重量為所述瀝青混合料回收料重量的1％～3％；所述固化劑的重量為所述瀝青混合料回收料重量的0.5％～2％。
7.優選的，所述瀝青再生劑為油脂類再生劑。
8.優選的，所述油脂類再生劑包括以下重量份數的組分：油脂60～80份，增塑劑10～30份，相容劑10～20份，抗剝落劑5～20份；所述油脂包括煤焦油、腰果殼油、蓖麻油、糠醛抽出油和重油中的一種或多種。
9.優選的，所述有機硅樹脂包括甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷和苯基三丁酮肟基硅烷中的一種或多種。
10.優選的，所述固化劑為水泥。
11.本發明還提供了上述方案所述就地冷再生瀝青混合料的制備方法，包括以下步驟：
12.將瀝青混合料回收料和瀝青再生劑進行第一攪拌混合，得到第一混合料；
13.將所述第一混合料和有機硅樹脂進行第二攪拌混合，得到第二混合料；
14.將所述第二混合料和固化劑進行第三攪拌混合，得到就地冷再生瀝青混合料。
15.優選的，所述第一攪拌混合的時間為30～300s，所述第二攪拌混合的時間為15～200s，所述第三攪拌混合的時間為30～300s。
16.本發明還提供了上述方案所述的就地冷再生瀝青混合料或上述方案所述的冷再生瀝青混合料作為路面材料的應用。
17.優選的，所述應用的方法為：將所述冷再生瀝青混合料攤鋪在道路上后表面灑水，然后壓實。
18.優選的，所述水的用量為10～20l/mm2。
19.本發明提供了一種就地冷再生瀝青混合料，包括以下組分：瀝青再生劑，有機硅樹脂、固化劑和瀝青混合料回收料；所述瀝青再生劑的重量為所述瀝青混合料回收料重量的2％～5％；所述有機硅樹脂的重量為所述瀝青混合料回收料重量的1％～3％；所述固化劑的重量為所述瀝青混合料回收料重量的0.5％～2％。本發明在就地冷再生瀝青混合料中加入有機硅樹脂，有機硅樹脂具有溶解瀝青的效果，能將瀝青從集料表面溶解出來，通過拌合作用，能進一步與再生劑混合，更好的恢復瀝青的基本性能；再生瀝青混合料攤鋪灑水后，有機硅樹脂與能夠水反應生成丁酮肟，丁酮肟能與水泥水化反應后的金屬陽離子絡合，生成離子聚合物，同時被有機硅樹脂溶解的瀝青也會離析出來，重新發揮其膠結料的作用。這樣一系列的化學反應，會極大地增強再生瀝青混合料的物理力學性能，使得就地冷再生瀝青混合料具備較好的路用性能。實施例結果表明，本發明提供的再生瀝青混合料性能較好，其物理力學性能、抗水性能、耐久性能等路用性能基本持平熱拌瀝青混合料。
20.另外，本發明提供的就地冷再生瀝青混合料中的集料采用全比例瀝青混合料回收料(rap)，無需添加新的集料，實現了廢棄資源的最大化再利用目標，符合綠環保可再生的發展理念。
21.此外，本發明采用的瀝青混合料回收料與添加劑的來源廣泛，廉價易得，并且添加劑種類較少，摻量較低，是一種經濟穩定的道路再生體系。
22.本發明還提供了上述方案所述就地冷再生瀝青混合料的制備方法及其作為路面材料的應用。本發明采用就地冷拌冷鋪的工藝，節約了化石燃料，同時不產生煙塵等污染物，對施工人員和周邊環境的影響較小。
具體實施方式
23.本發明提供了一種就地冷再生瀝青混合料，包括以下組分：瀝青再生劑，有機硅樹脂、固化劑和瀝青混合料回收料；所述瀝青再生劑的重量為所述瀝青混合料回收料重量的2％～5％；所述有機硅樹脂的重量為所述瀝青混合料回收料重量的1％～3％；所述固化劑的重量為所述瀝青混合料回收料重量的0.5～2％。
24.本發明提供的就地冷再生瀝青混合料包括瀝青混合料回收料(rap)。在本發明中，所述瀝青混合料回收料在使用前，優選先進行破碎、篩分預處理，要符合公路瀝青路面再生技術規范(jtg/t 5521-2019)的要求，級配曲線滿足瀝青路面施工技術規范(jtg f40-2004)中的要求即可，在本發明的具體實施例中，所述瀝青混合料回收料除粒徑需達標外，不做其余要求。
25.本發明提供的就地冷再生瀝青混合料包括瀝青再生劑。在本發明中，所述瀝青再生劑的重量為所述瀝青混合料回收料重量的2％～5％，優選為3％～4％。在本發明中，所述
瀝青再生劑優選包括以下重量份數的組分：油脂60～80份，優選為65～75份，增塑劑10～30份，優選為15～25份，相容劑10～20份，優選為13～15份，抗剝落劑5～20份，優選為8～15份；所述油脂優選包括煤焦油、腰果殼油、蓖麻油、糠醛抽出油和重油中的一種或多種；所述增塑劑優選為癸二酸二辛脂；所述相容劑優選為直鏈烷烴、環烷烴或芳香烴，所述直鏈烷烴優選為正辛烷，所述環烷烴優選為環己烷，所述芳香烴優選為二甲苯；所述抗抗剝落劑優選為非胺類抗剝落劑，在本發明的具體實施例中，所述抗剝落劑優選為常州信拓公司生產的xt-2型瀝青抗剝落劑。在本發明中，所述油脂類再生劑的制備方法優選包括以下步驟：將油脂進行加熱處理，然后向其中加入增塑劑和相容劑進行第一攪拌處理，再加入抗剝落劑進行第二攪拌處理；所述加熱處理的溫度優選為40～70℃，更優選為50～60℃，所述加熱處理的時間優選為1.5～3h，更優選為2h；所述第一攪拌處理的溫度優選為50～80℃，更優選為60～70℃，所述第一攪拌處理的時間優選為20～45min，更優選為30min；所述第二攪拌處理的溫度優選為50～60℃，時間優選為15～20min。
26.在本發明中，按照油脂的種類，所述油脂類再生劑分別記為焦油類再生劑、腰果殼油類再生劑、蓖麻油類再生劑、糠醛抽出油類再生劑和重油類再生劑。瀝青主要由芳香分、飽和分、瀝青質和膠質組成，瀝青老化表現在瀝青內部生成大分子聚合物，飽和分、芳香分聚合物轉化為膠質與瀝青質，本發明采用瀝青再生劑調節舊瀝青四組分的比例，以此來還原瀝青混合料回收料中的舊瀝青。
27.本發明提供的就地冷再生瀝青混合料包括有機硅樹脂。在本發明中，所述有機硅樹脂的重量為所述瀝青混合料回收料重量的1％～3％，優選為1.5％～2.5％。在本發明中，所述有機硅樹脂優選包括甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷和苯基三丁酮肟基硅烷中的一種或幾種。
28.本發明提供的就地冷再生瀝青混合料包括固化劑。在本發明中，所述固化劑的重量為所述瀝青混合料回收料重量的0.5％～2％，優選為1％～1.5％。在本發明中，所述固化劑為水泥；所述水泥優選為硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，所述硅酸鹽水泥優選為p
·ⅰ、p
·ⅱ，所述普通硅酸鹽水泥優選為p
·
o，更優選為p
·
o42.5水泥。本發明采用水泥為固化劑，水泥遇水反應生成金屬陽離子，金屬陽離子與丁酮肟交聯絡合生成含有離子鍵的高分子聚合物，從而極大的增強瀝青混合料的物理力學性能。
29.本發明還提供了上述方案所述就地冷再生瀝青混合料的制備方法，包括以下步驟：
30.將瀝青混合料回收料和瀝青再生劑進行第一攪拌混合，得到第一混合料；
31.將所述第一混合料和有機硅樹脂進行第二攪拌混合，得到第二混合料；
32.將所述第二混合料和固化劑進行第三攪拌混合，得到就地冷再生瀝青混合料。
33.本發明將瀝青混合料回收料和瀝青再生劑進行第一攪拌混合，得到第一混合料。在本發明中，所述第一攪拌混合的時間優選為30～300s，更優選為120～200s；本發明優選先按照jtg/t 5521-2019中的標準調配瀝青混合料回收料，然后向所得瀝青混合料回收料中加入瀝青再生劑進行攪拌混合。
34.得到第一混合料后，本發明將所述第一混合料和有機硅樹脂進行第二攪拌混合，得到第二混合料。在本發明中，所述第二攪拌混合的時間優選為15～200s，更優選為90～100s；在本發明的具體實施例中，優選將有機硅樹脂加入第一混合料中進行攪拌混合。
35.得到第二混合料后，本發明將所述第二混合料和固化劑進行第三攪拌混合，得到就地冷再生瀝青混合料。在本發明中，所述第三攪拌混合時間優選為30～300s，更優選為120～150s；在本發明的具體實施例中，優選將所述固化劑加入第二混合料中進行攪拌混合。在本發明中，所述第一攪拌混合、第二攪拌混合和第三攪拌混合均優選在室溫下進行；本發明對所述第一交換混合、第二攪拌混合和第三攪拌混合的轉速沒有特殊要求，能夠攪拌均勻即可；所述第一攪拌混合、第二攪拌混合和第三攪拌混合均優選在移動式瀝青混合料攪拌車中進行。
36.本發明還提供了上述方案所述的就地冷再生瀝青混合料或上述方案所述的冷再生瀝青混合料作為路面材料的應用。在本發明中，所述應用的方法優選為：將所述冷再生瀝青混合料攤鋪在道路上后表面灑水，然后壓實；在本發明中，所述攤鋪優選采用道路瀝青攤鋪機進行；所述水的用量優選為10～20l/mm2，所述灑水的方式優選為噴灑，所述灑水優選采用帶有霧化噴頭的灑水器進行；所述壓實優選采用壓路機進行；壓實后待水分蒸發完畢，即形成路面。
37.下面將結合本發明中的實施例，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
38.實施例1
39.1)根據篩分結果，將調制好配比(rap 0～5mm:rap 5～10mm:rap 10～15mm＝49:26:25(質量比))的瀝青混合料回收料(后續稱為rap混合料)投入移動式瀝青混合料攪拌車中，摻入占rap混合料重量3％的煤焦油類再生劑，啟動瀝青攪拌車，常溫攪拌120s，得到混合物a；其中，煤焦油類再生劑的制備方法為：取65份煤焦油至于恒溫干燥箱中，50℃保溫2h；然后向其中加入15份癸二酸二辛脂和15份正辛烷，置于恒溫60℃攪拌裝置中攪拌30min；再加入5份xt-2型瀝青抗剝落劑，繼續恒溫60℃攪拌15min；即得所述煤焦油類再生劑；
40.2)在混合物a中摻入占rap混合料重量1％的甲基三丁酮肟基硅烷，常溫攪拌90s，得到混合物b；
41.3)在混合物b中摻入占rap混合料重量1％的p
·
o42.5水泥，常溫攪拌120s，得到就地冷再生瀝青混合料；
42.4)將再生瀝青混合料倒入道路瀝青攤鋪機中進行攤鋪，然后使用帶有霧化噴頭的灑水器具對混合料進行灑水作業，灑水量為12l/m2，使用壓路機進行壓實操作，待水分蒸發完畢后，即形成就地冷再生路面。
43.實施例2
44.1)根據篩分結果，將調制好配比(和實施例1相同)的rap混合料投入移動式瀝青混合料攪拌車中，摻入占rap混合料重量2％的含有蓖麻油類再生劑，啟動瀝青攪拌車，常溫攪拌120s，得到混合物a；其中，蓖麻油類再生劑的制備方法為：取60份蓖麻油至于恒溫干燥箱中，40℃保溫3h；然后向其中加入15份癸二酸二辛脂和20份環己烷，置于恒溫50℃攪拌裝置中攪拌45min；再加入5份xt-2型瀝青抗剝落劑，繼續恒溫60℃攪拌15min；即得所述蓖麻油類再生劑。
45.2)在混合物a中摻入占rap混合料重量2％的乙烯基三丁酮肟基硅烷，常溫攪拌90s，得到混合物b；
46.3)在混合物b中摻入占rap混合料重量1.5％的p
·ⅰ42.5水泥，常溫攪拌120s，得到就地冷再生瀝青混合料；
47.4)將就地冷再生瀝青混合料倒入道路瀝青攤鋪機中進行攤鋪，然后使用帶有霧化噴頭的灑水器具對混合料進行灑水作業，灑水量為15l/m2，再使用壓路機進行壓實操作，待水分蒸發完畢后，即形成就地冷再生路面。
48.實施例3
49.1)根據篩分結果，將調制好配比(和實施例1相同)的rap混合料投入移動式瀝青混合料攪拌車中，摻入rap混合料重量3％的含有糠醛抽出油類再生劑，啟動瀝青攪拌車，常溫攪拌120s，得到混合物a；其中，糠醛抽出油類再生劑的制備方法為：取70份糠醛抽出油至于恒溫干燥箱中，70℃保溫1.5h；然后向其中加入13份癸二酸二辛脂和12份二甲苯，置于恒溫80℃攪拌裝置中攪拌20min；再加入5份xt-2型瀝青抗剝落劑，繼續恒溫60℃攪拌20min；即得所述糠醛抽出油類再生劑。
50.2)在混合物a中摻入rap混合料重量2％的苯基三丁酮肟基硅烷，常溫攪拌90s，得到混合物b；
51.3)在混合物b中摻入rap混合料重量1％的p
·ⅱ42.5水泥，常溫攪拌120s，得到就地冷再生瀝青混合料；
52.4)將就地冷再生瀝青混合料倒入道路瀝青攤鋪機中進行攤鋪，然后使用帶有霧化噴頭的灑水器具對混合料進行灑水作業，灑水量為13l/m2，再使用壓路機進行壓實操作，待水分蒸發完畢后，即形成就地冷再生路面。
53.對比例1
54.一種普通冷再生瀝青混合料，其制備方法如下：
55.1)根據篩分結果，將調制好配比(和實施例1相同)的rap混合料投入移動式瀝青混合料攪拌車中，摻入rap混合料重量3％的煤焦油類再生劑(制備方法和實施例1相同)，啟動瀝青攪拌車，常溫攪拌120s，得到混合物a；
56.2)在混合物b中摻入rap混合料重量1％的p
·
o42.5水泥，常溫攪拌120s，得到普通就地冷再生瀝青混合料；
57.3)將就地冷再生瀝青混合料倒入道路瀝青攤鋪機中進行攤鋪，然后使用帶有霧化噴頭的灑水器具對混合料進行灑水作業，灑水量為5l/m2，再使用壓路機進行壓實操作，待水分蒸發完畢后，即形成普通冷再生路面。
58.對比例2
59.一種普通熱再生瀝青混合料，其制備方法包括如下步驟：
60.根據篩分結果，將調制好配比(和實施例1相同)的rap混合料投入移動式瀝青混合料攪拌車中，摻入rap混合料重量3％的重油類再生劑，開啟瀝青攪拌車的加熱系統，對再生料進行充分加熱，使其達到規定溫度(130℃)，然后啟動瀝青攪拌車，攪拌120s，得到普通熱再生瀝青混合料。其中，重油類再生劑的制備方法為：取65份重油至于恒溫干燥箱中，50℃保溫2h；然后向其中加入15份癸二酸二辛脂和15份正辛烷，置于恒溫60℃攪拌裝置中攪拌30min；再加入5份xt-2型瀝青抗剝落劑，繼續恒溫60℃攪拌15min；即得所述重油類再生劑。
61.對比例3
62.一種常規熱拌瀝青混合料，其制備方法包括以下步驟：
63.使用sbs(i-d)改性瀝青、輝綠巖集料、石灰巖礦粉，按《公路瀝青路面施工技術規范》(jtg f40—2004)中的方法拌合ac-13c型瀝青混合料，即得所述常規熱拌瀝青混合料。
64.性能測試：
65.按照jtg e20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中的方法對實施例1～3以及對比例1～3中的瀝青混合料進行穩定度、流值、動穩定度、浸水殘留穩定度以及凍融劈裂強度比測試，測試結果見表1。
66.表1 實施例1～3和對比例1～3所得的瀝青混合料性能測試結果
[0067][0068]
根據表1可以看出，本發明提供的就地冷再生瀝青混合料均滿足技術要求，與普通就地冷再生和普通就地熱再生相比，本發明提供的再生瀝青混合料具備良好的物理力學穩定性、抗水損害性、抗車轍性等優點；與常規熱拌混合料相比，雖然其采用了sbs改性瀝青及輝綠巖石料，但是本發明提供的再生混合料在流值、動穩定度浸水殘留穩定度等指標上均能更優，說明本發明所得冷再生瀝青混合料的性能與常規熱拌改性瀝青混合料的性能較為接近。
[0069]
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
技術特征：
1.一種就地冷再生瀝青混合料，其特征在于，包括以下組分：瀝青再生劑、有機硅樹脂、固化劑和瀝青混合料回收料；所述瀝青再生劑的重量為所述瀝青混合料回收料重量的2％～5％；所述有機硅樹脂的重量為所述瀝青混合料回收料重量的1％～3％；所述固化劑的重量為所述瀝青混合料回收料重量的0.5％～2％。2.根據權利要求1所述的就地冷再生瀝青混合料，其特征在于，所述瀝青再生劑為油脂類再生劑。3.根據權利要求2所述的就地冷再生瀝青混合料，其特征在于，所述油脂類再生劑包括以下重量份數的組分：油脂60～80份，增塑劑10～30份，相容劑10～20份，抗剝落劑5～20份；所述油脂包括煤焦油、腰果殼油、蓖麻油、糠醛抽出油和重油中的一種或多種。4.根據權利要求1所述的就地冷再生瀝青混合料，其特征在于，所述有機硅樹脂包括甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、四丁酮肟基硅烷和苯基三丁酮肟基硅烷中的一種或多種。5.根據權利要求1所述的就地冷再生瀝青混合料，其特征在于，所述固化劑為水泥。6.權利要求1～5任意一項所述就地冷再生瀝青混合料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將瀝青混合料回收料和瀝青再生劑進行第一攪拌混合，得到第一混合料；將所述第一混合料和有機硅樹脂進行第二攪拌混合，得到第二混合料；將所述第二混合料和固化劑進行第三攪拌混合，得到就地冷再生瀝青混合料。7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述第一攪拌混合的時間為30～300s，所述第二攪拌混合的時間為15～200s，所述第三攪拌混合的時間為30～300s。8.權利要求1～5任意一項所述的就地冷再生瀝青混合料或權利要求6或7所述的冷再生瀝青混合料作為路面材料的應用。9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于，所述應用的方法為：將所述冷再生瀝青混合料攤鋪在道路上后表面灑水，然后壓實。10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，所述水的用量為10～20l/mm2。
技術總結
本發明涉及路面材料技術領域，提供了一種就地冷再生瀝青混合料及其制備方法和應用。本發明提供的就地冷再生瀝青混合料的組分包括瀝青再生劑、有機硅樹脂、固化劑和瀝青混合料回收料(RAP)。本發明提供的就地冷再生瀝青混合料具備較好的物理力學性能、耐久性能、抗滑耐磨等路用性能，常規技術指標可媲美熱拌瀝青混合料。此外，本發明提供的冷再生瀝青混合料對RAP的使用率為100％，無需添加新集料，經濟性好，施工工藝簡便，適合大面積推廣應用。適合大面積推廣應用。
