一種再生半柔性路面材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高效利用廢棄瀝青混凝土的再生半柔性路面材料及其制備方法。具體涉及一種老化瀝青改性再生劑及其制備方法，其特征在于各組分按質量比為基礎油：增彈組分：增粘組分：增滲組分=100：20-50：10-30：5-25；同時利用該再生劑制備了一種半柔性路面材料，其中各組分按質量比為礦料：新瀝青：改性再生劑：水泥砂漿：纖維=100：0.8-2.0：5-12：20-30：0.25-0.5。本發(fā)明具有耐老化、高承載的特性，在部分重載交通路段，可補充懸浮密實型的普通再生瀝青混凝土存在耐久性、承載力不足的問題，擴大再生類瀝青路面的應用范圍。
【專利說明】一種再生半柔性路面材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于材料【技術領域】，具體涉及一種高效利用廢棄浙青混凝土的再生半柔性路面材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]我國公路交通規(guī)模發(fā)展迅猛，截止2012年，公路交通總里程已達423.8萬公里，高速公路9.62萬公里，均在世界前列。其中，服役超十年的公路181萬公里，超五年的358萬公里，這些服役多年的路面已經逐漸出現不同程度的破壞，因此，我國在未來幾年將迎來公路翻修高峰期，屆時將產生數億噸的廢棄浙青混凝土(RAP);此外，與公路建設規(guī)模相比，我國的原油儲量僅占全球的1.2%，石油浙青資源少且品質低，導致國內的新浙青價格一直呈上漲趨勢，供新建路面的新浙青越來越少。
[0003]目前，可消納廢棄浙青混凝土并緩解浙青資源緊張的途徑主要依靠浙青再生技術，如現場熱再生、廠拌熱再生、現場冷再生、廠拌冷再生等。然而，冷再生技術僅是利用乳化浙青將廢棄浙青混凝土顆粒進行粘結，再生后的材料性能差，僅能用于道路的下面層或基層；熱再生技術利用再生劑恢復了老化浙青的粘彈性，制備出懸浮密實型的浙青混凝土，但是現階段我國的再生劑只通過油分及樹脂對老化浙青組分進行調和，導致部分用于面層的再生材料易再次老化，材料耐久性存在問題，此外，懸浮結構的再生路面已逐漸不能滿足未來逐漸增加的渠道化、重載化路段對道路的承載力要求。因此，目前傳統的浙青再生技術的問題共性在于:再生后的道路材料由于自身抵抗二次老化性能差 ，而難以實現大規(guī)模的在道路面層上使用，翻修中的大量面層建設仍需要耗費新浙青、砂石材料，未根本解決我國的資源問題；再生手段僅局限于將RAP制成非骨架結構的路面形式，難以滿足重載交通路段的材料性能需求。
[0004]半柔性路面結構由于在浙青混合料中分散高模量水泥網絡，而使其具備了剛柔并濟的材料性能，目前我國已逐漸展開了相關的研究與應用，但制備半柔性路面的原材料僅局限于新集料及新浙青，浪費資源。本專利采用RAP制備半柔性路面材料，可緩解廢棄浙青混凝土堆積及浙青資源緊缺的現狀，解決常規(guī)再生手段難以應用于面層及重交通路段的問題，迄今為止，國內外尚未見到將RAP材料用于半柔性路面制備的相關報道。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決再生后的廢棄浙青混凝土抗老化性能差、承載能力不足而難以大規(guī)模在道路面層上利用的問題，提供一種可高效利用廢棄浙青混凝土的再生半柔性路面材料及其制備方法。
[0006]為實現上述目的，本發(fā)明所采取的技術方案如下:
[0007]—種老化浙青改性再生劑，其特征在于各組分按質量比為基礎油:增彈組分:增粘組分:增滲組分=100:20-50:10-30:5-25 ;所述的基礎油為減二線抽出油或減三線抽出油；所述增彈組分為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；所述增粘組分為C9石油樹脂或萜烯樹脂；所述增滲組分為羧化聚乙烯蠟。
[0008]上述老化浙青改性再生劑，其制備方法包括以下步驟:
[0009]I)將基礎油加熱至160-170°C，3000-5000r/min剪切速率下依次添加增彈組分、增粘組分和增滲組分，持續(xù)30-50min ；
[0010]2)放置在150°C -160°C烘箱中發(fā)育40_60min，得到老化浙青改性再生劑；
[0011]其中，各組分按質量比為:基礎油:增彈組分:增粘組分:增滲組分=100:20-50:10 -30:5 -25。
[0012]一種再生半柔性路面材料，其特征在于各組分按質量比為礦料:新浙青:改性再生劑:水泥砂漿:纖維=100:0.8-2.0:5-12:20-30:0.25-0.5 ;所述礦料由廢棄浙青粗集料、新集料及填料組成；所述的新浙青為1-D改性浙青；所述改性再生劑為上述方案制備的老化浙青改性再生劑。
[0013]上述再生半柔性路面材 料的方案中，所述礦料的組成按質量比為廢棄浙青粗集料、新集料、填料的質量比為100:120-200:3-6 ;其中廢棄浙青粗集料為2.36mm的篩上部分，包含 RAP-1 O 13.2mm)、RAP-2 (9.5 -13.2mm)、RAP-3 (4.75 -9.5mm)、RAP-4(2.36 -4.75mm)四種規(guī)格，按質量比為 RAP-1:RAP-2:RAP-3:RAP-4=100:50 -150:30 -90:30-90混合使用；其中新集料為玄武巖或灰綠巖中的一種或兩種，包含5-10mm、10-15mm兩種規(guī)格,按質量比5-IOmm新集料:10-15mm新集料=100:50-90混合使用；填料為石灰石礦粉或巖漿巖中的強基性巖磨細的礦粉。
[0014]上述再生半柔性路面材料的方案中，所述水泥砂漿的組成按質量比為水泥:粉煤灰:廢棄浙青細集料:膨脹劑:早強劑:減水劑:水=100:10-30:20-50:5-10:0.1-3:0.1-3:40-80 ;其中水泥為42.5或52.5硅酸鹽水泥；粉煤灰為一級粉煤灰或二級粉煤灰；廢棄浙青細集料為2.36mm篩下部分；膨脹劑為硫酸鈣類膨脹劑；早強劑為硫酸鈉、硫酸鈣、亞硝酸鈉、三乙醇胺、乙二醇中的任意一種或其任意的混合物；減水劑為聚羧酸減水劑或萘系減水劑。
[0015]上述再生半柔性路面材料的方案中，所述纖維為聚丙烯腈纖維或聚酯纖維。
[0016]一種再生半柔性路面材料的制備方法，包括以下步驟:
[0017]I)將新浙青及老化浙青改性再生劑在165-175°C下加熱；
[0018]2)將礦料、新浙青、老化浙青改性再生劑和纖維在170°C-180°C下攪拌90s-180s，攤鋪及碾壓溫度為165-175°C，得到多孔再生浙青基體；
[0019]3)基體冷卻后，將水泥砂漿傾倒至表面，使砂漿均勻流淌至基體空隙，刮平表面漿體，覆蓋灑水養(yǎng)生3-7d即可得到高效利用廢棄浙青混凝土的再生半柔性路面材料；
[0020]其中，各組分按質量比為礦料:新浙青:改性再生劑:水泥砂漿:纖維=100:0.8-
2.0:5-12:20-30:0.25-0.5 ;所述礦料由廢棄浙青粗集料、新集料及填料組成；所述的新浙青為1-D改性浙青；所述改性再生劑為上述方案所述的老化浙青改性再生劑。
[0021]上述路面材料的制備方法中，所述礦料的組成按質量比為廢棄浙青粗集料、新集料、填料的質量比為100:120-200:3-6 ;所述廢棄浙青粗集料為2.36mm的篩上部分，包含 RAP-1 O 13.2mm)、RAP-2 (9.5 -13.2mm)、RAP_3 (4.75 -9.5mm)、RAP_4 (2.36 -
4.75mm)四種規(guī)格，按質量比為 RAP-1:RAP-2:RAP-3:RAP-4=100:50 -150:30 -90:30 -90混合使用；所述的新集料為玄武巖或灰綠巖中的一種或兩種，包含5-10mm、10-15mm兩種規(guī)格，按質量比為5-IOmm新集料:10-15mm新集料=100:50-90混合使用；填料為石灰石礦粉或巖漿巖中的強基性巖磨細的礦粉；其中，廢棄浙青粗集料、新集料、填料的總合成級配宜控制在表2礦料級配范圍之內。
[0022]上述路面材料的制備方法中，所述水泥砂漿的組成按質量比為水泥:粉煤灰:廢棄浙青細集料:膨脹劑:早強劑:減水劑:水=100:10-30:20-50:5-10:0.1-3:
0.1-3:40-80 ;所述的水泥為42.5或52.5硅酸鹽水泥；所述的粉煤灰為一級粉煤灰或二級粉煤灰；所述的廢棄浙青細集料為2.36mm篩下部分；所述的膨脹劑為硫酸鈣類膨脹劑；所述的早強劑為硫酸鈉、硫酸鈣、亞硝酸鈉、三乙醇胺、乙二醇中的任意一種或其任意的混合物；所述的減水劑為聚羧酸減水劑或萘系減水劑；將上述的固體原材料按比例稱量好’放入水泥砂漿攪拌機中，干拌20-80s，然后加入水及液體原材料攪拌60-600s，得到低模量、低收縮水泥砂漿材料。
[0023]上述路面材料的制備方法中，所述纖維為聚丙烯腈纖維或聚酯纖維。
[0024]為了更好的說明本發(fā)明的實施效果，主要材料的技術指標和技術特點如下:
[0025]( I)老化浙青改性再生劑
[0026]表I老化浙青改性再生劑的技術指標
[0027]
【權利要求】
1.一種老化浙青改性再生劑，其特征在于各組分按質量比為基礎油:增彈組分:增粘組分:增滲組分=100:20~50:10~30:5~25 ;所述的基礎油為減二線抽出油或減三線抽出油；所述增彈組分為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；所述增粘組分為C9石油樹脂或萜烯樹脂；所述增滲組分為羧化聚乙烯蠟。
2.權利要求1所述的老化浙青改性再生劑的制備方法，包括以下步驟: 1)將基礎油加熱至160~170°C，3(KK)~5000r/min剪切速率下依次添加增彈組分、增粘組分和增滲組分，持續(xù)30-50min ； 2)放置在150°C_160°C烘箱中發(fā)育40-60min，得到老化浙青改性再生劑； 其中，各組分按質量比為基礎油:增彈組分:增粘組分:增滲組分=100:20~50:10~30:5~25 ;所述的基礎油為減二線抽出油或減三線抽出油；所述增彈組分為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；所述增粘組分為C9石油樹脂或萜烯樹脂；所述增滲組分為羧化聚乙烯臘。
3.一種再生半柔性路面材料,其特征在于各組分按質量比為礦料:新浙青:改性再生劑:水泥砂漿:纖維=100:0.8~2.0:5~12:20~30:0.25~0.5 ;所述礦料由廢棄浙青粗集料、新集料及填料組成；所述的新浙青為1-D改性浙青；所述改性再生劑為權利要求1中所述的老化浙青改性再生劑。
4.如權利要求3所述的再生半柔性路面材料，其特征在于所述礦料的組成按質量比為廢棄浙青粗集料、新集料、填料的質量比為100:120~200:3~6 ;所述廢棄浙青粗集料為2.36mm的篩上部分，包含RAP-1、RAP-2、RAP-3、RAP-4四種規(guī)格，按質量比為RAP-1: RAP-2: RAP-3: RAP-4=100:50~150:30~90:30~90混合使用；所述的新集料為玄武巖或灰綠巖中的一種或兩種，包含5~10mm、10~15mm兩種規(guī)格,按質量比為5~IOmm新集料:10~15mm新集料=100:50~90混合使用；填料為石灰石礦粉或巖漿巖中的強基性巖磨細的礦粉。
5.如權利要求3所述的再生半柔性路面材料，其特征在于所述水泥砂漿的組成按質量比為水泥:粉煤灰:廢棄浙青細集料:膨脹劑:早強劑:減水劑:水=100:10~30:20~50:5~10:(λ I~3:(λ I~3:40~80 ;所述的水泥為42.5或52.5硅酸鹽水泥；所述的粉煤灰為一級粉煤灰或二級粉煤灰；所述的廢棄浙青細集料為2.36_篩下部分；所述的膨脹劑為硫酸鈣類膨脹劑；所述的早強劑為硫酸鈉、硫酸鈣、亞硝酸鈉、三乙醇胺、乙二醇中的任意一種或其任意的混合物；所述的減水劑為聚羧酸減水劑或萘系減水劑。
6.如權利要求3所述的再生半柔性路面材料，其特征在于所述纖維為聚丙烯腈纖維或聚酯纖維。
7.權利要求3所述的再生半柔性路面材料的制備方法，包括以下步驟: O將新浙青及老化浙青改性再生劑在165~175°C下加熱； 2)將礦料、新浙青、老化浙青改性再生劑和纖維在170°C~180°C下攪拌90s~180s,攤鋪及碾壓溫度為165~175°C，得到多孔再生浙青基體； 3)基體冷卻后，將水泥砂漿傾倒至表面，使砂漿均勻流淌至基體空隙，刮平表面漿體，覆蓋灑水養(yǎng)生3~7d即可得到高效利用廢棄浙青混凝土的再生半柔性路面材料； 其中，各組分按質量比為礦料:新浙青:老化浙青改性再生劑:水泥砂漿:纖維=100:0.8~2.0:5~12:20~30:0.25~0.5 ;所述礦料由廢棄浙青粗集料、新集料及填料組成；所述的新浙青為1-D改性浙青。
8.如權利要求7所述的再生半柔性路面材料的制備方法，其特征在于所述礦料的組成按質量比為廢棄浙青粗集料、新集料、填料的質量比為100:120-200:3-6 ;所述廢棄浙青粗集料為2.36mm的篩上部分，包含RAP_1、RAP_2、RAP-3、RAP-4四種規(guī)格，按質量比為RAP-1:RAP-2:RAP-3:RAP-4=100:50 -150:30 -90:30 -90 混合使用；所述的新集料為玄武巖或灰綠巖中的一種或兩種，包含5-10mm、10-15mm兩種規(guī)格,按質量比為5-IOmm新集料:10-15mm新集料=100:50-90混合使用；填料為石灰石礦粉或巖漿巖中的強基性巖磨細的礦粉。
9.如權利要求7所述的再生半柔性路面材料的制備方法，其特征在于所述水泥砂漿的組成按質量比為水泥:粉煤灰:廢棄浙青細集料:膨脹劑:早強劑:減水劑:水=100:10-30:20-50:5-10:0.1-3:0.1-3:40-80 ;所述的水泥為42.5或52.5硅酸鹽水泥；所述的粉煤灰為一級粉煤灰或二級粉煤灰；所述的廢棄浙青細集料為2.36_篩下部分；所述的膨脹劑為硫酸鈣類膨脹劑；所述的早強劑為硫酸鈉、硫酸鈣、亞硝酸鈉、三乙醇胺、乙二醇中的任意一種或其任意的混合物；所述的減水劑為聚羧酸減水劑或萘系減水劑。
10.如權利要求7所述的再生半柔性路面材料的制備方法，其特征在于所述纖維為聚丙烯腈纖維或聚酯纖維。`
【文檔編號】C04B26/26GK103450692SQ201310405162
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權日:2013年9月6日
【發(fā)明者】謝先啟, 丁慶軍, 趙明宇, 鄧利明, 沈凡, 黃小霞, 張勇, 陸超, 盧吉, 李揚, 黃奎, 謝磊 申請人:武漢市市政建設集團有限公司, 武漢理工大學