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您当前的位置： RAP大比例掺量的沥青再生剂的制备方法与流程
2021-02-02 04:02:06|
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起点商标网 rap大比例掺量的沥青再生剂的制备方法
技术领域
[0001]
本发明属于道路工程领域，具体涉及一种rap大比例掺量的沥青再生剂的制备方法。
背景技术：
[0002]
近年来，随着我国经济的繁荣昌盛，我国公路工程领域建设也得到了快速发展。到2018 年底，我国高速公路里程达到14.3万公里，位居世界第一位。由于沥青混凝土路面维修方便且行车舒适度高，在高等级公路中被广泛使用。然而我国沥青路面的设计寿命约为10～15 年，到目前已经有相当数量的沥青路面达到或接近使用寿命，正面临着大规模养护维修乃至重建。此外，由于资源紧缺及环保政策要求，可供沥青路面的使用优质石料也日渐匮乏，石料来源越来越少，使得石料的运输距离增大，成本提升。加之，随着石油资源的匮乏甚至枯竭，优质沥青材料产量受到严重影响。自然资源的匮乏，已经逐步影响到了道路交通的发展。可持续发展在道路工程领域迫在眉睫。
[0003]
另一方面，沥青路面再生技术能够很好地处置废弃沥青混合料(rap)，并且能够有效减少能源资源的使用，具有巨大的经济及环境效益。由于旧混合料在拌合、运输、施工，以及服役期内经受紫外线辐射、高温氧化、水侵蚀、荷载作用等外界因素的影响，旧料中的沥青严重老化，性能发生较大改变。因此，在旧沥青混合料再生过程中，往往配合再生剂一起使用，尤其是旧料掺配比例较高的条件下，再生剂的加入很有必要。再生剂主要功能为调节和改善沥青材料由于老化造成的组分失衡，修复和提升已老化沥青材料的使用性能，从而提高再生沥青混合料的耐久性。目前，由于再生理论有待完善，再生剂产品良莠不齐，废旧沥青混合料的再生效率相对较低。因此，开发新型高效再生剂，实现废旧沥青混合料大比例再生应用将具有重要的社会意义和现实意义。
技术实现要素：
[0004]
本发明的目的是为了解决废旧沥青混合料的再生效率较低的问题，而提供一种rap大比例掺量的沥青再生剂制备方法。
[0005]
本发明rap大比例掺量的沥青再生剂的制备方法按照以下步骤实现：
[0006]
一、按照质量份数称取40～60份的生物沥青，40～60份的橡胶油，5～10份的苯乙烯， 3～5份的sbs和玉米秸秆纤维5～10份作为原料；
[0007]
二、将原料中的生物沥青置于容器中，加入苯乙烯，搅拌均匀后加入原料中的部分橡胶油，继续搅拌后加入玉米秸秆纤维，搅拌后得到混合液，在50～70℃温度下加热3～5小时，得到a组分；
[0008]
三、将原料中剩余的橡胶油置于容器中，加入sbs颗粒，在35～50℃下搅拌处理，得到b组分；
[0009]
四、将a组分和b组分混合均匀，得到rap大比例掺量的沥青再生剂。
[0010]
本发明rap大比例掺量的沥青再生剂中的生物沥青属于可再生能源物质的次级产
物，且生物沥青黏度低，可在较低温度下拌合施工，节约能源，符合可持续发展的理念。所述的生物沥青为废弃油脂提炼生物柴油后的渣油，生物沥青既可以起到胶结组分的作用，同时由于其黏度较低，也可以起到扩散作用。橡胶油主要含有环烷基、芳香基及少量胶质。橡胶油可作为良好的扩散组分，能起到迅速扩散并恢复老化沥青特性的作用。苯乙烯可促进生物沥青中小分子自由基进行聚合反应，提高生物沥青的粘附性，从而提高再生沥青混合料的耐久性。玉米秸秆纤维表面多孔，具备良好的吸油效果，可以改善沥青胶浆的性能，提高再生混合料抗变形能力。sbs属于高分子聚合加筋组分，能有效加强界面性能，提材料高低温抗裂能力。生物沥青、橡胶油、苯乙烯、玉米秸秆纤维组成a组分，主要起到扩散和及时补充胶结成分的作用；sbs和橡胶油组成b组分，主要起到加筋聚合，进一步增强界面性能的作用。
[0011]
由于rap中沥青老化程度一般较深，在进行rap再生利用的过程中，再生剂的扩散融合特性是较为重要的功能属性，而生物沥青及橡胶油的黏度均较低，扩散特性优良，且两种成分均可以与沥青进行任意比例的混溶。此外，本发明生物沥青与苯乙烯作用后，可增进再生沥青与石料之间的粘结效果。sbs和橡胶油溶液可作为界面增强组分，进一步增强混合料界面性能，提高耐久性。保证rap大比例再生性能的稳定。本发明制备得到的沥青再生剂能够实现rap超过50％的大比例再生应用。
[0012]
具体实施方法
[0013]
具体实施方式一：本实施方式rap大比例掺量的沥青再生剂的制备方法按照以下步骤实施：
[0014]
一、按照质量份数称取40～60份的生物沥青，40～60份的橡胶油，5～10份的苯乙烯， 3～5份的sbs和玉米秸秆纤维5～10份作为原料；
[0015]
二、将原料中的生物沥青置于容器中，加入苯乙烯，搅拌均匀后加入原料中的部分橡胶油，继续搅拌后加入玉米秸秆纤维，搅拌后得到混合液，在50～70℃温度下加热3～5小时，得到a组分；
[0016]
三、将原料中剩余的橡胶油置于容器中，加入sbs颗粒，在35～50℃下搅拌处理，得到b组分；
[0017]
四、将a组分和b组分混合均匀，得到rap大比例掺量的沥青再生剂。
[0018]
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是玉米秸秆纤维的纤维长度为 0.5mm～5mm，纤维直径为50～300μm。
[0019]
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤二中将原料中的生物沥青置于容器中，加入苯乙烯，在常温下以180r/min～240r/min搅拌10～15分钟。
[0020]
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中加入的橡胶油占步骤一中橡胶油质量总量的60％～70％。
[0021]
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二中在60℃温度下加热4小时，得到a组分。
[0022]
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤三中在40℃下搅拌处理30分钟，得到b组分。
[0023]
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是所述的搅拌速度为300r/min。
[0024]
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤二中生物沥青与橡胶油的质量比为1:1～1.4:1。
[0025]
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤三中sbs颗粒与橡胶油的质量比为1:3～1:10。
[0026]
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九八之一不同的是步骤四中a组分和b组分是在60～70℃下拌和均匀。
[0027]
实施例一：本实施例rap大比例掺量的沥青再生剂的制备方法按照以下步骤实施：
[0028]
一、按照质量份数称取50份的生物沥青，60份的橡胶油，10份的苯乙烯，5份的sbs 和10份玉米秸秆纤维作为原料；
[0029]
二、将50份生物沥青置于容器中，加入10份苯乙烯，在常温下以200r/min搅拌15 分钟，加入40份橡胶油，以120r/min搅拌15分钟，然后加入10份玉米秸秆纤维，在常温下以200r/min搅拌30分钟，得到混合液，在60℃温度下加热4小时，得到a组分，密封保存；
[0030]
三、将20份橡胶油置于容器中，加入5份sbs颗粒，在40℃下以300r/min搅拌30 分钟，得到b组分，密封保存；
[0031]
四、将a组分和b组分混合均匀，得到rap大比例掺量的沥青再生剂。
[0032]
以生物沥青：橡胶油质量比为1:1为对照组1，以基质90#沥青：橡胶油质量比为1:1 为对照组2，进行废旧沥青混合料大比例再生性能试验验证。以马歇尔稳定度试验验证再生混合料强度性能，以车辙试验验证再生混合料高温稳定性，以低温小梁试验验证再生沥青混合料低温性能，以冻融强度比验证再生混合料抗水损害性能。
[0033]
使用东北地区某服役15年以上的高速公路的回收料，其旧沥青含量为3.7％，旧料级配达到ac-16标准，旧料掺配比例100％，再生剂掺量标准为使得ac-16再生混合料油石比达到4.9％，使用时，先将a组分和b组分在60℃下搅拌均匀，然后加入到回收料中。试验结果如表1所示。
[0034]
表1再生沥青混合料性能指标
[0035]
路用性能对照组1对照组2实施例一马歇尔稳定(kn)5.17.08.9动稳定度(次/mm)192625312585最大弯拉应变(με)222120562694冻融强度比(％)92.293.496.5
[0036]
本实施例制备的再生剂与对照组相比，各项路用性能均表现较好。对照组1的马歇尔稳定度稍低，对照组2的低温弯拉应变较低。总体来看，实施例一的再生混合料无论是高温、低温及抗水稳定性能均比对照组有所提升，且均满足规范中相关技术指标要求。
[0037]
实施例二：本实施例rap大比例掺量的沥青再生剂的制备方法按照以下步骤实施：
[0038]
一、按照质量份数称取60份的生物沥青，55份的橡胶油，10份的苯乙烯，5份的sbs 和10份玉米秸秆纤维作为原料；
[0039]
二、将60份生物沥青置于容器中，加入10份苯乙烯，在常温下以200r/min搅拌15 分钟，加入25份橡胶油，以120r/min搅拌15分钟，然后加入10份玉米秸秆纤维，在常温下以200r/min搅拌30分钟，得到混合液，在60℃温度下加热4小时，得到a组分，密封保存；
[0040]
三、将30份橡胶油置于容器中，加入5份sbs颗粒，在40℃下以300r/min搅拌30 分
钟，得到b组分，密封保存；
[0041]
四、将a组分和b组分混合均匀，得到rap大比例掺量的沥青再生剂。
[0042]
以生物沥青：橡胶油质量比为1:1为对照组1，以基质90#沥青：橡胶油质量比为1:1 为对照组2，进行废旧沥青混合料大比例再生性能试验验证。以马歇尔稳定度试验验证再生混合料强度性能，以车辙试验验证再生混合料高温稳定性，以低温小梁试验验证再生沥青混合料低温性能，以冻融强度比验证再生混合料抗水损害性能。
[0043]
使用东北地区某服役15年以上的高速公路的回收料，其旧沥青含量为3.7％，旧料级配达到ac-16标准，旧料掺配比例100％，再生剂掺量标准为使得ac-16再生混合料油石比达到4.9％，混合料拌和温度100℃。试验结果如表2所示。
[0044]
表2再生沥青混合料性能指标
[0045]
路用性能对照组1对照组2实施例二马歇尔稳定(kn)5.17.08.2动稳定度(次/mm)192625312742最大弯拉应变(με)222120562264冻融强度比(％)92.293.492.8
[0046]
实施例二制备的再生剂与对照组相比，各项路用性能均表现基本良好。其中冻融强度比指标相对于对照组2略有降低，其余指标均比对照组1、2表现突出。实施例二的再生沥青混合料基本满足规范中相关技术指标要求。
[0047]
以实施例一的再生剂制备的再生沥青混合料路用性能均能满足高等级公路各项指标要求，以实施例二的再生剂制备的再生沥青混合料路用性能除了低温性能略低于指标要求，其余性能均能满足高等级公路各项指标要求。两个实施例的再生剂制备的再生沥青混合料可完全满足二级及其他公路技术标准，且实现了rap的超大比例掺量。研究成果不仅高效利用了废旧沥青混合料，更节约了大量能源，具有较好的社会和环境效益。
技术领域
[0001]
本发明属于道路工程领域，具体涉及一种rap大比例掺量的沥青再生剂的制备方法。
背景技术：
[0002]
近年来，随着我国经济的繁荣昌盛，我国公路工程领域建设也得到了快速发展。到2018 年底，我国高速公路里程达到14.3万公里，位居世界第一位。由于沥青混凝土路面维修方便且行车舒适度高，在高等级公路中被广泛使用。然而我国沥青路面的设计寿命约为10～15 年，到目前已经有相当数量的沥青路面达到或接近使用寿命，正面临着大规模养护维修乃至重建。此外，由于资源紧缺及环保政策要求，可供沥青路面的使用优质石料也日渐匮乏，石料来源越来越少，使得石料的运输距离增大，成本提升。加之，随着石油资源的匮乏甚至枯竭，优质沥青材料产量受到严重影响。自然资源的匮乏，已经逐步影响到了道路交通的发展。可持续发展在道路工程领域迫在眉睫。
[0003]
另一方面，沥青路面再生技术能够很好地处置废弃沥青混合料(rap)，并且能够有效减少能源资源的使用，具有巨大的经济及环境效益。由于旧混合料在拌合、运输、施工，以及服役期内经受紫外线辐射、高温氧化、水侵蚀、荷载作用等外界因素的影响，旧料中的沥青严重老化，性能发生较大改变。因此，在旧沥青混合料再生过程中，往往配合再生剂一起使用，尤其是旧料掺配比例较高的条件下，再生剂的加入很有必要。再生剂主要功能为调节和改善沥青材料由于老化造成的组分失衡，修复和提升已老化沥青材料的使用性能，从而提高再生沥青混合料的耐久性。目前，由于再生理论有待完善，再生剂产品良莠不齐，废旧沥青混合料的再生效率相对较低。因此，开发新型高效再生剂，实现废旧沥青混合料大比例再生应用将具有重要的社会意义和现实意义。
技术实现要素：
[0004]
本发明的目的是为了解决废旧沥青混合料的再生效率较低的问题，而提供一种rap大比例掺量的沥青再生剂制备方法。
[0005]
本发明rap大比例掺量的沥青再生剂的制备方法按照以下步骤实现：
[0006]
一、按照质量份数称取40～60份的生物沥青，40～60份的橡胶油，5～10份的苯乙烯， 3～5份的sbs和玉米秸秆纤维5～10份作为原料；
[0007]
二、将原料中的生物沥青置于容器中，加入苯乙烯，搅拌均匀后加入原料中的部分橡胶油，继续搅拌后加入玉米秸秆纤维，搅拌后得到混合液，在50～70℃温度下加热3～5小时，得到a组分；
[0008]
三、将原料中剩余的橡胶油置于容器中，加入sbs颗粒，在35～50℃下搅拌处理，得到b组分；
[0009]
四、将a组分和b组分混合均匀，得到rap大比例掺量的沥青再生剂。
[0010]
本发明rap大比例掺量的沥青再生剂中的生物沥青属于可再生能源物质的次级产
物，且生物沥青黏度低，可在较低温度下拌合施工，节约能源，符合可持续发展的理念。所述的生物沥青为废弃油脂提炼生物柴油后的渣油，生物沥青既可以起到胶结组分的作用，同时由于其黏度较低，也可以起到扩散作用。橡胶油主要含有环烷基、芳香基及少量胶质。橡胶油可作为良好的扩散组分，能起到迅速扩散并恢复老化沥青特性的作用。苯乙烯可促进生物沥青中小分子自由基进行聚合反应，提高生物沥青的粘附性，从而提高再生沥青混合料的耐久性。玉米秸秆纤维表面多孔，具备良好的吸油效果，可以改善沥青胶浆的性能，提高再生混合料抗变形能力。sbs属于高分子聚合加筋组分，能有效加强界面性能，提材料高低温抗裂能力。生物沥青、橡胶油、苯乙烯、玉米秸秆纤维组成a组分，主要起到扩散和及时补充胶结成分的作用；sbs和橡胶油组成b组分，主要起到加筋聚合，进一步增强界面性能的作用。
[0011]
由于rap中沥青老化程度一般较深，在进行rap再生利用的过程中，再生剂的扩散融合特性是较为重要的功能属性，而生物沥青及橡胶油的黏度均较低，扩散特性优良，且两种成分均可以与沥青进行任意比例的混溶。此外，本发明生物沥青与苯乙烯作用后，可增进再生沥青与石料之间的粘结效果。sbs和橡胶油溶液可作为界面增强组分，进一步增强混合料界面性能，提高耐久性。保证rap大比例再生性能的稳定。本发明制备得到的沥青再生剂能够实现rap超过50％的大比例再生应用。
[0012]
具体实施方法
[0013]
具体实施方式一：本实施方式rap大比例掺量的沥青再生剂的制备方法按照以下步骤实施：
[0014]
一、按照质量份数称取40～60份的生物沥青，40～60份的橡胶油，5～10份的苯乙烯， 3～5份的sbs和玉米秸秆纤维5～10份作为原料；
[0015]
二、将原料中的生物沥青置于容器中，加入苯乙烯，搅拌均匀后加入原料中的部分橡胶油，继续搅拌后加入玉米秸秆纤维，搅拌后得到混合液，在50～70℃温度下加热3～5小时，得到a组分；
[0016]
三、将原料中剩余的橡胶油置于容器中，加入sbs颗粒，在35～50℃下搅拌处理，得到b组分；
[0017]
四、将a组分和b组分混合均匀，得到rap大比例掺量的沥青再生剂。
[0018]
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是玉米秸秆纤维的纤维长度为 0.5mm～5mm，纤维直径为50～300μm。
[0019]
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤二中将原料中的生物沥青置于容器中，加入苯乙烯，在常温下以180r/min～240r/min搅拌10～15分钟。
[0020]
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中加入的橡胶油占步骤一中橡胶油质量总量的60％～70％。
[0021]
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二中在60℃温度下加热4小时，得到a组分。
[0022]
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤三中在40℃下搅拌处理30分钟，得到b组分。
[0023]
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是所述的搅拌速度为300r/min。
[0024]
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤二中生物沥青与橡胶油的质量比为1:1～1.4:1。
[0025]
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤三中sbs颗粒与橡胶油的质量比为1:3～1:10。
[0026]
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九八之一不同的是步骤四中a组分和b组分是在60～70℃下拌和均匀。
[0027]
实施例一：本实施例rap大比例掺量的沥青再生剂的制备方法按照以下步骤实施：
[0028]
一、按照质量份数称取50份的生物沥青，60份的橡胶油，10份的苯乙烯，5份的sbs 和10份玉米秸秆纤维作为原料；
[0029]
二、将50份生物沥青置于容器中，加入10份苯乙烯，在常温下以200r/min搅拌15 分钟，加入40份橡胶油，以120r/min搅拌15分钟，然后加入10份玉米秸秆纤维，在常温下以200r/min搅拌30分钟，得到混合液，在60℃温度下加热4小时，得到a组分，密封保存；
[0030]
三、将20份橡胶油置于容器中，加入5份sbs颗粒，在40℃下以300r/min搅拌30 分钟，得到b组分，密封保存；
[0031]
四、将a组分和b组分混合均匀，得到rap大比例掺量的沥青再生剂。
[0032]
以生物沥青：橡胶油质量比为1:1为对照组1，以基质90#沥青：橡胶油质量比为1:1 为对照组2，进行废旧沥青混合料大比例再生性能试验验证。以马歇尔稳定度试验验证再生混合料强度性能，以车辙试验验证再生混合料高温稳定性，以低温小梁试验验证再生沥青混合料低温性能，以冻融强度比验证再生混合料抗水损害性能。
[0033]
使用东北地区某服役15年以上的高速公路的回收料，其旧沥青含量为3.7％，旧料级配达到ac-16标准，旧料掺配比例100％，再生剂掺量标准为使得ac-16再生混合料油石比达到4.9％，使用时，先将a组分和b组分在60℃下搅拌均匀，然后加入到回收料中。试验结果如表1所示。
[0034]
表1再生沥青混合料性能指标
[0035]
路用性能对照组1对照组2实施例一马歇尔稳定(kn)5.17.08.9动稳定度(次/mm)192625312585最大弯拉应变(με)222120562694冻融强度比(％)92.293.496.5
[0036]
本实施例制备的再生剂与对照组相比，各项路用性能均表现较好。对照组1的马歇尔稳定度稍低，对照组2的低温弯拉应变较低。总体来看，实施例一的再生混合料无论是高温、低温及抗水稳定性能均比对照组有所提升，且均满足规范中相关技术指标要求。
[0037]
实施例二：本实施例rap大比例掺量的沥青再生剂的制备方法按照以下步骤实施：
[0038]
一、按照质量份数称取60份的生物沥青，55份的橡胶油，10份的苯乙烯，5份的sbs 和10份玉米秸秆纤维作为原料；
[0039]
二、将60份生物沥青置于容器中，加入10份苯乙烯，在常温下以200r/min搅拌15 分钟，加入25份橡胶油，以120r/min搅拌15分钟，然后加入10份玉米秸秆纤维，在常温下以200r/min搅拌30分钟，得到混合液，在60℃温度下加热4小时，得到a组分，密封保存；
[0040]
三、将30份橡胶油置于容器中，加入5份sbs颗粒，在40℃下以300r/min搅拌30 分
钟，得到b组分，密封保存；
[0041]
四、将a组分和b组分混合均匀，得到rap大比例掺量的沥青再生剂。
[0042]
以生物沥青：橡胶油质量比为1:1为对照组1，以基质90#沥青：橡胶油质量比为1:1 为对照组2，进行废旧沥青混合料大比例再生性能试验验证。以马歇尔稳定度试验验证再生混合料强度性能，以车辙试验验证再生混合料高温稳定性，以低温小梁试验验证再生沥青混合料低温性能，以冻融强度比验证再生混合料抗水损害性能。
[0043]
使用东北地区某服役15年以上的高速公路的回收料，其旧沥青含量为3.7％，旧料级配达到ac-16标准，旧料掺配比例100％，再生剂掺量标准为使得ac-16再生混合料油石比达到4.9％，混合料拌和温度100℃。试验结果如表2所示。
[0044]
表2再生沥青混合料性能指标
[0045]
路用性能对照组1对照组2实施例二马歇尔稳定(kn)5.17.08.2动稳定度(次/mm)192625312742最大弯拉应变(με)222120562264冻融强度比(％)92.293.492.8
[0046]
实施例二制备的再生剂与对照组相比，各项路用性能均表现基本良好。其中冻融强度比指标相对于对照组2略有降低，其余指标均比对照组1、2表现突出。实施例二的再生沥青混合料基本满足规范中相关技术指标要求。
[0047]
以实施例一的再生剂制备的再生沥青混合料路用性能均能满足高等级公路各项指标要求，以实施例二的再生剂制备的再生沥青混合料路用性能除了低温性能略低于指标要求，其余性能均能满足高等级公路各项指标要求。两个实施例的再生剂制备的再生沥青混合料可完全满足二级及其他公路技术标准，且实现了rap的超大比例掺量。研究成果不仅高效利用了废旧沥青混合料，更节约了大量能源，具有较好的社会和环境效益。
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