一种湿法直投橡胶-再生沥青混合料及其制备方法

摘要

本发明涉及再生沥青领域，具体涉及一种湿法直投橡胶‑再生沥青混合料及其制备方法，按照重量份数计，由以下成分组成：沥青‑橡胶结合料3.5～4.8份、废旧沥青混合料10～30份、新集料50～70份、矿粉3～5份；所述废旧沥青混合料中还含有再生剂，所述再生剂占所述废旧沥青混合料中沥青重量的7％～15％。本发明有效地利用数量巨大的废旧沥青混合料和废旧橡胶轮胎，制成满足工程需要的具有良好的路用性能的沥青混凝土，且该混合料适合新建、改建、扩建的以沥青混合料作为面层结构的工程，适用于各个等级道路任何结构层次，大幅增加了经济效益和环保效益。

说明书

技术领域

本发明涉及再生沥青领域，具体涉及一种湿法直投橡胶-再生沥青混合料及其制备方法。

背景技术

我国对沥青路面的再生利用研究上取得了一定的研究成果，但沥青路面再生利用技术在我国发展得较晚，对再生料应用在高等级公路上研究不足。目前，由于我国还没有完全掌握旧沥青路面的再生技术，可供工程推广应用的沥青再生设备很少，这些数量巨大的旧沥青混凝土层翻挖后只能白白废弃掉，不仅浪费了资源，也对环境造成了严重的污染。同样，废橡胶轮胎的利用也是一大难题，目前我国每年产生的废旧轮胎在以8％-10％的速度急剧增加，大量的废旧轮胎带来了占用空间大、利用率低、回收处理难等问题。

然而，无论是再生沥青混合料路面还是橡胶沥青混合料路面的研究，国内外关于把废橡胶屑和废旧沥青混合料相结合的“双废”研究和应用鲜有报道。因此本发明从操作简便易行和废物再生最优利用角度出发，针对采用废橡胶屑与基质沥青生产的沥青-橡胶结合料在再生沥青混合料方面的应用进行了研究。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种湿法直投橡胶-再生沥青混合料，按照重量份数计，由以下成分组成：

沥青-橡胶结合料3.5～4.8份、废旧沥青混合料10～30份、新集料50～70份、矿粉3～ 5份；

所述废旧沥青混合料中还含有再生剂，所述再生剂占所述废旧沥青混合料中沥青重量的 7％～15％。

本发明的另外一个目的是提供一种湿法直投橡胶-再生沥青混合料的制备方法，包括以下几个步骤：

步骤1.设置骨料预分级处理系统：

使用反击式破碎筛分系统对路面回收的废旧沥青混合料进行破碎分级，得到预混分级后的废旧料；

步骤2.测定废旧料的沥青含量及其级配：

对预混分级后的废旧料采用回收沥青的方法测定各级废旧料的沥青含量及其回收矿料的颗粒级配；

步骤3.确定再生剂及其掺量：

通过回收沥青与再生剂的相容性试验，调节回收沥青的性能，并确定再生剂的最优掺量。

步骤4.制备沥青-橡胶结合料：

通过橡胶沥青生产系统将废旧轮胎橡胶屑与基质沥青共混溶胀发育，得到沥青-橡胶结合料；

步骤5.成品出料：

计量称取新集料加热处理后，然后依次加入所述各级废旧料及再生剂、所述沥青-橡胶结合料和矿粉，拌和均匀后即可出料，得到湿法直投橡胶-再生沥青混合料；其中，每次加料后均需要搅拌。

优选地，所述步骤1中，废旧沥青混合料根据含油粒径划分等级：含油粒径为0～6mm 的细废料和含油粒径为6～16mm的粗废料。

优选地，所述步骤2中，所述沥青的回收方法为旋转蒸发法。

优选地，所述步骤2中，所述废旧料中，细废料所占重量百分比为40％～60％，余量为粗废料。

优选地，所述步骤3中，再生剂为常温乳液沥青再生剂，以重量份数计，由以下原料组成：废机油50～62份，界面活性剂8～15份，脱硫橡胶粉10～15份，甘油脂类材料13～25份。

优选地，所述步骤3中，再生剂加入至废旧料中的混合搅拌时间为5～10s。

优选地，所述步骤4中，所述橡胶屑占所述沥青-橡胶结合料总重量的15％～22％。

优选地，所述步骤4中，所述废旧轮胎橡胶屑中灰分的含量不大于8％，丙酮抽提物的含量为6％～16％，碳氢化合物的含量为42％～65％。

优选地，所述步骤4中，橡胶屑过筛的筛孔孔径为0.075～2.36mm。

更优选地，所述步骤4中，橡胶屑过筛的筛孔孔径为2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm时，橡胶屑通过百分率为100％、95～100％、48～70％、5～20％、0～6％、0～ 2％。

优选地，所述步骤4中，沥青-橡胶结合料采用的是批量式的生产工艺，所述生产工艺包括以下步骤：

(1)将基质沥青加热、升温至190℃～210℃；

(2)按量称取橡胶屑加入至步骤(1)的基质沥青中预混；

(3)待所述橡胶屑发生溶胀发育后，在180℃～210℃的温度下保温并反应45min～60min。

优选地，所述步骤4中还添加有添加剂。

优选地，所述步骤4中，沥青-橡胶结合料的Haake黏度为1.5～4.0Pa·s，锥入度(25℃) 25～40(0.1mm)，回弹恢复(25℃)不小于30％，软化点不小于65℃。

优选地，所述步骤5中，所述废旧沥青混合料的加入采用的是直投法，加料后搅拌时间为10～20s。

优选地，所述步骤5中，在加入所述沥青-橡胶结合料后搅拌30～45s，在加入矿粉后搅拌5～10s。

优选地，所述步骤5中，所述新集料包括粗集料和细集料；其中，粗集料与细集料的重量比为50％～70％:10％～30％。

优选地，所述步骤5中，所述新集料的加热处理温度为200～220℃；投入所述废旧沥青混合料后的生产温度为175～185℃；投入所述沥青-橡胶结合料后的生产温度为180～210℃；所述成品的出料温度为170～185℃。

本发明的有益效果为：

1、本发明提出一种湿法直投橡胶与再生沥青的混合料及其制备方法，有效地利用数量巨大的废旧沥青混合料和废旧橡胶轮胎，制成满足工程需要的具有良好的路用性能的沥青混凝土，且该混合料适合新建、改建、扩建的以沥青混合料作为面层结构的工程，适用于各个等级道路任何结构层次，大幅增加了经济效益和环保效益。

2、本发明提出的一种湿法直投橡胶与再生沥青的混合料的制备方法中，步骤1所述废旧沥青混合料(RAP)是将旧沥青路面碎筛分后得到的均匀粒型极好、无张力及裂缝的混合料，在破碎筛分的过程中实现了预混作用，有利于再生沥青混合料的配合比设计的实现，降低了再生料变异性。步骤2所述沥青收集方法采用旋转蒸发器法回收旧沥青，效率更高、残留溶剂少、回收沥青黏度的变异系数更小，更能体现旧沥青性能，并在此基础上探究回收沥青的老化规律。步骤5中使用直投方法可避免明火加热使旧料沥青老化和燃烧和空气加热速度较慢改变旧料性能缺点，可以充分利用新料余热的同时大幅节约设备投资。

3、通过对铣刨旧沥青路面运回工厂的回收料进行旧沥青的回收与性能测试、集料性能试验及变异性试验研究，混合料室内配合比设计以马歇尔试验方法为基础，进行多因素优化，得出其最优组合，并结合再生沥青混合料的级配、性能要求及经济性确定合理的旧料掺配率，配制出了成本低、综合性能优良的再生沥青混合料，应用于沥青路面各面层及SMA中。

4、采用湿法工艺生产沥青-橡胶结合料，与干法相比可以减少改性剂添加成本，将橡胶屑的优异性能发挥的更充分，橡胶屑加入沥青自身的可塑性得到部分恢复，提高了沥青的弹性和粘度，温度敏感性得到改善，沥青-橡胶结合料在沥青混合料中起到再生作用，可改善混合料温度敏感性及废旧料老化沥青性能活性和柔性，增加新旧沥青的融合程度，从而使混合料具备更高的抗疲劳性能和更好的抗车辙能力，克服废旧料对混合料疲劳寿命的影响，同时也提高了混合料施工和易性，易于压实成型且具有良好的路用性能。

5、废旧料中含有较多的旧沥青，拌制混合料时与再生剂及沥青-橡胶结合料作用，从而使得沥青用量减少，废料利用节约成本。混合料铺筑路面具有良好的温度稳定性，路用效果良好，节省了原材料，而且还大幅度降低工程造价，实现了废旧沥青混合料和废橡胶屑这“双废”的高效综合利用，为厂拌热再生技术的推广应用提供了重要的技术保障，具有明显的社会经济效益。

6、在道路行业中，要用到大量的改性材料，用于改善沥青的性能，提高沥青混合料物理力学性能，进而改进路面使用性能。废旧轮胎制成的橡胶屑就是其中一种改性材料，可添加到沥青中制成橡胶沥青用于改善沥青性能。面对环境污染和资源匮乏的双重压力，将直投厂拌热再生技术与橡胶沥青技术相结合，从而实现废旧沥青混合料和废橡胶屑这“双废”的高效综合利用，开发出一种高品质低成本的橡胶-再生沥青混合料。该技术不仅能够节省大量的建筑材料，节约能源，而且更有利于保护生态环境，可以说是在沥青道路建设、节能环保、循环经济领域开辟了一条崭新的道路。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明一种湿法直投橡胶-再生沥青混合料的工艺流程图；

图2是本发明制备的AC-20C(RAP掺配20％)级配曲线图；

图3是本发明制备的SMA-13(RAP掺配20％)级配曲线图。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

一种湿法直投橡胶-再生沥青混合料，按照重量份数计，由以下成分组成：

沥青-橡胶结合料3.5～4.8份、废旧沥青混合料10～30份、新集料50～70份、矿粉3～ 5份；

所述废旧沥青混合料中还含有再生剂，所述再生剂占所述废旧沥青混合料中沥青重量的7％～15％。

实施例2

一种湿法直投橡胶-再生沥青的混合料的制备方法，包括以下几个步骤：

步骤1.设置骨料预分级处理系统：

使用反击式破碎筛分系统对路面回收的废旧沥青混合料进行破碎分级，得到预混分级后的废旧料；

步骤2.测定废旧料的沥青含量及其级配：

对预混分级后的废旧料采用回收沥青的方法测定各级废旧料的沥青含量及其回收矿料的颗粒级配；

步骤3.确定再生剂及其掺量：

通过回收沥青与再生剂的相容性试验，调节回收沥青的性能，并确定再生剂的最优掺量。

步骤4.制备沥青-橡胶结合料：

通过橡胶沥青生产系统将废旧轮胎橡胶屑与基质沥青共混溶胀发育，得到沥青-橡胶结合料；

步骤5.成品出料：

计量称取新集料加热处理后，然后依次加入所述各级废旧料及再生剂、所述沥青-橡胶结合料和矿粉，拌和均匀后即可出料，得到湿法直投橡胶-再生沥青混合料；其中，每次加料后均需要搅拌。

所述步骤1中，废旧沥青混合料根据含油粒径划分等级：含油粒径为0～6mm的细废料和含油粒径为6～16mm的粗废料。

所述步骤2中，所述沥青的回收方法为旋转蒸发法。

所述步骤2中，所述废旧料中，细废料所占重量百分比为40％～60％，余量为粗废料。

所述步骤3中，再生剂为常温乳液沥青再生剂，以重量份数计，由以下原料组成：废机油50～62份，界面活性剂8～15份，脱硫橡胶粉10～15份，甘油脂类材料13～25份。

所述步骤3中，再生剂加入至废旧料中的混合搅拌时间为5～10s。

所述步骤3中，再生剂占废旧料中老化沥青质量的7％～15％。

所述步骤4中，所述橡胶屑占所述沥青-橡胶结合料总重量的15％～22％。

所述步骤4中，所述废旧轮胎橡胶屑中灰分的含量不大于8％，丙酮抽提物的含量为6％～ 16％，碳氢化合物的含量为42％～65％。

所述步骤4中，沥青-橡胶结合料采用的是批量式的生产工艺，所述生产工艺包括以下步骤：

(1)将基质沥青加热、升温至190℃～210℃；

(2)按量称取橡胶屑加入至步骤(1)的基质沥青中预混；

(3)待所述橡胶屑发生溶胀发育后，在180℃～210℃的温度下保温并反应45min～60min。

所述步骤4中还添加有添加剂。

所述步骤4中，沥青-橡胶结合料的Haake黏度为1.5～4.0Pa·s，锥入度(25℃)25～ 40(0.1mm)，回弹恢复(25℃)不小于30％，软化点不小于65℃。

所述步骤5中，所述废旧沥青混合料的加入采用的是直投法，加料后搅拌时间为10～20s。

所述步骤5中，在加入所述沥青-橡胶结合料后搅拌30～45s，在加入矿粉后搅拌5～10s。

所述步骤5中，所述新集料包括粗集料和细集料；其中，粗集料与细集料的重量比为50％～ 70％:10％～30％。

所述步骤5中，所述新集料的加热处理温度为200～220℃；投入所述废旧沥青混合料后的生产温度为175～185℃；投入所述沥青-橡胶结合料后的生产温度为180～210℃；所述成品的出料温度为170～185℃。

实施例3

某道路路面中面层AC-20C与上面层SMA-13均采用橡胶-再生沥青混合料，其中，中面层 AC-20C按照重量份数计，由以下成分组成：

沥青-橡胶结合料3.5～4.8份、废旧沥青混合料20份、新集料50～70份、矿粉3～5份、再生剂0.03～0.2份。

其中，所述沥青-橡胶结合料中橡胶屑的占比为15％；

其中，上面层SMA-13按照重量份数计，由以下成分组成：

沥青-橡胶结合料3.5～4.8份、废旧沥青混合料20份、新集料50～70份、矿粉3～5份。

其中，所述沥青-橡胶结合料中橡胶屑的占比为18％；所述再生剂占所述废旧沥青混合料中沥青重量的10％。

新集料满足《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中要求。

按本发明实施例2的方法进行生产施工，路面性能及各项指标均满足规范要求及设计图纸要求。

为了更清楚的说明本发明，将本发明实施例3中所制备的中面层AC-20C和上面层SMA-13 进行性能检测，结果如表1～7所示。

其中，表1为本发明实施例3在制备中面层AC-20C的过程中的废旧料级配组成；

表2为本发明实施例3在制备上面层SMA-13的过程中的废旧料级配组成；

表3为本发明实施例3制备的中面层AC-20C配合比结果；

表4为本发明实施例3制备的上面层SMA-13配合比结果；

表5为本发明实施例3制备的中面层AC-20C的沥青混合料技术性能对比结果；

表6为本发明实施例3制备的上面层SMA-13的沥青混合料技术性能对比结果；

表7为本发明实施例3制备的上面层SMA-13的路面检查结果。

表1 AC-20C的级配组成

表2 SMA-13的级配组成

表3 AC-20C配合比结果汇总表

表4 SMA-13配合比结果汇总表

表5 AC-20C沥青混合料技术性能对比结果表

表6 AC-13C沥青混合料技术性能对比结果表

表7 SMA-13路面检查结果汇总

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。