一种掺加旧料的高模量沥青混合料、制备方法及混合料试件制备方法

摘要

本发明公开了一种掺加旧料的高模量沥青混合料、制备方法及混合料试件制备方法，其中掺加旧料的高模量沥青混合料由集料、矿粉和TLA改性沥青组成，其中集料由路面铣刨后的旧料和新集料组成，TLA改性沥青由基质沥青和湖沥青制备，其中旧料占高模量沥青混合料总质量的30%~70%；将旧料中的老化沥青与TLA改性沥青看作粘结料整体，则粘结料与集料的质量比为4.5%~6.5%，TLA改性沥青占高模量沥青混合料的质量分数为4.3%~6.1%；湖沥青占TLA改性沥青总质量的30%～50%；矿粉占高模量沥青混合料总质量的0.5%~4%；余量为新集料。掺加旧料的高模量沥青混合料具有动态模量高、抗变形性能好、动稳定度高、疲劳性能良好的特点，掺加旧料的高模量沥青混合料实现了旧料的高比例再生与解决路面车辙病害的双重目标。

说明书

技术领域

本发明属于道路建筑材料领域，具体涉及一种掺加旧料的高模量沥青混合料及其制备方法。

背景技术

目前我国高速公路建设步伐加快，道路的养护维修任务随之加剧。每年，在道路重建、翻修或者养护过程中会产生数以千万吨计的道路旧料（RAP），如何合理有效的处理道路旧料，在道路发展的同时如何有效的保护生态环境，将成为必须面对的问题。据已有研究经验，利用沥青再生技术对道路旧料进行再生利用，将是解决道路旧料问题的有效方法。传统沥青混合料再生的研究思路是通过添加再生剂，使老化变硬的沥青软化，从而恢复其性能，但再生的混合料中旧料掺加比例不高，一般在10%～25%左右，且再生的混合料抗疲劳性能较差，使用寿命较短。由此可见，在一定程度上，传统的旧料再生方法暂时缓解不了大规模利用旧料的难题。

另外，我国道路车辆中重载车辆较多，重交通现象普遍，在重载交通下，沥青路面的早期破坏严重。典型的重交通下路面损坏类型有高温车辙和水损害两大类。因此，如何有效的提高沥青混合料材料抗变形能力及结合料与集料间的粘结力，成为是否能解决路面车辙问题和水损坏问题的关键。

高模量沥青混合料的概念起源于法国，采用低标号沥青作为主要粘结料，具有高沥青用量、低空隙率、连续级配的设计特点。高模量沥青混合料具有优异的力学性能和良好的疲劳性能，同时因其模量较高，具有优异的抗车辙性能，因此可用在长寿命沥青路面结构中并减薄路面厚度，降低工程造价。由此可见，提高路面材料的模量，是解决路面车辙问题的有效技术手段。

目前我国对于高模量沥青混合料研究的主要思路是通过使用高模量添加剂来提高混合料的模量。欧洲许多国家的高模量沥青混合料主要采用低标号硬质沥青作为粘结料，而路面旧料中的沥青在经多年使用后老化，变硬变脆，其针入度明显减小。在欧洲，如法国、西班牙、意大利等国，近年来开始研究掺加旧料的高模量沥青混合料，但在我国目前还没有这项研究，且我国使用低标号硬质沥青的条件还不成熟，从而需要研究适合我国实际情况的掺加旧料的高模量沥青混合料。

因此，如何实现旧料的高比例回收和提高路面材料模量的双重目标，是道路旧料回收利用中急需解决的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种利用TLA改性沥青作为新添加的胶结料，掺加了路面旧料的高模量沥青沥青混合料。这种道路铺筑材料具有较高的模量、优异的力学性能，良好的抗车辙能力及疲劳性能，同时低温性能及水稳定性满足我国规范中的要求。

本发明的另一个目的是提供一种制备本发明的掺加旧料的高模量沥青混合料的方法，本方法是在法国沥青混合料的设计方法基础之上，结合我国沥青混合料设计规范提出的。

本发明提供了一种掺加旧料的高模量沥青混合料，采用以下技术方案：

一种掺加旧料的高模量沥青混合料，其特征在于：由集料、矿粉和TLA改性沥青组成，其中集料由路面铣刨后的旧料和新集料组成，TLA改性沥青由基质沥青和湖沥青制备，其中旧料占高模量沥青混合料总质量的30%~70%；将旧料中的老化沥青与TLA改性沥青看作粘结料整体，则粘结料与集料的质量比为4.5%~6.5%， TLA改性沥青占高模量沥青混合料的质量分数为4.3%~6.1%；湖沥青占TLA改性沥青总质量的30%～50%；矿粉占高模量沥青混合料总质量的0.5%~4%；余量为新集料。

基质沥青占高模量沥青混合料总质量的的2.2%~4.3%，湖沥青占高模量沥青混合料总质量的1.3%~3.1%。

所述旧料为旧路面中、下面层铣刨料。

其中基质沥青为70^#、90^#或110^#沥青。

其中湖沥青为特立尼达湖沥青。

本发明还提供了一种掺加旧料的高模量沥青混合料的制备方法，该方法包括将占高模量沥青混合料总质量30%～70%的RAP预热，预热温度为120℃~140℃；新集料在180℃~190℃下加热；将RAP、新集料、矿粉填料和加热后呈液态的TLA改性沥青混合，在165℃~175℃的温度范围内搅拌1min~2min。

所述的旧料在常温下粉碎，将粉碎后的旧料与加热后呈液态的基质沥青按质量比3：7～1：1进行混合；将混合后的TLA改性沥青在140℃~160℃下边加热边搅拌，至湖沥青完全与基质沥青融合，变为液态；将TLA改性沥青放入140℃~160℃的烘箱中培育15~20min，得到湖沥青质量分数为30%～50%的TLA改性沥青。

本发明进一步提供了一种制备掺加旧料的高模量沥青混合料试件的方法，该方法在上述制备掺加旧料的高模量沥青混合料的方法基础上，在165℃±3℃的温度范围内成型试件。

掺加旧料的高模量沥青混合料，主要成分包括：新集料、旧料（RAP）、矿粉、基质沥青、湖沥青组成，其中RAP掺量占高模量沥青混合料总质量的30%~70%；将新集料与旧料看作集料整体，将旧料中的老化沥青与TLA改性沥青看作粘结料整体，则TLA改性沥青胶结料占高模量沥青混合料的质量分数为4.3%~6.1%；湖沥青（TLA）与基质沥青制备成改性沥青，TLA占改性沥青总质量的30%～50%，则基质沥青占高模量沥青混合料的2.2%~4.3%，TLA占高模量沥青混合料总质量的1.3%~3.1%；矿粉占高模量沥青混合料总质量的0.5%~4%；余量为矿粉与集料的混合料。

RAP采用路面中、下面层旧料，经过抽提后的级配范围如表1：

表1：RAP经抽提后的级配要求

筛孔mm26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过率%10010010090~10080~9550~8045~6535~5525~4515~3510~255~15

掺加旧料的高模量沥青混合料的级配范围如表:2：

表2：掺加旧料的高模量沥青混合料的级配要求

筛孔mm26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过率%10090~10080~9570~9060~8540~6525~4520~3510~257~205~154~8

本发明的掺加旧料的高模量沥青混合料具有动态模量高、抗变形能力强、动稳定度高及疲劳性能良好的特点。通过掺加比例在30%~70%的RAP制备高模量沥青混合料，实现了旧料的高比例回收及提高再生沥青混合料抗车辙性能的双重目标。根据本发明优选实施方式的高模量沥青混合料在15℃、10Hz下的动态模量达到16000MPa~18000MPa，较法国高模量沥青混合料的标准——15℃、10Hz下的动态模量达到14000MPa，提高了约14%~29% ，低温弯拉应大于2000                                                ，满足我国规范中对普通沥青混合料的要求。

本发明的掺加旧料的高模量沥青混合料适用于道路的中、下面层，可提高路面整体结构的抗车辙能力。

具体实施方式

实施例：

新集料为玄武岩、石灰岩的组合，符合我国规范中的技术要求，填料为石灰石矿粉。旧料的取自路面中面层，经三氯乙烯抽提后的级配为：

筛孔mm26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过率%100100100969172534233251710

掺加旧料的高模量沥青混合料的级配为：

筛孔mm26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过率%10093.186.380.872.459.635.425.016.611.08.47.0

基质沥青采用70^#沥青；

改性沥青中TLA与基质沥青的质量比为2：3；

掺加旧料50%，旧料中沥青的质量分数为4.5%；

将新集料与旧料看作集料整体，将老化沥青与TLA改性沥青看作粘结料整体，则粘结料与集料的质量比为5.5：100。

尽管本发明已做了详细说明并引证实例，但对于本技术领域的普通技术人员，显然可以对上述方案进行修改、变动、但修改、变动范围均应在权利要求范围之内。