一种直投式增粘再生改性剂及其制备和应用方法

摘要

一种直投式增粘再生改性剂及其制备和应用方法，属于道路沥青混合料领域，按质量百分比5～26.7％的生物油，4～5％的稳定剂，1～5％的改性增粘液，2.5～20％混合轻质油，6.7～33.3％的SBS改性剂，6.7～41.7％的SIS改性剂，6.7～41.7％的SBR改性剂均匀混合而成，且各组份的质量百分比之和为100％。其制备方法包括：1、制备高效沥青再生剂；2、制备直投式增粘改性剂混合物；3、将制备得到的高效沥青再生剂和直投式增粘改性剂混合物按照质量比混合得到直投式增粘再生改性剂。本发明方法制备的直投式增粘再生改性剂，应用于大比例再生高性能沥青混合料，可以得到各项性能优良的沥青混合料。

说明书

技术领域

本发明属于道路沥青混合料领域，具体涉及一种直投式增粘再生改性剂及其制备和应用方法。

背景技术

在我国，沥青混凝土路面的大范围建设是从20世纪80年代开始，而公路的一般使用年限为10-15年。现阶段，有大量公路已经到了使用年限，全国每年约有12％的高等级公路需要大修，保守估计每年沥青路面废弃料220万吨。加之人们关心的环境问题不容忽视，同时沥青这种不可再生资源需要更加珍惜，能否最大限度的对旧料回收利用已经成为行业里一个热门研究课题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种用于大比例热再生沥青混凝土的直投式增粘再生改性剂及其制备和应用方法。

本发明的一种直投式增粘再生改性剂，按质量百分比5～26.7％的生物油，4～5％的稳定剂， 1～5％的改性增粘液，2.5～20％混合轻质油，6.7～33.3％的SBS改性剂，6.7～41.7％的SIS改性剂，6.7～41.7％的SBR改性剂均匀混合而成，且各组份的质量百分比之和为100％；

其中，所述生物油为饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸按照质量比1:1复配得到的混合物，所述稳定剂为减三线油，所述改性增粘液为液体松香或其它树脂类增粘液，所述混合轻质油为抽出油与橡胶油按照质量比3:1复配得到的混合物。

本发明提供的一种直投式增粘再生改性剂的制备方法，按下述步骤依次进行：

(1)制备高效沥青再生剂：

按照质量百分比分别称取80～30％的生物油、4～5％的稳定剂、1～5％的改性增粘液、15～60％的混合轻质油，合计100％；将称取的所有物料加入到搅拌釜中搅拌至均匀，温度保持室温或 40℃～60℃，得到高效沥青再生剂；

(2)制备直投式增粘改性剂混合物：

按照质量百比分别称取10～40％的SBS改性剂、10～50％的SIS改性剂、10～50％的SBR 改性剂、4～5％的稳定剂、1～5％的改性增粘液，合计100％；将称取的所有物料在室温下投入高速混合机中搅拌至均匀，得到直投式增粘改性剂混合物；

(3)将制备得到的高效沥青再生剂和直投式增粘改性剂混合物按照质量比1:(2～5)加入到双螺杆挤出机中进行挤压成型，然后通过造粒机造粒，其中，双螺杆挤出机工作温度保持在170℃～190℃，得到直投式增粘再生改性剂。

上述一种直投式增粘再生改性剂的制备方法，其中：

所述步骤(1)中，所述生物油是指饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸按照质量比1:1复配得到的混合物。所述高效沥青再生剂及其制备方法采用CN202010678945.4《用于大比例热再生沥青混凝土的高效沥青再生剂及其制备方法》中方法。

所述步骤(1)(2)中，所述稳定剂为减三线油；所述改性增粘液为液体松香或其它树脂类增粘液；所述混合轻质油为抽出油与橡胶油按照质量比3:1复配得到的混合物。

将本发明的直投式增粘再生改性剂，应用于大比例再生高性能沥青混合料的制备，所述沥青混合料由RAP旧料、新集料、新沥青和直投式增粘再生改性剂组成，新沥青为70#、90# 或110#基质沥青；新集料由新碎石和新机制砂组成。

其中，RAP旧料由路面铣刨后的旧料通过精细化分离得到，路面铣刨后的旧料为旧路面中、下面层铣刨料，采用CN202010758112.9《一种沥青路面铣刨料精细分离再利用系统及工艺》中方法制备。

本发明的直投式增粘再生改性剂，在大比例再生高性能沥青混合料中的应用方法，按照下述步骤依次进行：

(1)将RAP旧料按粒径大小分为0-5mm、5-10mm、10-20mm三档料，按质量百分比分别称取20～30％的粒径10-20mm的RAP料、20～30％的粒径5-10mm的RAP料、25～35％的粒径0-5mm的RAP料，进行预热备用，预热温度为120℃～140℃；

(2)按照RAP旧料:新集料＝70:30的质量比例称取新集料，加热至190℃～200℃备用；所述的新集料由质量比为4:1的新碎石和新机制砂组成；

(3)按照(RAP旧料+新集料):新沥青＝100:(2～5)的质量比例称取新沥青，加热至150℃～170℃备用；

(4)将预热好的RAP旧料全部加入到拌锅中，加入按照(RAP旧料+新集料):直投式增粘再生改性剂＝100:(0.3～0.5)的质量比例称取的本发明方法制备的直投式增粘再生改性剂，升高拌锅温度至160℃～180℃，搅拌60s；

(5)将预热的新集料倒入拌锅中，继续保持160℃～180℃搅拌60s；

(6)加入预热的新沥青，继续保持160～180℃搅拌60s，出料，得到大比例再生高性能沥青混合料。

本发明的优点：

集再生、增粘、改性复合功能于一体的直投式增粘再生改性剂，应用于大比例(RAP旧料掺配比例70％以上)再生沥青混合料中，可以恢复沥青路面铣刨回收料中旧沥青性能，提高沥青粘度，有效的改善沥青与石料之间的粘结能力，改善沥青混合料高温抗车辙、低温抗开裂、抗疲劳和水稳定性，可以将普通沥青混合料旧料再生为高性能改性或高模量再生沥青混凝土。本发明方法得到的直投式增粘再生改性剂常温下为固态颗粒，添加方式为直投式，便于实际应用过程中的操作与添加。

具体实施方式

一种直投式增粘再生改性剂制备，按照质量百分比8％的生物油，4.8％的减三线油，4.2％的液体松香，11％混合轻质油，16％的SBS改性剂，40％的SIS改性剂，16％的SBR改性剂均匀混合而成；其中，所述生物油为硬脂酸与油酸按照质量比1:1复配得到的混合物；所述混合轻质油为抽出油与橡胶油按照质量比3:1复配得到的混合物。

上述一种直投式增粘再生改性剂的制备方法，具体操作步骤如下：

(1)制备高效沥青再生剂：

按照质量百分比分别称取40％的生物油、4％的减三线油、1％的液体松香、55％的混合轻质油，合计100％；生物油是硬脂酸与油酸按照质量比1:1复配得到的混合物；混合轻质油为抽出油与橡胶油按照质量比3:1复配得到的混合物；

将称取的所有物料加入到搅拌釜中搅拌至均匀，温度保持在40℃，得到高效沥青再生剂；

(2)制备直投式增粘改性剂混合物：

按照质量百分比分别称取20％的SBS改性剂、50％的SIS改性剂、20％的SBR改性剂、 5％的减三线油、5％的液体松香，合计100％；将称取的所有物料在室温下投入高速混合机中搅拌至均匀，得到直投式增粘改性剂混合物；

(3)将制备得到的高效沥青再生剂和直投式增粘改性剂混合物按照质量比1:4加入到双螺杆挤出机中挤出，在造粒机中造粒，双螺杆挤出机工作温度保持在170℃～190℃，得到直投式增粘再生改性剂。

将本实施例中制备得到的直投式增粘再生改性剂，应用于大比例再生高性能沥青混合料的制备，具体过程如下：

(1)将RAP旧料精细化分离后按粒径大小分为0-5mm、5-10mm、10-20mm三档料，按质量百分比称取21％的粒径为10-20mm的RAP旧料、19％的粒径为5-10mm的RAP旧料、 30％的粒径为0-5mm的RAP旧料，进行预热备用，预热温度为130℃；

(2)按照RAP旧料:新集料＝70:30的质量比例称取新集料，加热至190℃备用；该新集料由质量比为8:4:3的粒径为16-19mm的新碎石、粒径为13.2-16mm的新碎石和粒径为2.36-4.75mm新机制砂组成；

(3)按照(RAP旧料+新集料):新沥青＝100:2.47的质量比例称取新沥青，加热至150℃备用；

(4)将预热好的RAP旧料全部加入到拌锅内，加入按照(RAP旧料+新集料):直投式增粘再生改性剂＝100:0.4的质量比例称取的本发明方法制备的直投式增粘再生改性剂，升高拌锅温度至160℃搅拌60s；

(5)将已预热的新集料倒入拌锅中，继续保持160℃搅拌60s；

(6)加入已预热好的新沥青，保持160℃搅拌60s，出料，出料温度控制在160～180℃。

精细化分离RAP旧料抽提后筛分结果如表1所示；大比例再生高性能沥青混合料的级配如表2所示；几种沥青混合料性能试验检测结果如表3所示，其中，本实施例结果即为本发明具体实施方式中加入了直投式增粘再生改性剂的大比例再生高性能沥青混合料。

表1精分离RAP抽提后筛分结果

表2大比例再生高性能沥青混合料合成级配

表3沥青混合料性能试验检测结果

通过表3数据可知，加入了直投式增粘再生改性剂的大比例再生高性能沥青混合料力学性能能满足本领域对全新料基质沥青、改性沥青和高模量沥青混合料的技术要求。

疲劳损坏是沥青混凝土路面最主要的破坏形式之一，为了保证沥青路面具有良好的使用性和耐久性，世界各国沥青路面设计方法均以路面疲劳特性作为基本设计原则。目前，多数国家的路面设计方法都将疲劳作为路面结构的重要设计指标。本实施例采用四点弯曲小梁疲劳试验机，荷载控制模式为应变控制。本发明针对全新的AC-20基质沥青、高模量AC-20沥青、SBS改性的AC-20基质沥青、加入了比例关系为如内容所述的70份RAP旧料和0.4份本发明实施例制备的直投式增粘再生改性剂的AC-20基质沥青(简称AC-20(70+0.4))进行疲劳试验，具体结果如表4所示。

表4沥青混合料疲劳试验结果

从疲劳结果和疲劳方程可知，添加直投式增粘再生改性剂后沥青混合料的疲劳性能优于其它几种沥青混合料疲劳性能。加入本发明实施例制备的直投式增粘再生改性剂后的沥青混合料的疲劳性能得到明显提高，甚至高于全新AC-20基质沥青，表明再生剂有利于改善再生沥青混合料的疲劳性能。

本发明的直投式增粘再生改性剂采用的生物油为饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的混合物，采用的改性剂有SBS改性剂、SIS改性剂和SBR改性剂。在制备直投式增粘再生改性剂的高温加热搅拌过程中改性剂先发生熔融再发生分子链之间的缠绕甚至可能会发生交联反应，采用的不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸分子链中含有不饱和键和极性的羧基，可能会与改性剂的分子链发生反应。所以使用本发明方法制备的直投式增粘再生改性剂的沥青混合料的各项性能优越。

由上述检测结果可知直投式增粘再生改性剂应用于大比例(RAP旧料掺配比例70％以上) 再生沥青混合料中，可以恢复回收料(RAP)中旧沥青性能，提高沥青粘度，有效的改善沥青与石料之间的粘结能力，改善沥青混合料高低温性能，可以将普通沥青混合料旧料再生为高性能改性或高模量再生沥青混凝土。