一种泡沫温拌再生沥青混合料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种泡沫温拌再生沥青混合料及其制备方法，该再生沥青混合料包括如下组分：泡沫沥青0.5～4％、RAP材料13～65％、新集料30～80％及矿粉0～3％；其制法包括：按重量百分比称量各原料，分别将RAP材料与新集料拌合，加入泡沫沥青拌合，最后加入矿粉拌合，即制得再生沥青混合料。优点为制得的再生沥青混合料中RAP材料含量高，不仅增大了RAP材料的利用率，且使得该混合料的高温稳定性能提高；同时，本发明将泡沫温拌技术与热厂拌再生技术有机结合，降低了沥青混合料在生产、施工环节的老化，延长了路面寿命。
【专利说明】
一种泡沬温拌再生沥青混合料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于再生沥青混合料领域，尤其涉及一种泡沫温拌再生沥青混合料及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 随着人类社会的不断发展，能源的枯竭和环境的恶化成为了摆在人类面前的严重 威胁，发展循环经济、走可持续发展道路、节能减排越来越受到人们的重视。对旧沥青路面 材料的再生利用是公路行业切实履行资源的循环利用，走可持续发展道路的重要举措。热 厂拌再生技术是目前世界上应用最为广泛的沥青路面材料再生方法，是一种成熟的技术， 而由于其存在RAP材料利用率较低，通常只有10%~20%，因此，欲提高RAP材料的利用比 例，按照当前的生产方式则无法保证再生混合料的整体温度，且现场混合料的压实较为困 难。
[0003] 温拌技术可以降低施工温度30~50°C，节约30 %的能源，同时能够大幅度减少 C〇2、SO^NOx等气体的排放;且由于其有效地降低了混合料的拌合与施工温度，从而使得高 RAP掺量的厂拌热再生技术成为可能，目前不添加任何添加剂的泡沫温拌技术已经成为美 国温拌技术的主流;此外，温拌技术使混合料在120~140°C拌合均匀，从而降低了沥青胶结 料在混合料生产及施工中的老化，延长了沥青路面的寿命；同时，高RAP掺量能够提高再生 混合料中沥青胶结料的硬度，改善了再生混合料的高温稳定性。
【发明内容】
[0004] 发明目的：本发明的第一目的是提供一种高RAP材料掺量的泡沫温拌再生沥青混 合料;本发明的第二目的是提供该再生沥青混合料的制备方法。
[0005] 技术方案：本发明的泡沫温拌再生沥青混合料按重量百分比包括如下组分:泡沫 沥青0.5~4%、RAP材料13~65%、新集料30~80%及矿粉0~3%。
[0006] 本发明制得的再生沥青混合料中RAP材料含量高，不仅增大了RAP材料的利用率， 且使得该混合料的高温稳定性能提高，优选的，泡沫沥青2~3%、RAP材料45~50%、新集料 45~50%及矿粉1~2%，新集料包括石灰岩集料、玄武岩集料或钢渣集料。
[0007] 进一步说，本发明泡沫沥青的制备方法包括如下步骤:将基质沥青加热到14 0~ 160°C后，加入其1.3~1.8%质量的水发泡，即可;优选的，该泡沫沥青的膨胀率为10~20， 半衰期为8~25s。
[0008] 更进一步说，本发明采用的RAP材料回收于实用8~10年的路面，其公称粒径彡 19.5mm，铁创速度为6~8m/min。
[0009] 本发明制备泡沫温拌再生沥青混合料的方法包括如下步骤：
[0010] (1)按重量百分比称量各原料，根据粒径9.5_将RAP材料划分成粗、细集料；
[0011] 由于在不同服务年限的旧路路段得到的RAP材料油石比、级配及RAP中沥青的老化 程度并不一致甚至存在较大的差异，不利于再生混合料级配及油石比的控制。旧路面铣刨 料在不同铣刨速度下得到的RAP级配也不相同，会对再生沥青混合料的使用性能造成影响， 将RAP材料划分粗、细集料能够得到稳定的级配。
[0012] ⑵分别将加热至1〇〇~130°C的RAP材料与加热至100~130°C新集料拌合60~90s 后，加入加热至110~130°C的泡沫沥青，拌合60~90s，最后加入矿粉拌合60~90s，即制得 再生沥青混合料。
[0013] 有益效果：与现有技术相比，本发明的显著优点为：制得的再生沥青混合料中RAP 材料含量高，不仅增大了RAP材料的利用率，且使得该混合料的高温稳定性能提高;此外，本 发明将泡沫温拌技术与热厂拌再生技术有机结合，降低了沥青混合料在生产、施工环节的 老化，延长了路面寿命；同时可以大幅度减少C0 2、S02、N0X等气体的排放;此外，在当前公路 建设及养护数量迅速增加的状况下，将该再生沥青混合料应用于道路工程中，产生了巨大 的经济效益和社会效益。
【附图说明】
[0014] 图1为不同RAP掺量下的混合料K1值；
[0015] 图2为不同RAP掺量下的混合料CEI值；
[0016] 图3为孔隙率随RAP掺量变化曲线。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
[0018] 本发明采用的RAP材料回收于使用8~10年的路面，其最大公称粒径为19.5mm，铣 刨速度为6~8m/min。
[0019] 实施例1
[0020] 原料组成:3 %的泡沫沥青、20 %的RAP材料、76 %的石灰岩集料以及1 %的矿粉。 [0021 ]制备方法包括如下步骤：
[0022] (1)将基质沥青加热至ljl45°C，加入1.5%该基质沥青的水，水温30°C，在发泡机中 发泡，制得泡沫沥青，其中，该泡沫沥青的膨胀率为15，半衰期为16.8s;
[0023] (2)将RAP材料进行分类，粒径大于9.5mm的RAP材料作为RAP粗集料，粒径小于 9.5mm的RAP材料作为RAP细集料，其后，将该RAP材料加热至110 °C，石灰岩集料加热至130 °C，泡沫沥青加热至130°C，将石灰岩集料与RAP材料充分搅拌，拌合约90s，加入泡沫沥青拌 合90s，最后加入矿粉再拌合90s，即可制得泡沫沥青均匀裹覆于RAP材料和集料表面的再生 沥青混合料。其中，RAP材料回收于使用8年的路面，铣刨速度为6m/min，所述RAP材料的最大 公称粒径为19.5mm。
[0024] 实施例2
[0025] 制备方法与实施例1相同，不同之处在于原料组成为：2 %的泡沫沥青、30 %的RAP 材料、66 %的石灰岩集料以及2 %的矿粉。
[0026] 实施例3
[0027]制备方法与实施例1相同，不同之处在于原料组成为：1.5%的泡沫沥青、40%的 RAP材料、57 %的石灰岩集料以及1.5 %的矿粉。
[0028] 实施例4
[0029] 制备方法与实施例1相同，不同之处在于原料组成为：2.5%的泡沫沥青、50%的 RAP材料、46 %的石灰岩集料以及1.5 %的矿粉。
[0030] 将实施例1至4制备得到的泡沫温拌再生沥青混合料，采用旋转压实成型试件，压 实特性参数值及混合料孔隙率如表1、图1、图2及图3所示。其中，K1为N min-Ndes间半对数图上 的密实度斜率、K2为Ndes-N max间半对数图上的密实度斜率、CEI为压实能量指数、TDI为密实 能量指数。
[0031 ] 表1实施例1-4不同RAP掺量下混合料压实特性参数值
[0034] 结合表1、图1及图2可知，在相同的成型温度下，随着RAP掺量的增加，K1逐渐减小， CEI增大，表明混合料在施工阶段的可压实性随RAP掺量的增大而降低。究其原因主要有以 下两方面：
[0035] -方面，随着RAP掺量的提高，泡沫温再生沥青混合料中的新加入泡沫沥青含量逐 渐减小，混合料的和易性降低;RAP掺量的提高导致胶结料粘度的提高，从而导致混合料压 实越来越困难;随着RAP掺量的提高，新集料的加热温度也随之提高，导致沥青老化程度加 重，也会导致沥青的粘度提高而流动性降低；
[0036] 另一方面，随着RAP掺量的增加，再生混合料中新加入沥青随之减少，而新加入泡 沫沥青中的含水量增大，在有限的拌合时间内，新加入沥青中的发泡水未必会及时迀移至 RAP料的老化沥青中，影响泡沫温拌效果，进而影响泡沫温再生混合料的施工和易性及压实 性能，这也是导致混合料变得越来越难压的原因之一。
[0037] 而由图3孔隙率指标分析，混合料的孔隙率也随RAP材料的掺量的增加而增大，但 实施例1至实施例4制得的再生沥青混合料的的孔隙率都达到了规范要求。
[0038] 将实施例1-4制得的泡沫温拌再生沥青混合料进行性能检测，获得的结果如表2所 不。
[0039]表2再生沥青混合料性能对照表
[0041 ]由表2可知，随着RAP掺量的提升，制得的再生沥青混合料的性能均符合性能指标， 由此可知，本发明采用的原料及制备方法制得的再生沥青混合料在保证性能要求的同时， 提高了的RAP掺量。
[0042] 实施例5
[0043] 设计7组平行试验，基本步骤与实施例1相同，不同之处在于原料的组分含量，分别 为：
[0044] 1、泡沫沥青4.5%、RAP材料67 %、玄武岩集料25%及矿粉3.5% ;
[0045] 2、泡沫沥青4%、RAP材料65%、玄武岩集料30%及矿粉1 % ;
[0046] 3、泡沫沥青2%、RAP材料50%、玄武岩集料45%及矿粉3% ;
[0047] 4、泡沫沥青3%、RAP材料45%、玄武岩集料50%及矿粉2% ;
[0048] 5、泡沫沥青4%、RAP材料13%、玄武岩集料80%及矿粉3% ;
[0049] 6、泡沫沥青0.5%、RAP材料45%及玄武岩集料54.5% ;
[0050] 7、泡沫沥青0.3 %、RAP材料12 %、玄武岩集料83 %及矿粉4.7 % ;
[0051 ]分别将上述制得的再生沥青混合料进行性能检测，获得的结果如表3所示。
[0052] 表3再生沥青混合料的性能对照表
[0053]
[0054] 由表3可知，第2到6组制得的泡沫温拌再生沥青混合料的性能都符合性能的技术 要求，由于，RAP掺量太高会提高胶结料的粘度，降低混合料的可压实性，混合料的空隙率较 大，混合料性能较低，而采用本发明的原料组分及含量，能够使得再生沥青混合料在满足性 能要求的基础上，提高RAP的掺量，增大RAP材料的利用率。
[0055] 实施例6
[0056] 原料组成:3 %的泡沫沥青、20 %的RAP材料、76 %的玄武岩集料以及1 %的矿粉。 [0057]制备方法包括如下步骤：
[0058] (1)将基质沥青加热到140°C，加入1.8%该基质沥青的水，水温30°C，在发泡机中 发泡，制得泡沫沥青，其中，该泡沫沥青的膨胀率为20，半衰期为8s;
[0059] (2)将RAP材料进行分类，粒径大于9.5mm的RAP材料作为RAP粗集料，粒径小于 9.5mm的RAP材料作为RAP细集料，其后，将该RAP材料加热至100°C，玄武岩集料加热至130 °C，泡沫沥青加热至110°C，将玄武岩集料与RAP材料充分搅拌，拌合约60s，加入泡沫沥青拌 合60s，最后加入矿粉再拌合60s，即可制得泡沫沥青均匀裹覆于RAP材料和集料表面的再生 沥青混合料。其中，RAP材料回收于使用10年的路面，铣刨速度为8m/min，所述RAP材料的最 大公称粒径为19.5mm。
[0060] 实施例7
[00611原料组成:3 %的泡沫沥青、20 %的RAP材料、76 %的钢渣集料以及1 %的矿粉。
[0062]制备方法包括如下步骤：
[0063] (1)将基质沥青加热到160°C，加入1.3%该基质沥青的水，水温30°C，在发泡机中 发泡，制得泡沫沥青，其中，该泡沫沥青的膨胀率为10，半衰期为25s;
[0064] (2)将RAP材料进行分类，粒径大于9.5mm的RAP材料作为RAP粗集料，粒径小于 9.5mm的RAP材料作为RAP细集料，其后，将该RAP材料加热至130°C，钢渣集料加热至100°C， 泡沫沥青加热至130°C，将钢渣集料与RAP材料充分搅拌，拌合约60s，加入泡沫沥青拌合 60s，最后加入矿粉再拌合60s，即可制得泡沫沥青均匀裹覆于RAP材料和集料表面的再生沥 青混合料。其中，RAP材料回收于使用10年的路面，铣刨速度为8m/min，所述RAP材料的最大 公称粒径为19.5mm。
[0065] 实施例6-7制得的泡沫温拌再生沥青混合料的性能均符合技术要求。
【主权项】
1. 一种泡沫温拌再生沥青混合料，其特征在于按重量百分比包括如下组分:泡沫沥青 0.5~4%、RAP材料13~65%、新集料30~80%及矿粉O~3%。2. 根据权利要求1所述的泡沫温拌再生沥青混合料，其特征在于：所述泡沫沥青2~ 3%、RAP材料45~50%、新集料45~50%及矿粉1~2%。3. 根据权利要求1或2所述的泡沫温拌再生沥青混合料，其特征在于:所述新集料包括 石灰岩集料、玄武岩集料或钢渣集料。4. 根据权利要求1或2所述的一种泡沫温拌再生沥青混合料，其特征在于:所述泡沫沥 青的制备方法包括如下步骤:将基质沥青加热到140~160 °C后，加入其1.3~1.8 %质量的 水发泡，即得。5. 根据权利要求3所述的泡沫温拌再生沥青混合料，其特征在于:所述泡沫沥青的膨胀 率为10~20。6. 根据权利要求5所述的泡沫温拌再生沥青混合料，其特征在于:所述泡沫沥青的半衰 期为8~25s。7. 根据权利要求1或2所述的一种泡沫温拌再生沥青混合料，其特征在于:所述RAP材料 回收于实用8~10年的路面。8. 根据权利要求7所述的一种泡沫温拌再生沥青混合料，其特征在于:所述RAP材料的 铣刨速度为6~8m/min。9. 根据权利要求7所述的一种泡沫温拌再生沥青混合料，其特征在于:所述RAP材料的 公称粒径< 19.5mm。10. -种制备权利要求1所述的泡沫温拌再生沥青混合料的方法，其特征在于包括如下 步骤： (1) 按重量百分比称量各原料，根据粒径9.5_将RAP材料划分成粗、细集料； (2) 分别将加热至100~130 °C的RAP材料与加热至100~130 °C新集料拌合60~90s后， 加入加热至110~130°C的泡沫沥青，拌合60~90s，最后加入矿粉拌合60~90s，即制得再生 沥青混合料。
【文档编号】C04B38/08GK105948813SQ201610272166
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】于新, 丁鹏, 徐波, 吉泽中
【申请人】河海大学