本发明涉及沥青再生领域，尤其涉及一种沥青路面热再生复合再生剂。
背景技术
由于交通，水和阳光的影响，沥青路面随时间而恶化。路面质量的恶化可导致永久变形或车辙，裂纹或脆性，并可导致较差的抗滑性。从渗透值的降低和软化点的增加。再生技术提供了恢复理想路面性能的方法，而不用新材料替换整个路面。另外，它们能够再利用来自沥青路面工业的生产废物。再生沥青路面具有减少对自然资源的需求，减少废料的生产和降低成本的优点。理想地，再生循环的沥青路面的量最大化，并且添加到其中的新材料量被最小化。
再生沥青路面(称为rap)可以“就地”(即在道路位置)再生循环，或者可以“在工厂中”再生循环(即从路面上移除rap并将其输送到沥青拌合站)。在热就地回收过程中，现有的路面被再加热和耙松，并且将新石料和再生剂加入rap中。此过程主要用于重铺路面的顶层，并可重复使用高达100％的rap。在热的厂内回收过程中，rap被破碎，并且加入新石料，再生剂和在一些情况下添加的新沥青。
再生剂(也被称为再循环剂)的功能是改变rap中包含的老化沥青的性质，使得再循环沥青具有类似于原始沥青的性质。可能不能够恢复沥青到其以前状态，但是应该可以显着改善已经劣化的那些性质。
而且沥青路面在使用过程中，长期的裸露在自然环境下，经受日照、降水、气温变化等自然环境的作用，加之反复的车轮碾压荷载，致使沥青表现出物化性质或机械性质的不可逆变称为老化。沥青在老化过程中宏观上表现为软化点及粘度升高、针入度和延度的降低等使用性能的衰退。从沥青四组分的转移情况分析为：饱和分变化不大、芳香分含量显著减少、胶质含量变化不大、沥青质含量明显增加，由于不同组分在沥青中分别起到不同的作用，组分之间保持合适比例对沥青性能十分重要，通过添加再生剂可使沥青组分间发生转化，重新调整比例，到达一定程度后即表现为外在性能指标的变化。道路沥青的再生利用，能够节约大量的沥青，节省工程投资，同时有利于处理废料，保护环境。因而具有显著的社会、经济、环境效益。
目前市场上再生剂主要以废旧机油、液压油、桐油等为主要材料，再生剂质量不稳定，再生后沥青指标恢复不明显，表现为针入度增加较小，延度无太大变化，软化点下降较多，这些常规指标体现了其对沥青低温延伸性能没有太大的恢复，而高温耐热性下降较快，而且因采用废旧油类，其往往含有一定水分，而在热再生施工时，水分的蒸发会带走大量的热量，导致再生混合料温度下降，无法压实，也是热再生后路面出现早期破坏的一个主要原因。
因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种沥青路面热再生复合再生剂，用于就地热再生和工厂热再生，以提高沥青再生路面的安全性。
为解决上述技术问题，本发明技术方案包括：
一种沥青路面热再生复合再生剂，其在60℃下具有200至60000cst的粘度，并且包含10-50％的棕榈油、5-10％的豆油、5-10％的木纤维、5-15％的sbs颗粒和10-80％的沥青，其中百分比基于组合物的总重量，组合物的总重量为100％。
所述的沥青路面热再生复合再生剂，其还包括10-15％的粗骨料、10-15％的矿粉、19-70％的芳烃油与5-30％的液体石油树脂，芳烃油的芳烃分含量不少于80％，闪点大于220℃。
所述的沥青路面热再生复合再生剂，其中，加热和耙松沥青路面；加热上述沥青路面热再生复合再生剂；将热沥青路面热再生复合再生剂和选好的石料加入到经耙松的沥青路面中并混合再生；与再生的沥青形成再生的沥青路面。
所述的沥青路面热再生复合再生剂，其中，加热石料，加热上述沥青路面热再生复合再生剂，和加热新沥青；将热上述沥青路面热再生复合再生剂、热的原始骨料和热沥青加入再生沥青路面中以提供再生沥青。
所述的沥青路面热再生复合再生剂，其中，铣刨再生的沥青路面以提供铣刨的沥青路面；加热新石料；加热沥青路面热再生复合再生剂；将热沥青路面热再生复合再生剂热原始骨料加入铣刨的回收沥青路面并混合以提供再生沥青混合料。
所述的沥青路面热再生复合再生剂，其还包括：原始骨料，其中原始骨料在上述沥青路面热再生复合再生剂的存在量为10-50％，原始骨料的破碎沥青路面在沥青路面热再生复合再生剂的存在的量为50-90％。
所述的沥青路面热再生复合再生剂，其中存在50-90％的破碎沥青路面；新骨料在沥青路面热再生复合再生剂中的存在量为10-50％。
所述的沥青路面热再生复合再生剂，其中，铣刨沥青路面，以提供破碎的沥青路面；与经破碎的沥青路面混合，从而提供再生沥青混合物，沥青路面热再生复合再生剂在25℃下的针入度值为10至300mm，使沥青路面热再生复合再生剂在600℃下具有在200cst至60,000cst范围内的粘度；用沥青路面热再生复合再生剂形成再生沥青路面。
所述的沥青路面热再生复合再生剂，其中，新石料与上述破碎沥青路面混合，并且占再生沥青混合料10-50％，并且经破碎的沥青路面中占再生沥青混合料的50-90％。
所述的沥青路面热再生复合再生剂，其特征在于，上述沥青的针入度值在25℃下在50至100mm的范围内，沥青路面热再生复合再生剂的粘度在60℃下为4000cst至40000cst。
本发明提供的一种沥青路面热再生复合再生剂，含棕榈油的再生剂可以有利地用于热就地和工厂再循环过程中，与基于全脂油产品的再生剂相比，本再生剂提供了更可持续和更低成本，而且还可以通过粗骨料、矿粉芳烃油与液体石油树脂的进一步提升，而沥青的再生就是用含有芳香分、高标号的油类重新调和，恢复老化沥青至原来的四组分比例，增加老化沥青的流动性和低温抗裂性能，能大幅提高沥青延度，恢复低温抗裂性能，能较好的保持原路面的高温抗车辙能力，完全适应现场就地热再生施工时的作业环境。
具体实施方式
本发明提供了一种沥青路面热再生复合再生剂，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种沥青路面热再生复合再生剂，其在60℃下具有200至60000cst的粘度，并且包含10-50％的棕榈油、5-10％的豆油、5-10％的木纤维、5-15％的sbs颗粒和10-80％的沥青，其中百分比基于组合物的总重量，组合物的总重量为100％。为了更进一步的改进，其还包括10-15％的粗骨料、10-15％的矿粉、19-70％的芳烃油与5-30％的液体石油树脂，芳烃油的芳烃分含量不少于80％，闪点大于220℃。
更进一步的，加热和耙松沥青路面；加热上述沥青路面热再生复合再生剂；将热沥青路面热再生复合再生剂和选好的石料加入到经耙松的沥青路面中并混合再生；与再生的沥青形成再生的沥青路面。而且加热石料，加热上述沥青路面热再生复合再生剂，和加热新沥青；将热上述沥青路面热再生复合再生剂、热的原始骨料和热沥青加入再生沥青路面中以提供再生沥青。
又或者，铣刨再生的沥青路面以提供铣刨的沥青路面；加热新石料；加热沥青路面热再生复合再生剂；将热沥青路面热再生复合再生剂热原始骨料加入铣刨的回收沥青路面并混合以提供再生沥青混合料。
在本发明的另一较佳实施例中，原始骨料，其中原始骨料在上述沥青路面热再生复合再生剂的存在量为10-50％，原始骨料的破碎沥青路面在沥青路面热再生复合再生剂的存在的量为50-90％。其中存在50-90％的破碎沥青路面；新骨料在沥青路面热再生复合再生剂中的存在量为10-50％。
更进一步的，铣刨沥青路面，以提供破碎的沥青路面；与经破碎的沥青路面混合，从而提供再生沥青混合物，沥青路面热再生复合再生剂在25℃下的针入度值为10至300mm，使沥青路面热再生复合再生剂在600℃下具有在200cst至60,000cst范围内的粘度；用沥青路面热再生复合再生剂形成再生沥青路面。新石料与上述破碎沥青路面混合，并且占再生沥青混合料10-50％，并且经破碎的沥青路面中占再生沥青混合料的50-90％。上述沥青的针入度值在25℃下在50至100mm的范围内，沥青路面热再生复合再生剂的粘度在60℃下为4000cst至40000cst
为了更进一步描述本发明，以下列举更为具体的实施例进行说明。
沥青是粘性液体或基本上由烃及其衍生物组成的固体。它可溶于三氯乙烯并在加热时逐渐软化。沥青可与骨料结合提供沥青混合料。本说明书中的术语“沥青”用于描述沥青和骨料的混合物，为了缩减篇幅以及叙述方便，以下将“沥青路面热再生复合再生剂”称为“再生剂”。所述再生剂在60℃下的粘度为200-60000cst(2×10-4至6×10-2m2s-1)。粘度应根据en13302标准测量。粘度高于60000cst的再生剂是没有用的，需要足够的再生剂来改变rap的性质，并且导致再生沥青中的再循环材料的比例低。降低再生剂的粘度降低了再生特定量的rap所需的再生剂的量，并且还可能减轻或消除对添加新石料的要求。粘度低于200cst的再生剂是不可能有用的，因为它们不可能含有足够量的有效的化学组分，因此不可能实现沥青性能的所需改善。
再生剂的优选粘度将取决于其预期应用：较低粘度的再生剂优选用于就地热再生，较高粘度的再生剂优选用于工厂热再生。本发明的再生剂可以具有宽范围的粘度(例如通过改变棕榈油与沥青的比例)，从而提供适合用于不同需求，特别是就地热再生和工厂热再生的再生剂。
对于就地热再生，再生剂的粘度要高于350cst，最好高于400cst。再生剂的粘度要低于750cst，最好低于600cst。最好的粘度范围为400至600cst。
对于厂拌热再生，再生剂的粘度要高于4000cst，再生剂的粘度要低于60000cst。最好的粘度范围为4000至40000cst，适于沥青混合料的最终使用。
再生剂包含10-90重量％的棕榈油，棕榈油精的物理特性与棕榈油的物理特性显着不同，最好使用精制的，漂白的，除臭的(rbd)棕榈油，因为其在再生过程中不释放任何气味。最好使再生剂中棕榈油的量最大化，因为棕榈油是容易获得且廉价的植物产品。然而，必须使用小于90重量％的棕榈油，因为棕榈油具有低粘度和高于90重量％的棕榈油不太可能提供具有所需范围内的粘度的再生剂(棕榈油通常具有非常低的粘度，例如约20cst，2×10-5m2s-1)，并且因为棕榈油不包含所有有利的由沥青提供的化学化合物。再生剂包含至少20重量％棕榈油，至少30重量％，最好至少40重量％。所述再生剂包含小于80重量％的棕榈油，至少小于70重量％，最好小于60重量％。棕榈油含量的优选最佳范围为40-60重量％。
再生剂包含10-90重量％的沥青。沥青可以是任何常规类型的沥青，包括聚合物改性的沥青，化学改性的沥青和具有短残基的共混物。沥青的针入度值在25℃下优选为10至300mm(根据en1426测量)。大体上沥青的针入度值在25℃下为50至100mm。如果针入度高于100m，那么与棕榈油相比，需要更高比例的沥青来生产具有所需范围的粘度的再生剂，并且这排除了具有高棕榈油含量的再生剂的可能性。为了提供具有在所需范围内的粘度的再生剂，必须在沥青的针入度和再生剂中的沥青的量之间存在平衡。沥青(特别是具有较低针入度的沥青)是非常粘稠的，因此如果使用低针入度沥青，则可能需要较少的沥青，如果使用高针入度沥青，则可能需要更多的沥青。通常，使用较低比例的沥青，因为希望使再生剂中的植物衍生产品的量最大化。然而，需要超过10重量％的沥青以提供所需的粘度并且需要提供足够量的有利的化学组分以实现沥青性质的改善。再生剂包含至少20重量％沥青，更好至少30重量％，最好至少40重量％。再生剂包含小于80重量％的沥青，更好小于70重量％，最好小于60重量％。沥青含量的优选范围为40至60重量％。
再生剂可以与聚合物组合。包含与聚合物结合的再生剂的组合物可能特别有效地再生聚合物改性的沥青。优选聚合物是在聚合物改性沥青中发现的类型。优选的聚合物是热塑性弹性体或塑性体，例如苯乙烯嵌段共聚物，烯烃共聚物，聚氨酯和聚醚-聚酯共聚物。苯乙烯嵌段共聚物是最优选的，实例包括苯乙烯丁二烯-苯乙烯(sbs)和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(sis)。组合物中聚合物的量优选为3至15重量％，基于组合物的重量。
再生剂可以包含另外的组分，例如来自原油蒸馏的低粘度产物。然而，优选这些是在再生剂中的次要组分，优选它们各自不超过10重量％。在发明中，90重量％的再生剂由棕榈油和沥青组成，最好95重量％的再生剂由棕榈油和沥青组成。
再生剂通过混合方法制备，其中棕榈油、沥青和豆油、木纤维、sbs颗粒、粗骨料、矿粉、的芳烃油、液体石油树脂组合在一起。典型的共混方法包括将沥青加热至约170℃，在环境温度下加入棕榈油并混合约90分钟直至获得均匀的产物。
本发明的就地热再生方法使用本领域技术人员已知的技术和设备来加热和耙松沥青路面。添加到经耙松的沥青路面上的再生剂的量优选在0.2-2重量％的范围内，基于最终的再生沥青混合料的重量。添加小于0.2重量％的再生剂不可能实现沥青性能的充分还原。添加超过2重量％会降低再生路面回收的比率。再生剂最好加热至其粘度足以实现最终沥青混合物中包裹石料的温度。
使用标准技术和设备将耙松的沥青路面，再生剂和任选的新石料混合，并使用标准技术和装置形成再生沥青路面。本发明的厂拌热再生方法使用本领域技术人员已知的技术和设备来破碎回收的沥青路面并加热回收的沥青路面，新石料，再生剂和所使用的任何沥青。再生沥青路面可以是来自道路铣刨的材料，来自沥青路面生产的废料或包含沥青或骨料和沥青的混合物的任何其它材料源。再生沥青路面，新石料和再生剂(加上任何新沥青)的比例优选在以下范围内：
rap：10-50重量％
新石料：90-50重量％
再生剂+任何新沥青：2-6％
(所有重量百分比基于构成再生沥青混合料的组分的总重量)。
优选使再生沥青中的再生材料(rap)的比例最大化，但是实际上，由于沥青混合设备的具体设计，目前厂拌热再生难以实现高于50重量％的rap含量。
rap最好在加工期间不直接加热，因为这可能燃烧沥青，并且通过从热骨料和热再生剂传递热量来加热rap。然而，在本发明的一些实施方案中，rap可以被加热至140℃。将再生剂加热至其粘度足以实现在破碎的沥青路面中骨料包裹的温度。新石料应加热到160-180℃。使用标准技术和设备混合，并且再生沥青混合料可以用于与标准沥青混合料相同的目的。当这些设备的设计允许时，本发明也可以用于更高rap比例(高于50％)的厂拌热再生。本发明还提供了通过根据本发明的方法生产的再生沥青路面，并且提供通过根据本发明的方法生产的再生沥青。
使用不同的棕榈油的量和不同等级的沥青的量制备再生剂
沥青在烘箱中加热至170℃。两种不同级别，均来自壳牌的petitcouronne炼油厂，使用：50/70号沥青，其具有根据en601426测量的在25℃下为60mm的针入度和根据en1427测量为48.9℃的软化点，以及具有在25℃的针入度的10/20号沥青通过en1425测量为18mm。和由en1427测量的软化点为66.0℃。在环境温度下将精制的，漂白的，除臭的(rbd)棕榈油(在60℃下通过en13302测量的粘度为22cst)加入到沥青中。沥青和棕榈油在170℃的温度下。使用常规实验室搅拌器/混合器90分钟，获得该产物是均匀的。
沥青与棕榈油的比例和沥青的等级关系是不同的，以获得不同粘度的再生剂。粘度根据en13302(使用旋转主轴装置)测量；这专用于复杂流体的低粘度测量(对于沥青产品在相对高的温度下)。表1显示了制备的九种再生剂的粘度：
表1
在这些实例中，将10重量％至80重量％的棕榈油加入针入度60毫米的沥青中，得到粘度在23700和260cst之间的再生剂。在25℃下将仅3重量％的棕榈油加入到针入度为60毫米的沥青中提供了在本发明范围之外的粘度高于可测量的粘度(并且高于60,000cst)的再生剂。在25℃下将50重量％的棕榈油加入到针入度性为18毫米的沥青中，得到粘度为490cst的再生剂。包含再生剂和聚合物的组合物的制备通过将160/220号的沥青(具有根据en1426测定的针入度在25℃下为162mm，并且通过en1427测量为41℃的软化点)，棕榈油和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(sbs)嵌段共聚物。将沥青和棕榈油置于烘箱中并在140℃下加热30分钟，然后转移到加热板上的容器中，在140℃下低速剪切混合30分钟。得到均匀的共混物，将温度升至180℃并加入粉末形式的sbs。将混合物在180℃下在低速剪切下混合2小时。组合物中组分的比例为69重量％沥青，20重量％棕榈油和11重量％sbs。针入度(根据en1426测量)为137mm，软化点(根据en1427测量)为90.5℃。在100℃下的粘度为13.8pa-s，剪切速率为150s-1，并且在120℃下的粘度在150s-1的剪切速率下为4.2pa-s。
老化沥青的还原
沥青(来自shell的petitcouronne炼油厂的50/70沥青，具有由en1426测量的60mm的针入度和由en1427测量的48.9℃的软化点)在实验室中使用根据en12607-1方法的旋转薄膜烤箱测试(rtfot)，然后根据aashtor28-02方法的压力老化容器(pav)。这些方法旨在模拟在用于rtfot的沥青混合物的混合和铺设过程中发生的老化和在pav的路况下的长期老化。含有42.7％棕榈油和57.3％沥青的再生剂，针入度值为60mm，软化点为48.9℃。如上所述制备。将完全老化的沥青(经受rtfot和pav的沥青)加热至170℃，并在环境温度下加入再生剂。将完全老化的沥青和再生剂在160℃下保持45分钟的同时进行混合，此时产物是均匀的。
得到的还原沥青的性能将其与新沥青的性质进行比较。通过测量在25℃针入度(根据en1426方法)和软化点(根据en1427方法)来评价环境温度下的粘度和高温下的粘度。测量在新沥青上进行，再生沥青以及rtfot(根据en12607-1)，然后在pav(根据aahstor2802)。表2显示了50/70沥青的全部结果和欧洲规格值。
表2
在这些实施例中，用由42.7％的棕榈油和57.3％的60℃沥青组成的再生剂，使完全老化的沥青还原原，如50/70等级规格中分类的新沥青的初始性能指标。含有聚合物的再生剂老化沥青还原。沥青(来自shell的petitcouronne炼油厂的50/70级沥青，其具有根据en1426测量的在25℃下为60mm的针入度和由en1427测量的48.9℃的软化点)通过rtfot和pav。如上所述制备含有69重量％沥青，20重量％棕榈油和11重量％sbs的组合物，针入度值为137毫米，软化点为90.5℃。将再生剂在烘箱中加热至180℃，并加入完全老化的沥青。将完全老化的沥青和再生剂在保持在180℃下混合45分钟。
在25℃针入度(根据en1425)，软化点(根据en1427)和25℃下的弹性回复(根据en13398)。表3显示了全部结果。
表3
在该实例中，完全老化的常规沥青与包含聚合物的再生剂混合还原，产生了具有新聚合物改性沥青的性质的再生沥青。
对老化沥青混合料还原的功效。
本研究考虑了三种沥青混合料：
比较沥青1：参考沥青混合料。
比较沥青2：“老化沥青混合料”还原使用由从原油蒸馏获得的低粘度产物组成的再生剂。
实例沥青1：用本发明的再生剂再生的“老化沥青混合料”。
对于三种沥青混合料，选择的沥青混合料类型是法国bbsg0/14(betonbitumineuxsemigrenus)，其显示连续级配曲线并且由五中石料组成。沥青含量为混合物总重量的5重量％。
参考混合料(对比沥青1)用于制备两种老化的沥青混合料。拌合温度下在2小时的老化期之后，将混合物在80℃的烘箱中在松散状态下老化7天。认为该老化沥青混合料具有与rap类似的性质。再生包括再加热老化的沥青混合料并在添加再生剂的情况下混合，而不添加新的石料。对于比较沥青2，加入的量为16.4％，对于例如沥青1为16.0％。从这些不同的混合物中，沥青的提取和回收通过旋转真空蒸发器方法进行。然后通过测量根据en1426在25℃下的针入度和根据en1427的软化点来检测回收的沥青样品。表4示出了对于3种不同沥青混合料所获得的结果。
表4
对于比较沥青2和实例沥青1，再生剂成功地使来自老化沥青混合料的沥青再生。与使用由从原油蒸馏获得的低粘度产物组成的再生剂相比，使用本发明的再生剂导致再生沥青呈现更接近初始沥青的性能。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。