一种温拌再生剂的结构的制作方法

本实用新型属于沥青再生剂的技术领域，具体公开了一种温拌再生剂的结构。

背景技术：

我国高等级公路大多以沥青路面为主，按照15年或20年的设计使用年限，国内大部分沥青路面已经进入维修养护高峰期，中修和大修养护频繁。目前常用的维修方法是铣刨旧沥青面层后重新加铺新拌沥青混合料，或采用再生技术将废旧沥青混合料重复利用，将再生沥青混合料用于沥青路面的中下面层。废旧沥青路面再生是一种高效环保的建筑垃圾再利用技术，虽然废旧沥青混合料的路用性能达不到规范要求，但经过特殊处理，可将废旧沥青混合料重新利用，一是能降低新沥青和新集料的用量，减小沥青路面的维修养护费用和废旧RAP料处置费用；二是能有效避免因开采石料和处理废旧料对环境造成的污染，社会经济效益显著，符合国家可持续发展的战略部署。

目前，我国废旧沥青混合料再生技术中应用最为普遍的是厂拌热再生技术。厂拌热再生就是将旧沥青路面经过翻挖后运回拌和厂，再集中破碎成废旧沥青，然后将再生剂和废旧沥青投入到拌合炉中加热拌合，使废旧沥青改性，再将新沥青、新集料等投入到拌合炉中加热拌合最后生成再生沥青。该过程需要先后投入再生剂、新沥青和新集料等，操作步骤多，较为麻烦，且现有的再生剂都是液态，多用桶装，且大多是人工将再生剂倾倒在拌合炉中，不易控制其用量，使用塑料桶盛装再生剂还需考虑到防泄漏、防碰撞等问题，不便于运输，所以现有的再生剂的结构有待改进。同时国内研究者基于组分调节理论、相容性理论和橡胶理论研发出多种厂拌热再生用再生剂，但大多实体工程使用效果不佳，主要是由于国内再生剂缺乏稳定性和高效性，耐久性能不足，且废旧沥青混合料掺配比例低于35％，不仅会导致废旧沥青混合料综合利用率不高，还会导致再生沥青混合料水稳定性能和低温抗裂性能差，相比国外尚有很大的差距。综上所述，现有的再生剂在结构和配方上都存在一定的缺陷，急需对其作出改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种温拌再生剂的结构，以解决再生剂不便于运输、使用时不易控制用量的问题。

为了达到上述目的，本实用新型的基础方案为：一种温拌再生剂的结构，呈胶囊结构，包括胶囊壳和再生剂，所述再生剂主要包括废机油、石墨烯、轻质油分和脱硫橡胶粉，所述胶囊壳包括壳帽、与壳帽相配合的壳体以及用于密封壳帽与壳体连接处的封装圈；所述壳帽上开口的端部设有供壳体插入的插入槽，插入槽与壳体过盈配合，插入槽内设有流道，流道靠近插入槽上远离壳体的一端且与插入槽远离壳体的一端之间留有距离，所述流道与壳帽的内部连通，所述壳帽上还设有灌注口，灌注口与插入槽连通；所述壳体上靠近壳帽的一端设有引流槽，引流槽与插入槽连通且位于灌注口的下方；所述封装圈的材质与壳帽和壳体相同。

本基础方案的工作原理和有益效果在于：

1.本方案中的温拌再生剂包括胶囊壳和其内部的液态再生剂。制作时，先将壳体插入到壳帽的插入槽中，并使灌注口、引流槽、插入槽和流道依次连通以形成一个供温拌再生剂通过的空间，然后将温拌再生剂从灌注口灌入，灌注完成后将壳体完全插入到插入槽中，壳体就会将流道封堵住，温拌再生剂就被封堵在壳帽与壳体之间形成的空腔中，同时，引流槽与灌注口错开，灌注口也被封堵住，提高了胶囊壳的密封性。最后再将封装圈融化到80℃-90℃对壳体和壳帽的连接处进行封装。本方案中壳帽、壳体和封装圈都采用将纤维材料、聚烯材料和脱硫橡胶粉制成，且三者的融化温度在80℃-120℃之间，该范围的温度与沥青再生时的拌合温度相近，所以将其投入到拌合设备中后，壳帽、壳体和封装圈能够融化，使温拌再生剂和废旧沥青拌合。现有技术中温拌再生剂一般都存放在塑料筒中，使用时也是由人工倾倒，所以不易控制其用量。本方案中，壳帽和壳体制造出后，两者之间的空腔体积确定，能够存放的温拌再生剂的质量也确定，所以使用时只需投入相应个数即可，易于控制温拌再生剂的用量。

2.纤维材料和聚烯材料可显著提高再生沥青混合料的柔韧性和黏韧性，提高再生沥青混合料的水稳定性能、低温抗裂性能及抗疲劳性能，所以两者能够对沥青再生起到促进的作用，所以壳帽、壳体和封装圈融化在拌合设备中后，不会对废旧沥青再生产生不利的影响，反而会提高再生沥青的柔韧性和黏韧性。

3.废旧沥青再生时需要将其进行加热，而对于沥青来说反复地高温加热会降低其性能，而本方案中的温拌再生剂能够起到降低废旧沥青混合料拌合温度的作用，避免高温加热对沥青性能产生影响。

4.再生剂是液体，所以使用普通的胶囊不易盛装，也不易将胶囊装满，且这些胶囊还会对沥青再生产生不利影响。如果胶囊没有被灌注满，将其投入到拌合设备中后，胶囊中的空气可能会残留在拌合设备中，使再生沥青中存在大量气泡，影响再生沥青的质量。而本方案中，能够先将壳帽和壳体插接到一起，使二者形成一个能够容纳温拌再生剂的空腔，再通过灌注口将温拌再生剂灌注进去，所以本方案能将胶囊壳灌满，不会存在空气，避免了该问题。

5.现有技术中，有的再生剂也加入了纤维、橡胶粉等，并且橡胶粉和纤维也是起到增韧的作用。而本方案中的温拌再生剂包括再生剂和胶囊壳两个部分，再生剂为液态、胶囊壳为固态。其中液态的再生剂中是不存在纤维和聚稀材料的，并且其中的橡胶粉含量也较低，也就是说，本方案与现有技术的不同还在于，将普通再生剂中纤维和部分橡胶粉脱离出来，调节其用量后再添加聚稀材料进而制成能够盛装液态再生剂的胶囊壳。所以本方案中的温拌再生剂在形态上包括液态的再生剂部分和固态的胶囊壳部分，两者再加热后能够形成完整的温拌再生剂进而起到对废旧沥青的再生作用。

进一步，所述壳体上设有容纳融化后封装圈的封装槽，所述封装槽向壳体与壳帽连接处倾斜。采用本方案，便于将融化后的封装圈填充到壳体与壳帽的连接处，提高密封性能。

进一步，所述壳体、壳帽和封装圈包括橡胶层，所述橡胶层采用脱硫橡胶粉制成，所述橡胶层内均匀分散有聚稀材料和纤维。

进一步，所述再生剂盛装在胶囊壳内。采用本方案，再生剂盛装在胶囊壳内便于运输。

进一步，所述再生剂的组分的质量份数如下：废机油2份-5份；石墨烯0.05份-0.5份；轻质油分2份-3.5份；甘油脂类0.5份-1.5份；脱硫橡胶粉0.9份-1.35份。与现有的再生剂不同，本方案中的温拌再生剂中含有大量的轻质油分、废机油和甘油酯，两者的沸点、闪点较低，在不改变路用性能的前提下降低沥青粘稠度，更易融化，所以其拌合温度较低。轻质油分、废机油和甘油酯均是良好的溶剂，便于沥青在其中融化，所以本方案中的温拌再生剂能够减小沥青混合料的拌合温度，便于生产拌合。同时，轻质油分、废机油和甘油酯再降低沥青的粘度后，有利于沥青的拌合，粘度越低其废旧沥青的可掺量会相对提高，所以本方案中的温拌再生剂能够提高废旧沥青的掺配比。

进一步，所述再生剂的组分的质量份数如下：废机油3.5份；石墨烯0.3份；轻质油分3.3份；甘油脂类1份；脱硫橡胶粉1份。本方案中，废机油、轻质油分和甘油脂类的添加量能够降低15℃的拌合温度。

进一步，所述胶囊壳的组分的质量份数如下：纤维0.1份-0.2份；聚烯材料0.3份-0.5份；脱硫橡胶粉0.3份-0.45份。纤维和脱硫橡胶粉等材料能够提高再生沥青混合料的高低温性能和抗水损害性能，进而在相同技术指标要求下能提高废旧沥青混合料的掺配比。

进一步，所述胶囊壳的组分的质量份数如下：纤维0.11份；聚烯材料0.46份；脱硫橡胶粉0.33份。本方案中纤维、聚稀材料、脱离橡胶粉的添加量能够使再生沥青混合料的稳定度达到8.9MPa、动稳定度达到4329次/mm。

进一步，其制备方法包括以下步骤：

步骤一：在60℃-80℃条件下，将废机油、石墨烯、轻质油分、甘油脂类材料和脱硫橡胶粉充分搅拌混合，冷却到常温制备成再生剂；

步骤二：在80℃-110℃条件下，将纤维材料、聚稀材料和脱硫橡胶粉三种材料充分混合，高温下浇筑到已成型好的磨具中，冷却到常温后制备成壳体、壳帽和封装圈；

步骤三：将壳帽不完全插入到壳体中形成容纳再生剂的空腔，使灌注口、引流槽、插入槽和流道依次连通形成可供再生剂通过的空间，将再生剂从灌注口中灌注到空腔中，然后将壳帽完全插入到壳体中；

步骤四：将封装圈加热到80℃-90℃融化，将融化后的封装圈填充在封装槽中进行封装，最后将其冷却至常温。采用本方案制备出来的再生剂和胶囊壳能够组成完成的温拌再生剂。且本方案中，再生剂的制备和胶囊壳的制备互不干扰，可以同时进行，大大缩减了生产周期。后续的灌装和封装操作也十分简单快捷。

附图说明

图1为实施例温拌再生剂的结构示意图；

图2为图1中壳帽的剖视图；

图3为壳帽不完全插入到壳体时的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：壳帽1、壳体2、灌注口3、插入槽4、引流槽5、封装槽6、流道7。

实施例一：

如图1所示，本实施例一种温拌再生剂的结构，包括再生剂和胶囊壳。再生剂内组分的质量为：废机油2kg、石墨烯0.05kg、轻质油分2kg、甘油脂类0.5kg、脱硫橡胶粉0.9kg。胶囊壳的组分的质量为：纤维0.1kg、聚烯材料0.3kg、脱硫橡胶粉0.3kg。胶囊壳包括壳帽1、壳体2和封装圈。如图2、图3所示壳帽1的左端周向设有环形的插入槽4，插入槽4的右部底部设有流道7，流道7离插入槽4的右端部1cm，壳帽1上设有灌注口3，灌注口3与插入槽4连通。壳体2的右端设有引流槽5，引流槽5可以插入槽4连通。壳体2周向设有环形的封装槽6，封装槽6向右倾斜。胶囊壳还包括封装圈，封装圈融化后填充到封装槽6内可以将壳帽1与壳体2密封住。

具体制备工艺如下：

步骤一：在80℃条件下，将废机油2kg、石墨烯0.05kg、轻质油分2kg、甘油脂类0.5kg和脱硫橡胶粉0.9kg充分搅拌混合，冷却到常温制备成再生剂；

步骤二：在80℃条件下，将纤维0.1kg、聚烯材料0.3kg和脱硫橡胶粉0.3kg三种材料充分混合，高温下浇筑到已成型好的磨具中，冷却到常温后制备成壳体2、壳帽1和封装圈；

步骤三：将壳帽1不完全插入到壳体2中形成容纳再生剂的空腔，使灌注口3、引流槽5、插入槽4和流道7依次连通形成可供再生剂通过的空间，将再生剂从灌注口3中灌注到空腔中，然后将壳帽1完全插入到壳体2中；

步骤四：将封装圈加热到80℃融化，将融化后的封装圈填充在封装槽6中进行封装，最后将其冷却至常温。

实施例二：

与实施例一的不同之处在于温拌再生剂的配比不同，具体为，再生剂组分的质量为：废机油5kg、石墨烯0.5kg、轻质油分3.5kg、甘油脂类1.5kg、脱硫橡胶粉1.35kg。胶囊壳的组分的质量为：纤维0.2kg、聚烯材料0.5kg、脱硫橡胶粉0.45kg。

实施例三：

与实施例一的不同之处在于温拌再生剂的配比不同，具体为，再生剂组分的质量为：废机油3.5kg、石墨烯0.3kg、轻质油分3.3kg、甘油脂类1kg、脱硫橡胶粉1kg。胶囊壳内组分的质量为：纤维0.11kg、聚烯材料0.46kg、脱硫橡胶粉0.33kg。

实施例四：

与实施例一的不同之处在于温拌再生剂的配比不同，具体为，再生剂组分的质量为：废机油3.8kg、石墨烯0.3kg、轻质油分3.2kg、甘油脂类0.8kg、脱硫橡胶粉1kg。胶囊壳内组分的质量为：纤维0.1kg、聚烯材料0.5kg、脱硫橡胶粉0.3kg。

实施例五：

与实施例一的不同之处在于温拌再生剂的配比不同，具体为，再生剂组分的质量为：废机油4kg、石墨烯1kg、轻质油分3.3kg、甘油脂类1kg、脱硫橡胶粉0.9kg。胶囊壳内组分的质量为：纤维0.1kg、聚烯材料0.3kg、脱硫橡胶粉0.3kg。

实验例：

实验组1：将实施例1制成的温拌再生剂A取10kg投入到拌和炉中，再加入废旧RAP、新沥青、新集料制成再生沥青混合料A试件；

实验组2：将实施例2制成的温拌再生剂B取10kg投入到拌和炉中，再加入废旧RAP、新沥青、新集料制成再生沥青混合料B试件；

实验组3：将实施例3制成的温拌再生剂C取10kg投入到拌和炉中，再加入废旧RAP、新沥青、新集料制成再生沥青混合料C试件；

实验组4：将实施例4制成的温拌再生剂D取10kg投入到拌和炉中，再加入废旧RAP、新沥青、新集料制成再生沥青混合料D试件；

实验组5：将实施例3制成的温拌再生剂E取10kg投入到拌和炉中，再加入废旧RAP、新沥青、新集料制成再生沥青混合料E试件；

对照组1：将石墨烯0.3kg，轻质油分7kg，纤维0.1kg，脱硫橡胶粉1.3kg，聚烯材料0.5kg以及甘油脂类材料0.8kg制成温拌再生剂F取10kg投入到拌和炉中，再加入废旧RAP、新沥青、新集料制成再生沥青混合料F试件；

对照组2：将废机油3.8kg，轻质油分3.2kg，纤维0.2kg，脱硫橡胶粉1.5kg，聚烯材料0.5kg以及甘油脂类材料0.8kg制成温拌再生剂G取10kg投入到拌和炉中，再加入废旧RAP、新沥青、新集料制成再生沥青混合料G试件；

对照组3：将废机油3.8kg，石墨烯0.3kg，轻质油分3.2kg，纤维0.9kg，聚烯材料1kg以及甘油脂类材料0.8kg制成温拌再生剂H取1kg投入到拌和炉中，再加入废旧RAP、新沥青、新集料制成再生沥青混合料H试件；

对照组4：将普通再生剂I取10kg投入到拌和炉中，再加入废旧RAP、新沥青、新集料制成再生沥青混合料I试件；

通过拌合试验对上述实验组和对照组的拌和温度进行测定；

参照《公路工程沥青及沥青混合料实验规程》(JTG E20-2011)中T0729-2000、T0729-2011通过冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验对上述实验组和对照组的水稳定性进行验证；

参照《公路工程沥青及沥青混合料实验规程》(JTG E20-2011)中T0728-2000通过小梁低温弯曲试验对上述实验组和对照组的低温抗裂性能进行验证。

试验结果如下表所示：

对上述试验结果进行分析可知：

1、B试件与F试件、I试件相比，由于B试件中废机油掺量较高，在加入废旧RAP、新沥青和新集料混合的过程中，其拌和温度分别降低6℃和19℃；F试件与B试件相比，虽然F试件中轻质油分掺量较高，但是由于F试件中未掺入废机油，在制作F试件的混合过程中，其拌和温度相对高9℃，由此可见，废机油是否加入直接影响再生沥青混合料的拌和温度。同时通过F试件与D试件相比，虽然拌和温度升高，但是由于F试件中轻质油分的掺量较高，其拌和温度只增加了5℃，由此可见轻质油分对拌和温度存在影响。

2、D试件和E试件中各类材料的配比大致相同，D试件在废旧沥青混合料掺配比高于E试件的情况下，拌和温度、稳定度、残留稳定度和破坏应变降幅不大，而且其中动稳定度反而提高了，说明再生沥青混合料能提高废旧沥青混合料掺配比例。

3、A试件中废机油、轻质油分以及甘油脂类材料与石墨烯、脱硫橡胶粉、纤维以及聚烯材料的比值小于E试件中废机油、轻质油分以及甘油脂类材料与石墨烯、脱硫橡胶粉、纤维以及聚烯材料的比值，其拌和温度升高了5℃；同时B试件和E试件中废机油、轻质油分以及甘油脂类材料与石墨烯、脱硫橡胶粉、纤维以及聚烯材料的比值相等，其拌和温度接近。由此可见废机油、轻质油分以及甘油脂类材料占再生沥青混合料的含量直接影响拌和温度。

4、通过H试件与D试件相比，由于H试件中未掺入脱硫橡胶粉，在制作H试件的混合过程中，其拌和温度也升高了3℃，由此可见，脱硫橡胶粉对拌和温度也存在一定影响。

5、通过G试件与D试件相比，由于G试件未掺入石墨烯，其水稳定性能、低温抗裂性能和抗疲劳性能都相对很低。通过H试件与D试件相比，由于H试件未掺入脱硫橡胶粉，其水稳定性能、低温抗裂性能和抗疲劳性能都相对较低。由此证明石墨烯和脱硫橡胶粉是否加入将直接影响试件的水稳定性能、低温抗裂性能和抗疲劳性能。

6、H试件中废机油、轻质油分以及甘油脂类材料与石墨烯、纤维以及聚烯材料的比值等于D试件中轻质油分以及甘油脂类材料与石墨烯、纤维以及聚烯材料的比值，但是由于H试件中纤维和聚烯材料的掺量较F试件多，其水稳定性能、低温抗裂性能和抗疲劳性能均较F试件好，由此可知，纤维和聚烯材料也对再生沥青混合料试件的水稳定性能、低温抗裂性能和抗疲劳性能有一定影响。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。