厂拌温热再生沥青混合料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及路面施工材料，具体是一种厂拌温热再生沥青混合料及其制备方法。本发明的厂拌温热再生沥青混合料成分由RAP、新集料、石灰岩矿粉、新沥青及再生剂组成；各成分所占的质量百分比为：（20～70）%的RAP、（30～80）%的新集料、（0～8）%的石灰岩矿粉、（0.5～5）%的新沥青、（0～0.5）%的再生剂，其总质量满足100%；所述新沥青针入度小于75（0.1mm）,软化点大于48℃；所述再生剂60℃的运动粘度为（50～60000）mm2/s。本发明工艺简单、混合料无花白料、再生效果好、成本较低、适应范围广，且路用性能好。
【专利说明】
厂拌温热再生沥青混合料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及路面施工材料，具体是一种厂拌温热再生沥青混合料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 传统上，在对老旧沥青路面进行维护、修复施工中，有大量的翻挖、铣刨沥青混合 料被废弃，一方面造成环境污染，另一方面对于我国这种优质沥青极为匮乏的国家来说是 一种资源浪费，而且随着大量使用新石料、开采石矿会导致森林植被减少、水土流失等严重 生态环境破坏。
[0003] 厂拌热再生技术是当前世界使用最为普遍的沥青路面再生方法，它是先将旧沥青 混凝土路面材料铣刨后运回工厂，通过破碎、筛分（必要时），并根据旧料中沥青含量、沥青 老化程度、碎石级配等指标，掺入一定数量的新集料、沥青和再生剂(必要时)进行拌和，使 混合料达到规范要求的各项指标，按照与新建沥青混凝土路面完全相同的方法重新铺筑路 面的一整套工艺。这种再生方式属于结构性再生，能有效地用于各种条件下旧沥青混凝土 路面的再生利用，不仅节约大量沥青、砂石等原材料，节省工程投资，避免了新的资源消耗， 同时有利于处理废料、保护环境，因而具有显著的经济效益和社会、环境效益。
[0004] 厂拌热再生技术具有再生工艺易于控制，再生后的沥青混合料性能较好，且使用 范围广的优点。然而在常规厂拌热再生工艺中，一般先将旧料和新集料单独加热，然后将旧 料与新集料在拌缸中混合，接着一次性将新沥青(或新沥青与再生剂)添加到拌和缸中拌 和，得到再生沥青混合料成品，直接用于路面铺装。众所周知再生沥青混合料中，只有新沥 青(或新沥青与再生剂)与旧料中的老化沥青相互渗透、交换及融合后形成连续一致的胶结 料，均勾裹附于新集料与旧料上才能得到形态稳定、综合路用性能优越的再生沥青混合料。 然而，传统拌和工艺没有考虑到新沥青与旧料中的老化沥青相互反应、紧密结合需要在特 定温度和时间条件下才能充分的完成，一方面造成拌和后的再生混合料中新集料与旧料被 沥青裹附的程度不同，往往新集料沥青膜薄，旧料沥青膜厚，混合料的均匀性差，常常出现 大粒径的新集料拌和后仍然未充分裹附沥青，而呈现花白料现象；另一方面新沥青与旧料 中的老化沥青没有完全融合裹附在老化沥青的外，造成老化沥青路用性能无法得到充分改 善和重生，两种沥青在混合料体系中各自发挥原有的特性。从而严重影响再生沥青混合料 的综合路用性能，尤其是水稳定性、低温性能和疲劳寿命与全部使用新材料的沥青混合料 相比均有较大幅度下降。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种工艺简单、混合料无花白料、再生效果 好、成本较低、适应范围广，且路用性能好的厂拌温热再生沥青混合料及其制备方法。
[0006] 本发明的厂拌温热再生沥青混合料成分由RAP(回收沥青路面材料）、新集料、石灰 岩矿粉、新沥青及再生剂组成;各成分所占的质量百分比为：（20~70)%的RAP、（30~80)% 的新集料、（〇~8) %的石灰岩矿粉、（0.5~5) %的新沥青、（0~0.5) %的再生剂，其总质量 满足100%;所述新沥青针入度小于75(0.1mm)，软化点大于48°C;所述再生剂60°C的运动 粘度为(50 ~60000)mm2/s。
[0007]所述新集料采用玄武岩碎石;新沥青采用AH-70重交沥青。
[0008]本发明厂拌温热再生沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
[0009] (1)对旧有的沥青路面进行铣刨破碎，获得RAP，分别检测RAP的沥青含量及旧沥青 性能、矿料级配；
[0010] (2)根据步骤（1)的检测结果，在上述厂拌温热再生沥青混合料各成分质量百分比 范围内确定厂拌温热再生沥青混合料中的RAP、新集料、石灰岩矿粉、新沥青及再生剂的含 量，确定再生剂类型；
[0011] (3)将加热后的RAP和新集料同时投入到拌和缸中搅拌；
[0012] ⑷将称量好的再生剂、新沥青同时加入到步骤⑶所得的产物中搅拌；
[0013] (5)将石灰岩矿粉加入到步骤⑷所得的产物中搅拌；
[0014] (6)将步骤(5)所得拌和后的混合料出锅，储存在发育釜中发育；
[0015] (7)混合料经过步骤(6)在特定温度及时间条件下发育后出仓、成型。
[0016] 所述步骤(2)中再生剂60°C的运动粘度为(50~60000)mm2/s，
[0017] 所述步骤(3)中铣刨料的加热温度为(80~170) °C、新集料加热温度为(90~210) °C，铣刨料与新集料的搅拌时间为(60-70)s。
[0018] 所述步骤(4)中再生剂加热温度为(50~110)°C，再生剂粘度越高选择发育温度越 高，搅拌时间为(30~45) s。
[0019]所述步骤(5)石灰岩矿粉加入后再搅拌(30~45) s。
[0020] 所述步骤(6)混合料出拌和锅后储存在具有加热、搅拌和保温功能的发育釜中发 育，混合料发育期间温度变化幅度在（±5°C)范围之内。
[0021] 所述步骤(7)混合料发育温度为(40~170) °C，再生剂粘度越高选择发育温度越 高，发育时间为(0.5~6)h。
[0022] 本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
[0023]本发明方法对回收的沥青路面材料(RAP)进行加热，当表面温度达到一定温度 时，表面的旧沥青开始软化、熔融，并在与新的热集料拌和过程中旧沥青的一部分转移到新 集料的表面，同时新、旧集料的温度也趋于一致，保证了旧沥青裹覆在新、旧集料表面的薄 膜也趋于均匀。有效解决了现有再生方法中新、旧沥青在新、旧集料表面的不均匀分布，从 而影响混合料的低温抗裂性能、耐久性及疲劳寿命，彻底消除了再生沥青混合料容易出现 花白料的问题。
[0024] 本发明方法与常规厂拌热再生技术相比，增加了再生沥青混合料的发育工艺，极 大的提高了新、旧沥青之间相互渗透、融合及有机结合的机会，使得新沥青及再生剂在回收 沥青路面材料(RAP)中充分发挥了重生和再造功能，提高了旧沥青的再生效果，新形成的混 合料体系路用性能更加接近甚至超过新的热拌沥青混合料，尤其是低温抗裂性、抗水损害 能力及疲劳寿命均大幅由于常规高性能厂拌温热再生沥青混合料。
[0025] 本发明的方法与常规厂拌热再生技术相比，仅仅增加了再生沥青混合料的发育工 艺、改变了拌和顺序，而该工艺简单易于掌握。生产的厂拌温热再生沥青混合料路用性能大 幅提高，可直接用于各等级沥青路面中、下面层及磨耗层的铺筑;具有明显的经济和社会效 益。
[0026]本发明的方法具有易于实现、旧料再生效率高、新沥青用量少、有效防止再生混合 料中花白料的出现、再生混合料更加均匀、高温稳定性、低温抗裂性能、抗水损害能力及疲 劳寿命等综合性能大幅提尚。
【具体实施方式】 [0027] 实施例1
[0028] 室内试验的实施例：试验所用旧沥青路面破碎料(RAP)为相同来源相同粒径规格 的材料，首先在拌和厂对RAP进行取样，然后按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 (JTG E20-2011)中T 0735的方法进行沥青含量试验，试验测得该RAP的油石比为4.81%，对 试验获得的旧矿料进行筛分试验，筛分试验结果见表1;采用《公路工程沥青及沥青混合料 试验规程》(JTG E20-2011)中T 0726
[0029] 的方法对RAP进行抽提试验，抽提试验后的旧沥青进行回收，并进行性能试验检 测，检测结果见表2。
[0030] 表1 RAP中旧矿料级配试验结果 [00311
[0032]表2 RAP中旧沥青性能指标试验结果 [00331
[0034^~新矿料采用玄武岩，该新矿料由四组成分组成，第一组粒径为0-2.36mm;第二组粒 径为2 · 36-4 · 75mm;第三组粒径为4 · 75-9 · 5mm;第四组粒径为9 · 5-16 · 0mm。对四组集料进行 筛分试验，结果见表3;进行相对密度试验，结果见表4.
[0035]表3新矿料筛分试验结果
[0036]
[0037]表4新矿料相对密度试验结果
[0038]
[0039] 石灰岩矿粉筛分结果见表5.
[0040] 表5矿粉筛分结果
[0041 ] 新沥青选用国产AH-70道路石油沥青，性能指标见表6。
[0042]表6 AH-70道路石油沥青检测指标
[0043]
[0044] 再生剂选用60°C运动粘度为60000mm2/s的国产再生剂(江苏天诺道路材料科技有 限公司生产的RA900型再生剂）。
[0045] 厂拌温热再生沥青混合料采用连续密级配AC-13C，按照《公路沥青路面施工技术 规范》JTG F40-2004中AC-13C合成级配范围要求，对RAP、新矿料（四组）、石灰岩矿粉进行级 配合成，合成级配结果见表7。
[0046] 表7厂拌温热再生沥青混合料AC-13C合成级配
[0047]
[0048] 将上述RAP与新矿料、矿粉、新沥青、再生剂进行拌和，其中，RAP及各类新添加材料 质量百分比为:48.66 %的RAP; 19.46 %的第一组新矿料;7.71 %的第二组新矿料;4.87 %的 第三组新矿料；15.57 %的第四组新矿料;0.97 %的矿粉；2.45 %的新沥青；0.31 %的再生 剂。
[0049] 上述RAP与新矿料、矿粉、新集料、再生剂按照本发明厂拌温热再生沥青混合料的 制备方法进行拌和，步骤如下：
[0050] (1)将RAP加热到160°C，新集料加热到195°C，然后投入到拌和锅内搅拌65s
[0051] (2)将再生剂加热到110°C，新沥青加热到135°C，然后投入到拌和锅内与步骤（1) 所得产物进行拌和，拌和时间设定为40s。
[0052] (3)将称量好的矿粉无需加热，直接投入到拌和锅内与步骤（2)所得产物进行拌 和，拌和时间设定为40s。
[0053] (4)将步骤(3)所得产物出锅，然后分割成7等份样品(Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6)，储 存在170°C的专用发育仓中，Υ0发育0.5h、Yl发育lh、Y2发育2h、Y3发育3h、Y4发育4h、Y5发育 5h、Y6 发育 6h。
[0054] (7)将发育完成的混合料在170 °C的温度下出仓，并在170 °C下成型沥青混合料试 件，测定混合料路用性能。
[0055] 针对上述厂拌温热再生沥青混合料的制备方法所得的每种样品，室内成型后分别 进行高温性能（马歇尔稳定试验、动稳定试验）、低温性能(低温弯曲试验）、水稳定性(马歇 尔残留稳定度试验、冻融劈裂试验)及疲劳寿命（四点弯曲小梁疲劳寿命试验)评价，检测结 果分别见表8、表9、表10、表11。
[0056] 表8高性能厂拌温热再生沥青混合料高温性能检测结果
[0057]
[0058] 备注:Y0、Yl、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6为高性能厂拌温热再生沥青混合料在170 °C下分别 发育0.5h、lh、2h、3h、4h、5h、6h后所得样品（下同）；《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004(以下简称规范)要求马歇尔稳定度不低于8KN，动稳定度不低于1000次/mm。
[0059] 表9厂拌温热再生沥青混合料低温性能检测结果
[0060]
[0061 ] 备注:试验温度_10°C，规范要求不小于2300με。
[0062] 表10厂拌温热再生沥青混合料水稳定性检测结果
[0063]
[0064] 备注:规范要求马歇尔残留稳定度比不小于75%，冻融劈裂强度比不小于70%。
[0065]表11厂拌温热再生沥青混合料疲劳寿命检测结果
[0066]
[0067] 备注：试验温度为15°C、目标应变为600με、加载频率为10HZ、试验终止条件为 50% 〇
[0068] 实施例2
[0069] 本实施例与上述实施例1基本相同，不同之处在于：
[0070] (1)、本实施例中新沥青用量占厂拌温热再生沥青混合料的质量百分比为2.23%， 再生剂选择60°C运动粘度为50mm2/s的国产再生剂(江苏天诺道路材料科技有限公司生产 的RA5型再生剂），再生剂用量占高性能温热再生沥青混合料的质量百分比为〇. 38%。
[0071] (2)、RAP加热温度为80°C，新集料加热温度为90°C，再生剂加热温度为50°C。
[0072] (3)、将出锅的混合料分割成7等份样品（WO、W1、W2、W3、W4、W5、W6)，储存在40°C的 专用发育仓中，W0发育0h、Wl发育lh、W2发育2h、W3发育3h、W4发育4h、W5发育5h、W6发育6h。
[0073] (4)将发育完成的混合料在40°C的温度下出仓，并在40°C下成型沥青混合料试件， 测定混合料路用性能。
[0074] 针对上述厂拌温热再生沥青混合料的制备方法所得的每种样品，室内成型后分别 进行高温性能（马歇尔稳定试验、动稳定试验）、低温性能(低温弯曲试验）、水稳定性(马歇 尔残留稳定度试验、冻融劈裂试验)及疲劳寿命（四点弯曲小梁疲劳寿命试验)评价，检测结 果分别见表12、表13、表14、表15。
[0075]表12厂拌温热再生沥青混合料高温性能检测结果 [0076]
[0077] 备注:10、11、12、13、14、15、16为高性能厂拌温热再生沥青混合料在40°(：下分别发 育0.511、111、211、311、411、511、611后所得样品（下同）；《公路沥青路面施工技术规范》116?40-2004(以下简称规范)要求马歇尔稳定度不低于8KN，动稳定度不低于1000次/mm。
[0078] 表13厂拌温热再生沥青混合料低温性能检测结果
[0079]
[0080] 备注:试验温度_10°C，规范要求不小于2300με。
[0081 ]表14厂拌温热再生沥青混合料水稳定性检测结果
[0082]
[0083] 备注:规范要求马歇尔残留稳定度比不小于75%，冻融劈裂强度比不小于70%。
[0084] 表15厂拌温热再生沥青混合料疲劳寿命检测结果
[0085]
[0086] 备注：试验温度为15°C、目标应变为600με、加载频率为10HZ、试验终止条件为 50% 〇
[0087] 实施例3
[0088] 本实施例与上述实施例1基本相同，不同之处在于：
[0089] (1 )、本实施例中新沥青用量占厂拌温热再生沥青混合料的质量百分比为2.37%， 再生剂选择60 °C运动粘度为11520mm2/s的国产再生剂(江苏天诺道路材料科技有限公司生 产的RA250型再生剂），再生剂用量占高性能温热再生沥青混合料的质量百分比为0.30%。
[0090] (2)、RAP加热温度为130°C，新集料加热温度为170°C，再生剂加热温度为80°C。
[0091] (3)、将出锅的混合料分割成7等份样品0〇、乂142、乂3、乂4、乂5、乂6)，储存在13〇°(：的 专用发育仓中，X0发育〇h、Xl发育lh、X2发育2h、X3发育3h、X4发育4h、X5发育5h、X6发育6h。 [0092 ] (4)将发育完成的混合料在130 °C的温度下出仓，并在130 °C下成型沥青混合料试 件，测定混合料路用性能。
[0093] 针对上述厂拌温热再生沥青混合料的制备方法所得的每种样品，室内成型后，分 别进行高温性能（马歇尔稳定试验、动稳定试验）、低温性能（低温弯曲试验）、水稳定性(马 歇尔残留稳定度试验、冻融劈裂试验)及疲劳寿命（四点弯曲小梁疲劳寿命试验)评价，检测 结果分别见表16、表17、表18、表19。
[0094] 表16厂拌温热再生沥青混合料高温性能检测结果
[0095]
[0096] 备注:X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6为高性能厂拌温热再生沥青混合料在40 °C下分别发 育0.511、111、211、311、411、511、611后所得样品（下同）；《公路沥青路面施工技术规范》116?40-2004(以下简称规范)要求马歇尔稳定度不低于8KN，动稳定度不低于1000次/mm。
[0097] 表17厂拌温热再生沥青混合料低温性能检测结果
[0098]
[0099] 备注:试验温度-10°C，规范要求不小于2300με。[0100] 表18厂拌温热再生沥青混合料水稳定性检测结果
[0103] 备注:规范要求马歇尔残留稳定度比不小于75%，冻融劈裂强度比不小于70%。[0104] 表19厂拌温热再生沥青混合料疲劳寿命检测结果
[0101]
[0102]
[0105]
[0106] 备注：试验温度为15°C、目标应变为600με、加载频率为10ΗΖ、试验终止条件为 50% 〇
【主权项】
1. 一种厂拌温热再生沥青混合料，其特征是：其成分由RAP、新集料、石灰岩矿粉、新沥 青及再生剂组成;各成分所占的质量百分比为：（20~70)%的RAP、（30~80)%的新集料、（0~ 8)%的石灰岩矿粉、（0.5~5)%的新沥青、（0~0.5)%的再生剂，其总质量满足100%;所述新沥 青针入度小于；75(0.1mm)，软化点大于48°C所述再生剂60°C的运动粘度为（50~60000) mm2/s〇2. 根据权利要求1所述的厂拌温热再生沥青混合料，其特征是:所述新集料采用玄武岩 碎石;新沥青采用AH-70重交沥青。3. -种权利要求1或2的厂拌温热再生沥青混合料的制备方法，其特征是:包括以下步 骤， (1) 对旧有的沥青路面进行铣刨破碎，获得RAP，分别检测RAP的沥青含量及旧沥青性 能、矿料级配； (2) 根据步骤（1)的检测结果，在上述厂拌温热再生沥青混合料各成分质量百分比范围 内确定厂拌温热再生沥青混合料中的RAP、新集料、石灰岩矿粉、新沥青及再生剂的含量，确 定再生剂类型； (3) 将加热后的RAP和新集料同时投入到拌和缸中搅拌； (4) 将称量好的再生剂、新沥青同时加入到步骤(3)所得的产物中搅拌； (5) 将石灰岩矿粉加入到步骤(4)所得的产物中搅拌； (6 )将步骤(5 )所得拌和后的混合料出锅，储存在发育釜中发育； (7)混合料经过步骤(6)在特定温度及时间条件下发育后出仓、成型。4. 根据权利要求2所述的厂拌温热再生沥青混合料的制备方法，其特征是：其中步骤 (2)中再生剂60°C的运动粘度为(50~60000)mm 2/s， 根据权利要求2所述的厂拌温热再生沥青混合料的制备方法，其特征是:所述步骤(3) 中铣刨料的加热温度为(80~170)°C、新集料加热温度为(90~210)°C，铣刨料与新集料的 搅拌时间为(60_70)s。5. 根据权利要求2所述的厂拌温热再生沥青混合料的制备方法，其特征是：所述步骤 (4) 中再生剂加热温度为(50~110)°C，再生剂粘度越高选择发育温度越高，搅拌时间为(30 ~45)s〇6. 根据权利要求2所述的厂拌温热再生沥青混合料的制备方法，其特征是：所述步骤 (5) 石灰岩矿粉加入后再搅拌(30~45)s。7. 根据权利要求2所述的厂拌温热再生沥青混合料的制备方法，其特征是：所述步骤 (6) 混合料出拌和锅后储存在具有加热、搅拌和保温功能的发育釜中发育，混合料发育期间 温度变化幅度在（±5°C)范围之内。8. 根据权利要求2所述的厂拌温热再生沥青混合料的制备方法，其特征是：所述步骤 (7) 混合料发育温度为(40~170)°C，再生剂粘度越高选择发育温度越高，发育时间为(0.5 ~6)h〇
【文档编号】C08K3/34GK106009719SQ201610344451
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】郭兆民, 封昕, 潘亚军, 李秋飞, 柳卫军, 肖护兵, 张玉贞
【申请人】江苏天诺道路材料科技有限公司