本发明属于属于道路材料再生领域，具体涉及一种乳化沥青冷再生混合料及其制备方法。
背景技术：
现有技术中，乳化沥青冷再生混合料一般由乳化沥青、rap回收材料(回收路面沥青材料)、水泥、填料等常温拌和制得，配合比设计过程中，为获得最大干密度的冷再生沥青混合料，需要在加入乳化沥青之外，掺入一定比例的自由水，冷再生混合料含水率由乳化沥青中结合水和另外掺入的自由水共同决定，冷再生混合料的强度与其含水率密切相关，随着乳化沥青破乳，水分挥发，冷再生混合料强度逐渐增强，因此，冷再生混合料的早期强度与养生时间具有相关性，为缩短养生时间，常常掺入0.5～2％的水泥，基本原理是通过水泥的水化作用，提高冷再生混合料的早期强度，但通过掺入水泥改善冷再生混合料的早期强度具有局限性，一方面，水泥掺量过高会造成混合料抗剪切能力不足，对于抗剪切性能需求较高的路段不适合；另一方面，通过掺入水泥实现冷再生混合料早期强度的提高，由于水泥掺量等原因，提高程度有限，当前掺入水泥的冷再生混合料养生时间长达7～8天，不能切实解决冷再生混合料养生时间较长的问题，养生时间过长不利于该项技术的推广使用。
另外，据调研，当前的冷再生混合料普遍存在耐久性差的现象，乳化沥青冷再生混合料的耐久性与其空隙率、沥青含量等密切相关，由于乳化沥青冷再生混合料的空隙率范围为8～12％，该空隙率范围下，容易产生动力水压力，对冷再生混合料耐久性造成损害，因此，冷再生沥青混合料先天耐久性不足。为提高其耐久性，常常掺入一定比例的再生剂，通过再生剂与rap回收材料中沥青的作用，改善老化沥青的老化程度，从而起到提高冷再生混合料耐久性的效果。例如：中国专利公开cn103254652a公开了一种用芳烃油作为再生剂对废旧沥青混合料进行冷再生的方法，其中采用芳烃油作为再生剂，获得空隙率更低，整体性与耐久性更好的冷再生沥青混合料；但同时研究发现，芳烃油掺量过高会造成冷再生混合料整体强度的下降，其掺量不宜过高，推荐掺量范围为0.1～1％，因此，单纯采用芳烃油改善冷再生混合料耐久性的程度有限。中国专利公开cn102174267a公开了一种沥青再生剂及其制备方法，其中公开了由机油、环烷油、芳烃油、糠醛油的任一种或多种，防老剂，紫外线吸收剂，补强剂以及补强固化剂组成的沥青冷再生剂，通过先制备沥青冷再生剂，再按照与废旧沥青混凝土重量比为1％～2％添加沥青冷再生剂，可获得粘结强度高、高温性能好、低温抗裂性能优异的沥青再生混合料，其实际使用寿命可达8年；但该项技术中没有加入新的沥青，沥青再生混合料的油石比由回收沥青混合料的油石比决定，少量沥青再生剂的掺入，只是一定程度上改善回收沥青混合料中的沥青老化程度，老化改善效果受拌和程度、拌和时间、拌和均匀性、回收沥青混合料老化程度、回收沥青混合料破碎程度等多重因素影响，施工难度高，技术效果稳定性差，且不适用具有高油石比要求的路段使用，同时，该项技术采用机油、糠醛油等石油化工尾料作为原材料，原材料变异性大，无法精确控制，造成沥青再生剂性能稳定性差的问题，综上，该项技术不适合大规模推广。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题克服现有技术的不足，提供一种适合大规模推广的早强高耐久性好的乳化沥青冷再生混合料。
本发明同时还提供一种早强高耐久性好的乳化沥青冷再生混合料的制备方法。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：
一种早强高耐久性冷再生沥青混合料，其包括芳烃油、rap回收矿料、填料、水、乳化沥青、水泥，特别是，所述混合料还包括纤维，以rap回收材料和填料之和为100％重量百分比计，芳烃油重量百分比掺量为0.1％～1.2％，纤维重量百分比掺量为0.1％～0.6％。
进一步地，以rap回收材料和填料之和为100％重量百分比计，所述水泥的重量百分比掺量为0.5％～2％，优选为1％-1.5％。
优选地，所述芳烃油，当采用族组分析方法时满足：芳烃ca质量含量范围在15％～25％，环烷烃cn质量含量范围为25％～35％，石蜡烃cp质量含量范围为40％～55％，橡胶油135℃布氏粘度小于1.0pa.s。
所述纤维可以为聚合物化学纤维和/或矿物纤维，具体可以为例如选自聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、玄武岩纤维中的一种或多种的组合。
根据本发明的一个具体方面，所述纤维为聚合物化学纤维，且以rap回收材料和填料之和为100％重量百分比计，纤维的重量百分比为0.1％～0.4％。
根据本发明的又一具体方面，所述纤维为矿物纤维，且以rap回收材料和填料之和为100％重量百分比计，纤维重量百分比优选为0.2％～0.6％。
根据本发明，所述纤维的长度一般为≤4.5mm，直径为0.010～0.025mm，抗拉强度≥500mpa，含水率≤3％，纤维长度优选为1～4.5cm，更优选为2～4mm。
优选地，本发明混合料通过如下步骤制备得到：先将rap回收材料、填料和水泥外掺剂共同干拌；然后加入水、纤维，湿拌，最后加入乳化沥青和45℃～65℃的芳烃油，拌和即得。
本发明还提供一种本发明早强高耐久性冷再生沥青混合料的制备方法，其包括先将rap回收材料、填料和水泥外掺剂共同干拌50～70s；然后加入水、纤维，湿拌50～70s，最后加入乳化沥青和45℃～65℃的芳烃油，拌和80～100s即得。
由于采取以上技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明的早强高耐久性冷再生沥青混合料较普通冷再生沥青混合料具有更优的耐久性指标和早期强度，具有符合厂拌冷再生沥青混合料要求的各项性能指标，且制备工艺简单易操作，可进行大规模推广。
具体实施方式
针对现有技术中早强冷再生沥青混合料早强不高以及耐久性不好或者虽然可以实现较好耐久性但存在质量变异性大、不易规模化推广等局限的不足，本发明创新采用芳烃油和纤维复合掺入冷再生沥青混合料，并同时引入石油化工领域常用的族组分析方法来控制芳烃油原材料的质量，以及开发出适合该种新型冷再生沥青混合料的制备工艺，成功制备出一种适于规模化推广的早强高耐久性冷再生沥青混合料。试验证实：本发明的早强高耐久性冷再生沥青混合料较普通冷再生沥青混合料具有更优的耐久性指标和早期强度，具有符合厂拌冷再生沥青混合料要求的各项性能指标，且制备工艺简单易操作，可进行大规模推广。
根据本发明的早强高耐久性冷再生沥青混合料由芳烃油、纤维、rap回收矿料、填料、水、乳化沥青、水泥拌和制备得到。其中当以rap回收材料和填料之和为100％重量百分比计时，芳烃油重量百分比掺量为0.1％～1.2％，纤维重量百分比掺量为0.1％～0.6％，水泥重量百分比掺量为约例如0.5％～2％，优选1％-1.5％。
根据本发明，所述芳烃油，当采用族组分析方法时应满足：芳烃ca质量含量范围在15％～25％，环烷烃cn质量含量范围为25％～35％，石蜡烃cp质量含量范围为40％～55％，橡胶油135℃布氏粘度小于1.0pa.s，颜色通常为浅绿色。
根据本发明，所述纤维可以为聚合物化学纤维和/或矿物纤维，聚合物化学纤维包括但不限于聚酯纤维(pes)、聚丙烯腈纤维(pan)等，矿物纤维主要指玄武岩纤维，当采用聚合物化学纤维时，纤维重量百分比优选为0.1％～0.4％，当采用矿物纤维时，纤维重量百分比优选为0.2％～0.6％，具体纤维的选择都以符合相关规范的规定为大前提。
根据本发明，所述纤维优选为1～4.5cm，更优选为2～4mm。
根据本发明，水泥没有特别限制，可采用普通硅酸盐水泥。乳化沥青优选采用厂拌冷再生专用乳化沥青，其各项性能指标满足国家行业标准《公路沥青路面再生技术规范》(jtgf41-2008)的质量要求。
优选地，制备该种新型早强高耐久性冷再生沥青混合料的具体步骤如下：
(1)称量好的rap回收材料、填料和水泥外掺剂共同干拌一段时间；
(2)加入水、纤维，湿拌一段时间；
(3)加入乳化沥青和芳烃油，拌和一段时间，制备完成。
其中，步骤(1)、(2)和(3)中拌合时间分别为至少10s(秒)，优选至少20s，更优选至少30s，进一步优选至少40s，更进一步优选至少50s，最优选至少60s。在根据本发明的一个具体实施方案中，步骤(1)、(2)中干拌和湿拌时间分别为50～70s；步骤(3)中拌合时间优选为约80s以上，优选至少90s。在根据本发明的又一具体实施方案中，步骤(3)中拌合时间为80s～100s。
优选地，步骤(2)中根据最佳含水率(owc)计算外加水量。步骤(3)中根据最佳乳化沥青用量(oec)加入乳化沥青，这属于本领域常识内容，在此不进行赘述。
优选地，步骤(3)中芳烃油的加入温度范围为45℃～65℃，进一步优选为48℃-55℃，最优选为约50℃。
根据本发明，混合料配方中，未特别说明的内容例如填料的选择以及比例等，可参照《公路沥青路面再生技术规范》(jtgf41-2008)的要求和国内冷再生混合料规范来确定。
以下结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明不限于以下实施例。除非另有说明，本文中表示含量的百分比为重量或质量百分比。未注明的实验条件为常规的实验条件。
以下实施例中：
1.原材料选择
rap回收材料：某高速公路面层废旧沥青混合料，按照规范建议，破碎后分为0～5mm、5～15mm和15～30mm三档，筛分后按照国内冷再生混合料规范推荐级配进行级配设计，水泥掺量确定为级配矿料质量的1.5％。
乳化沥青：采用solvay公司生产的冷再生专用乳化沥青，其性能指标满足国家行业标准的各项要求，其中乳化沥青固含量为62％。
纤维：采用江苏某聚合物公司生产的聚酯纤维(束状单丝聚酯树脂)，其各项指标满足国家标准的相关规定，长度为2～4.5mm，直径为0.010～0.025mm，抗拉强度≥500mpa，含水率≤3％。
芳烃油：吴江炼油厂生产，族组分析芳烃含量ca＝20.78％，环烷烃cn含量为32.2％，石蜡烃cp含量为47.02％，橡胶油135℃布氏粘度为0.8pa.s，颜色为浅绿色。
2.材料配比
级配设计结果见表1，对比例设定为掺加乳化沥青和水的普通冷再生沥青混合料，按照公路土工试验方法，确定对比例冷再生混合料的最佳含水率为3.4％，乳化沥青掺量为3.0％，实施例1～3、对比例2采用芳烃油替代部分自由水，保持冷再生沥青混合料中的液体(芳烃油和水)掺量不变，变化纤维掺量，对比例3在普通冷再生沥青混合料基础上掺入纤维，具体见表2。
表1级配设计结果
表2实施例及对比例混合料中纤维和芳烃油等组分掺量
3.材料生产和制备
混合料生产：将上述表2的对比例和实施例材料配比按照如下工艺制备冷再生混合料，即：rap回收材料、填料和水泥外掺剂在拌合锅内先干拌60s，后加入纤维、自由水后，湿拌60s，再加入乳化沥青和芳烃油(加热至50℃加入)，拌和90s，制备完成。
试件制备：在实验室重复上述混合料生产步骤，并将制备的冷再生沥青混合料按照《公路沥青路面再生技术规范》(jtgf41-2008)制备马歇尔试件，具体为：采用马歇尔击实仪器，双面各击实100次后，放入60℃烘箱养生40h以上，从烘箱中取出后立即再双面各击实50次，击实完成，室内常温放置12h以上，脱模，制备完成。
4.性能表征
根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)，对制备的各例马歇尔试件进行性能表征，结果见表3。
表3混合料性能表征结果
目前国家规范中没有乳化沥青冷再生混合料早期强度的评价方法和指标，根据乳化沥青冷再生强度形成机理，借鉴国外评价方法，采用粘结力试验(参照astmd1560-81规范)和磨耗试验(参照astmd7196-06规范)分别测试各例冷再生混合料表面和内部的黏聚力早期形成状况，采用旋转压实仪成型试验试件，试件尺寸为：直径×高度＝φ150mm×75～80mm，根据施工季节和施工气候条件，按照最不利施工条件，恒温恒湿箱设置温度为20℃，湿度为80％，养生时间为4h。混合料表面黏聚力形成状况，表征最早开发交通事件；内部黏聚力状况，表征混合料整体性的形成程度和化学凝聚作用的基本完成。各例再生混合料的早期强度评价结果见表4。
表4混合料早期强度评价结果
表3试验结果显示，采用纤维和芳烃油复掺的冷再生沥青混合料和对比例普通冷再生混合料，都具有满足规范要求的空隙率指标、15℃劈裂强度指标和冻融劈裂tsr指标，表明采用纤维和芳烃油复掺制备冷再生混合料具有可行性；另外，随着芳烃油掺量从0％增加至1％，纤维掺量从0％增至0.5％，采用纤维和芳烃油复掺的冷再生沥青混合料，相比对比例的普通冷再生混合料，其15℃劈裂强度和冻融劈裂强度比tsr指标提高明显，表明芳烃油和纤维的掺入提高了冷再生沥青混合料的水稳定性和整体强度。
表4试验结果显示，与对比例的黏聚力和磨耗损失指标相比，同时掺入芳烃油和纤维的实施例冷再生混合料具有更高的黏聚力指标，更低的磨耗损失，结合前面对黏聚力和磨耗损失指标的内在分析，这表明，在普通冷再生沥青混合料中掺入一定比例的芳烃油和纤维，可以提高混合料的早期强度和早期强度的形成能力，这对于缩短冷再生混合料的养生时间，缩短施工时间意义重大。
综上，本发明在普通冷再生混合料中掺入一定比例的芳烃油和纤维，既可以提高混合料的早期强度，缩短养生时间，又可以提高混合料的耐久性和整体强度。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。