用于沥青路面修补的就地热再生混合料及其制备方法与流程

本发明属于沥青材料的组合物
技术领域：
，具体涉及一种用于沥青路面修补的就地热再生混合料及其制备方法。
背景技术：
：目前，国内大部分公路都采用沥青做结合料铺筑面层的路面，具有众多的优点(“沥青路面坑槽病害的成因及修补工艺”，杨永军，科技与企业，2012年第19期，第223页，公开日2012年12月31日)。然而，沥青路面长期暴露在大气环境中，由于受到温度变化、雨雪水以及车辆反复荷载的作用下，会产生坑槽、松散、沉陷、翻浆、严重龟裂和网裂等病害，继而降低路面使用寿命，容易引起行车颠簸，甚至引起行车安全事故(“沥青路面严重龟裂、网裂病害处治技术”，肖威，甘肃科技，2007年第23卷第11期，第196-197页，公开日2007年11月30日)。目前，针对沥青路面坑槽、网裂等局部病害修补，普遍采取的措施使是把病害部位挖除后，重铺沥青混合料(“桥面铺装病害原因分析及养护措施”，董炜，科技与企业，2013年第23期，第245页，公开日2013年12月31日；“沥青路面坑槽修补工艺的研究”，刘丽，北方交通，2008年第5期，第28-29页，公开日2008年12月31日；“浅谈沥青路面坑槽修补工艺”，李炳刚，中国新技术新产品，2009年第6期，第92页，公开日2009年12月31日；“老沥青路面网裂龟裂与裂缝病害处治技术研究”，邢菲，创新科技，2014年第14期，第108-109页，公开日2014年12月31日)。这种修补方法的优点在于坑槽边缘与旧路结合密实，破损较少，返修率低(“沥青路面病害的处治”，安平等，西部探矿工程，2006年第18卷第11期，第211-213页，公开日2006年12月31日)。然而，这种修补方法存在以下缺陷：(1)挖补工程量一般较小，有的甚至只有几平方，但修补时仍需频繁动用沥青拌合站、压路机、摊铺机等大型生产、施工设备，并需要把沥青混合料转运至现场，工艺复杂，生产质量难以控制，成本高；(2)挖除的旧料不能重复利用，污染环境，浪费能源；(3)修补一般采用孔隙率大于4％的碾压型沥青混合料，施工时易离析，局部孔隙率过大，防水性能不好；(4)其由于热胀冷缩等原因，与修补界面的粘结性能差；(5)使用寿命短，一般在1年之内。目前，也有一些工艺就地将沥青路面坑槽、网裂等局部病害部位加热、翻拌和碾压的修补工艺(“就地热再生(htr)工艺在公路中修工程中的应用”陈贺新，浙江省公路学年年会，2011年，公开日2011年12月31日；“沥青路面就地热再生施工工艺和质量控制技术”，孟凡勇，2017年第6期，第63-64页，公开日2017年12月31日；“浅析热再生技术在沥青路面病害的应用”，梁星辉，科学与财富，2014年第1期，第39页，公开日2014年12月31日)。这种修补工艺适用于修复破损不严重的路面，不需要添加新料，修复后可消除车辙、番油、小龟裂等病害，修复路面的平整度，改善路面使用性能(“浅析热再生技术在沥青路面病害的应用”，梁星辉，科学与财富，2014年第1期，第39页，公开日2014年12月31日)。然而，这种修补工艺存在以下缺陷：(1)若进行大面积再生，需要加热车、摊铺机、压路机等大型设备6台以上，而小面积再生时，需要加热车、翻松机、压路机3台以上，工艺复杂，成本高；(2)对病害部位加热时，沥青旧料易老化，再生料性能不高；(3)再生料孔隙率大，渗水系数大，防水性能差；(4)难以对原沥青混合料配比进行调整，路用性能差，修补质量差，使用寿命短；(4)病害较为严重时，翻拌的再生料数量不够，导致维修部位的平整度差；技术实现要素：本发明的目的在于提供一种用于沥青路面病害挖补的就地热再生沥青混合料及制备和施工方法。该就地热再生沥青混合料能够完全利用病害部位挖出的沥青旧料，无孔隙而防水性能好、路用性能高，流动好而可采用自流平方式施工。该就地热再生沥青混合料的制备和施工能够实现即取即用，避免传统热再生修补技术中沥青混合料须转运至现场，避免使用大型生产、碾压和摊铺设备。为了实现上述目的，本发明是这样实现的：就地热再生沥青混合料，由沥青胶浆块、沥青旧料和降粘剂组成。所述沥青旧料为病害部位挖出的沥青旧料。发明人在研究过程中发现，由沥青胶浆块、沥青旧料和降粘剂组成的就地热再生沥青混合料孔隙率小，流动性好，路用性能高。进一步，所述就地热再生沥青混合料，由沥青胶浆、沥青旧料和降粘剂按照18-23:82-77:0.1-0.2的质量比组成。发明人在研究过程中发现，沥青胶浆块、沥青旧料和降粘剂的比例若控制不好，则会造成再生料路用性能、流动性差，防水性能不好，施工难度大，且不能与界面良好粘结。在本发明中，由沥青胶浆块、沥青旧料和降粘剂按照18-23:82-77:0.1-0.2的质量比组成的就地热再生沥青混合料路用性能、防水性能和施工流动性均较好，能够与界面良好粘结。进一步，所述就地热再生沥青混合料级配0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.46mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm、9.5mm和13.2mm筛网通过率分别为23～29％、25～35％、28～42％、32～49％、40～59％、51～69％、65～82％、84～100％和100％。在本发明中，矿料级配0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.46mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm、9.5mm和13.2mm筛网通过率分别为23～29％、25～35％、28～42％、32～49％、40～59％、51～69％、65～82％、84～100％和100％的就地热再生沥青混合料，高温稳定性、低温抗裂性、耐疲劳性能和流动性优异。进一步，所述沥青胶浆块的质量为5-8kg或最大长度或直径不大于40cm。进一步，所述沥青胶浆块由沥青和矿粉按照1:4.5-1:5.0的质量比组成。在本发明中，由沥青和矿粉按照1:4.5-1:5.0的质量比组成的沥青胶浆块制得的就地热再生沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性、耐疲劳性能和流动性优异。进一步，所述矿粉为石灰岩矿粉，且0.075mm筛网通过率≥80％。进一步，所述沥青为25℃针入度20～60(0.1mm)，5℃延度≥20cm，软化点(环球法)≥105℃的聚合物改性沥青。在本发明中，由25℃针入度20～60(0.1mm)，5℃延度≥20cm，软化点(环球法)≥105℃的聚合物改性沥青制作的就地热再生沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性、耐疲劳性能和流动性优异。进一步，所述降粘剂为熔点≥110℃的聚烯烃类降粘剂。进一步，就地再生沥青混合料中沥青总质量含量为7.8％-9.2％。发明人在研究过程中发现，就地热再生沥青混合料的流动性、高温稳定性和低温抗裂性互相影响，且主要受沥青用量的影响，沥青用量过高时，就地热再生沥青混合料的流动性过好，高温稳定性降低，而低温抗裂性提高，反之，则流动性过差，高温稳定性升高，而低温抗裂性降低。采用沥青总质量含量为7.8％-9.2％制成的就地再生沥青混合料，则能很好的解决这些问题。进一步，所述就地热再生沥青混合料，由沥青胶浆块、沥青旧料和降粘剂按照18-23:82-77:0.1-0.2的质量比组成，所述沥青胶浆块的质量为5-8kg或最大长度或直径不大于40cm，所述沥青胶浆块由沥青和矿粉按照1:4.5-1:5.0的质量比组成，所述矿粉为石灰岩矿粉，且0.075mm筛网通过率≥80％，所述沥青为25℃针入度20～60(0.1mm)，5℃延度≥20cm，软化点(环球法)≥105℃的聚合物改性沥青，所述降降粘剂为熔点≥110℃的聚烯烃类降粘剂，满足，所述就地热再生沥青混合料沥青总质量含量为7.8％-9.2％，所述就地热再生沥青混合料级配0.075mm、0.15mm、0.3mm、0.46mm、1.18mm、2.36mm、4.75mm、9.5mm和13.2mm筛网通过率分别为23～29％、25～35％、28～42％、32～49％、40～59％、51～69％、65～82％、84～100％和100％。本发明的目的之二在于保护所述就地热再生沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：a.将沥青加热至170～190℃，加入温度不高于250℃的矿粉，以15～30转/min的转速在150～200℃条件下搅拌至少30min，并制成沥青胶浆块，冷却储存；b.把沥青胶浆块、沥青旧料、降粘剂按比例混合加热和搅拌，200-240℃条件下以15～30转/min搅拌60～120min，出料。发明人在研究过程中发现，沥青胶浆块、沥青旧料和降粘剂成型为就地热再生沥青混合料过程中存在以下技术问题，温度、搅拌速度影响再生料的新旧沥青融合，出料温度影响再生料的流动性，这些因素若控制不好，则造成再生料高温稳定性、低温抗裂性和耐疲劳性能不合格，再生料施工和易性差；常规沥青路面挖补维修中，沥青混合料往往采用大型生产、加热设备，原材料的转运繁琐，沥青混合料须转运至现场。而采用上述制备方法，则可很好的解决这些问题。进一步，所述沥青胶浆块的质量为5-8kg或最大长度或直径不大于40cm。发明人在研究过程中发现，沥青胶浆块重量或体积过大时，搬运难度大，且在路面修补现场与病害部位挖出的沥青旧料、降粘剂就地再生成就地热再生沥青混合料时，制作时间过长；沥青胶浆块重量或体积过小时，则转运和生产中操作繁琐，而采用质量为5-8kg或最大长度或直径不大于40cm的沥青胶浆块，则能够很好的解决这些问题。进一步，就地热再生沥青混合料最终出料温度为200～250℃。发明人在研究过程中发现，就地热再生沥青混料的流动性受出料温度的影响，出料温度过低则施工流动性差，过高则易造成老化，而采用200～250℃的出料温度制得的就地热再生沥青混合料则能很好的解决这一问题。进一步，所述就地热再生沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：a.将沥青加热至170～190℃，加入温度不高于250℃的矿粉，以15～30转/min的转速在150～200℃条件下搅拌至少30min，制成质量为5-8kg或最大长度或直径不大于40cm的沥青胶浆，冷却储存；b.把沥青胶浆块、病害部位挖出的旧料、降粘剂按比例混合加热和搅拌，200-240℃条件下以15～30转/min搅拌60～120min，于200～250℃温度下出料。本发明的目的还在于保护所述就地热再生沥青混合料的施工方法，包括以下步骤：a.清理病害挖除后的修补槽，平整且无松动颗粒；b.除底部界面外，修补槽与旧沥青路面交界界面黏贴贴缝条；c.把生产完成的就地热再生沥青混合料倾倒入修补槽；d.边角捣实、整平；e.周边接缝处灌缝。f.冷却，开放交通。发明人在研究过程中发现，沥青路面挖补维修施工中，由于热拌沥青混合料热胀冷缩特性，降至常温后，修补槽周边界面部位往往会出现裂缝，导致雨水渗透入路面结构内部，诱发路面破坏。将本发明的就地热再生混合料，按照以上方法用于沥青路面挖补维修施工，能够有效避免再生混合料热胀冷缩所产生的周边裂缝；常规沥青路面修补技术中，往往使用加热机、压路机等大型施工设备，而按照以上方法用于沥青路面挖补维修施工，可以不使用压路机进行碾压。进一步，所述就地热再生沥青混合料的施工方法，步骤b中，所述贴缝条宽度2～4cm。进一步，所述就地热再生沥青混合料的施工方法，步骤f中，采用自然冷却或洒水冷却，温度降低至50℃以下。进一步，所述就地热再生沥青混合料的施工方法，包括以下步骤：a.清理病害挖除后的修补槽，平整且无松动颗粒；b.除底部界面外，修补槽与旧沥青路面交界界面黏贴贴缝条，贴缝条宽度2～4cm；c.把生产完成的就地热再生沥青混合料倾倒入修补槽；d.边角捣实、整平；e.周边接缝处灌缝；f.自然冷却或洒水冷却至50℃以下，开放交通。有益效果：(1)本发明的就地热再生沥青混合料及制备、施工工艺，避免了传统修补技术中加热、生产、碾压等大型设备，避免了传统修补过程中沥青混合料的转运过程，降低了成本。(2)本发明的就地热再生沥青混合料及制备、施工工艺，对病害部位挖出的旧料实现了100％循环利用，实现了节能环保。(3)本发明的就地热再生沥青混合料，孔隙率和渗水系数均接近于0，能够起到良好防水作用，同时，高温稳定性、低温抗裂性和耐久性优异，使用寿命长。(4)本发明的就地热再生沥青混合料，用于沥青路面挖补维修施工，能够有效避免再生混合料热胀冷缩所产生的周边裂缝。附图说明图1为实施例1的就地热再生混合料的级配图；图2为实施例3的就地热再生混合料的级配图；图3为实施例5的就地热再生混合料的级配图。具体实施方式：下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。实施例1：就地热再生沥青混合料，由沥青胶浆块、病害部位挖出的沥青旧料(使用6年，按照《t0725-2000沥青混合料的矿料级配检验方法》检测沥青旧料中沥青质量含量，测得沥青质量含量为6.2％)和聚烯烃类降粘剂(按照《gb/t617-2006gb/t617-2006化学试剂熔点范围测定通用方法》检测该降粘剂熔点，测得熔点为115℃)按照18:82-77:0.2的质量比组成，所述沥青胶浆块由聚合物改性沥青(按照《t0604-2011沥青针入度试验》检测聚合物改性沥青的针入度，测得25℃针入度48/0.1mm；按照《t0605-2011沥青延度试验》检测聚合物改性沥青的延度，测得5℃延度29cm；按照《t0606-2011沥青软化点试验(环球法)》检测聚合物改性沥青的软化点，测得软化点116℃)和矿粉(0.075mm筛网通过率≥80％)按照1:4.5的质量比组成。所述就地热再生沥青混合料的制备方法，具体步骤为：a.将沥青加热至170℃，加入常温矿粉，以15转/min的转速在150℃条件下搅拌时间不低于50min，制成质量为5.3kg的沥青胶浆块，冷却储存；b.把沥青胶浆块、病害部位挖出的沥青旧料、降粘剂混合加热和搅拌，250℃条件下以30转/min搅拌120min，最终出料温度为250℃，即得就地热再生沥青混合料(按照《t0725-2000沥青混合料的矿料级配检验方法》检测就地热再生沥青混合料的矿料级配组成，结果如图1所示)。实施例2采用实施例1制得的就地热再生沥青混合料进行施工，具体步骤为：a.清理病害挖除后的修补槽，平整且无松动颗粒；b.除底部界面外，修补槽与旧沥青路面交界界面黏贴贴缝条，贴缝条宽度2cm；c.把生产完成的就地热再生沥青混合料倾倒入修补槽；d.边角捣实、整平；e.周边接缝处灌缝；f.自然冷却或洒水冷却至50℃，开放交通。实施例3：就地热再生沥青混合料，由沥青胶浆块、病害部位挖出的沥青旧料(使用7年，按照《t0725-2000沥青混合料的矿料级配检验方法》检测沥青旧料中沥青质量含量，测得沥青质量含量为6.4％)和聚烯烃类降粘剂(按照《gb/t617-2006gb/t617-2006化学试剂熔点范围测定通用方法》该降粘剂熔点，测得熔点为122℃)按照20:80:0.15的质量比组成，所述沥青胶浆块由聚合物改性沥青(按照《t0604-2011沥青针入度试验》检测聚合物改性沥青的针入度，测得25℃针入度42/0.1mm；按照《t0605-2011沥青延度试验》检测聚合物改性沥青的延度，测得5℃延度27cm；按照《t0606-2011沥青软化点试验(环球法)》检测聚合物改性沥青的软化点，测得软化点119℃)和矿粉(0.075mm筛网通过率≥80％)按照1:4.7的质量比组成。所述就地热再生沥青混合料的制备方法，具体步骤为：a.将沥青加热至170℃，加入150℃矿粉，以22转/min的转速在180℃条件下搅拌40min，制成质量为6.6kg的沥青胶浆块，冷却储存；b.把沥青胶浆块、病害部位挖出的沥青旧料、降粘剂混合加热和搅拌，230℃条件下以22转/min搅拌90min，最终出料温度为234℃，即得就地热再生沥青混合料(按照《t0725-2000沥青混合料的矿料级配检验方法》检测就地热再生沥青混合料的矿料级配组成，结果如图2所示)。实施例4采用实施例3制得的就地热再生沥青混合料进行施工，具体步骤为：a.清理病害挖除后的修补槽，平整且无松动颗粒；b.除底部界面外，修补槽与旧沥青路面交界界面黏贴贴缝条，贴缝条宽度3cm；c.把生产完成的就地热再生沥青混合料倾倒入修补槽；d.边角捣实、整平；e.周边接缝处灌缝；f.自然冷却或洒水冷却至46℃，开放交通。实施例5就地热再生沥青混合料，由沥青胶浆块、病害部位挖出的沥青旧料(使用4年，按照《t0725-2000沥青混合料的矿料级配检验方法》检测沥青旧料中沥青质量含量，测得沥青质量含量为6.1％)和聚烯烃类降粘剂(按照《gb/t617-2006gb/t617-2006化学试剂熔点范围测定通用方法》检测该降粘剂熔点，测得熔点为129℃)按照23:77:0.10的质量比组成，所述沥青胶浆块由聚合物改性沥青(按照《t0604-2011沥青针入度试验》检测聚合物改性沥青的针入度，测得25℃针入度60/0.1mm；按照《t0605-2011沥青延度试验》检测聚合物改性沥青的延度，测得5℃延度31cm；按照《t0606-2011沥青软化点试验(环球法)》检测聚合物改性沥青的软化点，测得软化点126℃)和矿粉(0.075mm筛网通过率≥80％)按照1:5.0的质量比组成。所述就地热再生沥青混合料的制备方法，具体步骤为：a.将沥青加热至190℃，加入250℃矿粉，以30转/min的转速在200℃条件下搅拌30min，制成质量为7.8kg的沥青胶浆块，冷却储存；b.把沥青胶浆块、病害部位挖出的沥青旧料、降粘剂混合加热和搅拌，200℃条件下以15转/min搅拌60min，最终出料温度为207℃，即得就地热再生沥青混合料(按照《t0725-2000沥青混合料的矿料级配检验方法》检测就地热再生沥青混合料的矿料级配组成，结果如图3所示)。实施例6采用实施例5制得的就地热再生沥青混合料进行施工，具体步骤为：a.清理病害挖除后的修补槽，平整且无松动颗粒；b.除底部界面外，修补槽与旧沥青路面交界界面黏贴贴缝条，贴缝条宽度4cm；c.把生产完成的就地热再生沥青混合料倾倒入修补槽；d.边角捣实、整平；e.周边接缝处灌缝；f.自然冷却或洒水冷却至42℃，开放交通。性能测试检测实施例1、实施例3和实施例5制得的再生沥青混合料的孔隙率，渗水系数、贯入度，贯入度增量，刘埃尔流动度，低温弯曲极限应变、疲劳寿命，结果如表1所示；其中，孔隙率按照《t0705-2011压实沥青混合料密度试验》进行检测；渗水系数按照《t0730-2011沥青混合料渗水试验》进行检测；贯入度按照《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》附录g进行检测；贯入度增量按照《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》附录g进行检测；刘埃尔流动度按照《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》附录f进行检测；低温弯曲极限应变按照《t0715-2011沥青混合料弯曲试验》进行检测；疲劳寿命按照《t0739-2011沥青混合料四点弯曲疲劳寿命试验》进行检测。表1性能测试结果检测项目实施例1实施例3实施例5孔隙率/％0.40.20.4渗水系数/(ml/min)000贯入度(60℃)/mm2.83.13.6贯入度增量(60℃)/mm0.260.290.34刘埃尔流动度(240℃)/s，574224低温弯曲极限应变(-10℃)/με，220427613663疲劳寿命(15℃)/万次112137149实施例1-6中的用于沥青路面修补的就地热再生混合料及其制备、施工工艺，只采用了简易加热和搅拌装置，并在施工现场就地热再生沥青混合料，避免了传统修补技术中加热、生产、碾压等大型设备，避免了传统修补过程中沥青混合料的转运过程，降低了成本。实施例1-6中的用于沥青路面修补的就地热再生混合料及其制备、施工工艺，对病害部位挖出的旧料实现了100％循环利用，实现了节能环保。由表1可知，实施例1、实施例3和实施例5的用于沥青路面修补的就地热再生混合料，孔隙率和渗水系数均接近于0，能够起到良好防水作用。由此证明，本发明的就地热再生混合料防水性好。由表1可知，实施例1、实施例3和实施例5中的用于沥青路面修补的就地热再生混合料贯入度较低，低温弯曲极限应变和疲劳寿命均较高。由此证明，本发明的就地热再生混合料的高温稳定性、低温抗裂性和耐疲劳性能优异，使用寿命长。检测实施例2、实施例4和实施例6施工现场周边接缝处是否出现裂缝，经观察，实施例2、实施例4和实施例6施工现场均未出现裂缝。由此证明，本发明的施工方法能够有效避免再生混合料热胀冷缩所产生的周边裂缝。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页12