一种大旧料掺量环氧沥青再生混合料及其制备方法、测试与流程

本发明涉及道路工程材料，具体涉及沥青混合料旧料的回收利用，尤其涉及一种大旧料掺量环氧沥青再生混合料及其制备方法、测试。

背景技术：

1、沥青路面是我国公路路面的主要铺装形式，传统沥青路面设计寿命为10～15年，但实际上，服役5～8年的时间内就开始出现严重病害需要大修。频繁的大修不仅浪费了宝贵的资源和资金，还对交通流畅度和环境造成了不必要的困扰。因此迫切需要一种长寿命路面设计，它具备更高的耐久性和抗损耗能力，能够在更长的时间内保持良好状态，降低维护频率，减少修复成本，同时减轻了对环境的负担。

2、沥青路面养护维修过程中产生了大量的沥青路面旧料，传统的填埋、堆放处理方法在现如今石油沥青、集料资源紧缺的条件下已不再适用。沥青路面再生技术对沥青路面旧料进行了有效的回收和利用，节约了大量的石材和沥青原材料，有效的处理了废料和保护环境。然而传统沥青路面再生技术也存在再生利用率不足，旧料掺量低(30％左右)的问题。

3、环氧体系是一种高性能高分子材料，通过环氧体系对基质沥青的改性，环氧沥青有效改善了普通沥青的热稳定性和高低温性能，从根本上改变了普通沥青的热塑性，具备了高强度、耐疲劳、抗水损等优异的物理化学性能。

4、结合高性能环氧体系材料和沥青路面再生技术，急需开发一种大旧料掺量环氧沥青再生混合料，结合采用合适的粘层材料用于道路结构中，实现“旧料高比例再利用”和“长期路用性能提升”，有力保障废弃路面材料的大规模、高比例、低碳化再生利用。

技术实现思路

1、本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供了一种大旧料掺量环氧沥青再生混合料及其制备方法、测试。

2、本发明采用以下技术方案：一种大旧料掺量环氧沥青再生混合料，包括：环氧体系和再生混合料新旧沥青体系，环氧体系和再生混合料新旧沥青体系的份数比为15:85～35:65；

3、其中，所述环氧体系按照组分比包括：环氧树脂和固化剂，其组分比为：35:65～45:55；

4、所述再生混合料新旧沥青体系包括：经预处理的沥青路面铣刨料、新集料和新基质沥青，其中，经预处理的沥青路面铣刨料的质量占再生混合料新旧沥青体系的60％及以上。

5、在进一步的实施例中，所述经预处理的沥青路面铣刨料按照粒径大小分为三个级别：第一级别的粒径范围为：10～15mm；第二级别的粒径范围为：5～10mm；第三级别的粒径范围为：0～5mm；烘干后的经预处理的沥青路面铣刨料含水率≤3％。

6、在进一步的实施例中于，所述新集料为石灰岩。

7、制备如上所述的大旧料掺量环氧沥青再生混合料的制备方法，包括以下步骤：

8、步骤一、将沥青路面洗刨料进行预处理和精细化分档筛分得到经预处理的沥青路面铣刨料；

9、步骤二、将环氧树脂与固化剂预热，搅拌并制备形成环氧体系；

10、步骤三、依次将步骤一中经预处理的沥青路面铣刨料、新集料、新基质沥青、步骤二中环氧体系、矿粉加入拌缸中搅拌，制备形成环氧沥青再生混合料。

11、在进一步的实施例中，所述步骤二的搅拌温度为70～90℃，搅拌时间不低于3分钟。

12、在进一步的实施例中，所述步骤三的搅拌温度为150～160℃。

13、如上所述的大旧料掺量环氧沥青再生混合料的测试方法，包括以下步骤：

14、步骤(1)、将环氧沥青再生混合料进行养生，成型形成试件，确定油石比并开展路用性能测试，对路用性能测试符合要求的执行以下步骤；

15、步骤(2)、将环氧沥青再生混合料摊铺到沥青路面结构层前，先撒布不粘轮环氧沥青粘结料，再进行环氧沥青再生混合料的摊铺和碾压。

16、步骤(3)、依据规范疲劳寿命计算公式，计算沥青层底最大纵向拉应变对应的疲劳寿命nf1，预估再生环氧沥青再生路面疲劳寿命。

17、在进一步的实施例中，所述步骤(1)中的养生温度为60℃，养生时间为4天。

18、在进一步的实施例中，所述步骤(2)中的不粘轮环氧沥青粘结料，拉伸强度(23℃)不小于1.2mpa，断裂延伸率(23℃)不小于100％。

19、在进一步的实施例中，所述的步骤(3)中进行环氧再生沥青路面时根据实际所使用结构计算沥青层底拉应变，选择下式中的各个参数，带入下列公式中计算环氧沥青再生路面结构的疲劳寿命：

20、

21、式中：

22、nf1——沥青混合料层疲劳开裂寿命(轴次)；

23、β——目标可靠指标；

24、ka——季节性冻土地区调整系；

25、kb——疲劳加载模式系数；

26、ea——沥青混合料20℃的动态压缩模量(mpa)；

27、vfa——沥青混合料的沥青饱和度(％)；

28、kt1——温度调整系数；

29、εa——沥青混合料层层底拉应变(10-6)。

30、本发明的有益效果：本发明提供的一种用于长寿命路面的大旧料掺量环氧沥青再生混合料，步骤一中将对沥青路面铣刨料(旧料，也称rap)进行预处理和精细化分档筛分，可降低不同来源沥青路面旧料的变异性，有效提高rap料掺量。

31、本发明提供的一种用于长寿命路面的大旧料掺量环氧沥青再生混合料，步骤(3)中将rap料和新料掺加的顺序可提高rap料的分散性，进一步降低旧料结团变异性。此外环氧体系和基质沥青分开添加，能够有效促进rap中老化沥青的利用。

32、本发明提供的一种用于长寿命路面的大旧料掺量环氧沥青再生混合料，步骤(4)中规定的环氧沥青再生混合料相关性能，课确保环氧沥青混合料性能满足长寿命路面结构要求。

33、本发明提供的一种用于长寿命路面的大旧料掺量环氧沥青再生混合料，步骤(5)中采用不粘轮环氧沥青粘结料，相较于现有的乳化沥青黏结层材料，可增强沥青层间粘结，提升沥青路面结构性能。

34、本发明提供的一种用于长寿命路面的大旧料掺量环氧沥青再生混合料，通过提高沥青路面旧料掺量，环氧沥青路面的高耐久性，路面后期养护维修大幅降低，降低路面工程对筑路材料的需求从而减少各类原材料在生产或开采过程中产生的能耗和排放，具有经济效益和环境效益。

35、本发明所述的一种用于长寿命路面的大旧料掺量环氧沥青再生混合料，利用现有传统再生的厂拌热再生设备，制备工艺简单，安全性高，施工难度低，有利于推广应用。

技术特征：

1.一种大旧料掺量环氧沥青再生混合料，其特征在于，包括：环氧体系和再生混合料新旧沥青体系，环氧体系和再生混合料新旧沥青体系的份数比为15:85～35:65；

2.根据权利要求1所述的一种大旧料掺量环氧沥青再生混合料，其特征在于，所述经预处理的沥青路面铣刨料按照粒径大小分为三个级别：第一级别的粒径范围为：10～15mm；第二级别的粒径范围为：5～10mm；第三级别的粒径范围为：0～5mm；烘干后的经预处理的沥青路面铣刨料含水率≤3％。

3.根据权利要求1所述的一种大旧料掺量环氧沥青再生混合料，其特征在于，所述新集料为石灰岩。

4.制备如权利要求1至3中任意一项所述的大旧料掺量环氧沥青再生混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的大旧料掺量环氧沥青再生混合料的制备方法，其特征在于，所述步骤二的搅拌温度为70～90℃，搅拌时间不低于3分钟。

6.根据权利要求4所述的大旧料掺量环氧沥青再生混合料的制备方法，其特征在于，所述步骤三的搅拌温度为150～160℃。

7.如权利要求1至3中任意一项所述的大旧料掺量环氧沥青再生混合料的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的大旧料掺量环氧沥青再生混合料的测试方法，其特征在于，所述步骤(1)中的养生温度为60℃，养生时间为4天。

9.根据权利要求7所述的大旧料掺量环氧沥青再生混合料的测试方法，其特征在于，所述步骤(2)中的不粘轮环氧沥青粘结料，拉伸强度不小于1.2mpa，断裂延伸率不小于100％。

10.根据权利要求7所述的大旧料掺量环氧沥青再生混合料的测试方法，其特征在于，所述的步骤(3)中进行环氧再生沥青路面时根据实际所使用结构计算沥青层底拉应变，选择下式中的各个参数，带入下列公式中计算环氧沥青再生路面结构的疲劳寿命：

技术总结
本发明公开了一种大旧料掺量环氧沥青再生混合料及其制备方法、测试，属于道路工程材料技术领域。本方法步骤为：对沥青路面铣刨料(RAP)进行预处理和精细化分档筛分；将环氧树脂与固化剂制备形成环氧体系；将精细处理后的RAP料加入环氧体系制备形成环氧沥青再生混合料；对环氧沥青再生混合料进行养生，成型试件，确定油石比并开展路用性能测试，满足要求后通过厂拌热再生工艺进行生产；将环氧沥青再生混合料摊铺到沥青路面结构层前，撒布不粘轮环氧沥青粘结料。本发明极大提高了RAP料的利用比例，降低路面工程对筑路材料的需求，提升路面服役品质，实现沥青路面全生命周期内的有效减排。

技术研发人员：徐光霁,申赞,胡靖,王厚植
受保护的技术使用者：南京现代综合交通实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12