一种rap高掺量的沥青混合料配方以及制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于道路铺面材料及其加工制备技术领域。
【背景技术】
[0002] 沥青混合料是矿料（包括粗集料、细集料和矿粉）与沥青经混合拌制而成的混合 料，必要时还会添加一些外掺剂，其中粗集料主要起骨架作用，细集料主要起填充作用，沥 青和矿粉组成胶结料主要起胶结填充作用。沥青混合料在铺筑成沥青路面后会面临老化的 问题，沥青混合料老化主要是由沥青老化带来的，老化的原因包括：①通过挥发使得沥青轻 质油分减少；②沥青与空气中的氧反应，使得沥青组成发生变化；③沥青分子结构产生触 变位阻导致硬化。
[0003] 由于废旧沥青混合料（简称RAP)的堆放会造成环境的污染同时出于节约成本及 资源的考虑，各国都在大力发展废旧沥青混合料再生技术。废旧沥青混合料再生技术是指 将RAP经过回收、破碎、筛分后再与再生剂、新集料、新沥青等按照一定的掺配比例，重新拌 合而成满足工程要求的沥青混合料的一种方法。上述再生剂可以调节老化沥青使其成分恢 复原有比例，再生剂在调节过程会涉及化学作用和物理作用，其中物理作用主要体现在再 生剂中的轻质油成分，可以作为老化沥青的溶剂，使老化沥青中的重质油分重新溶解，调 节各组分的合成比例，但再生剂的溶解能力非常有限；而化学作用从微观上看主要是对沥 青分子结构以及排列方式的作用，使得废旧沥青转化成再生沥青，但是再生沥青在化学组 分以及分子结构及排列方式方面与新沥青相比均有较大差异，再生沥青形成的化学组分以 及分子结构及排列方式不能够稳定的存在，光、热、雨水等外界因素的影响，很容易发生再 次老化，最终造成再生沥青混合料的低温性能和水稳定性能较差，无法达到《公路沥青路面 施工技术规范》(JTGF40-2004)中对低温性能和水稳定性能的要求。综上，为了满足再生沥 青混合料的低温性能和水稳定性，再考虑到再生剂有限的溶解能力，通常沥青混合料再生 的RAP掺量都是比较低的，一般RAP的掺入比例为10%~25%。因此，如何在保证再生沥 青混合料的低温性能和水稳定性情况下，增加RAP的掺量成为本领域亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明意在提供一种保证低温性能和水稳定性的前提下，提高RAP掺量的沥青混 合料配方。
[0005] 专利方案：一种RAP高掺量的沥青混合料配方，其组分的质量百分比如下：
[0006] 40%~65%的铣刨旧料；
[0007] 28 % ~53 % 的集料；
[0008] 1.5 % 的矿粉；
[0009] 1. 5%的普通硅酸盐水泥；
[0010] 0. 3%的聚酯纤维或玄武岩纤维；
[0011] 2. 8%~3. 9%的基质沥青。
[0012] 有益效果：相比传统的再生剂在沥青混合料中既有与旧沥青接触融合的物理作 用，又有对沥青分子结构及排列方式之间的化学作用，本发明采用聚酯纤维或玄武岩纤维 替代再生剂，与再生剂的不同之处在于，聚酯纤维或玄武岩纤维在沥青混合料中并没有发 生化学反应，而是一种物理作用，其物理作用主要体现在以下几个方面：（1)保证再生沥青 混合料的低温性能和水稳定性符合要求：沥青混合料加入聚酯纤维或玄武岩纤维后，一方 面这些纤维会吸附大量的沥青，阻止部分沥青变为自由沥青，增加结构沥青膜的厚度，而再 生沥青混合料中的抗弯能力主要是由沥青体现，结构沥青膜的增厚提高了再生沥青混合料 的抗弯能力，使得沥青混合料抵抗温度应力表现更佳，提高了再生沥青混合料的低温性能； 另一方面，纤维会吸附大量的沥青，从而增加了沥青用量，新加入的沥青会填充在集料之间 空隙且增加了沥青胶浆的粘结力，降低再生沥青混合料的孔隙率，结构更密实，外界的水难 以进入沥青混料内部，从而提高了沥青混合料的水稳定性。
[0013] (2)加筋增韧作用。在再生沥青混合料中加入纤维的作用等同于在水泥混凝土中 加入钢筋，可以提高混合料的抗弯拉能力，在高RAP掺量下（本发明中铣刨旧料质量百分比 为40 %~65 % )，纤维在混合料中以三维分散体分散于新旧沥青和矿粉组成的沥青胶浆之 中，与沥青胶浆形成一个强大的三维网状结构，混合料在受到拉应力或弯拉应力时，会将一 部分应力传递给纤维，由纤维承担一部分应力，增强混合料的抗弯拉应力和抗弯拉应变，进 一步提高再生沥青混合料的低温性能和耐久性。
[0014] 综上，本发明通过聚酯纤维或玄武岩纤维的物理作用使得再生沥青混合料的低温 性能和水稳定性能够满足标准的要求，且再生沥青混合料中的RAP掺量能够提升至40 %~ 65%，相比传统的RAP的10%~25%的掺入比例，本发明能够更加充分的利用RAP，更加环 保，且降低了再生沥青混合料的成本。
[0015] 进一步地，聚酯纤维或玄武岩纤维的长度为1~6_，纤维长度太长，在混合料拌 制过程中，纤维不易分散均匀，长度太短，又无法很好的体现纤维的加筋增韧作用，经多次 试验后发现1~6mm是较为合适的纤维长度。
[0016] 进一步地，所述矿粉为憎水性石料粉，主要选择石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石 磨细而成，为常用矿粉原料。
[0017] 进一步地，基质沥青为90号基质沥青，为常用基质沥青。
[0018] 进一步地，集料包括粗集料和细集料，粗集料为碎石、破碎砾石、钢渣中的一种或 多种混合而成，细集料为天然砂、机制砂、石肩中的一种或多种混合而成，为常用集料选 择。
[0019] 专利方案：一种RAP高掺量的沥青混合料制造方法，步骤如下，
[0020] (1)预热铣刨旧料；
[0021] (2)将预热后的铣刨旧料加入热拌锅中；
[0022] (3)加入预热后的集料，同时加入聚酯纤维或玄武岩纤维拌合；
[0023] (4)加入预热后的基质沥青拌和；
[0024] (5)加入预热后的矿粉拌和。
[0025] 进一步地，常规的拌锅温度一般为140°C~160°C，本方案步骤（2)中的拌锅温度 为175°C，提高混合料的拌合温度，保证再生沥青混合料的出料温度满足《公路沥青路面施 工技术规范》（JTGF40-2004)的要求。
[0026] 进一步地，步骤（1)中铣刨旧料的预热温度为110°C，预热2h;步骤（3)中新集料 的预热温度为180°C，预热时间4~5h;步骤（4)中基质沥青的预热温度为150~160°C， 预热时间4~5h;步骤（5)中矿粉的预热温度为180°C，预热时间4~5h，使最终获得的混 合料温度满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004)的要求。
[0027]进一步地，步骤（3)、步骤（4)、步骤（5)中的拌合时间均为90s，拌合效果较佳。
【具体实施方式】
[0028] 下面通过【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明：
[0029] 实施例1
[0030] 一种RAP高掺量的沥青混合料配方，其组分的质量百分比如下：
[0031] 45 %的铣刨旧料；
[0032] 48. 3%的集料，集料包括粗集料和细集料，粗集料由碎石、破碎砾石、钢渣混合而 成，细集料由天然砂、机制砂、石肩混合而成。
[0033] 1. 5%的矿粉，该矿粉选择石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石磨细而成。
[0034] 1. 5%的普通硅酸盐水泥；
[0035] 0. 3%的长度为6mm的聚酯纤维；
[0036] 3. 4%的90号基质沥青。
[0037] 试验设计：设计4个再生沥青混合料测试试验组，这4个试验组的主要区别在于聚 酯纤维的掺量分别为0. 2%、0. 3%、0. 4%、0. 5%。
[0038] 0. 3%试验组即是实施例1。
[0039]0. 2%试验组的各组分质量百分比：45%的铣刨旧料；48. 4%的集料；1. 5%的矿 粉；1. 5%的普通硅酸盐水泥；0. 2%的长度为6mm的聚酯纤维；3. 4%的90号基质沥青。
[0040] 0.4 %试验组的各组分质量百分比：45%的铣刨旧料；48. 2 %的集料；1. 5 %的矿 粉；1. 5%的普通硅酸盐水泥；0. 4%的长度为6mm的聚酯纤维；3. 4%的90号基质沥青。
[0041] 0. 5%试验组的各组分质量百分比：45%的铣刨旧料；48. 1%的集料；1. 5%的矿 粉；1. 5%的普通硅酸盐水泥；0. 5%的长度为6mm的聚酯纤维；3. 4%的90号基质沥青。
[0042] 测试结果如下：
[0043]RAP45掺聚酯纤维沥青混合料小梁弯曲试验结果见表1:
[0044] 表IRAP45掺聚酯纤维沥青混合料小梁弯曲试验结果
[0045]
[0046]RAP45掺聚酯纤维沥青混合料冻融劈裂试验结果见表2:
[0047] 表2RAP45掺聚酯纤维沥青混合料冻融劈裂试验结果
[0048]
[0049] 结果分析：由表1和表2当RAP(铣刨旧料）掺量为45%，长度为6mm的聚酯纤维 掺量为〇. 3%时，再生沥青混合料的最大弯拉应变为2920,劈裂强度比为84. 1 %，符合《公 路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中沥青混合料要达到最大弯拉应变不小于2300 和劈裂