本发明涉及道路养护的技术领域，具体而言，涉及就地冷再生的乳化沥青混合料及就地冷再生路面。
背景技术：
乳化沥青就地冷再生施工工艺高效，对路面再生集料有较高的利用率，且乳化沥青冷再生技术是在常温下施工，不需加热沥青，避免沥青的高温老化引起性能衰减，从而提高路面的抗疲劳性能，延长路面的使用寿命。同时，该技术可在不损坏路基情况下，精确控制摊铺层厚度，改善路面使用性能，提高旧路等级。在沥青路面车辙、荷载类裂缝和非荷载类裂缝等病害的处治及路面大修工程中，乳化沥青冷再生技术可大幅度提高公路整体质量，降低公路寿命周期内的建设成本节约大量土地和矿产资源，有利于保护生态环境且施工简单，进度快，开放交通早，对交通的影响较小，特别适用于交通繁重的旧路改造升级。在工程应用中，乳化沥青冷再生混合料结构层可用于高等级公路的基层和下面层，以及其它等级公路的各结构层。
现有技术中，就地冷再生混合料之间依然存在强度形成早期粘结性较差，集料存在松散以及脱粒、稳定性不足等问题，这主要跟乳化沥青的破乳速度和再生料的级配有关。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明一方面在于提供一种就地冷再生的乳化沥青混合料，该乳化沥青混合料具有较好的低温柔韧性和高温稳定性。
一种就地冷再生的乳化沥青混合料，其原料按照质量份包含以下组分：2～3份预拌胶凝材料、100份rap再生料、10～20份碎石、2～2.5份乳化沥青、1～1.5份旧沥青活化剂和1～1.5份水性聚氨酯环氧树脂。
进一步地，其原料按照质量份还包含1～1.5份胶乳乳液；
优选地，所述胶乳乳液为丁苯乳胶、氯丁乳胶、天然乳胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或至少二种。
进一步地，其原料按照质量份还包含2～3份预拌胶凝材料；
优选地，所述预拌胶凝材料为水泥和矿渣消石灰粉的混合物。
进一步地，所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥的一种或至少二种。
进一步地，所述乳化沥青的原料包含55～70wt％乳化沥青、2～2.5wt％乳化剂以及余量的水。
进一步地，所述乳化剂为阳离子乳化剂，优选为烷基铵盐乳化剂或季胺盐类乳化剂，特别优选为木质素阳离子乳化剂。
进一步地，所述乳化沥青混合料按照质量份还包含1～1.5份稳定剂。
进一步地，所述的乳化沥青混合料所包含的水的质量份为3～5份。
进一步地，所述旧沥青活化剂为溶剂油或芳香油。
本发明另一方面在于提供一种就地冷再生路面，该路面使用具有较高的具有较好的低温柔韧性和高温稳定性的乳化沥青混合料。
一种就地冷再生路面，由上述乳化沥青混合料铺设而成。
本发明的就地冷再生的乳化沥青混合料，通过向rap再生料、旧沥青活化剂中添加水性聚氨酯环氧树脂，极大地提高了乳化沥青就地冷再生混合料的低温柔韧性和高温稳定性。另外，通过添加胶乳乳液，极大了提高的乳化沥青就地冷再生混合料的早期强度。预拌料中的大粒径新石料为冷再生乳化沥青混合料提供了足够的承载力。
具体实施方式
除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
如本文所用之术语：
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说a组分的质量份为a份，b组分的质量份为b份，则表示a组分的质量和b组分的质量之比a：b。或者，表示a组分的质量为ak，b组分的质量为bk(k为任意数，表示倍数因子)。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，a和/或b包括(a和b)和(a或b)；
此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
本发明的就地冷再生的乳化沥青混合料，其原料按照质量份包含以下组分：2-3份预拌胶凝材料、10～20份碎石、100份rap再生料、2-2.5份乳化沥青、1～1.5份旧沥青活化剂、1～1.5份胶乳乳液和1～1.5份水性聚氨酯环氧树脂。具体地，旧沥青活化剂的质量份可以为1份、1.05份、1.1份、1.15份、1.2份、1.25份、1.3份、1.4份、1.45份、1.48份或1.5份等；胶乳乳液的质量份可以为1份、1.05份、1.1份、1.15份、1.2份、1.25份、1.3份、1.4份、1.45份、1.48份或1.5份等。
上述术语“rap再生料”即再生沥青混合料(reclaimedasphaltpavement)的缩写，是指将旧沥青路面经过翻挖、回收、破碎、筛分后，与再生剂、新沥青材料、新集料等按一定比例重新拌和成的混合料。
上述旧沥青活化剂的作用是恢复rap再生料中部分旧沥青性能。旧沥青活化剂可列举出溶剂油或芳香油(或称为芳烃油)。这里，芳烃油为橡胶芳烃油，橡胶芳烃油中芳香烃含量为70～87％，饱和烃含量为20～35％，极性物质含量<25％，烯烃含量<0.5％；所述橡胶芳烃油中所有组分的百分含量之和为100％。溶剂油可以为200#溶剂油、260#溶剂油、180#、220#高沸点溶剂油或其任意组合。
在本发明中，水性聚氨酯环氧树脂可以增强了沥青混合料的低温柔韧性和高温稳定性。水性聚氨酯环氧树脂是指采用聚氨酯-环氧树脂的聚合物。可列举出一种化学改性方法获得水性聚氨酯环氧树脂的方式，具体为：将聚乙二醇80投入带搅拌和回流冷凝的干燥四口烧瓶，加热至80℃，抽真空脱出水分，充氮气保护，缓慢加入六次甲基二异氰酸酯，加完后继续在搅拌状态下反应4小时。加入环氧氯丙烷和适量的氢氧化钠，继续保温反应6小时，而后蒸馏和洗涤除去副产物及未反应的原料，即得所述的聚氨酯环氧树脂。将4.5份聚醚多元醇乳化剂和50份水加热至70℃，在搅拌状态下溶解，而后缓慢加入聚氨酯环氧树脂45份，加完后继续搅拌1小时，加入助剂羧甲基纤维素钠0.6份，溶解完全后即得所述的水性聚氨酯环氧树脂。或者地，还可列举出一种合成方式，具体为：在500ml三颈瓶中投入环氧树脂、tdi、改性处理的表面活性剂、阻聚剂,加热搅拌反应至终点(反应物溶于丙酮，滴入亚硝酸钠饱和水溶液不变黄色)。而1000ml四颈瓶中投入三乙撑四胺,控制反应温度缓慢加入上述反应物进行加成反应；滴加丁基缩水甘油醚对加成物进行封端,用醋酸调节亲水亲油平衡。
水性聚氨酯环氧树脂还可采用物理共混的方式，即将水性聚氨酯和水性环氧树脂按照一定的比例进行充分的混合即可。
上述，乳化剂可列举出阳离子乳化剂，优选为烷基铵盐乳化剂或季胺盐类乳化剂。为了提高乳化沥青的破乳速率，乳化剂可特别优选为木质素阳离子乳化剂。木质素阳离子乳化剂的获得方式可具体为：300g妥尔油脂肪酸加入40g顺酐和0.6g的碘，在n2保护下，升温至180℃，反应10小时，制得三元羧酸中间体。将240g三乙烯四胺加热至130℃后，分步加入40g木质素和25g多聚甲醛，反应进行2小时后，分步加入预先制备的三元羧酸中间体和4g硅胶，在n2保护条件下，升温至170℃，脱水2小时，继续升温至200℃脱水2小时。除此，木质素阳离子乳化剂还可采用其它公知的方式来进行，如cn103102493a所述的方法：a、将环状胺、乙醇和醛在10～30℃下，反应1～3小时后，去除乙醇,并加入与乙醇体积比为0.6～3的水；b、将步骤a所得物料滴加到质量浓度为30～50％、ph为8～11的木质素碱溶液中，然后在30～70℃下，反应3～7h，得高耐温性的木质素阳离子沥青乳化剂；步骤a中，环状胺和醛的摩尔比为1:1～1:2；每0.1mol环状胺需要40～60g木质素。环状胺为尿嘧啶、氟尿嘧啶、鸟嘌呤、胸腺嘧啶或黄嘌呤中一种或两种以上任意配比的混合物。
为了提高本发明的乳化沥青的早期强度，乳化沥青的原料按照质量份还包含2～3份胶乳乳液，例如2份、2.2份、2.5份、2.8份或3份等。胶乳乳液可列举出丁苯乳胶、氯丁乳胶、天然乳胶和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的具体实例，特别优选为乙烯-醋酸乙烯共聚物(即eve乳液)。
为了进一步提高乳化沥青的破乳速度以及沥青混合料的力学性能，还可加入预拌胶凝材料和碎石。预拌胶凝材料为水泥和矿渣消石灰粉的混合物。乳化沥青冷再生混合料中加入适量水泥，可显著加速乳液破乳过程，缩短强度形成时间，提高再生混合料的早期强度，改善其高温稳定性和抗水损害性；
矿渣消石灰粉粒径小，比表面积大，均匀分散于乳化沥青混合料中因而其加速破乳作用相当明显，且矿渣消石灰粉掺入乳化沥青混凝土后，其强碱性表面会吸附大量酸性乳化沥青微滴，而加速破乳有利于沥青性能的恢复，使乳化沥青混凝土整体强度提高。
碎石的添加有助于大大提高沥青混合料的力学性能，保证再生基层具有足够的承载力。碎石的粒径以大粒径为佳，例如15～30mm至于三者的混合比，可根据实际情况作本领域技术人员容易想象的方式。此处，较好地，水泥可列举出硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥或其任意组合等具体实例。
本发明的乳化沥青的原料按照质量份还包含3.5～6.5份基质沥青，例如其质量份可以为3.5份、3.6份、3.8份、4.0份、4.5份、5.0份、5.5份、6份、6.2份、6.4份、6.5份等。
本发明的乳化沥青的原料按照质量份还包含1～1.5份稳定剂，例如，其质量份可为1份、1.05份、1.1份、1.15份、1.2份、1.25份、1.3份、1.4份、1.45份、1.48份或1.5份等。此处，稳定剂的作用是维持乳化沥青的乳液状态。稳定剂可为有机稳定剂，如聚乙烯醇或甲基纤维素；或者为无机稳定剂，如氯化钙、氯化铵、硫酸钠、磷酸钠等。
本领域容易理解的是，本发明的乳化沥青必需地包含水。水的含量以质量份为3～5份为佳，如3份、3.2份、3.5份、4份、4.5份、4.8份或5份等。
还可根据需要加入本领域常规的其它原料，如以水溶性二氧化硅为代表的水溶性二氧化硅。
本发明的就地冷再生路面，由上述乳化沥青混合料铺设而成。
至于铺设的具体方式，可以是，预先将预拌胶凝材料(例如，水泥和矿渣消石灰粉的混合料)均匀洒铺在待处理路面，冷再生机组对待处理路面进行铣刨，随后在搅拌仓中进行搅拌，在拌合过程中喷洒乳化沥青、废旧沥青活化剂和胶乳乳液的混合液，拌合后得到乳化沥青就地冷再生混合料，同步输送至摊铺机，进行摊铺，经过压路机碾压，养生后得到乳化沥青冷再生路面。
以上未述及之处适用于现有技术。
实施例1
步骤一、300g妥尔油脂肪酸加入40g顺酐和0.6g的碘，在n2保护下，升温至180℃，反应10小时，制得三元羧酸中间体。将240g三乙烯四胺加热至130℃后，分步加入40g木质素和25g多聚甲醛，反应进行2小时后，分步加入预先制备的三元羧酸中间体和4g硅胶，在n2保护条件下，升温至170℃，脱水2小时，继续升温至200℃脱水2小时，得到木质素阳离子乳化剂，以待用。
步骤二、有效含量为50％的沥青乳化剂，加入约170m1的水，轻轻搅拌，待乳化剂完全溶解后，用浓盐酸调节溶液的ph至2.0左右，并定容至200m1。开启胶体磨，将预热至50～60℃的乳化剂水溶液倒入胶体磨中，然后将加热至130～140℃的基质沥青边搅拌边缓慢倒入胶体磨中，循环研磨1min后，可得乳化沥青。将水性聚氨酯环氧树脂与乳化沥青两组分混合搅拌均匀即得水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青。
步骤三、称取配比原料：100份rap再生料、1份旧沥青活化剂、2.5份乳化沥青、1份胶乳乳液、1份预拌胶凝材料、10份碎石、1份稳定剂、3份水。预先将预拌胶凝材料以及新碎石均匀洒铺在待处理路面，冷再生机组对待处理路面进行铣刨，随后在搅拌仓中进行搅拌，在拌合过程中喷洒乳化沥青、废旧沥青活化剂、稳定剂和胶乳乳液的混合液，拌合后得到乳化沥青就地冷再生混合料，同步输送至摊铺机，进行摊铺，经过压路机碾压，养生后形成乳化沥青就地冷再生路面。
此外，该就地冷再生混合料可以通过冷再生机铣刨搅拌仓搅拌后得到乳化沥青混合料装车运送至异地进行摊铺。
对于本例的乳化沥青混合料按照以下表格中的方式作测试，具体如下表：
实施例2
步骤一、300g妥尔油脂肪酸加入40g顺酐和0.6g的碘，在n2保护下，升温至180℃，反应10小时，制得三元梭羧酸中间体。将240g三乙烯四胺加热至130℃后，分步加入40g木质素和25g多聚甲醛，反应进行2小时后，分步加入预先制备的三元羧酸中间体和4g硅胶，在n2保护条件下，升温至170℃，脱水2小时，继续升温至200℃脱水2小时，得到木质素阳离子乳化剂，以待用。
步骤二、有效含量为50％的沥青乳化剂，加入约170m1的水，轻轻搅拌，待乳化剂完全溶解后，用浓盐酸调节溶液的ph至2.0左右，并定容至200m1。开启胶体磨，将预热至50～60℃的乳化剂水溶液倒入胶体磨中，然后将加热至130～140℃的基质沥青边搅拌边缓慢倒入胶体磨中，循环研磨1min后，可得乳化沥青。将水性聚氨酯环氧树脂与乳化沥青两组分混合搅拌均匀即得水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青。
步骤三、称取配比原料：100份rap再生料、1.5份旧沥青活化剂、2份乳化沥青、1份胶乳乳液、1.5份由水泥和矿渣消石灰粉的混合料、1.5份稳定剂、5份水。预先将预拌胶凝材料以及新碎石均匀洒铺在待处理路面，冷再生机组对待处理路面进行铣刨，随后在搅拌仓中进行搅拌，在拌合过程中喷洒乳化沥青、废旧沥青活化剂、稳定剂和胶乳乳液的混合液，拌合后得到乳化沥青就地冷再生混合料，同步输送至摊铺机，进行摊铺，经过压路机碾压，养生后形成乳化沥青就地冷再生路面。
此外，该就地冷再生混合料可以通过冷再生机铣刨搅拌仓搅拌后得到乳化沥青混合料装车运送至异地进行摊铺。
对于本例的乳化沥青混合料按照以下表格中的方式作测试，具体如下表：
表2实施例2乳化沥青混合料的技术指标
实施例3
步骤一、300g妥尔油脂肪酸加入40g顺酐和0.6g的碘，在n2保护下，升温至180℃，反应10小时，制得三元梭羧酸中间体。将240g三乙烯四胺加热至130℃后，分步加入40g木质素和25g多聚甲醛，反应进行2小时后，分步加入预先制备的三元羧酸中间体和4g硅胶，在n2保护条件下，升温至170℃，脱水2小时，继续升温至200℃脱水2小时，得到木质素阳离子乳化剂，以待用。
步骤二、有效含量为50％的沥青乳化剂，加入约170m1的水，轻轻搅拌，待乳化剂完全溶解后，用浓盐酸调节溶液的ph至2.0左右，并定容至200m1。开启胶体磨，将预热至50～60℃的乳化剂水溶液倒入胶体磨中，然后将加热至130～140℃的基质沥青边搅拌边缓慢倒入胶体磨中，循环研磨1min后，可得乳化沥青。将水性聚氨酯环氧树脂、与乳化沥青两组分混合搅拌均匀即得水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青。
步骤三、称取配比原料：100份rap再生料、1～1.5份旧沥青活化剂、2.5份乳化沥青、1份胶乳乳液、1份由水泥和矿渣消石灰粉的混合料、1份稳定剂、4份水。预先将预拌胶凝材料以及新碎石均匀洒铺在待处理路面，冷再生机组对待处理路面进行铣刨，随后在搅拌仓中进行搅拌，在拌合过程中喷洒乳化沥青、废旧沥青活化剂、稳定剂和胶乳乳液的混合液，拌合后得到乳化沥青就地冷再生混合料，同步输送至摊铺机，进行摊铺，经过压路机碾压，养生后形成乳化沥青就地冷再生路面。
此外，该就地冷再生混合料可以通过冷再生机铣刨搅拌仓搅拌后得到乳化沥青混合料装车运送至异地进行摊铺。
表3实施例3乳化沥青混合料的技术指标
实施例4
步骤一、300g妥尔油脂肪酸加入40g顺酐和0.6g的碘，在n2保护下，升温至180℃，反应10小时，制得三元梭羧酸中间体。将240g三乙烯四胺加热至130℃后，分步加入40g木质素和25g多聚甲醛，反应进行2小时后，分步加入预先制备的三元羧酸中间体和4g硅胶，在n2保护条件下，升温至170℃，脱水2小时，继续升温至200℃脱水2小时，得到木质素阳离子乳化剂，以待用。
步骤二、有效含量为50％的沥青乳化剂，加入约170m1的水，轻轻搅拌，待乳化剂完全溶解后，用浓盐酸调节溶液的ph至2.0左右，并定容至200m1。开启胶体磨，将预热至50～60℃的乳化剂水溶液倒入胶体磨中，然后将加热至130～140℃的基质沥青边搅拌边缓慢倒入胶体磨中，循环研磨1min后，可得乳化沥青。将水性聚氨酯环氧树脂、与乳化沥青两组分混合搅拌均匀即得水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青。
步骤三、称取配比原料：100份rap再生料、1～1.5份旧沥青活化剂、2.5份乳化沥青、1份胶乳乳液、1份由水泥和矿渣消石灰粉的混合料、1份稳定剂、4份水。预先将预拌胶凝材料以及新碎石均匀洒铺在待处理路面，冷再生机组对待处理路面进行铣刨，随后在搅拌仓中进行搅拌，在拌合过程中喷洒乳化沥青、废旧沥青活化剂、稳定剂和胶乳乳液的混合液，拌合后得到乳化沥青就地冷再生混合料，同步输送至摊铺机，进行摊铺，经过压路机碾压，养生后形成乳化沥青就地冷再生路面。
此外，该就地冷再生混合料可以通过冷再生机铣刨搅拌仓搅拌后得到乳化沥青混合料装车运送至异地进行摊铺。
表4实施例4乳化沥青混合料的技术指标
由于本发明中所涉及的各工艺参数的数值范围在上述实施例中不可能全部体现，但本领域的技术人员完全可以想象到只要落入上述该数值范围内的任何数值均可实施本发明，当然也包括若干项数值范围内具体值的任意组合。此处，出于篇幅的考虑，省略了给出某一项或多项数值范围内具体值的实施例，此不应当视为本发明的技术方案的公开不充分。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式选择等，落在本发明的保护范围内。