厂拌热再生沥青混合料及其制备方法与流程

1.本技术涉及沥青的领域，更具体地说，它涉及一种厂拌热再生沥青混合料及其制备方法。


背景技术：

2.随着使用年限的增加，一些早期修建的公路会不同程度的出现裂缝、车辙、坑槽、松散等问题，给行车带来了极大的不便和诸多的安全隐患；因此对公路的大、中修不可避免。而在路面的翻修和改建中，会产生大量的废旧沥青混合料；如果舍弃不用，这些废旧沥青混合料不仅会严重影响环境，还会造成沥青和石料等不可再生资源的巨大浪费，不符合环保的要求。因此将废旧沥青混合料进行再生利用，是当前研究的热点。
3.沥青的重生再利用主要可以分为厂拌热再生法、就地热再生法、厂拌冷再生法、就地冷再生法和全深式冷再生法等五种方法，其中：厂拌热再生法具有较广的应用范围、更为便捷的操作工艺并且施工质量更可控，因此是现阶段我国混合料再生技术的主要手段。
4.相关技术中，为了提高厂拌热再生法所得沥青混合料的承载能力，会加入纤维以起增强的作用。但是，增强纤维与沥青混合料基材的相容性较差，从而纤维增强的功效难以充分地发挥；常规的做法是引入增容剂，能够提高纤维与沥青混合料基材的相容性。然而，发明人发现，增容剂和聚酯纤维也存在结合性的问题，增容剂往往不能有效地附着在聚酯纤维表面，从而大大降低了增容剂所能发挥的作用，不利于纤维在沥青混合料基材中的分散。


技术实现要素：

5.为了提高增容剂与聚酯纤维的结合性，从而更充分的发挥聚酯纤维的作用，本技术提供一种厂拌热再生沥青混合料及其制备方法。
6.第一方面，提供了一种厂拌热再生沥青混合料，采用如下的技术方案：厂拌热再生沥青混合料，由包括以下重量份的原料制备而成：铣刨旧料100份、集料80-100份、矿粉5-10份、沥青3-5份、聚乙二醇4-8份、增容剂5-8份以及聚酯纤维1-3份；所述聚酯纤维表面呈多孔结构。
7.通过采用上述技术方案，多孔结构能够增加聚酯纤维表面的粗糙度，从而有利于增容剂更好地附着在聚酯纤维的表面；这样，有利于增容剂更好地发挥作用，使聚酯纤维能够更充分地在沥青混合料中分散，从而使聚酯纤维的作用能够充分发挥，进而使沥青混合料的承载能力得到了提高。
8.在一个具体的可实施方案中，所述聚酯纤维通过以下方法制备而成：取聚对苯二甲酸二醇酯、碳酸氢钠以及有机溶剂并混合均匀而形成纺丝溶液，控制聚对苯二甲酸二醇酯和碳酸氢钠的质量比为100：(6-12)；将所述纺丝溶液纺成聚酯纤维；将所述聚酯纤维浸渍在酸溶液中，使碳酸氢钠和酸反应生成二氧化碳，所述二氧
化碳逸出，而在聚酯纤维表面形成多孔结构。
9.通过采用上述技术方案，碳酸氢钠能够和酸发生反应而生成了二氧化碳；二氧化碳的逸出可以使所得聚酯纤维表面产生多孔结构。
10.在一个具体的可实施方案中，所述聚对苯二甲酸二醇酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯；所述有机溶剂为三氟乙酸。
11.在一个具体的可实施方案中，所述酸溶液为浓度不高于50%的硫酸、硝酸、磷酸或盐酸溶液。
12.通过采用上述技术方案，优化了酸的种类、浓度有利于在聚酯纤维表面形成理想的多孔结构。
13.在一个具体的可实施方案中，所述聚酯纤维浸渍在酸溶液中的时间不低于8h。
14.通过采用上述技术方案，优化了聚酯纤维中的碳酸氢钠和酸的反应时间，有利于在聚酯纤维表面更好地形成多孔结构。
15.在一个具体的可实施方案中，所述铣刨旧料的粒径为5-10mm、沥青含量≥4.5%、沥青针入度≥35、075mm以下含量≤2.0%。
16.在一个具体的可实施方案中，所述集料的表观密度≥2.8 kg/m3、075mm以下含量≤1.0%。
17.在一个具体的可实施方案中，所述矿粉的粒径为0.1-0.5mm；所述沥青为70号基质沥青。
18.通过采用上述技术方案，有利于提高所得沥青混合料的性能。
19.在一个具体的可实施方案中，所述增容剂为三甲苯。
20.第二方面，提供了上述厂拌热再生沥青混合料的制备方法，采用如下的技术方案：厂拌热再生沥青混合料的制备方法，包括：将聚酯纤维与增容剂混拌均匀形成第一混合料；分别预热铣刨旧料至120-140℃、集料至160-180℃；将第一混合料和聚乙二醇加入预热后的铣刨旧料中，在120-140℃下混拌均匀，而得到第二混合料；将预热后的集料加入第二混合料中，在160-180℃下混拌均匀，而得到第三混合料；将矿粉和沥青加入第三混合料中，在150-175℃下混拌均匀，之后降温至125-145℃保温至少1h，之后出料得到厂拌热再生沥青混合料。
21.通过采用上述技术方案，厂拌热再生沥青混合料被顺利制备出，所得沥青混合料具有理想的承载能力。
22.综上所述，本技术至少具有以下有益技术效果之一：1、本技术通过具有多孔结构的聚酯纤维的引入，有利于提高增容剂和聚酯纤维的结合性，使增容剂更好地发挥作用，从而使聚酯纤维能够更充分地分散在沥青混合料中，这样能使聚酯纤维的作用能够充分发挥，进而使沥青混合料的承载能力得到了提高。
23.2、本技术所得的沥青混合料大量使用了废弃的沥青混合料；不仅变废为宝，大大提高了资源的利用率；同时也减少了垃圾对于环境的污染，一举两得，具有良好的环保意义。
具体实施方式
24.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
25.制备例1本制备例公开了一种聚酯纤维的制备方法，具体步骤如下：p1、称取聚对苯二甲酸乙二醇酯（辽阳石化公司）100g以及三氟乙酸500g混合均匀，之后静置消泡而形成纺丝溶液。
26.p2、将p1所得的纺丝溶液置于静电纺丝仪中，在电压为24kv、供料流速1ml/h、喷丝头与接收装置距离为8cm的条件下，纺丝溶液被电纺成聚酯纤维纤维。
27.制备例2本制备例公开了一种聚酯纤维的制备方法，具体步骤如下：p1、称取聚对苯二甲酸乙二醇酯100g、碳酸氢钠6g以及三氟乙酸500g混合均匀，之后静置消泡而形成纺丝溶液。
28.p2、将p1所得的纺丝溶液置于静电纺丝仪中，在电压为24kv、供料流速1ml/h、喷丝头与接收装置距离为8cm的条件下，纺丝溶液被电纺成聚酯纤维纤维。
29.p3、将p2所得的聚酯纤维浸渍在浓度为30%的盐酸溶液中18h；在此期间，碳酸氢钠和盐酸反应生成二氧化碳，所生成的二氧化碳逸出，而在聚酯纤维表面形成孔洞。
30.制备例3本制备例与制备例2基本相同，不同之处在于：碳酸氢钠的加入量发生了变化。
31.p1具体为：称取聚对苯二甲酸乙二醇酯100g、碳酸氢钠8g以及三氟乙酸500g混合均匀，之后静置消泡而形成纺丝溶液。
32.制备例4本制备例与制备例2基本相同，不同之处在于：碳酸氢钠的加入量发生了变化。
33.p1具体为：称取聚对苯二甲酸乙二醇酯100g、碳酸氢钠10g以及三氟乙酸500g混合均匀，之后静置消泡而形成纺丝溶液。
34.制备例5本制备例与制备例2基本相同，不同之处在于：碳酸氢钠的加入量发生了变化。
35.p1具体为：称取聚对苯二甲酸乙二醇酯100g、碳酸氢钠12g以及三氟乙酸500g混合均匀，之后静置消泡而形成纺丝溶液。
36.制备例6本制备例与制备例2基本相同，不同之处在于：碳酸氢钠的加入量发生了变化。
37.p1具体为：称取聚对苯二甲酸乙二醇酯100g、碳酸氢钠15g以及三氟乙酸500g混合均匀，之后静置消泡而形成纺丝溶液。
38.制备例7本制备例与制备例2基本相同，不同之处在于：碳酸氢钠的加入量发生了变化。
39.p1具体为：称取聚对苯二甲酸乙二醇酯100g、碳酸氢钠3g以及三氟乙酸500g混合均匀，之后静置消泡而形成纺丝溶液。
40.制备例8本制备例公开了一种聚酯纤维的制备方法，具体步骤如下：p1、称取聚对苯二甲酸乙二醇酯100g、碳酸氢钠10g以及三氟乙酸600g混合均匀，
之后静置消泡而形成纺丝溶液。
41.p2、将p1所得的纺丝溶液置于静电纺丝仪中，在电压为15kv、供料流速2ml/h、喷丝头与接收装置距离为10cm的条件下，纺丝溶液被电纺成聚酯纤维纤维。
42.p3、将p2所得的聚酯纤维浸渍在浓度为40%的磷酸溶液中12h。
43.制备例9本制备例公开了一种聚酯纤维的制备方法，具体步骤如下：p1、称取聚对苯二甲酸乙二醇酯100g、碳酸氢钠10g以及三氟乙酸400g混合均匀，之后静置消泡而形成纺丝溶液。
44.p2、将p1所得的纺丝溶液置于静电纺丝仪中，在电压为18kv、供料流速1.5ml/h、喷丝头与接收装置距离为12cm的条件下，纺丝溶液被电纺成聚酯纤维纤维。
45.p3、将p2所得的聚酯纤维浸渍在浓度为50%的硫酸溶液中8h。
46.制备例10本制备例公开了一种聚酯纤维的制备方法，具体步骤如下：p1、称取聚对苯二甲酸乙二醇酯100g、碳酸氢钠10g以及三氟乙酸550g混合均匀，之后静置消泡而形成纺丝溶液。
47.p2、将p1所得的纺丝溶液置于静电纺丝仪中，在电压为30kv、供料流速0.5ml/h、喷丝头与接收装置距离为12cm的条件下，纺丝溶液被电纺成聚酯纤维纤维。
48.p3、将p2所得的聚酯纤维浸渍在浓度为20%的硝酸溶液中15h。
49.制备例11本制备例公开了一种聚酯纤维的制备方法，具体步骤如下：p1、称取聚对苯二甲酸乙二醇酯100g、碳酸氢钠10g以及三氟乙酸400g混合均匀，之后静置消泡而形成纺丝溶液。
50.p2、将p1所得的纺丝溶液置于静电纺丝仪中，在电压为18kv、供料流速1.5ml/h、喷丝头与接收装置距离为12cm的条件下，纺丝溶液被电纺成聚酯纤维纤维。
51.p3、将p2所得的聚酯纤维浸渍在浓度为50%的硫酸溶液中6h。
52.制备例12本制备例公开了一种聚酯纤维的制备方法，具体步骤如下：p1、称取聚对苯二甲酸乙二醇酯100g、碳酸氢钠10g以及三氟乙酸550g混合均匀，之后静置消泡而形成纺丝溶液。
53.p2、将p1所得的纺丝溶液置于静电纺丝仪中，在电压为30kv、供料流速0.5ml/h、喷丝头与接收装置距离为12cm的条件下，纺丝溶液被电纺成聚酯纤维纤维。
54.p3、将p2所得的聚酯纤维浸渍在浓度为60%的硝酸溶液中10h。
55.制备例13本制备例与制备例4基本相同，不同之处在于：采用聚对苯二甲酸乙二醇酯替代聚对苯二甲酸丁二醇酯。
56.p1具体为：称取聚对苯二甲酸丁二醇酯（辽阳石化公司）100g、碳酸氢钠10g以及三氟乙酸500g混合均匀，之后静置消泡而形成纺丝溶液。
57.实施例1本实施例公开了一种厂拌热再生沥青混合料，由下列原料制备而成：铣刨旧料
100g、集料80g、矿粉10g、沥青5g、聚乙二醇4g、增容剂5g、聚酯纤维1g。
58.其中：铣刨旧料取自高速公路的普通沥青混合料面层；铣刨旧料粒径为5-10mm、沥青含量4.51%、沥青针入度35、075mm以下含量2.0%。集料的表观密度为2.92kg/m3、075mm以下含量≤0.1%。矿粉的粒径为0.1-0.5mm。沥青为70号基质沥青，针入度（25℃，100g，5s，以0.1mm计）为68。聚乙二醇为peg-200，羟值为510-623mgkoh/g、分子量为180-220。增容剂具体为三甲苯。聚酯纤维由制备例2得到。
59.本实施例还公开了上述厂拌热再生沥青混合料的制备方法，具体包括以下步骤：s1、准确称取铣刨旧料100g、集料80g、矿粉10g、沥青5g、聚乙二醇4g、增容剂5g以及聚酯纤维1g。
60.s2、取聚酯纤维与三甲苯置于搅拌器中混拌均匀而形成第一混合料。
61.s3、分别将铣刨旧料预热至120℃、集料预热至160℃。
62.s4、将第一混合料和聚乙二醇加入预热后的铣刨旧料中，控制温度在120℃混拌均匀，而得到第二混合料。
63.s5、将预热后的集料加入第二混合料中，控制温度在160℃混拌均匀，而得到第三混合料。
64.s6、将矿粉和沥青加入第三混合料中，控制温度在150℃混拌均匀，之后降温至125℃保温1h，之后出料得到厂拌热再生沥青混合料。
65.实施例2-11实施例2-11与实施例1基本相同，不同之处在于：聚酯纤维采用的制备例不同。具体参见表1表1 实施例2-11的聚酯纤维的来源项目聚酯纤维项目聚酯纤维实施例2制备例3实施例8制备例9实施例3制备例4实施例9制备例10实施例4制备例5实施例10制备例11实施例5制备例6实施例11制备例12实施例6制备例7实施例12制备例13实施例7制备例8
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实施例13本实施例公开了一种厂拌热再生沥青混合料，由下列原料制备而成：铣刨旧料100g、集料90g、矿粉7g、沥青4g、聚乙二醇6g、增容剂6.5g、聚酯纤维2g。
66.其中：铣刨旧料取自高速公路的普通沥青混合料面层；铣刨旧料粒径为5-10mm、沥青含量6.23%、沥青针入度45、075mm以下含量1.3%。集料的表观密度为2.93kg/m3、075mm以下含量≤0.7%。矿粉的粒径为0.1-0.5mm。沥青为70号基质沥青，针入度（25℃，100g，5s，以0.1mm计）为69。聚乙二醇为peg-200，羟值为510-623mgkoh/g、分子量为180-220。增容剂具体为三甲苯。聚酯纤维由制备例4得到。
67.本实施例还公开了上述厂拌热再生沥青混合料的制备方法，具体包括以下步骤：s1、准确称取铣刨旧料100g、集料90g、矿粉7g、沥青4g、聚乙二醇6g、增容剂6.5g、聚酯纤维2g。
68.s2、取聚酯纤维与三甲苯置于搅拌器中混拌均匀而形成第一混合料。
69.s3、分别将铣刨旧料预热至130℃、集料预热至170℃。
70.s4、将第一混合料和聚乙二醇加入预热后的铣刨旧料中，控制温度在130℃混拌均匀，而得到第二混合料。
71.s5、将预热后的集料加入第二混合料中，控制温度在170℃混拌均匀，而得到第三混合料。
72.s6、将矿粉和沥青加入第三混合料中，控制温度在160℃混拌均匀，之后降温至135℃保温3h，之后出料得到厂拌热再生沥青混合料。
73.实施例14本实施例公开了一种厂拌热再生沥青混合料，由下列原料制备而成：铣刨旧料100g、集料100g、矿粉5g、沥青3g、聚乙二醇8g、增容剂8g、聚酯纤维3g。
74.其中：铣刨旧料取自高速公路的普通沥青混合料面层；铣刨旧料粒径为5-10mm、沥青含量5.86%、沥青针入度42、075mm以下含量1.6%。集料的表观密度为2.80kg/m3、075mm以下含量≤0.8%。矿粉的粒径为0.1-0.5mm。沥青为70号基质沥青，针入度（25℃，100g，5s，以0.1mm计）为65。聚乙二醇为peg-200，羟值为510-623mgkoh/g、分子量为180-220。增容剂具体为三甲苯。聚酯纤维由制备例4得到。
75.本实施例还公开了上述厂拌热再生沥青混合料的制备方法，具体包括以下步骤：s1、准确称取铣刨旧料100g、集料100g、矿粉5g、沥青3g、聚乙二醇8g、增容剂8g、聚酯纤维3g。
76.s2、取聚酯纤维与三甲苯置于搅拌器中混拌均匀而形成第一混合料。
77.s3、分别将铣刨旧料预热至140℃、集料预热至180℃。
78.s4、将第一混合料和聚乙二醇加入预热后的铣刨旧料中，控制温度在140℃混拌均匀，而得到第二混合料。
79.s5、将预热后的集料加入第二混合料中，控制温度在180℃混拌均匀，而得到第三混合料。
80.s6、将矿粉和沥青加入第三混合料中，控制温度在175℃混拌均匀，之后降温至145℃保温2h，之后出料得到厂拌热再生沥青混合料。
81.实施例15本实施例和实施例13基本相同，不同之处在于：铣刨旧料粒径为10-20mm、沥青含量4.0%、沥青针入度30、075mm以下含量2.5%。
82.实施例16本实施例和实施例13基本相同，不同之处在于：集料的表观密度2.7kg/m3、075mm以下含量1.2%。
83.实施例17本实施例和实施例13基本相同，不同之处在于：矿粉的粒径为0.5-1.0mm。
84.对比例1本对比例公开了一种厂拌热再生沥青混合料，其与实施例1基本相同，不同之处在于：聚酯纤维采用制备例1制备而得。
85.性能检测
取实施例1-17以及对比例1所得厂拌热再生沥青混合料进行测试。
86.1、车辙试验：试件为300mm
×
300mm
×
50mm的板块试件，试验温度为60℃，轮压为0.7mpa。
87.2、低温小梁弯曲试验：试件为300mm
×
300mm
×
50mm的板块试件，试验温度为-10℃，。
88.表2 实施例1-17以及对比例1所得厂拌热再生沥青混合料的性能项目动稳定度破坏强度/mpa劲度模量/mpa实施例1246710.023148实施例2247510.073163实施例3248610.123178实施例4248210.133179实施例5247810.103170实施例624459.923107实施例7249010.153193实施例8248310.113173实施例9247910.093164实施例10247010.053147实施例11246610.033135实施例12247010.063149实施例13251210.333258实施例14249010.213223实施例15247210.123188实施例16248710.113176实施例17249310.183201对比例124089.793048参见表2，分析实施例1和对比例1的检测结果可以得到，由于碳酸氢钠可以与酸发生反应而生成二氧化碳；二氧化碳的逸出可以使所得聚酯纤维表面产生多孔结构，从而增加了聚酯纤维表面的粗糙度，使聚酯纤维和增容剂能够更好的结合，进而提高了聚酯纤维在沥青混合料中的分散性；故而在制备聚酯纤维时加入碳酸氢钠（实施例1）并在后续步骤中采用酸对聚酯纤维进行处理有利于更好的发挥聚酯纤维的功效，提高了所得沥青混合料的承受载荷的能力。
89.由实施例1-6的检测结果可以发现：随着碳酸氢钠加入量的增加，所得沥青混合料的承受载荷能力先提高后有所下降。这是由于随着碳酸氢钠的增加，聚酯纤维表面所能形成的孔结构增加，从而提高了聚酯纤维和增容剂的结合性，使聚酯纤维在沥青混合料中分散更好均匀，能够更好的发挥聚酯纤维的作用。然而当碳酸氢钠过量时，聚酯纤维表面的孔结构过多，孔径过大，会导致聚酯纤维整体力学性能的显著下降，从而沥青混合料的承受载荷的能力会略有下降。
90.由实施例3，7-11的检测结果可以发现：合适的酸浓度以及聚酯纤维在酸溶液中的浸渍时间，有利于在聚酯纤维表面形成理想的孔结构，从而提高所得沥青混合料的承受载
荷能力。
91.由实施例13，15-17的检测结果可以发现：选择性能适合的铣刨旧料、集料以及矿粉，有利于提高所得沥青混合料的承受载荷能力。
92.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。