路面面層銑刨料的還原再生工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種路面面層銑刨料的還原再生工藝，該工藝包括以下步驟：對(duì)瀝青混凝土路面進(jìn)行銑刨，第一層銑刨厚度為2?6cm，第二層銑刨厚度為7?10cm；對(duì)第一層銑刨料進(jìn)行篩分，將獲得的10?30mm的顆粒與乳化瀝青、水泥和礦粉進(jìn)行混合再生；對(duì)第二層銑刨料進(jìn)行破碎，篩分收集10?20mm的顆粒，與第一層銑刨料的細(xì)粒、水泥、普通瀝青、石灰和混凝土外加劑混合進(jìn)行再生。該方法能夠以較低的成本使銑刨料得到充分回收利用，同時(shí)能夠良好地滿足道路鋪筑要求。
【專利說(shuō)明】
路面面層銑刨料的還原再生工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種路面面層銑刨料的還原再生工藝，更具體地涉及一種瀝青混凝土 路面的面層銑刨料的還原再生工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 近些年來(lái)，隨著我國(guó)公路事業(yè)的迅猛發(fā)展，高速公路的里程越來(lái)越長(zhǎng)。一些早期修 建的高速公路面臨著大修或擴(kuò)建，如何利用已損壞的路面面層、特別是瀝青面層逐漸受到 人們的重視。
[0003] CN102359048A公開(kāi)了一種廢棄銑刨料的粉碎再用系統(tǒng)及其工藝方法，包括進(jìn)料 斗、進(jìn)料帶、回料帶、復(fù)合磨機(jī)、風(fēng)冷卻器、旋風(fēng)除塵器、收料出風(fēng)袋，進(jìn)料斗通過(guò)進(jìn)料帶與復(fù) 合磨機(jī)頂部的進(jìn)料口連接，復(fù)合磨機(jī)的側(cè)邊或者底部通過(guò)管路與風(fēng)冷卻器連接，復(fù)合磨機(jī) 的出料口通過(guò)回料帶與進(jìn)料斗連接，復(fù)合磨機(jī)的側(cè)邊通過(guò)傾斜設(shè)置的風(fēng)料管與旋風(fēng)除塵器 連接，旋風(fēng)除塵器的頂部通過(guò)管路與收料出風(fēng)袋連接。
[0004] CN103437267A公開(kāi)了一種瀝青路面銑刨料再生柔性構(gòu)造的方法，包括下列步驟： 劃定修補(bǔ)范圍，沿范圍四周鋸縫-銑刨鑿除病害層，清除廢料，高壓吹風(fēng)機(jī)將修補(bǔ)界面吹 凈，用烘干機(jī)對(duì)界面進(jìn)行烘干，噴灑乳化瀝青粘層布滿界面，分層填筑，分層壓實(shí)，壓實(shí)度要 在98%以上，用乳化瀝青涂四周接縫以防水，冷卻到50°C以下時(shí)放行。
[0005] CN102765902A公開(kāi)了一種乳化瀝青冷再生瀝青混合料的配制方法，包括下述步 驟:獲取舊瀝青路面銑刨料樣品并確定其級(jí)配，確定填料的級(jí)配，確定原料中粗銑刨料、細(xì) 銑刨料、水泥和礦粉的重量百分含量，確定最佳含水率a，確定乳化瀝青最佳用量，確定最佳 含水率b，驗(yàn)證，拌和乳化瀝青冷再生混合料。
[0006] CN102424605A公開(kāi)了 一種環(huán)保路面養(yǎng)護(hù)材料，包括以下重量百分含量的組分:含 瀝青的銑刨料80-200份，稀土干料0.5-2份，汽油0.8-3份，玄武巖石料30-150份。
[0007] CN103113044A公開(kāi)了 一種摻加舊料的高模量瀝青混合料，其由集料、礦粉和TLA改 性瀝青組成，其中集料由路面銑刨后的舊料和新集料組成，TLA改性瀝青由基質(zhì)瀝青和湖瀝 青制備，其中舊料占高模量瀝青混合料總質(zhì)量的30%~70% ;將舊料中的老化瀝青與TLA改 性瀝青看作粘結(jié)料整體，則粘結(jié)料與集料的質(zhì)量比為4.5%~6.5%，TLA改性瀝青占高模量 瀝青混合料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.3 %~6.1 % ;湖瀝青占TLA改性瀝青總質(zhì)量的30%~50% ;礦粉 占高模量瀝青混合料總質(zhì)量的〇. 5%~4% ;余量為新集料。
[0008] "瀝青路面銑刨料的性能評(píng)價(jià)"，焦曉磊，公路工程，第37卷，第5期，2012年10月，結(jié) 合干線公路養(yǎng)護(hù)維修工程，對(duì)再生銑刨料的回收瀝青性能以及級(jí)配組成進(jìn)行了全面的試驗(yàn) 分析，并提出了進(jìn)行再生料設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的瀝青銑刨料相關(guān)性質(zhì)。
[0009] 然而，在上述文獻(xiàn)和其它現(xiàn)有技術(shù)中，或者還原再生工藝過(guò)于復(fù)雜，導(dǎo)致再生成本 比較高，或者再生的銑刨料不能夠很好地滿足道路鋪筑要求。本領(lǐng)域需要一種能夠以較低 成本使路面銑刨料充分再生的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人經(jīng)過(guò)深入研究和大量實(shí)驗(yàn)，提供了以下技術(shù)方案。
[0011] 在本發(fā)明的一方面，提供了一種路面面層銑刨料的還原再生工藝，該工藝包括以 下步驟：
[0012] (1)對(duì)瀝青混凝土路面進(jìn)行銑刨，第一層銑刨厚度為2-6cm，優(yōu)選5cm，第二層銑刨 厚度為7_l〇cm，優(yōu)選8cm或10cm;
[0013] (2)對(duì)第一層銑刨料進(jìn)行篩分，收集10-30mm的顆粒，將大于30mm的顆粒破碎后再 次進(jìn)行篩分，獲得10-30_的顆粒，記作顆粒A;將獲得的10-30_的顆粒與乳化瀝青、水泥和 礦粉以（90-95): (1-2): (2-3): (5-10)的重量比進(jìn)行混合再生，獲得再生料，記作第一再生 料，將小于l〇mm的顆粒收集備用，該顆粒記作顆粒B;其中，
[0014] 所述礦粉為鐵尾礦，該鐵尾礦中Si〇2含量為35.0-45.0重量％，F(xiàn)e2〇 3含量為20.0-22 ? 0%，AI2O3含量為 13 ? 5-16 ? 5，CaO含量為6 ? 0重量％-10 ? 0重量％，MgO含量為3 ? 0-3 ? 3重 量％，并且摻有基于鐵尾礦總重量計(jì)1.0-5.0%氫氧化?丐；
[0015] (3)對(duì)第二層銑刨料進(jìn)行破碎，篩分收集10-20mm的顆粒，記作顆粒C，將顆粒C與顆 粒B、水泥、普通瀝青、石灰和混凝土外加劑以（40-45): (20-30): (5-10): (5-10): (1-5): (0.001-0.05)的重量比混合進(jìn)行再生，獲得再生料，記作第二再生料。
[0016] 本發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用第一再生料時(shí)，通常其強(qiáng)度偏度，因此在其中引入了強(qiáng) 度較高的鐵尾礦，同時(shí)也使鐵尾礦得到了很好的再生利用。
[0017] 乳化瀝青的使用使得能夠保證再生混合料的生產(chǎn)質(zhì)量，例如可確保道路的水穩(wěn)定 性和高溫穩(wěn)定性。
[0018] 水泥不僅可以起到粘結(jié)料作用以提高混合料的初期和后期強(qiáng)度，還可以起到乳化 瀝青的改性劑作用。
[0019] 優(yōu)選地，所述乳化瀝青為慢裂快凝陽(yáng)離子型乳化瀝青。
[0020] 特別優(yōu)選地，所述乳化瀝青通過(guò)使用N-[2-羥基-3-壬基酚聚氧乙烯醚]丙基三甲 基氯化銨作為乳化劑制得。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用該乳化劑來(lái)制備乳化瀝青時(shí)，能夠以最低 的用量實(shí)現(xiàn)較大的乳化效果。
[0021] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第一再生料和第二再生料的制備中所用水泥的初凝時(shí)間 2 3h，終凝時(shí)間2 6h，3天抗壓強(qiáng)度2 12.0Mpa，28天抗壓強(qiáng)度2 33.5Mpa。該水泥的安定性合 格。選擇該規(guī)格的水泥是充分考慮到再生料的各種性質(zhì)而做出的，其選擇過(guò)程需要進(jìn)行大 量的工程實(shí)驗(yàn)和繁復(fù)勞動(dòng)。
[0022]所述石灰優(yōu)選為消石灰，其CaO+MgO含量大于50%重量。這樣的消石灰最適合第二 層銑刨料。
[0023]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，所述再生工藝特別適合的路面面層為服役超過(guò)8年的瀝青混凝土 路面。
[0024] 在銑刨過(guò)程中，第一層的銑刨優(yōu)選采用一次性全厚度銑刨。這樣的銑刨方式比較 適合瀝青含量較高的第一層，但是對(duì)銑刨設(shè)備要求比較高，例如對(duì)銑刨刀具的強(qiáng)度要求比 較高。刀具轉(zhuǎn)子傾斜度優(yōu)選小于5度。
[0025] 第二銑刨料的破碎和篩分優(yōu)選采用破碎-篩分一體機(jī)來(lái)進(jìn)行，這樣可以使粒徑小 于10mm的顆粒量最少。這樣的一體式裝置可以使顆粒在滿足10-20mm時(shí)即被篩分出，避免了 被進(jìn)一步破碎的發(fā)生。在破碎-篩分一體機(jī)的破碎攪拌輪(或其它能夠起到破碎作用的破碎 部件）優(yōu)選由鐵基合金構(gòu)成，所述鐵基合金的組成為，基于該鐵基合金的總重量計(jì)：〇. 10-0.65￥七％碳，1.5-4.(^七％鉻，0.2-0.8￥七％鉬，0.2-0.8￥七％釩，0.02-0.05￥七％硅，和0.01-0.02wt%磷，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)，其中所述破碎攪拌輪的表面優(yōu)選進(jìn)行了滲氮硬 化處理從而具有硬化的表面層，該表面層的厚度為0.01-0.5mm。通過(guò)使用這樣的合金構(gòu)成 的破碎攪拌輪，由于其較高的剪切強(qiáng)度，可以使粒徑小于l〇mm的顆粒較少，另外，由于其良 好的導(dǎo)熱性，可以最大程度地避免破碎篩分過(guò)程中的過(guò)度升溫。
[0026]在本發(fā)明中，所述混凝土外加劑特別優(yōu)選包含或者是通過(guò)使如下單體（I)和單體 (II)共聚獲得的共聚物：
[0029] 其中R1為C1-C6的烷基，例如乙基，R2為C2-C8的烷基，例如丙基，n為3-6的整數(shù);和 [0030] (II)a，e-芳族不飽和羧酸；
[0031] 其中單體（I)和（II)的重量比為60-90:10-40,所述共聚物的重均分子量為600-1800〇
[0032]在所述結(jié)構(gòu)中，重復(fù)的乙氧基單元的存在進(jìn)一步增強(qiáng)了鋪筑混凝土的減水性能， 從而克服了由再生料制得的混凝土減水性不足的缺陷。
[0033]最優(yōu)選地，所述a，P-芳族不飽和羧酸具有如下化學(xué)結(jié)構(gòu)式：
[0035] 發(fā)現(xiàn)通過(guò)在苯環(huán)兩個(gè)間位用F取代，可以進(jìn)一步增強(qiáng)共聚物的減水性能，從而可以 在使用第二再生料的路基材料中加入低至〇.〇1重量％的所述外加劑就可以實(shí)現(xiàn)所需減水 性能。
[0036] 本發(fā)明的這種具有優(yōu)異減水性能的外加劑聚合物或其類似物尚未有報(bào)導(dǎo)。
[0037] 聚合方法可以采用本領(lǐng)域常規(guī)的聚合方法來(lái)進(jìn)行，例如本體聚合、溶液聚合、乳液 聚合法或懸浮聚合。
[0038] 本發(fā)明人經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)加入這樣的外加劑，可以提供優(yōu)異的減水性能，防止 道路填筑材料的流動(dòng)性隨著時(shí)間降低，非常有利于在道路填筑中進(jìn)行施工，并且使得能夠 有效減少水泥的使用，克服第二再生料的減水性能和強(qiáng)度不足的缺陷，使得道路強(qiáng)度高，滿 足所需要求。
[0039] 在本發(fā)明的另一方面，還提供了所述再生工藝獲得的再生料的應(yīng)用，第一再生料 用于鋪筑柔性基層路面的面層或上基層，所述第二再生料用于鋪筑柔性基層路面的上基 層、下基層或底基層。
[0040] 在本發(fā)明的再生料的利用中，優(yōu)選采用如下工藝進(jìn)行:將拌和好的第一再生料或 第二再生料采用按照熱拌瀝青混合料攤鋪工藝進(jìn)行攤鋪，攤鋪速度為1.0-2. Om/min，鋼輪 初壓3遍、膠輪復(fù)壓3遍、鋼輪終壓3遍，施工結(jié)束后養(yǎng)護(hù)3~6d，使路面含水量降至1.5重量％ 以下，其中在攤鋪第一再生料時(shí)，在乳化瀝青破乳前要及時(shí)進(jìn)行碾壓作業(yè)。
[0041] 當(dāng)采用本發(fā)明方法獲得的第一再生料和第二再生料進(jìn)行道路鋪筑時(shí)，測(cè)試其28d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度高達(dá)1.68MPa，這充分滿足高等級(jí)道路鋪筑材料的強(qiáng)度要求(0.8MPa)，甚至 達(dá)到了高速公路的強(qiáng)度要求，表明本發(fā)明的方法獲得的再生料能夠得到非常良好的再生利 用。 具體實(shí)施方案
[0042]下面結(jié)合以下實(shí)施例和對(duì)比例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方 式不限于此。
[0043] 實(shí)施例1
[0044]混凝土外加劑的制備
[0045]單體(1)的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
[0047]其中R1為甲基，R2為乙基，n為5,該單體可以通過(guò)將聚乙二醇和甲基基丙烯酸按照 常規(guī)酯化方法進(jìn)行酯化、然后將酯化產(chǎn)物與乙氧基氯按照常規(guī)消除反應(yīng)制得，或者可以直 接商購(gòu)自Sigma-Aldrich公司；
[0048]單體(II)的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：
該單體同樣可商購(gòu)自Sigma-Aldrich;
[0050]采用乳液聚合法，向500mL帶有機(jī)械攪拌裝置的圓底燒瓶中加入80g單體（I)和12g 單體（II)以及200mL去離子水，攪拌下通氮?dú)?，然后加入O.lg過(guò)硫酸銨作為引發(fā)劑，升溫至 聚合溫度，聚合溫度為80°C，保持反應(yīng)4小時(shí)，結(jié)束反應(yīng)后回收聚合產(chǎn)物，經(jīng)測(cè)量所得共聚物 的重均分子量為約1600。
[0051 ] 實(shí)施例2
[0052]使用W2000型銑刨機(jī)，對(duì)房涿段高等級(jí)公路的瀝青混凝土路面進(jìn)行銑刨，第一層銑 刨厚度為5cm，第二層銑刨厚度為10cm;對(duì)第一層銑刨料進(jìn)行篩分，收集10-30mm的顆粒，將 大于30mm的顆粒破碎后再次進(jìn)行篩分，獲得10-30mm的顆粒，記作顆粒A;將獲得的10-30_ 的顆粒與乳化瀝青、水泥和礦粉以90:1:2:5的重量比進(jìn)行混合再生，獲得再生料，記作第一 再生料，將小于l〇mm的顆粒收集備用，該顆粒記作顆粒B;其中，所述礦粉為鐵尾礦，該鐵尾 礦中Si0 2含量為43.0重量％，F(xiàn)e2〇3含量為21.0%，Al2〇 3含量為15.5，CaO含量為10.0重量％， MgO含量為2.5重量％，并且摻有基于鐵尾礦總重量計(jì)5.0 %氫氧化鈣，余量為其它雜質(zhì);對(duì) 第二層銑刨料進(jìn)行破碎，篩分收集10-20mm的顆粒，記作顆粒C，將顆粒C與顆粒B、水泥、普通 瀝青、石灰和實(shí)施例1制備的混凝土外加劑以40:25:8:8:3:0.02的重量比混合進(jìn)行再生，獲 得再生料，記作第二再生料。第一再生料用于鋪筑柔性基層路面的面層，第二再生料用于鋪 筑柔性基層路面的下基層，將拌和好的第一再生料或第二再生料采用按照熱拌瀝青混合料 攤鋪工藝進(jìn)行攤鋪，攤鋪速度為1.5m/min，鋼輪初壓3遍、膠輪復(fù)壓3遍、鋼輪終壓3遍，施工 結(jié)束后養(yǎng)護(hù)6d，使路面含水量降至1.5重量％以下，其中在攤鋪第一再生料時(shí)，在乳化瀝青 破乳前要及時(shí)進(jìn)行碾壓作業(yè)。測(cè)試其28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1.68MPa。
[0053] 對(duì)比例1
[0054]重復(fù)實(shí)施例2的操作，不同之處在于不使用混凝土外加劑。測(cè)試其28d無(wú)側(cè)限抗壓 強(qiáng)度為〇.62MPa。
[0055] 對(duì)比例2
[0056]重復(fù)實(shí)施例2的操作，不同之處在于使用市售聚羧酸系高性能減水劑作為混凝土 外加劑。測(cè)試其28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.97MPa。
[0057]由上述實(shí)施例和對(duì)比例明顯可知，通過(guò)采用本發(fā)明工藝，能夠以較低的成本使路 面銑刨料得到充分再利用，并且能夠使再生料鋪筑的道路滿足相關(guān)指標(biāo)要求。
[0058]本書(shū)面描述使用實(shí)例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠 制造和使用本發(fā)明。本發(fā)明的可授予專利的范圍由權(quán)利要求書(shū)限定，且可以包括本領(lǐng)域技 術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這種其它實(shí)例具有不異于權(quán)利要求書(shū)的字面語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)元 素，或者如果這種其它實(shí)例包括與權(quán)利要求書(shū)的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素， 則這種其它實(shí)例意圖處于權(quán)利要求書(shū)的范圍之內(nèi)。在不會(huì)造成不一致的程度下，通過(guò)參考 將本文中參考的所有引用之處并入本文中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種路面面層銑刨料的還原再生工藝，該工藝包括以下步驟： (1) 對(duì)瀝青混凝土路面進(jìn)行銑刨，第一層銑刨厚度為2-6cm，第二層銑刨厚度為7-lOcm; (2) 對(duì)第一層銑刨料進(jìn)行篩分，收集10-30mm的顆粒，將大于30mm的顆粒破碎后再次進(jìn) 行篩分，獲得l〇-3〇mm的顆粒，記作顆粒A;將獲得的10-30mm的顆粒與乳化瀝青、水泥和礦粉 以（90-95): (1-2): (2-3): (5-10)的重量比進(jìn)行混合再生，獲得再生料，記作第一再生料，將 小于10mm的顆粒收集備用，該顆粒記作顆粒B;其中， 所述礦粉為鐵尾礦，該鐵尾礦中Si02含量為35.0-45.0重量％，F(xiàn)e2〇3含量為20.0-22.0%， AI2O3含量為13.5-16.5，CaO含量為6.0重量%-10.0重量％，MgO含量為3.0-3.3重量％，并且摻 有基于鐵尾礦總重量計(jì)1.0-5.0%氫氧化鈣； (3) 對(duì)第二層銑刨料進(jìn)行破碎，篩分收集10-20mm的顆粒，記作顆粒C，將顆粒C與顆粒B、 水泥、普通瀝青、石灰和混凝土外加劑以（40-45): (20-30): (5-10): (5-10): (1-5): (0.001- 0.05)的重量比混合進(jìn)行再生，獲得再生料，記作第二再生料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原再生工藝，其中所述乳化瀝青為慢裂快凝陽(yáng)離子型乳化 瀝青。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的還原再生工藝，其中所述乳化瀝青通過(guò)使用N-[2-羥基-3-壬 基酚聚氧乙烯醚]丙基三甲基氯化銨作為乳化劑制得。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的還原再生工藝，第一層銑刨料和第二層銑刨料再 生中所使用的水泥的初凝時(shí)間2 3h，終凝時(shí)間2 6h，3天抗壓強(qiáng)度212.0Mpa，28天抗壓強(qiáng) 度之 33 · 5Mpa。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的還原再生工藝，所述石灰為消石灰，其CaO+MgO含 量大于50%重量。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的還原再生工藝，其中所述路面面層為服役超過(guò)8年 的瀝青混凝土路面。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述還原再生工藝獲得的再生料的應(yīng)用，第一再生料用 于鋪筑柔性基層路面的面層或上基層，所述第二再生料用于鋪筑柔性基層路面的上基層、 下基層或底基層。8. 根據(jù)權(quán)利要求7的應(yīng)用，其中將拌和好的第一再生料或第二再生料采用按照熱拌瀝 青混合料攤鋪工藝進(jìn)行攤鋪，攤鋪速度為1.0-2. Om/min，鋼輪初壓3遍、膠輪復(fù)壓3遍、鋼輪 終壓3遍，施工結(jié)束后養(yǎng)護(hù)3~6d，使路面含水量降至1.5重量％以下，其中在攤鋪第一再生料 時(shí)，在乳化瀝青破乳前要及時(shí)進(jìn)行碾壓作業(yè)。
【文檔編號(hào)】C08F220/28GK105839506SQ201610162826
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月21日
【發(fā)明人】李建勇, 梁超, 吳晟, 崔保磊
【申請(qǐng)人】北京奧潤(rùn)開(kāi)元環(huán)保科技研究院有限公司