CN105408280A

CN105408280A - 常温再生沥青组合物以及利用该组合物铺设道路的方法

Info

Publication number: CN105408280A
Application number: CN201580000872.0A
Authority: CN
Inventors: 全韩石
Original assignee: Shinzaki Corp
Current assignee: Shinzaki Corp
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2016-03-16
Also published as: KR101433172B1; WO2015130105A1; US20160137843A1

Abstract

本发明提供一种常温再生沥青组合物以及使用该组合物铺设道路的方法，所述常温再生沥青组合物的特征在于包括：60～93重量％的沥青混凝土再生集料；0.1～30重量％的新集料或用于混凝土的再生集料；以及2～5重量％的石灰石粉，由此提高资源再生和资源节约的效果，不产生温室气体和有害气体，具有环保特点，能在常温直接进行路面铺设，即使所述路面潮湿时也容易施工，缩短铺设时间，节省施工费，铺设施工后能提前开通，提高流动性、粘附性、耐化学性以及耐裂性，并且减少干燥收缩，以使耐久性和公用性最大化。

Description

常温再生沥青组合物以及利用该组合物铺设道路的方法

技术领域

本发明涉及土木材料领域，更具体的涉及一种常温再生沥青组合物以及利用该组合物铺设道路的方法。

背景技术

近来，物流及重型车辆的增多导致了交通拥堵，出现拥堵区间的频率在不断上升，韩国道路已经达到饱和状态。

相应地，随着道路的扩张、铺设及道路平面切削等产生大量废旧沥青混凝土。因此，再生废旧沥青混凝土的方法成为一个重要的问题。

并且，保养和维修铺设道路需要大量的成本和时间，并且为了获得新的材料，耗费大量的物质资源和能源来开采集料(aggregates)。连续、不加选择地使用集料引发大量的问题，引起了环境破坏、资源枯竭等严重的问题。

为了解决这些问题，为了回收利用废旧沥青混凝土，现在有加热再生沥青混合物的方法、就地加热表层回收利用的方法等。

然而，这些方法需要昂贵的制造设备。并且，需要通过高温加热进行施工，而不是在常温下施工。因此，加热增加了燃料成本、会产生大量有害气体和二氧化碳、施工复杂、加热会使沥青氧化和老化，这会导致混合物剥离和开裂。因此不利于铺设道路的耐久性和公用性。

近来，作为解决这些问题的方法，使用一种常温再生沥青混凝土混合物。

传统的常温再生沥青混凝土混合物作为填充材料，使用与水泥和水反应的材料。

该填充材料遵守“GRF4026：10再生常温沥青混凝土混合物5.2项”中描述的铺设用填充材料标准。

然而，路基应使用乳化沥青，其不满足填料的使用标准，并且在施工后会由于水泥的水化反应发生开裂、剥离及脱落等现象。

并且，在再生常温沥青混凝土混合物的上部叠加上层(中间层、表层)，由于会因为与上层之间的附着面出现粘接不良而出现分离的现象。这是导致路面出现诸如反射开裂、滑脱断裂、疲劳开裂(龟背开裂)等损坏的主要原因。

即，传统的使用与水泥和水反应的填料的常温再生沥青混凝土混合物在铺设路面后只是处于围住集料颗粒的状态，而没有起到作为填料填充孔的作用，不具有混合物中最重要的质量特性。

相应地，过量的孔导致渗透系数上升，因此会导致提早出现老化、开裂、剥离、凹坑等，具有耐久性弱的问题。

发明内容

技术问题

本发明用于解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种常温再生沥青组合物以及一种使用该组合物铺设道路的方法，提高资源再生和资源节约的效果，不产生温室气体和有害气体，具有环保特点，能在常温直接进行路面铺设，即使所述路面潮湿时也容易施工，缩短铺设时间，节省施工费，铺设施工后能提前开通，提高流动性、粘附性、耐化学性以及耐裂性，并且减少干燥收缩，以使耐久性和公用性最大化。

技术方案

为了实现上述效果，本发明提供一种常温再生沥青组合物，特点为包括60～93重量％的沥青混凝土再生集料；0.1～30重量％的新集料或用于混凝土的再生集料；以及2～5重量％的石灰石粉。

优选进一步包括3～7重量％的改性乳化沥青。

所述改性乳化沥青优选包括40～55重量％的纯沥青。

所述改性乳化沥青优选包括丙烯酸聚合物乳液沥青，并且所述丙烯酸聚合物乳液沥青优选包括1-5重量％的丙烯酸乳液。

优选进一步包括3.5～10重量％的阳离子乳化沥青。

所述阳离子乳化沥青优选包括40～52重量％的沥青(AP-3)；1～1.3重量％的乳化剂；0.1～1.15重量％的氯化钙；0.01～0.15重量％的盐酸；45～55重量％的水；以及1～3重量％的丙烯酸聚合物乳液。

优选进一步包括1～3重量％的再生添加剂。

所述再生添加剂优选进一步包括10～80重量％的固体碳组分。

所述石灰石粉优选相比于总重包括51.1～4.8重量份的CaO和1.5～2.5重量份的添加剂

所述石灰石粉优选包括丰村(Pungchon)高纯石灰石微粉。

所述添加剂优选为Al₂O₃、SiO₃、、Fe₂O₃和MgO中的任意一种或至少两种形成的混合物中的任意一种。

本发明提供一种使用所述的常温再生沥青组合物铺设道路的方法，其特征在于，所述方法包括：制备所述常温再生沥青组合物的步骤；在需要新铺设的部位及维修的部位铺设所述常温再生沥青组合物后压实和养护所述组合物的铺设、压实及养护步骤；以及在压实的常温再生沥青组合物上涂覆装饰材料并进行养护的装饰材料涂覆步骤所述组合物。

所述装饰材料优选为丙烯酸聚合物乳液沥青形成的改性乳化沥青或阳离子乳化沥青中的任一种或由至少两种形成的混合物，并且在涂覆所述装饰材料的步骤，所述装饰材料以每单位面积(m²/L)0.1-2.0重量％的量进行涂覆。

技术效果

本发明提供一种常温再生沥青组合物以及一种使用该组合物铺设道路的方法，由此提高资源再生和资源节约的效果，不产生温室气体和有害气体，具有环保特点，能在常温直接进行路面铺设，即使所述路面潮湿时也容易施工，缩短铺设时间，节省施工费，铺设施工后能提前开通，提高流动性、粘附性、耐化学性以及耐裂性，并且减少干燥收缩，以使耐久性和公用性最大化。

附图说明

图1是使用根据本发明的常温再生沥青组合物铺设道路的方法的流程图。

具体实施方式

下面将参考随附的表格详细描述本发明的实施例。

如以下表1所示，根据本发明的常温再生沥青组合物的特征为包括60～93重量％的沥青混凝土再生集料；0.1～30重量％的新集料或用于混凝土的再生集料；以及2～5重量％的石灰石粉。

表1显示了上述组分的组成比例。

[表1]

组分	组成比例(重量％)
		沥青混凝土再生集料	60～93
新集料或用于混凝土的再生集料	0.1～30
		石灰石粉	2～5
改性乳化沥青	3～7

本发明的常温再生沥青组合物是用于道路铺设、用于工业用地铺设、用于土木、建筑工程地面铺设的组合物，以解决传统的常温沥青混凝土混合物的问题。

通过本发明的常温再生沥青组合物能够实现以下效果。

首先，能在常温下直接施工而不需要单独的加热步骤，由于不需要混合通常使用的水泥和水，缩短了养护时间，因此能够缩短工期、提高施工性，并由此节省了施工费。

第二，回收利用了废旧沥青混凝土，因此具有资源再生和资源节约的效果，由于通过非加热方法进行生产，不使用煤燃料，因此不产生温室气体和有害气体，由于通过常温混合方法施工，没有粉尘引起环境污染的问题，因此具有环保效果。

第三，保证了沥青的流动性，通过提高集料之间的粘合性提高粘附性，通过增强耐潮湿性提高耐干燥收缩性、耐剥离性及耐裂性，通过防止塑性变形提高铺设道路的耐久性和公用性。

第四，在铺设施工后能提前开通，因此就道路的可用性和稳定性而言是优选的。

第五，根据本发明的使用沥青组合物进行施工的方法，为确保具有优良的粘附性、物理稳定性、耐化学性以及优良的耐道路油类组分的铺设体而进行装饰涂覆作业。

由此，由于在施工后不产生粉尘，因此不会产生环境不利因素，由于防止铺设面的表面有湿气时因不粘附而分离的现象，因此潮湿的表面也容易施工。

本发明的能够得到上述效果的沥青组合物包括60～93重量％的通过破碎、粉碎废旧沥青混凝土获得的沥青混凝土再生集料以及0.1～30重量％的新集料或用于混凝土的再生集料。

上述沥青混凝土再生集料、新集料或用于混凝土的再生集料以及石灰石粉的混合比例设置为符合“GRF4026：10再生常温沥青混凝土混合物5项”中描述的标准混合颗粒标准。

具体地，根据沥青混凝土再生集料的KSF2357：09用于沥青混合物的集料5项，每集料尺寸所述沥青混凝土再生集料的颗粒标准，颗粒大小为每100重量％筛40～5、25～5、20～5、13～2.5、10～0和5～0毫米。每集料尺寸所述新集料的颗粒标准为每100重量％筛40～5、25～5、20～5、13～2.5、10～0、和5～0毫米。

并且，根据KSF2573：11用于混凝土的再生集料，5节每集料尺寸所述用于混凝土的再生集料的颗粒标准，颗粒大小为每100重量％筛40～2.5和25～2.5毫米。

然后混合疏水性石灰石粉，该疏水性石灰石粉具有满足混合物的重要质量特性即孔隙度参考值的作用，耐湿性强且具有抗剥离剂的作用。

石灰石粉为丰村(Pungchon)高纯石灰石沉淀，主要由碳酸钙(CaCO₃)(50重量％或更多)构成，优选按块、粉末、微粉等颗粒大小通过破碎或粉碎步骤制造成包括51.1～54.8重量份的主要组分CaO与1.5～2.5重量份的添加剂。

添加剂优选为Al₂O₃、SiO₃、Fe₂O₃、和MgO中的任意一种或至少两种形成的混合物。

具体地，石灰石粉为对油的亲和性大于对水的亲和性的非极性物质。

所述石灰石粉末具有强的疏水性形成球体，而排斥水相比于亲水具有更大的接触角度，而由于对水高特异性的亲和力在表面上更广泛的分布。

并且，与疏水性细胞膜的细胞保持功能之间的关联性增大，因此细胞膜内和细胞膜外的水溶性物质(离子或极性分子)不容易穿过单位膜移动，因此细胞内环境保持不变。

具有疏水性的亲脂性基团，像油组分一样具有由碳和氧相互结合形成的链形分子结构，因此具有易溶于油但不易溶于水的特性。

从化学上来讲，在表面形成纳米图样，与液滴的接触面积增大，因此效果增强，从而具有超疏水性。因此，具有化合物亲和性、还原性、溶剂性、空气硬化性、膨胀性、吸湿性、杀菌性等特性。

从物理上来讲，具有均质性、稳定性、加工性、平滑性、加固性、耐火隔热性、隔音性、荧光性等特性。

同时，根据本发明的沥青组合物优选包括3～7重量％的改性乳化沥青。

通过包括乳化沥青，能够支撑车辆的重量，吸收来自该重量的冲击和形变，能够达到提高铺设道路的耐久性和公用性的效果。

改性乳化沥青包括40～55重量％的纯沥青，从而满足“GRF4026：2010再生用常温沥青混凝土混合物的标准混合规定”描述的标准。

根据本发明，将丙烯酸聚合物乳液(polyacrylicEmulsion)沥青用作改性乳化沥青，由此提高集料之间的附着力、填充孔隙，丙烯酸聚合物作为对粘附的材料的优异的粘合剂和涂覆剂，显著提高优良的结合性、粘附强度、柔软性、耐磨性、耐化学性、离子稳定性、物理稳定性、耐油性、涂覆表面的表面性质等物理化学性能。

即，所述丙烯酸聚合物乳液沥青包括1～5重量％的通过提高其粘弹性使乳液稳定化的丙烯酸乳液，由此能够得到以下效果：高粘度和优良的粘附性和弹性、增强的强度和抗张强度使得集料之间的粘附力长时间维持以避免开裂，对化学物质具有优异的耐久性，因此能够保护路面，具有对交通量的耐久性即强的抵抗塑性形变的性能。

同时，根据本发明的沥青组合物可以单独包括3.5～10重量％的阳离子乳化沥青，以此替代上述改性乳化沥青。

包括所述阳离子乳化沥青的内容物的情况下可具有最大化沥青的物理化学性能的作用，诸如粘附强度，弹性，耐磨性，耐化学性，离子稳定性，物理稳定性等。

如表2所示，阳离子乳化沥青优选包括40～52重量％的沥青(AP～3)；1～1.3重量％的乳化剂；0.1～1.15重量％的氯化钙；0.01～0.15重量％的盐酸；45～55重量％的水；以及1～3重量％的丙烯酸聚合物乳液。

[表2]

组分	组成比例(重量％)
		AP～3	40～52
乳化剂	1～1.3
		氯化钙	0.1～1.15
盐酸	0.01～0.15
		水	45～55
丙烯酸聚合物乳液	1～3

所述沥青(AP-3)指渗透率为KSM2201(渗透率分类标准)和KSM2208(粘度分类标准)中80～100范围的铺设道路用沥青。

本发明的沥青组合物优选进一步包括1～3重量％的再生添加剂。

再生添加剂的功能是恢复本发明的沥青组合物的组成即沥青混凝土再生集料中包含的废弃沥青的性能(提高渗透性和粘性)。

为了进一步提高石灰石粉和集料之间的混和性及沥青混凝土的性能，优选的使用具有218℃以上燃点(CoC)、15～85的运动粘度(25℃，SFS)，在薄膜加热后粘度比(60℃)为2以下、在薄膜加热后质量变化率(％)为±3以下的含碳组分的乳液(固体含量10重量％～80重量％)。

类似于乳化沥青，再生添加剂的混合比例也满足描述在“GRF4026：10再生常温沥青混凝土混合物6项质量”中规定的稳定性、流速值、孔隙度、饱和度等。

为了通过再生添加剂恢复包含在沥青混凝土再生集料中的废弃沥青的性能，所述再生添加剂优选包括10～80重量％的固体碳组分，其具有强的粘附性且同时能深入渗透到废弃沥青中，不会引起腐蚀，随着时间流逝具有着色效果，不会褪色、并且具有优秀的着色效果。

包括含所述碳组分的再生添加剂的情况下，具有优良的作业性和粘附强度，不会产生污染，干膜不会对人造成危害的效果。

表3显示了进一步包括上述再生添加剂和乳化的沥青的本发明的沥青组合物的各组分混合比例。

[表3]

组分	组成比例(重量％)
		沥青混凝土再生集料	60～93
新集料或用于混凝土的再生集料	0.1～30
		石灰石粉	2～5
改性乳化沥青	3～7
		再生添加剂	1～3

使用本发明的常温再生沥青组合物铺设道路的方法包括以下步骤：

首先，添加沥青混凝土再生集料、新集料或用于混凝土的再生集料、石灰石粉及改性乳化沥青和再生添加剂制备常温再生沥青组合物。

在需要新铺设道路的部位及维修的部位铺设常温再生沥青组合物，然后压实并进行养护作业。

优选地，所述压实步骤包括用碎石压路机压实4次的第一步、用轮胎式压路机压实8次的第二步、用串联式压路机压实4次的第三步及用串联式压路机压(复合辊)精压实的第四步，总共进行4次压实步骤。

接着，在结束压实步骤后的常温再生沥青组合物上涂覆装饰材料，然后进行养护。

所述装饰材料使用作为丙烯酸聚合物乳液阳离子改性乳化沥青或阳离子乳化沥青，以每单位面积(m²/L)0.1～2.0重量％的量涂覆。

即，使用改性乳化沥青或阳离子乳化沥青作为装饰材料的情况下提高了粘附性、物理稳定性、耐化学性、涂覆表面的表面性质、对油组分的耐油性，并且因为施工后没有粉尘产生，因此就环境而言更优选，并且铺设面的表面潮湿时也容易进行施工。

下面，为了调查本发明的效果，对实施例进行说明。

为了对本发明的常温再生沥青组合物进行性能测试，制备沥青组合物如下。

沥青混凝土再生集料及新集料或用于混凝土的再生集料根据“KSF2357：09，4项”中描述的质量，使用具有2.50％以上的密度、3.0％的吸收率、40％以下的磨耗率的集料，石灰石粉使用满足5项粒度标准的集料即集料号分别为467号、57号、67号、78号的石灰石粉，使用再生添加剂和丙烯酸聚合物乳液阳离子乳化沥青，根据“GRF4026：10再生常温沥青混凝土混合物5项”种类的标准组成粒度标准混合。

而且，石灰石粉在铺设道路时作为填料满足了孔隙率这一重要质量特性。因此，根据“KSF3501：08沥青铺设用填料，3项”中所描述的质量及性能进行测试，并分析石灰石粉中含有的主要组分和微量组分。

表4显示了石灰石粉的性能测试结果。

[表4]

测试项目	测试方法	单位	测试标准	测试结果
					粒度(通过筛质量百分比)600μm	KS F 3501	％	100	100
粒度(通过筛质量百分比)300μm	KS F 3501	％	95以上	99
					粒度(通过筛质量百分比)150μm	KS F 3501	％	90以上	96
粒度(通过筛质量百分比)75μm	KS F 3501	％	70以上	88
					粒度(通过筛质量百分比)45μm	KS F 3501	％	-	55
含水量	KS F 3501	％	1.0以下	0.2
					密度	KS L 5110	g/cm²	-	2.78

如表4所示，作为填料具有优良的满足孔隙度的性能。

表5显示了石灰石粉中的主要组分和微量组分的分析结果。

[表5]

如表5所示，可以确定的是石灰石粉是作为主要组分的CaO的含量高、添加剂含量极低的高质量的石灰石粉。

并且，可以确定所述石灰石粉的耐湿性强以及防剥离性能非常优异。

接着，为了进行丙烯酸聚合物乳液阳离子乳化沥青的性能测试，根据“KSM2203：08乳化沥青，5项”进行质量及性能的测试。

表6显示了改性乳化沥青的质量测试结果。

[表6]

如表6所示，本发明的改性乳化沥青符合“KSM2203：08乳化沥青的质量标准和性能标准”中的所有要求，获得了满意的提高耐久性和公用性的结果。

这里添加用于恢复包含在沥青混凝土再生集料中的废弃沥青性能的再生添加剂。

再生添加剂使用含有碳组分(固体含量10重量％～80重量％)的乳液，其具有218℃以上的燃点(CoC)、15-85的运动粘度(25℃，SFS)、在薄膜加热后粘度比(60℃)为2以下、在薄膜加热后质量变化率(％)为3以下，具有优良的粘附性和着色效果，能够使混合物稳定。

接着，为了对本发明的常温再生沥青混合物进行质量测试，将82.0重量％的沥青混凝土再生集料、8.0重量％的用于混凝土的再生集料、4.0重量％的石灰石粉混合，并将1.7重量％的再生添加剂和4.3重量％的丙烯酸聚合物乳液阳离子乳化沥青添加到其中，以制备混合物。

对于如上制备的混合物，基于“GRF4026：10R再生常温沥青混凝土混合物，8项准备和制备检测试样的方法”，根据SSSF2350获得混合物样本。

将获得的混合物样本进行“KSF2337，3.5项”中描述的马歇尔击实法75次，以制备检测试样。在(60±1)℃烘箱中养护48小时并在常温的室内放置2小时后去模。为进行测试，将去模的试样放进温度为(25±1)℃的空气浴槽中保持2小时。之后，根据“KSF2337”测量混合物的稳定性和流速值并根据“KSF2364”测量混合物的孔隙率。

表7显示了常温再生沥青混合物的质量测试结果。

[表7]

测试项目	测试结果	单位	测试标准	测试结果
					稳定性(25℃)	KS F 2337	N	3500以上	16730
流速值	KS F 2337	1/100cm	10～50	30
					孔隙率	KS F 2364	％	3～12	5.8

如表7所示，作为质量测试结果，本发明的常温再生沥青混合物满足所有的质量测试标准并且还具有非常好的稳定性和孔隙度。

因此，可以确定本发明的沥青混合物有效防止塑性形变并且在提高耐久性和公用性上有很大效果。

进一步地，使用本发明的沥青混合物的铺设方法包括使用改性乳化沥青铺设装饰步骤。

通过该步骤提高耐水性、长期稳定进行保护，解决传统的铺设体寿命短的问题，消除了铺设后粉尘引起环境破坏的问题，由此保证了环保性，同时实现了低碳绿色增长。

应理解上述说明书通过举例的方式仅描述了本发明的部分优选实施例，不意于对本发明的限制。以上描述的本发明的技术思想以及以此为基础的技术思想应解释为落入本发明的范围。

Claims

1.一种常温再生沥青组合物，其特征在于包括：

60～93重量％的沥青混凝土再生集料；

0.1～30重量％的新集料或用于混凝土的再生集料；以及

2～5重量％的石灰石粉。

2.根据权利要求1所述的常温再生沥青组合物，其特征在于进一步包括3-7重量％的改性乳化沥青。

3.根据权利要求2所述的常温再生沥青组合物，其特征在于所述改性乳化沥青包括40～55重量％的纯沥青。

4.根据权利要求2所述的常温再生沥青组合物，其特征在于所述改性乳化沥青包括丙烯酸聚合物乳液沥青，并且所述丙烯酸聚合物乳液沥青包括1-5重量％的丙烯酸乳液。

5.根据权利要求1所述的常温再生沥青组合物，其特征在于进一步包括3.5-10重量％的阳离子乳化沥青。

6.根据权利要求5所述的常温再生沥青组合物，其特征在于所述阳离子乳化沥青包括：

40～52重量％的沥青(AP-3)；

1～1.3重量％的乳化剂；

0.1～1.15重量％的氯化钙；

0.01～0.15重量％的盐酸；

45～55重量％的水；以及

1～3重量％的丙烯酸聚合物乳液。

7.根据权利要求1所述的常温再生沥青组合物，其特征在于进一步包括1～3重量％的再生添加剂。

8.根据权利要求7所述的常温再生沥青组合物，其特征在于所再生添加剂包括10～80重量％的固体碳组分。

9.根据权利要求1所述的常温再生沥青组合物，其特征在于所述石灰石粉相比于总重包括51.1～54.8重量份的CaO和1.5～2.5重量份的添加剂。

10.根据权利要求9所述的常温再生沥青组合物，其特征在于所述石灰石粉包括丰村高纯石灰石微粉。

11.根据权利要求9所述的常温再生沥青组合物，其特征在于所述添加剂为Al₂O₃、SiO₃、Fe₂O₃和MgO中的任意一种或至少两种的混合物。

12.一种使用权利要求1-11中任一项所述的常温再生沥青组合物铺设道路的方法，其特征在于，所述方法包括：

制备所述常温再生沥青组合物的步骤；

在需要新铺设的部位及维修的部位铺设所述常温再生沥青组合物后压实和养护所述组合物的铺设、压实及养护步骤；以及

在压实的所述常温再生沥青组合物上涂覆装饰材料并进行养护的装饰材料涂覆步骤。

13.根据权利要求12所述的铺设道路的方法，其特征在于，所述装饰材料为丙烯酸聚合物乳液沥青形成的改性乳化沥青或阳离子乳化沥青中的任一种或由至少两种形成的混合物，并且在涂覆所述装饰材料的步骤，所述装饰材料以每单位面积(m²/L)0.1-2.0重量％的量进行涂覆。