[发明专利]一种就地温拌聚氨酯改性沥青全再生混合料及其设计方法

说明书

一种就地温拌聚氨酯改性沥青全再生混合料及其设计方法，涉及再生沥青路面技术领域。本发明的目的是解决现有老旧沥青路面难以实现全再生的技术瓶颈，以及传统就地再生沥青路面的路用性能对级配较为敏感且因级配不易控制而造成其区域差异性较大的问题。方案要点：步骤包括原材料准备、旧沥青抽提、级配设计、集料配制、聚氨酯改性新沥青配制、基于Taguchi方法的材料与工艺参数确定、级配不敏感性验证和路用性能表征。本发明不仅适用于公路沥青路面的全再生，还适用于沥青混凝土桥面的全再生。

技术领域：

本发明涉及一种就地温拌聚氨酯改性沥青全再生混合料及其设计方法，属于再生沥青路面领域，具体涉及一种基于Taguchi方法的就地温拌聚氨酯改性沥青全再生混合料及其配合比设计方法。

背景技术：

我国每年仅干线公路的维修养护能产生超过1.6亿吨的沥青路面旧料，并且由于我国道路养护需求的增长这一数字还在递增，而其中仅有20％得到循环利用。另一方面，由于沥青路面旧料对再生沥青混合料的性能影响较大，既有再生技术中老旧沥青路面的再生利用率较低。老旧沥青路面的全再生(集料100％使用旧料)技术势在必行。然而，当前老旧沥青路面的全再生技术仍较为匮乏，尚不成体系。

由于聚合物改性沥青不仅能大幅度提高沥青及其混合料的路用性能，还能降低施工的拌和温度，甚至实现道路铺装层的冷拌冷铺施工工艺，聚合物改性沥青可以用于老旧沥青路面全再生的胶结料，达到节能减排的目的，特别是聚氨酯改性沥青。目前，尚未发现聚氨酯改性沥青在沥青路面全再生领域中的应用，亟需一整套聚氨酯改性沥青全再生路面的应用技术。

发明内容：

为解决现有老旧沥青路面较难实现全再生的技术问题，以及传统就地再生沥青路面的路用性能对级配较为敏感且因级配不易控制而造成其区域差异性较大的问题，本发明的目的在于提供一种就地温拌聚氨酯改性沥青全再生混合料及其设计方法。

本发明所采用的技术方案为：设计方法包括以下步骤：

步骤一、原材料准备：聚氨酯胶结料、新沥青和沥青路面旧料，其中，聚氨酯胶结料指具有一定质量配比的聚氨酯预聚体和扩链剂组成的胶结料，沥青路面旧料表面含旧沥青；

步骤二、旧沥青抽提：对沥青路面旧料进行沥青的抽提，获得旧沥青和不含旧沥青的旧集料，计算沥青路面旧料的旧沥青含量；

步骤三、级配设计：就地温拌聚氨酯改性沥青全再生路面在施工时拟采用旧沥青路面铣刨后的全部旧料，不采用新集料，其级配设计为旧沥青路面的级配；

步骤四、集料配制：将步骤二所得的旧集料置于60℃～85℃的干燥箱中进行烘干处理，待其恒重后自然冷却至室温，并按步骤三所设计的级配进行混合，得到混合好的集料；

步骤五、聚氨酯改性新沥青配制：将聚氨酯预聚体、相容剂、扩链剂和其它助剂按一定比例分别加入至120℃～130℃恒温的新沥青中搅拌均匀，得到聚氨酯改性新沥青；

步骤六、材料与工艺参数确定：在保证不少于1小时的施工时间前提下，初选4种聚氨酯胶结料配方、4组聚氨酯胶结料掺量、4组油石比、4组拌和温度和4组拌和时间，以空隙率(VV)、矿料间隙率(VMA)和马歇尔稳定度(MS)为混合料性能的评价指标，按照公路沥青路面再生技术规范要求，选择L₁₆(4⁵)正交表，利用Taguchi方法确定聚氨酯胶结料配方、聚氨酯胶结料掺量、油石比、拌和温度和拌和时间；

步骤七、级配不敏感性验证：在设计级配所在级配上/下限范围内，任意选择5种差异性较大的级配，采用步骤六所获得的材料与工艺参数，制备5种不同级配的全再生沥青混合料，测试不同混合料的马歇尔稳定度(MS_n，其中n＝1，2，3，4，5)，若MS_n与平均马歇尔稳定度差值的绝对值与的比值均不大于15％，

即，