本发明属于道路工程技术领域，涉及再生剂，具体涉及一种高性能沥青路面再生剂及其制备方法。
背景技术：
面对巨大的养护维修市场，每年路面的维修养护都会产生大量的沥青混合料废料，这些废弃的旧沥青混合料不仅占用大量的土地，还会造成生态环境污染。同时，还需要生产大量的新沥青混合料用以代替废弃旧沥青混合料，耗费大量的资源和建设资金。并且，随着环保理念的逐步深入人心，高品质集料的开采越来越困难。因此，对公路旧沥青路面材料进行再生利用，有着显著的经济、社会和环境效益。沥青路面热再生技术凭借其特有的技术优势，已然成为当前高速公路养护的核心技术，已经在多个省市得到良好的推广。
沥青路面材料热再生技术的关键为沥青的再生技术，所以再生技术的关键在于旧沥青性能的再生恢复，而沥青再生为沥青老化的逆过程，因此研究沥青老化后路用性能的衰减规律以及老化机理对沥青再生剂的研发具有重要指导意义。在前期研究过程中已达成的统一认识是，在老化过程中，轻质组分挥发，沥青质发生缔合作用，生成超分子结构并发生沉聚作用，促使沥青体系向凝胶化转变。所以在再生剂研究中，几乎都是基于此机理进行组分调和来达到性能恢复，并没有考虑到老化沥青的活化激发以及旧料和再生工艺对性能恢复的影响，对沥青路面的病害针对性不强。加之加热搅拌过程中，再生剂与老化沥青的接触时间只有60s左右，因此调和修复效果很有限。并且，再生剂中添加的大量轻质油分易挥发，不能长期稳定存在，改善效果停留在初期，所以导致目前沥青路面热再生技术在我国不同地区存在褒贬不一的情况。
因此，随着高等级公路养护维修浪潮的到来，以及优质矿质石料的匮乏，亟需开发出性能优异的沥青路面再生剂，以提升沥青路面热再生效果，延长其服役寿命，具有重要的经济和社会效益。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种高性能沥青路面再生剂及其制备方法，解决现有的再生剂技术中的渗透和修复效果不良且性能改善不佳的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种高性能沥青路面再生剂，以重量份数计，由以下原料制成：活化组分为60～70份，渗透组分为5～10份，增塑组分为10～15份，改性组分为8～15份，抗老化组分为3～6，原料的重量份数之和为100份。
本发明还具有如下技术特征：
具体的：
所述的活化组分由1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、乙二醇乙醚醋酸酯和1-辛醇按1:2:0.5:1的重量比混合制成；
所述的渗透组分由非离子型润湿剂、分散剂和润湿分散剂按1:2:1的重量比例混合制成；
所述的增塑组分包括桐油、棕榈油、柏木油、茶叶籽油、马来酸二丁酯、二酸酐和催化剂碘按4:2:3:2:1:1:1的重量比例制成；
所述的改性组分由固体树脂、附着力增进剂和钛酸四丁酯按2:1:0.5的重量比混合制成；
所述抗老化组分由十八烷基3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯、2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和2-(4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚按2:1:2的重量比混合制成。
具体的，所述的增塑组分的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将桐油、棕榈油、柏木油和茶叶籽油混合均匀，得到混合物a；
步骤二，将混合物a与马来酸二丁酯和丁二酸酐加入反应釜中，再加入催化剂碘，以100rpm的速度搅拌并通入氮气，在30min时间内升温至280℃，恒温搅拌反应5h；
步骤三，反应结束后氮气保护下冷却至室温，滤去固体催化剂，收集油状滤液加入2倍重量的石油醚，萃取2次，得到粘稠液体，即增塑组分。
本发明还保护一种高性能沥青路面再生剂的制备方法，该方法采用如上所述的高性能沥青路面再生剂的配方。
具体的，该方法的具体过程为：将活化组分加热至80℃后，加入渗透组分，以1000rpm的速度剪切10min；升温至120℃，加入增塑组分，以3000rpm的速度剪切20min；恒温加入改性组分，以3000rpm的速度剪切10min；恒温加入抗老化组分，以3000rpm的速度剪切10min；然后冷却至室温，制得环保型沥青路面再生剂。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
(ⅰ)本发明选用热稳定性类物质1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、乙二醇乙醚醋酸酯和1-辛醇的协同组合作为活化组分来替代传统的芳烃油活化组分，不仅能大幅改善再生剂的热稳定性，提高再生混合料的长期老化性能。同时，活化组分分子链上的极性部分能定向排列于沥青质的极性部位，对老化沥青质的极性基团起到包围的作用，削弱极性沥青质分子链之间的吸引力；另外活化组分分子链的非极性部分夹杂在沥青质分子链之间，起到了离散分子链的作用，从而使沥青质分子链的移动变得更容易，宏观上表现为起到老化沥青质的软化和混溶效果，也即活化激发作用。此外，由于活化组分的粘度较低，可促进沥青质的分散与移动，改善其与增塑组分和改性组分的混溶效果，从而改善老化沥青的变形和粘附行为。
(ⅱ)本发明所选用的三种表面活性剂含有空间位阻作用较强的羧基、羟基和醚基等官能团，可与沥青质表面的杂原子发生酸碱或氢键作用，从而在沥青质颗粒表面形成空间稳定层，颗粒间斥力增大，使得沥青质缔合结构发生解缔，沥青质颗粒得到很好分散，缔合度降低；同时，所选用的表面活性剂分子在沥青质表面形成良好的溶剂化层，从而使得沥青质颗粒的有效尺寸增大，沥青质与新沥青之间的溶解度梯度减小，提高渗透效果，并进一步促进活化组分效果的发挥。
(ⅲ)本发明所制备的增塑剂相对传统增塑剂来说，无毒无害，原材料来源广泛。并且其分子量在5000～10000之间，属于分子量较大的长链分子结构，其较强的极性基团加强了酯基中的羰基与沥青质分子的相互作用，更易与聚氯乙烯链段缠绕，形成牢固的交联结构，稳定致密，延长分解平衡区，维持较高的热分解稳定性，所以高温性能稳定，在低温条件下又能促使沥青保持优良的变形性能。
(ⅳ)本发明所选用的固体树脂、附着力增进剂和钛酸四丁酯可改进再生沥青与集料表面的化学粘附，尤其是酸性集料，在集料表面形成较软的粘附层，缓解老化沥青质的黑石子效应，同时还能避免传统的增粘剂增大沥青膜厚度带来的负面作用，提高再生混合料的水稳定性。
(ⅴ)本发明制备工艺简单，原材料来源广泛，从沥青老化的机理出发，并考虑老化组分的活化与性能调和，所制备的再生剂路用性能优越。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
本发明所采用的原料均为现有技术中市售的已知产品，作为本发明的优选条件，部分原料规格如下：
非离子型润湿剂的型号为carbowetga-100。
分散剂的型号为disponer904s。
润湿分散剂的型号为wet250。
固体树脂的型号为tegolth。
附着力增进剂的型号为adherantplh。
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例给出一种高性能沥青路面再生剂，以重量份数计，由以下原料制成：活化组分为60份，渗透组分为10份，增塑组分为13份，改性组分为13份，抗老化组分为4份。
具体的：
活化组分由1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、乙二醇乙醚醋酸酯和1-辛醇按1:2:0.5:1的重量比混合制成；
渗透组分由非离子型润湿剂、分散剂和润湿分散剂按1:2:1的重量比例混合制成；
增塑组分包括桐油、棕榈油、柏木油、茶叶籽油、马来酸二丁酯、二酸酐和催化剂碘按4:2:3:2:1:1:1的重量比例制成；
改性组分由固体树脂、附着力增进剂和钛酸四丁酯按2:1:0.5的重量比混合制成；
所述抗老化组分由十八烷基3-(3,5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯、2,2'-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)和2-(4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基)-5-辛氧基酚按2:1:2的重量比混合制成。
进一步的，增塑组分的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将桐油、棕榈油、柏木油和茶叶籽油混合均匀，得到混合物a；
步骤二，将混合物a与马来酸二丁酯和丁二酸酐加入反应釜中，再加入催化剂碘，以100rpm的速度搅拌并通入氮气，在30min时间内升温至280℃，恒温搅拌反应5h；
步骤三，反应结束后氮气保护下冷却至室温，滤去固体催化剂，收集油状滤液加入2倍重量的石油醚，萃取2次，得到粘稠液体，即增塑组分。
本实施例的高性能沥青路面再生剂的制备方法，该方法的具体过程为：将活化组分加热至80℃后，加入渗透组分，以1000rpm的速度剪切10min；升温至120℃，加入增塑组分，以3000rpm的速度剪切20min；恒温加入改性组分，以3000rpm的速度剪切10min；恒温加入抗老化组分，以3000rpm的速度剪切10min；然后冷却至室温，制得环保型沥青路面再生剂。
本实施例的性能测试结果参见表1。
实施例2：
本实施例给出一种高性能沥青路面再生剂，以重量份数计，由以下原料制成：活化组分为70份，渗透组分为5份，增塑组分为10份，改性组分为9份，抗老化组分为6份。
具体的，活化组分、渗透组分、增塑组分、改性组分和抗老化组分的原料配比和制备方法均与实施例1相同。
本实施例的高性能沥青路面再生剂的制备方法与实施例1中的高性能沥青路面再生剂的制备方法相同。
本实施例的性能测试结果参见表1。
实施例3：
本实施例给出一种高性能沥青路面再生剂，以重量份数计，由以下原料制成：活化组分为65份，渗透组分为8份，增塑组分为15份，改性组分为8份，抗老化组分为4份。
具体的，活化组分、渗透组分、增塑组分、改性组分和抗老化组分的原料配比和制备方法均与实施例1相同。
本实施例的高性能沥青路面再生剂的制备方法与实施例1中的高性能沥青路面再生剂的制备方法相同。
本实施例的性能测试结果参见表1。
实施例4：
本实施例给出一种高性能沥青路面再生剂，以重量份数计，由以下原料制成：活化组分为63份，渗透组分为8份，增塑组分为11份，改性组分为15份，抗老化组分为3份。
具体的，活化组分、渗透组分、增塑组分、改性组分和抗老化组分的原料配比和制备方法均与实施例1相同。
本实施例的高性能沥青路面再生剂的制备方法与实施例1中的高性能沥青路面再生剂的制备方法相同。
本实施例的性能测试结果参见表1。
实施例5：
本实施例给出一种高性能沥青路面再生剂，以重量份数计，由以下原料制成：活化组分为68份，渗透组分为6份，增塑组分为10份，改性组分为10份，抗老化组分为6份。
具体的，活化组分、渗透组分、增塑组分、改性组分和抗老化组分的原料配比和制备方法均与实施例1相同。
本实施例的高性能沥青路面再生剂的制备方法与实施例1中的高性能沥青路面再生剂的制备方法相同。
本实施例的性能测试结果参见表1。
对比例1：
本对比例给出一种沥青路面再生剂，以重量份数计，由以下原料制成：活化组分为68份，渗透组分为6份，增塑组分为10份，改性组分为10份，抗老化组分为6份。
本对比例的渗透组分、增塑组分、改性组分和抗老化组分的原料配比和制备方法均与实施例5相同。
本对比例与实施例5相比，区别仅仅在于火花组分不同，本对比例中，活化组分为1,4-丁二醇。
本对比例的沥青路面再生剂的制备方法与实施例5中的高性能沥青路面再生剂的制备方法基本相同。
本对比例的性能测试结果参见表1。
对比例2：
本对比例给出一种沥青路面再生剂，以重量份数计，由以下原料制成：活化组分为68份，渗透组分为6份，增塑组分为10份，改性组分为10份，抗老化组分为6份。
本对比例的渗透组分、增塑组分、改性组分和抗老化组分的原料配比和制备方法均与实施例5相同。
本对比例与实施例5相比，区别仅仅在于火花组分不同，本对比例中，活化组分为1,5-戊二醇。
本对比例的沥青路面再生剂的制备方法与实施例5中的高性能沥青路面再生剂的制备方法基本相同。
本对比例的性能测试结果参见表1。
对比例3：
本对比例给出一种沥青路面再生剂，以重量份数计，由以下原料制成：活化组分为68份，渗透组分为6份，增塑组分为10份，改性组分为10份，抗老化组分为6份。
本对比例的渗透组分、增塑组分、改性组分和抗老化组分的原料配比和制备方法均与实施例5相同。
本对比例与实施例5相比，区别仅仅在于火花组分不同，本对比例中，活化组分为乙二醇乙醚醋酸酯。
本对比例的沥青路面再生剂的制备方法与实施例5中的高性能沥青路面再生剂的制备方法基本相同。
本对比例的性能测试结果参见表1。
对比例4：
本对比例给出一种沥青路面再生剂，以重量份数计，由以下原料制成：活化组分为68份，渗透组分为6份，增塑组分为10份，改性组分为10份，抗老化组分为6份。
本对比例的渗透组分、增塑组分、改性组分和抗老化组分的原料配比和制备方法均与实施例5相同。
本对比例与实施例5相比，区别仅仅在于火花组分不同，本对比例中，活化组分为1-辛醇。
本对比例的沥青路面再生剂的制备方法与实施例5中的高性能沥青路面再生剂的制备方法基本相同。
本对比例的性能测试结果参见表1。
对比例5：
本对比例给出一种市售的再生剂，hra-2型。
性能测试：
鉴于老化沥青抽提法的局限性，本发明采用旋转薄膜烘箱老化来模拟沥青路面的老化，以此制备老化沥青来评价本发明再生剂的路用性能。按7％的添加比例加入本发明实施例1至5自制的再生剂、对比例1至4和自制的再生剂和某市售再生剂(对比例5)，参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)检验再生后沥青的针入度、软化点、粘度和延度指标，测试结果如表1所示。同时，结合某沥青路面养护维修路面铣刨得到的废旧沥青混合料(rap)开展再生沥青混合料性能评价对比分析。按照《公路沥青路面再生技术规范》(jtgf41-2008)进行再生混合料的配合比设计，配合比设计方法采用马歇尔设计方法。选用rap添加比例为30％，采用再生沥青混合料类型为ac-25，根据新料的筛分结果及基准料的级配组成，确定再生混合料的级配曲线接近规范中值，根据马歇尔试验结果确定其再生剂用量为旧沥青的9％，最佳油石比确定为4.1％。再生混合料的各项性能对比结果见表2所示，其中半圆弯曲疲劳寿命的测试应力水平为0.3。
表1再生沥青性能测试数据
表2再生混合料性能测试数据
从表1数据可以看出，对比例1～对比例4的高温指标明显大于实施例，而低温性能却偏低，说明其对老化沥青质没有起到充分的活化作用，对沥青的修复效果有待进一步提升；对比例1对老化沥青的修复效果与各实施例基本在同一水平，然而根据经过rtfot老化后的基质沥青和sbs改性沥青的各性能指标可以看出，对比例1的性能指标波动要明显大于各实施例的指标变化，说明本发明各实施例再生沥青的抗老化性能明显优于对比例1。并且，再结合表2中的沥青混合料性能测试结果可以看出，本发明各实施例的低温弯曲应变和冻融劈裂强度比均明显优于对比例1～对比例5，主要是由于本发明的再生剂对rap表面的老化沥青质可以充分渗透与活化，改善其与增塑组分和改性组分的混溶效果，形成均匀稳定的胶体结构，加之增塑组分和改性组分对变形和界面粘附效果的改善，所以沥青混合料的低温抗裂性能和抗水侵害能力均得以大幅提升，再生混合料的长期路用性能优越。综上可以看出，本发明所制备的再生剂渗透性和修复效果良好，并且再生混合料的长期性能优越，同时该方法简单，具有良好的社会经济效益和发展前景。