本發(fā)明屬于城市道路、機場道路和公路等的路面技術領域，具體涉及到一種利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層及其施工方法。

背景技術：

隨著公路建設的飛速發(fā)展，我國高速公路通車里程已突破13萬公里，各等級公路通車總里程已達400多萬公里，其中95％以上為瀝青路面結(jié)構。每年的高速公路、國省道瀝青路面大修都會產(chǎn)生數(shù)以千萬噸計的廢舊瀝青混合料，廢舊瀝青混合料的堆放不僅占用了大量的土地資源，而且造成了嚴重的環(huán)境污染。目前普遍用于路面的石油瀝青是利用原油煉制的碳氫化合物，其主要元素除碳和氫外，硫的含量占第三位。雖然石油瀝青不含致癌物質(zhì)，但其化學惰性使其難以降解，長期影響堆填區(qū)及其周邊的生態(tài)和居民飲水健康。另一方面，在我國許多地區(qū)適用于鋪設高等級瀝青路面的玄武巖、輝綠巖、安山巖等石料也是非常稀缺的資源，為保證工程質(zhì)量，有時不得不在幾百公里以外開采，遠距離運輸不僅提高了石料單價，造成運輸安全隱患，而且石料資源的過度開發(fā)還會造成環(huán)境問題。瀝青路面熱再生技術通過重復利用回收瀝青路面材料(rap)達到節(jié)約資源和保護生態(tài)環(huán)境的目的。據(jù)統(tǒng)計，充分利用回收瀝青路面材料，可以節(jié)省材料費25億元/年以上，而且該數(shù)字還將以每年15％的速度增長。

在瀝青路面熱再生過程中，舊瀝青由于發(fā)生老化而變硬、變脆，需要加入瀝青或再生劑與之調(diào)和，在一定程度上提高了工程造價。另外，如果舊瀝青的性能無法得到完全恢復，則會導致熱再生瀝青結(jié)構層的低溫性能和變形能力顯著下降，進而出現(xiàn)開裂、松散等典型病害，影響熱再生瀝青路面的使用性能和使用壽命。

另一方面，伴隨著機動車、飛機等交通工具的劇增，我國每年僅交通行業(yè)就產(chǎn)生2500至3000萬噸廢棄機油，因此，國家環(huán)保局已將廢棄機油列為21世紀環(huán)保領域主要控制的三大重點之一。機油在使用過程中由于添加劑的消耗、氧化、磨損產(chǎn)物和污染物混入，以及水分吸收等導致其功能下降，進而失效報廢成為廢棄機油。目前，發(fā)達工業(yè)國家大多通過超濾、離心分離、分子蒸餾、絮凝處理和溶劑精制等工藝將reo生產(chǎn)成燃料油或潤滑油，實現(xiàn)絕大部分廢棄機油的再生利用。通過這些工藝一般能將70～80％的廢棄機油進行有效回收利用，剩余的20～30％由于混入的雜質(zhì)較多無法有效回收而成為真正的廢棄機油殘留物。近年以來，國內(nèi)對于廢舊機油的回收利用率正在快速增加，但是大量廢棄機油殘留物被直接廢棄，造成了資源浪費和環(huán)境污染。因此，廢棄機油殘留物的有效回收利用已成為我國亟需攻克的一大難題。

機油和道路建設常用的瀝青都是石油經(jīng)過不同提煉工序后得到的產(chǎn)物，二者雖然來自相同的原料，但是卻具有不同的化學組分。機油主要由基礎油和添加劑組成，基礎油一般由原油提煉而成，其組成一般為烷烴、環(huán)烷烴、芳烴、環(huán)烷基芳烴以及含氧、氮、硫的有機化合物；添加劑一般包括清潔劑、驅(qū)散劑、抗氧化劑、防銹劑和抗腐蝕劑等。瀝青是由帶有不同長短側(cè)鏈的直鏈烷烴和帶有多個取代基的環(huán)烷與芳香稠環(huán)所組成的復雜大分子混合物。盡管機油和瀝青的組成成分不完全一樣，但其組分之間具有較好的相容性。

將廢棄機油殘留物代替部分瀝青材料，以適當?shù)姆绞脚c回收瀝青路面材料、新集料、礦粉、添加劑等材料拌和，經(jīng)攤鋪、碾壓可以形成具有較高力學強度和突出路用性能的廢棄機油殘留物熱再生瀝青路面結(jié)構層，廣泛的應用于道路柔性基層、瀝青路面下面層、中面層等結(jié)構層。該技術不僅可以大量回收利用“雙廢”即廢舊瀝青路面材料和廢棄機油殘留物，減輕環(huán)境污染壓力，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，而且利用其鋪筑的廢棄機油殘留物熱再生瀝青路面結(jié)構層可以廣泛用于新建或改建瀝青路面工程中，提高工程質(zhì)量，降低工程造價。因此，經(jīng)濟效益、社會效益及環(huán)境效益顯著，具有廣闊的應用前景。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的一個技術問題在于回收利用具有較強環(huán)境危害的廢機油處理行業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，替代部分瀝青膠結(jié)材料，提供一種成本較低、施工簡單易行、各項性能良好的利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層。

本發(fā)明所要解決的另一個技術問題在于提供一種利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層的施工方法。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層是由下述質(zhì)量份配比的原料鋪筑而成：

上述的集料是粒徑為0.075～37.5mm的石灰?guī)r或花崗巖或玄武巖或輝綠巖；回收瀝青路面材料是舊瀝青路面經(jīng)銑刨、破碎、篩分加工后粒徑為0.075～37.5mm的廢舊材料；礦粉是由石灰?guī)r經(jīng)磨細加工得到的以碳酸鈣為主要成分的粒徑小于0.075mm的礦物質(zhì)粉末；瀝青結(jié)合料是道路石油瀝青或改性瀝青；廢棄機油殘留物是廢機油回收加工后產(chǎn)生的工業(yè)廢渣。

本發(fā)明的利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層所用原料優(yōu)選質(zhì)量份配比為：

本發(fā)明的利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層所用原料最佳質(zhì)量份配比為：

本發(fā)明的利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層的施工方法，包括步驟如下：

(1)廢舊瀝青路面材料的回收

對舊有瀝青路面進行銑刨并運輸至拌和場地，將回收瀝青路面材料進行破碎、篩分，歸集為不同規(guī)格的材料并分開堆放、備用，轉(zhuǎn)運和堆放過程中應避免回收瀝青路面材料離析或受到污染；

(2)下承層處理

首先檢查確認下層瀝青混凝土的質(zhì)量，新建路面出現(xiàn)油污污染或嚴重離析的情況予以切除，改建路面用銑刨機去除原路面路表范圍內(nèi)的形變、網(wǎng)裂、磨光等病害，然后清除下層表面的灰塵、泥土等雜物；

(3)灑布黏層

在下層表面灑布乳化瀝青或改性乳化瀝青或液體石油瀝青作為黏層；

(4)拌和攤鋪

按本發(fā)明廢舊機油殘留物熱再生瀝青結(jié)構層的重量份配比將回收瀝青路面材料、集料、礦粉、瀝青結(jié)合料和廢棄機油殘留物利用間歇式拌和機拌和，迅速將完成拌制的熱再生混合料運至施工現(xiàn)場，利用攤鋪機進行攤鋪；

(5)壓實

用壓路機將攤鋪好的混合料壓實；

(6)質(zhì)量檢驗

按交通運輸部頒布的《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》jtge60-2008進行檢測，檢驗合格后移交使用。

本發(fā)明采用廢棄機油殘留物代替部分瀝青膠結(jié)料拌制熱再生瀝青混合料成型結(jié)構層，該結(jié)構層可以作為道路柔性基層、瀝青面層，不僅具有穩(wěn)定性好、強度高的特點，保證了瀝青路面的使用性能和使用壽命，而且還能大量回收利用廢機油加工行業(yè)產(chǎn)生的廢渣即廢棄機油殘留物，降低了道路鋪筑成本。廢棄機油殘留物在道路工程中的應用解決了制約廢機油加工行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題，大大節(jié)約了處理成本，減輕了環(huán)境和資源壓力。廢棄機油殘留物的二次有效利用，不僅能夠推動廢機油加工處理行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，還可以節(jié)約道路鋪筑材料，促進公路建設的發(fā)展，經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益顯著。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，但本發(fā)明不限于這些實施例。

實施例1

以集料和回收瀝青路面材料的總質(zhì)量為100kg為例，鋪筑利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層所用原料及其質(zhì)量配比如下：

上述的集料是粒徑為0.075～26.5mm的石灰?guī)r集料；回收瀝青路面材料是舊瀝青路面經(jīng)銑刨、破碎、篩分加工后粒徑為0.075～19mm的廢舊材料；礦粉是由石灰?guī)r經(jīng)磨細加工得到的以碳酸鈣為主要成分的粒徑小于0.075mm的礦物質(zhì)粉末；瀝青結(jié)合料是70號道路石油瀝青；廢棄機油殘留物是廢機油回收加工后產(chǎn)生的液體工業(yè)廢渣。

上述利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層的鋪筑方法為：

(1)廢舊瀝青路面材料的回收

對舊有瀝青路面進行銑刨并運輸至拌和場地，將回收瀝青路面材料進行破碎、篩分，歸集為不同規(guī)格的材料并分開堆放、備用，轉(zhuǎn)運和堆放過程中應避免回收瀝青路面材料離析或受到污染；

(2)下承層處理

首先檢查確認下層瀝青混凝土的質(zhì)量，新建路面出現(xiàn)油污污染或嚴重離析的情況予以切除，改建路面用銑刨機去除原路面路表范圍內(nèi)的形變、網(wǎng)裂、磨光等病害，然后清除下層表面的灰塵、泥土等雜物；

(3)灑布黏層

在下層表面灑布乳化瀝青或改性乳化瀝青或液體石油瀝青作為黏層；

(4)拌和攤鋪

按本發(fā)明廢舊機油殘留物熱再生瀝青結(jié)構層的重量份配比將回收瀝青路面材料、集料、礦粉、瀝青結(jié)合料和廢棄機油殘留物利用間歇式拌和機拌和，迅速將完成拌制的熱再生混合料運至施工現(xiàn)場，利用攤鋪機進行攤鋪；

(5)壓實

用壓路機將攤鋪好的混合料壓實；

(6)質(zhì)量檢驗

按交通運輸部頒布的《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》jtge60-2008進行檢測，檢驗合格后移交使用。

實施例2

以集料和回收瀝青路面材料的總質(zhì)量為100kg為例，鋪筑利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層所用原料及其質(zhì)量配比如下：

上述的集料、回收瀝青路面材料、礦粉、瀝青結(jié)合料及廢棄機油殘留物與實施例1相同；施工方法與實施例1相同。

實施例3

以集料和回收瀝青路面材料的總質(zhì)量為100kg為例，鋪筑利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層所用原料及其質(zhì)量配比如下：

上述的集料、回收瀝青路面材料、礦粉、瀝青結(jié)合料及廢棄機油殘留物與實施例1相同；施工方法與實施例1相同

實施例4

以集料和回收瀝青路面材料的總質(zhì)量為100kg為例，鋪筑利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層所用原料及其質(zhì)量配比如下：

上述的集料、回收瀝青路面材料、礦粉、瀝青結(jié)合料及廢棄機油殘留物與實施例1相同；施工方法與實施例1相同。

實施例5

以集料和回收瀝青路面材料的總質(zhì)量為100kg為例，鋪筑利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層所用原料及其質(zhì)量配比如下：

上述的集料、回收瀝青路面材料、礦粉、瀝青結(jié)合料及廢棄機油殘留物與實施例1相同；施工方法與實施例1相同。

實施例6

以集料和回收瀝青路面材料的總質(zhì)量為100kg為例，鋪筑利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層所用原料及其質(zhì)量配比如下：

上述的集料、回收瀝青路面材料、礦粉、瀝青結(jié)合料及廢棄機油殘留物與實施例1相同；施工方法與實施例1相同。

實施例7

以集料和回收瀝青路面材料的總質(zhì)量為100kg為例，鋪筑利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層所用原料及其質(zhì)量配比如下：

上述的集料、回收瀝青路面材料、礦粉、瀝青結(jié)合料及廢棄機油殘留物與實施例1相同；施工方法與實施例1相同。

實施例8

以集料和回收瀝青路面材料的總質(zhì)量為100kg為例，鋪筑利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層所用原料及其質(zhì)量配比如下：

上述的集料、回收瀝青路面材料、礦粉、瀝青結(jié)合料及廢棄機油殘留物與實施例1相同；施工方法與實施例1相同。

實施例9

以集料和回收瀝青路面材料的總質(zhì)量為100kg為例，鋪筑利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層所用原料及其質(zhì)量配比如下：

上述的集料、回收瀝青路面材料、礦粉、瀝青結(jié)合料及廢棄機油殘留物與實施例1相同；施工方法與實施例1相同。

為了確定本發(fā)明最佳配比及其施工方法，發(fā)明人進行了大量的試驗室研究試驗，各種試驗情況如下：

影響熱再生瀝青結(jié)構層使用性能和使用壽命的因素主要包括水穩(wěn)定性能、高溫穩(wěn)定性能以及低溫性能，按照《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規(guī)程》(jtge20-2011)，分別采用本發(fā)明實施例1～9中的配比拌制利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層，制作試件并進行相關試驗，并與未采用廢棄機油殘留物的相同瀝青結(jié)合料劑量熱再生混合料試件相關指標比較，具體試驗結(jié)果及國家部頒標準《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》(jtgf40-2004)冷再生瀝青結(jié)構層相關指標見表1～表4。

確定利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層的最佳原料配比主要包括浸水馬歇爾穩(wěn)定度、凍融劈裂強度、車轍試驗和低溫彎曲試驗。

試驗儀器：

自動馬歇爾試驗儀和mts材料試驗機，型號為：lwd-iii型，由成都市冀興建筑公路儀器設備有限責任公司生產(chǎn)；mts材料試驗機，美國生產(chǎn)；車轍試驗機，型號為：lwd-iii型，滄州路儀試驗儀器有限公司生產(chǎn)。

1、浸水馬歇爾穩(wěn)定度

按照實施例1～9的原料配比，以交通部部頒標準《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規(guī)程》(jtge20-2011)中的t0702-2011試件成型方法分別成型試件8個，分別利用自動馬歇爾試驗儀以《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規(guī)程》(jtge20-2011)中t0709-2011的試驗方法進行浸水馬歇爾試驗，計算浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度，分析平均值，并與未采用廢棄機油殘留物的相同瀝青結(jié)合料劑量熱再生混合料試件相關指標比較，結(jié)果見表1。

表1浸水馬歇爾試驗結(jié)果表

由表1所見，實施例1～9的原料配比拌制的利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層殘留穩(wěn)定度指標滿足國家部頒技術標準的要求，同時與未采用廢棄機油殘留物的相同瀝青結(jié)合料劑量熱再生混合料試件比較，表明熱再生瀝青結(jié)構層摻加廢棄機油殘留物后能夠提高瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度指標，改善瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。

2、凍融劈裂強度

按照實施例1～9的原料配比，以交通部部頒標準《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規(guī)程》(jtge20-2011)中的t0702-2011試件成型方法分別成型試件8個，分別利用mts材料試驗機以《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規(guī)程》(jtge20-2011)中t0729-2000的試驗方法進行凍融劈裂試驗，計算凍融劈裂試驗殘留強度比，分析平均值，并與未采用廢棄機油殘留物的相同瀝青結(jié)合料劑量熱再生混合料試件相關指標比較，結(jié)果見表2。

表2凍融劈裂試驗結(jié)果表

由表2所見，實施例1～9的原料配比拌制的利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層殘留強度比指標滿足國家部頒技術標準的要求，同時與未采用廢棄機油殘留物的相同瀝青結(jié)合料劑量熱再生混合料試件比較，表明熱再生瀝青結(jié)構層摻加廢棄機油殘留物后能夠提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。

3、高溫穩(wěn)定性能試驗

按照實施例1～9的原料配比，以交通部部頒標準《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規(guī)程》(jtge20-2011)中的t0703-2011試件成型方法分別成型試件3個，利用車轍試驗機以《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規(guī)程》(jtge20-2011)中t0719-2011的試驗方法進行車轍試驗，計算動穩(wěn)定度，分析平均值，結(jié)果見表3。

表3車轍試驗結(jié)果表

由表3所見，實施例1～9的原料配比拌制的利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層動穩(wěn)定度指標滿足國家部頒技術標準的要求。

4、低溫性能試驗

按照實施例1～9的原料配比，以交通部部頒標準《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規(guī)程》(jtge20-2011)中的t0703-2011試件成型方法分別成型試件1個，并按規(guī)定尺寸切割成棱柱體試件，利用mts材料試驗機以《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規(guī)程》(jtge20-2011)中t0715-2011的試驗方法進行瀝青混合料彎曲試驗，計算破壞應變，分析平均值，并與未采用廢棄機油殘留物的相同瀝青結(jié)合料劑量熱再生混合料試件相關指標比較，結(jié)果見表4。

表4彎曲試驗結(jié)果表

由表4所見，實施例1～9的原料配比拌制的利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層破壞應變指標滿足國家部頒技術標準的要求，同時與未采用廢棄機油殘留物的相同瀝青結(jié)合料劑量熱再生結(jié)構層試件比較，表明熱再生瀝青結(jié)構層摻加廢棄機油殘留物后能夠顯著提高瀝青混合料的低溫性能。

綜合利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層浸水馬歇爾穩(wěn)定度、凍融劈裂強度、車轍試驗和低溫彎曲試驗結(jié)果，鋪筑本發(fā)明利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層所用原料優(yōu)選質(zhì)量份配比為：

鋪筑本發(fā)明利用廢棄機油殘留物的熱再生瀝青結(jié)構層所用原料最佳質(zhì)量份配比為：