CN101333094B - 一种相变沥青路面材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及相变沥青路面材料的制备方法。一种相变沥青路面材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)相变沥青改性剂的制备：①按质量比为相变材料∶促凝剂∶支撑材料∶偶联剂＝100∶1～5∶10～50∶1～5，选取；②将相变材料加入到硅溶胶中，滴加促凝剂，形成凝胶；将凝胶干燥，冷却至室温取出捣碎，并搅拌得粉体；将粉体30～50℃下抽真空2～4h，然后在保护气体的保护下，加入支撑材料，80～100℃温度下，添加偶联剂疏水改性；然后造粒，得相变沥青改性剂；2)相变沥青路面材料的制备：①按质量比为粗集料∶细集料∶填料∶沥青∶纤维∶相变沥青改性剂＝100∶10～20∶1～8∶2～6∶0.2～0.5∶2～10，选取，备用；②搅拌，得相变沥青路面材料。该方法制备的相变沥青路面材料能提高路面的高温稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及相变沥青路面材料的制备方法。
技术背景
沥青混凝土是一种粘弹性材料，其物理力学性能与温度和荷载作用时间密切相关。沥青路面在使用期间，经受从低温到高温不同环境条件的考验。通常所说的“高温稳定性”的“高温”条件是指在使用过程中受交通荷载的反复作用，容易产生车辙、推移、拥包等永久性变形(也包括泛油)的温度范围。道路使用的实践表明，在通常的汽车荷载条件下，永久性的变形主要是在夏季气温25以上，即沥青路面的路表温度达到40～70℃，已经达到或超过道路沥青的软化点温度的情况下容易产生，且随着温度升高和荷载的加重，变形愈大。相反低于这个温度，就不会产生严重的变形。在我国，大部分地区一年之中都会有数十天乃至一百余天超过这个温度，有些地方尽管一年之中也许仅仅只有几天达到这样的气温条件，也难逃高温变形破坏的厄运。
沥青路面在高温条件下承受荷载作用，沥青混合料会产生显著地变形，其中不能恢复的永久变形就成为车辙。车辙的存在降低了路面的使用性能，危及行车安全，从而缩短沥青路面的使用寿命；高速公路的车辙是沥青路面的最有危害的破坏形式之一。此外，在钢箱梁的铺装过程中，由于沥青混合料会在高温条件下出现推挤、拥包等现象，严重的影响路面情况和施工效果。
对于以上沥青混合料高温稳定性不足的情况，相继有人发明了抗车辙剂等产品，通过增加沥青粘弹性的办法，来提高沥青混凝土高温稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种相变沥青路面材料的制备方法，该方法制备的相变沥青路面材料能提高路面的高温稳定性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种相变沥青路面材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)、相变沥青改性剂的制备：①按质量比为相变材料∶促凝剂∶支撑材料∶偶联剂＝100∶1～5∶10～50∶1～5，选取相变材料、促凝剂、支撑材料和偶联剂，备用；
所述的相变材料为聚乙二醇(1000，2000)、聚乙烯(碳链长度20～30)或石蜡(碳链长度16～20)；
所述的促凝剂为CaCl2或MgCl2；
所述的支撑材料为二氧化硅或聚乙烯醇；
所述的偶联剂为1，4-丁二醇或钛酸醋；
②将相变材料加入到质量浓度为20％～40％的硅溶胶中，硅溶胶与相变材料质量比为100∶10～20，待相变材料全部溶解后，滴加促凝剂，在搅拌下，使其发生凝胶化反应，静置后形成二维网络结构凝胶；将凝胶在70～90℃烘箱中鼓风干燥24～48h，冷却至室温取出捣碎，并搅拌得粉体(粒径≤0.1mm)；将粉体30～50℃下抽真空2～4h，然后在保护气体的保护下，加入支撑材料，80～100℃温度下，添加偶联剂疏水改性2～6h；然后造粒，得相变沥青改性剂；
2)相变沥青路面材料的制备：①按质量比为粗集料∶细集料∶填料∶沥青∶纤维∶相变沥青改性剂＝100∶10～20∶1～8∶2～6∶0.2～0.5∶2～10，选取粗集料、细集料、填料、沥青、纤维和相变沥青改性剂，备用；
②将粗集料、细集料和纤维在搅拌锅中搅拌30～60s，添加相变沥青改性剂继续搅拌60～90s，添加沥青再搅拌60～90s，最后加入填料拌和60～90s，其中粗集料、细集料与填料加热至150～190℃，沥青加热温度150～170℃，搅拌锅设定温度160～180℃，得相变沥青路面材料。
所述的保护气体为氮气或氩气。
所述的粗集料、细集料为玄武岩、辉绿岩或石灰岩。
所述的填料为石灰石矿粉。
所述的沥青为道路70#沥青或SBS改性沥青(SBS为丁苯橡胶)。
所述的纤维选用聚酯纤维、木质素纤维或矿物纤维。
本发明的有益效果是：采用相变沥青改性剂对沥青路面材料改性，使路面在高温时段吸热延缓温度的升高，在低温时段释放热量从而降低沥青材料的温度敏感性，缩小路面温度的变化范围，提高路面的高温稳定性，延长路面寿命。本发明采用了固液相变材料定形技术解决了在相变过程中出现的液体渗漏问题并，且选用聚乙二醇，聚乙烯，石蜡等相变材料解决了固液相变材料渗漏液体与沥青的互溶问题。本发明制备的相变沥青路面材料能够降低路面温度2～10℃以上，有效的减缓高温对路面的破坏，增强路面的抗高温性能。
附图说明
图1为在夏季高温条件下气温，普通沥青路面材料以及相变沥青路面材料的温度与时间变化关系图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种相变沥青路面材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)、相变沥青改性剂的制备：①按质量比为相变材料∶促凝剂∶支撑材料∶偶联剂＝100∶2∶20∶2.4，选取相变材料、促凝剂、支撑材料和偶联剂，备用；
所述的相变材料为聚乙二醇(1000，2000)；
所述的促凝剂为CaCl2；
所述的支撑材料为聚乙烯醇；
所述的偶联剂为钛酸醋；
②将相变材料加入到质量浓度为25％的硅溶胶中，硅溶胶与相变材料质量比为100∶12，待相变材料全部溶解后，滴加促凝剂，在强力搅拌下，使其发生凝胶化反应，静置后形成二维网络结构凝胶；将凝胶在80℃烘箱中鼓风干燥30h，冷却至室温取出捣碎，并强力搅拌得粉体(粒径≤0.1mm)；将粉体40℃下抽真空3h，以除去绝大部分水分，然后在保护气体的保护下，加入支撑材料，90℃温度下，添加偶联剂疏水改性2～6h；经挤出机挤出造粒制成半径为1～2mm的颗粒，得相变沥青改性剂；所述的保护气体为氮气；
2)相变沥青路面材料的制备：①按质量比为粗集料∶细集料∶填料∶沥青∶纤维∶相变沥青改性剂＝100∶11∶1.5∶4∶0.3∶4，选取粗集料、细集料、填料、沥青、纤维和相变沥青改性剂，备用；
所述的粗集料、细集料为玄武岩，最大公称粒径9.5mm；
所述的填料为石灰石矿粉；
所述的沥青为SBS改性沥青(SBS为丁苯橡胶)；
所述的纤维选用聚酯纤维；
②将粗集料、细集料和纤维在搅拌锅中搅拌50s，添加相变沥青改性剂继续搅拌70s，添加沥青再搅拌70s，最后加入填料拌和70s，其中粗集料、细集料与填料加热至180℃，沥青加热温度160℃，搅拌锅设定温度170℃，得相变沥青路面材料。
制备的相变沥青路面材料可以降低路面5℃。动稳定度可达到7900次/mm。
实施例2：
一种相变沥青路面材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)、相变沥青改性剂的制备：①按质量比为相变材料∶促凝剂∶支撑材料∶偶联剂＝100∶3∶20∶3.2，选取相变材料、促凝剂、支撑材料和偶联剂，备用；
所述的相变材料为聚乙烯(碳链长度20～30)；
所述的促凝剂为MgCl2；
所述的支撑材料为聚乙烯醇；
所述的偶联剂为1，4-丁二醇；
②将相变材料加入到质量浓度为30％的硅溶胶中，硅溶胶与相变材料质量比为100∶15，待相变材料全部溶解后，滴加促凝剂，在强力搅拌下，使其发生凝胶化反应，静置后形成二维网络结构凝胶；将凝胶在80℃烘箱中鼓风干燥30h，冷却至室温取出捣碎，并强力搅拌得粉体(粒径≤0.1mm)；将粉体40℃下抽真空3h，以除去绝大部分水分，然后在保护气体的保护下，加入支撑材料，90℃温度下，添加偶联剂疏水改性4h；经压片机压片制得半径为1～2mm的颗粒，得相变沥青改性剂；所述的保护气体为氩气；
2)相变沥青路面材料的制备：①按质量比为粗集料∶细集料∶填料∶沥青∶纤维∶相变沥青改性剂＝100∶14∶3∶4.5∶0.3∶4，选取粗集料、细集料、填料、沥青、纤维和相变沥青改性剂，备用；
所述的集料为辉绿岩，最大公称粒径为16mm；
所述的填料为石灰石矿粉；
所述的沥青为道路70#沥青；
所述的纤维选用木质素纤维；
②将粗集料、细集料和纤维在搅拌锅中搅拌60s，添加相变沥青改性剂继续搅拌80s，添加沥青再搅拌80s，最后加入填料拌和80s，其中粗集料、细集料与填料加热至190℃，沥青加热温度170℃，搅拌锅设定温度180℃，得相变沥青路面材料。
制备的相变沥青路面材料可以降低路面7℃，动稳定度可达到9000次/mm。
实施例3：
一种相变沥青路面材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)、相变沥青改性剂的制备：①按质量比为相变材料∶促凝剂∶支撑材料∶偶联剂＝100∶1∶10∶1，选取相变材料、促凝剂、支撑材料和偶联剂，备用；
所述的相变材料为石蜡(碳链长度16～20)；
所述的促凝剂为CaCl2；
所述的支撑材料为二氧化硅；
所述的偶联剂为1，4-丁二醇；
②将相变材料加入到质量浓度为20％的硅溶胶中，硅溶胶与相变材料质量比为100∶10，待相变材料全部溶解后，滴加促凝剂，在强力搅拌下，使其发生凝胶化反应，静置后形成二维网络结构凝胶；将凝胶在70℃烘箱中鼓风干燥24h，冷却至室温取出捣碎，并强力搅拌得粉体(粒径≤0.1mm)；将粉体30℃下抽真空2h，以除去绝大部分水分，然后在保护气体的保护下，加入支撑材料，80℃温度下，添加偶联剂疏水改性4h；经挤出机挤出造粒制成半径为1～2mm的颗粒，得相变沥青改性剂；所述的保护气体为氮气；
2)相变沥青路面材料的制备：①按质量比为粗集料∶细集料∶填料∶沥青∶纤维∶相变沥青改性剂＝100∶16∶2∶4.8∶0.2∶3，选取粗集料、细集料、填料、沥青、纤维和相变沥青改性剂，备用；
所述的粗集料、细集料为石灰岩；
所述的填料为石灰石矿粉；
所述的沥青为道路70#沥青；
所述的纤维选用矿物纤维；
②将粗集料、细集料和纤维在搅拌锅中搅拌30s，添加相变沥青改性剂继续搅拌60s，添加沥青再搅拌60s，最后加入填料拌和60s，其中粗集料、细集料与填料加热至150℃，沥青加热温度150℃，搅拌锅设定温度160℃，得相变沥青路面材料。
制备的相变沥青路面材料可以降低路面6℃。动稳定度可达到8400次/mm。
实施例4：
一种相变沥青路面材料的制备方法，它包括如下步骤：
1)、相变沥青改性剂的制备：①按质量比为相变材料∶促凝剂∶支撑材料∶偶联剂＝100∶5∶50∶5，选取相变材料、促凝剂、支撑材料和偶联剂，备用；
所述的相变材料为聚乙二醇(1000，2000)；
所述的促凝剂为MgCl2；
所述的支撑材料为聚乙烯醇；
所述的偶联剂为钛酸醋；
②将相变材料加入到质量浓度为30％的硅溶胶中，硅溶胶与相变材料质量比为100∶18，待相变材料全部溶解后，滴加促凝剂，在强力搅拌下，使其发生凝胶化反应，静置后形成二维网络结构凝胶；将凝胶在90℃烘箱中鼓风干燥48h，冷却至室温取出捣碎，并强力搅拌得粉体(粒径≤0.1mm)；将粉体50℃下抽真空4h，以除去绝大部分水分，然后在保护气体的保护下，加入支撑材料，100℃温度下，添加偶联剂疏水改性5h；经挤出机挤出造粒制成半径为1～2mm的颗粒，得相变沥青改性剂；所述的保护气体为氩气；
2)相变沥青路面材料的制备：①按质量比为粗集料∶细集料∶填料∶沥青∶纤维∶相变沥青改性剂＝100∶18∶9∶6∶0.5∶12，选取粗集料、细集料、填料、沥青、纤维和相变沥青改性剂，备用；
所述的粗集料、细集料为玄武岩；
所述的填料为石灰石矿粉；
所述的沥青为道路70#沥青；
所述的纤维选用聚酯纤维；
②将粗集料、细集料和纤维在搅拌锅中搅拌40s，添加相变沥青改性剂继续搅拌90s，添加沥青再搅拌90s，最后加入填料拌和90s，其中粗集料、细集料与填料加热至190℃，沥青加热温度170℃，搅拌锅设定温度180℃，得相变沥青路面材料。制备的相变沥青路面材料可以降低路面5℃。动稳定度可达到6300次/mm。
Claims (6)
1.一种相变沥青路面材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1)、相变沥青改性剂的制备：①按质量比为相变材料∶促凝剂∶支撑材料∶偶联剂＝100∶1～5∶10～50∶1～5，选取相变材料、促凝剂、支撑材料和偶联剂，备用；
所述的相变材料为聚乙二醇、聚乙烯或石蜡；
所述的促凝剂为CaCl2或MgCl2；
所述的支撑材料为二氧化硅或聚乙烯醇；
所述的偶联剂为1，4-丁二醇或钛酸醋；
②将相变材料加入到质量浓度为20％～40％的硅溶胶中，硅溶胶与相变材料质量比为100∶10～20，待相变材料全部溶解后，滴加促凝剂，在搅拌下，使其发生凝胶化反应，静置后形成二维网络结构凝胶；将凝胶在70～90℃烘箱中鼓风干燥24～48h，冷却至室温取出捣碎，并搅拌得粉体，粉体的粒径≤0.1mm；将粉体30～50℃下抽真空2～4h，然后在保护气体的保护下，加入支撑材料，80～100℃温度下，添加偶联剂疏水改性2～6h；然后造粒，得相变沥青改性剂；
2)相变沥青路面材料的制备：①按质量比为按质量比为粗集料∶细集料∶填料∶沥青∶纤维∶相变沥青改性剂＝100∶10～20∶1～8∶2～6∶0.2～0.5∶2～10，选取粗集料、细集料、填料、沥青、纤维和相变沥青改性剂，备用；
②将粗集料、细集料和纤维在搅拌锅中搅拌30～60s，添加相变沥青改性剂继续搅拌60～90s，添加沥青再搅拌60～90s，最后加入填料拌和60～90s，其中粗集料、细集料与填料加热至150～190℃，沥青加热温度150～170℃，搅拌锅设定温度160～180℃，得相变沥青路面材料。
2.根据权利要求1所述的一种相变沥青路面材料的制备方法，其特征在于：所述的保护气体为氮气或氩气。
3.根据权利要求1所述的一种相变沥青路面材料的制备方法，其特征在于：所述的粗集料、细集料为玄武岩、辉绿岩或石灰岩。
4.根据权利要求1所述的一种相变沥青路面材料的制备方法，其特征在于：所述的填料为石灰石矿粉。
5.根据权利要求1所述的一种相变沥青路面材料的制备方法，其特征在于：所述的沥青为道路70#沥青或SBS改性沥青。
6.根据权利要求1所述的一种相变沥青路面材料的制备方法，其特征在于：所述的纤维选用聚酯纤维、木质素纤维或矿物纤维。
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