CN101445660A - 应用岩沥青的改性沥青及其沥青混合料和生产方法 - Google Patents

应用岩沥青的改性沥青及其沥青混合料和生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用岩沥青的改性沥青及其沥青混合料和生产方法，改性沥青是在基质沥青中混合有岩沥青，岩沥青的重量为基质沥青重量的1％－40％。其方法是将干燥的岩沥青与基质沥青混合。其混合料是改性沥青中均匀混合有级配碎石、石粉；其方法是：1.将级配碎石加热到温度为190℃－200℃；2.在级配碎石中加入岩沥青，在150℃－190℃搅拌5－20s；3.在上述混合物中拌入基质沥青，在150℃－190℃搅匀，最后加入石粉，在150℃－190℃搅拌5－10s，岩沥青将在搅拌作用和级配碎石互相剪切作用下与基质沥青均匀混合在一起，即可得到成品。本改性沥青的高温性能得到改善、温度敏感性得到改善、耐久性能得到提高、水稳定性提高，抗水害能力增强，具有很好的环保特点。

Description

应用岩沥青的改性沥青及其沥青混合料和生产方法
技术领域
本发明涉及一种改性沥青、混合料及其生产方法，尤其是一种应用岩沥青的改性沥青及其沥青混合料和生产方法
背景技术
随着公路建设的大规模开展，用于铺设道路的改性沥青的需求量越来越大，改性沥青改性技术得到了很大的发展。使用改性沥青的沥青混合料可提高路面沥青混合料的力学性能、高温稳定性和低温抗开裂性。目前，道路上应用最多的是SBS改性沥青和TLA湖沥青改性沥青。
SBS改性沥青是SBS橡胶改性剂与基质沥青按照一定比例掺配后形成的改性沥青，其抗高温性能优越但抗老化性能较差。道路路面的使用环境变化较大，冬夏两季的高温和低温使得路面的工作环境极为恶劣。SBS是人工合成的橡胶产品，在长期的恶劣使用环境中，很容易受气候的影响而老化，从而影响路面的稳定性和低温抗开裂性。
TLA湖沥青改性沥青是采用产自南美洲特立尼达和多巴哥共和国的天然湖沥青和基质沥青按照一定的比例进行改性加工后形成的天然沥青改性沥青。其具有优良的高温稳定性和抗老化性，可以大幅度提高沥青路面的使用寿命。虽然TLA湖沥青改性沥青性能优良，但其生产工艺复杂，需要专用的加工设备进行改性加工，适用于大规模应用，不利于小规模路面施工时的应用。同时，在TLA湖沥青改性生产时会产生5％左右的矿粉沉淀，造成材料浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种不易老化、使用寿命长、生产工艺简单的应用岩沥青的改性沥青及其沥青混合料和生产方法，以适用于大规模应用。
为解决上述技术问题，本发明是在基质沥青中混合有岩沥青，岩沥青的重量为基质沥青重量的1％—40％。
本发明改性沥青的生产方法是：在120℃～150℃搅拌基质沥青2h～4h，同时将干燥的岩沥青粉末作为改性剂缓慢加入基质沥青中，岩沥青完全溶解入基质沥青后，即可得到成品。
本发明改性沥青的混合料是所述的改性沥青与级配碎石、石粉均匀混合。
本发明改性沥青的混合料的生产方法是：
(1)将级配碎石加热到温度为190℃—200℃；
(2)在级配碎石中加入岩沥青，然后在150℃—190℃搅拌5—20s；
(3)在上述搅拌后的级配碎石和岩沥青的混合物中拌和入基质沥青，在150℃—190℃下搅拌均匀，最后加入石粉，在150℃—190℃搅拌5—10s，即可得到成品。
岩沥青是一种天然沥青。它是古代石油渗透到岩层间，经过长期的海底沉淀、承受压力和地质变化而形成的沥青岩。该沥青具有高含氮量(一般沥青中很少含氮)，所以沥青粘度大，抗氧化性强，特别是与集料有很好的粘附性及抗剥离性。其化学结构与沥青相近，故与沥青的相容性非常好，与沥青平均分子量3000相比，它的分子量高达9000，故高温粘度也大。因此，岩沥青具有抗剥离、耐久、高温抗车辙、抗老化四大特点。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)、加入岩沥青后，本发明改性沥青的软化点不断提高，针入度不断下降，高温性能得到改善。同时改性沥青的针入度指数PI增大，温度敏感性得到改善。老化后残余针入度比不断提高，表明改性沥青的耐久性能得到提高
(2)、加入岩沥青后，能够显著增加本改性沥青及其混合料的稳定度，随着掺量的增加而不断提高，混合料的高温性能得到显著改善。因而可减少由于重载交通和高温气候条件造成的推挤、车辙和其他道路变形形式；降低大多数沥青的温度敏感性。非常适合使用在高温期特别长的地区。
(3)、岩沥青中沥青质含量很高，使之具备优良的抗剥落性能。加入岩沥青后，大大地改善了沥青与酸性石料的粘附性(效果好于目前优良的抗剥落剂)，本改性沥青混合料的水稳定性提高，抗水害能力增强。随着岩沥青掺量的提高，混合料的各项技术指标也随之提高。
(4)、岩沥青具有优良的抗油性，所以改性沥青及其混合料非常适合常受到油料和有机溶剂污染的路面。
(5)、岩沥青具有物理性能优越，储运方便、添加工艺简便，环保性能好，本发明方法独特的添加工艺适用于大型工程的同时也适用于各种零星维修与小规模工程，减小施工难度，有利于降低施工方的成本，具有极大的优势。
(6)、本发明方法中岩沥青直接添加级配碎石或基质沥青中，与基质沥青全部融合在一起，有效成分利用率为100％，不会造成任何浪费。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明改性沥青的针入度指数PI示意图。
具体实施方式
实施例1：级配碎石和基质沥青的选择和混合比例可根据所铺设的道路的需要选择。
1、将级配碎石加入到搅拌站中进行加热，加热温度为190℃。
2、按岩沥青的重量为基质沥青重量的17％，在级配碎石中加入岩沥青。
3、在搅拌站的拌和仓内，在190℃干拌上述级配碎石和岩沥青的混合物10s，使岩沥青熔化并紧密粘附在级配碎石表面。
4、岩沥青与混合料搅拌均匀后，将基质沥青加入拌和均匀，拌和后加入石粉，继续拌和5s，拌和温度为170℃。拌和后岩沥青与基质沥青均匀混合，即为成品，此时的混合料即为岩沥青改性沥青混合料，直接用于铺设道路。
实施例2：级配碎石和基质沥青的选择和混合比例可根据所铺设的道路的需要选择。
1、将级配碎石加入到搅拌站中进行加热，加热温度为200℃。
2、按岩沥青的重量为基质沥青重量的40％，在级配碎石中加入岩沥青。
3、在搅拌站的拌和仓内，在200℃干拌上述级配碎石和岩沥青的混合物5s，使岩沥青熔化并紧密粘附在级配碎石表面。
4、岩沥青与混合料搅拌均匀后，将基质沥青加入拌和均匀，拌和后加入石粉，继续拌和10s，拌和温度为170℃。拌和后岩沥青与基质沥青均匀混合，即为成品，此时的混合料即为岩沥青改性沥青混合料，直接用于铺设道路。
实施例3：级配碎石和基质沥青的选择和混合比例可根据所铺设的道路的需要选择。
1、将级配碎石加入到搅拌站中进行加热，加热温度为195℃。
2、按岩沥青的重量为基质沥青重量的30％，在级配碎石中加入岩沥青。
3、在搅拌站的拌和仓内，在195℃干拌上述级配碎石和岩沥青的混合物20s，使岩沥青熔化并紧密粘附在级配碎石表面。
4、岩沥青与混合料搅拌均匀后，将基质沥青加入拌和均匀，拌和后加入石粉，继续拌和5s，拌和温度为170℃。拌和后岩沥青与基质沥青均匀混合，即为成品，此时的混合料即为岩沥青改性沥青混合料，直接用于铺设道路。
实施例4：级配碎石和基质沥青的选择和混合比例可根据所铺设的道路的需要选择。
1、将级配碎石加入到搅拌站中进行加热，加热温度为200℃。
2、按岩沥青的重量为基质沥青重量的1％，在级配碎石中加入岩沥青。
3、在搅拌站的拌和仓内，在200℃干拌上述级配碎石和岩沥青的混合物10s，使岩沥青熔化并紧密粘附在级配碎石表面。
4、岩沥青与混合料搅拌均匀后，将基质沥青加入拌和均匀，拌和后加入石粉，继续拌和5s，拌和温度为170℃。拌和后岩沥青与基质沥青均匀混合，即为成品，此时的混合料即为岩沥青改性沥青混合料，直接用于铺设道路。
实施例5：级配碎石和基质沥青的选择和混合比例可根据所铺设的道路的需要选择。
1、将级配碎石加入到搅拌站中进行加热，加热温度为190℃。
2、按岩沥青的重量为基质沥青重量的4％，在级配碎石中加入岩沥青。
3、在搅拌站的拌和仓内，在190℃干拌上述级配碎石和岩沥青的混合物5s，使岩沥青熔化并紧密粘附在级配碎石表面。
4、岩沥青与混合料搅拌均匀后，将基质沥青加入拌和均匀，拌和后加入石粉，继续拌和10s，拌和温度为170℃。拌和后岩沥青与基质沥青均匀混合，即为成品，此时的混合料即为岩沥青改性沥青混合料，直接用于铺设道路。
实施例6：1、按照岩沥青的重量为基质沥青重量的1％，将干燥的岩沥青粉末作为改性剂在搅拌时慢慢加入基质沥青中。
2、基质沥青的温度应该在140℃，同时搅拌2h；
3、岩沥青完全溶解入基质沥青后，即可得到成品。
实施例7：1、按照岩沥青的重量为基质沥青重量的4％，将干燥的岩沥青粉末改性剂在搅拌时慢慢加入基质沥青中。
2、基质沥青的温度应该在140℃，同时搅拌2.5h；
3、岩沥青完全溶解入基质沥青后，即可得到成品。
实施例8：1、按照岩沥青的重量为基质沥青重量的20％，将干燥的岩沥青粉末改性剂在搅拌时慢慢加入基质沥青中。
2、基质沥青的温度应该在140℃，同时搅拌3.5h；
3、岩沥青完全溶解入基质沥青后，即可得到成品。
实施例9：1、按照岩沥青的重量为基质沥青重量的40％，将干燥的岩沥青粉末改性剂在搅拌时慢慢加入基质沥青中。
2、基质沥青的温度应该在140℃，同时搅拌4h；
3、岩沥青完全溶解入基质沥青后，即可得到成品。
本发明改性沥青的性能测试试验：测试方法均采用本技术领域常规的测试方法。
1、针入度指数PI测试试验：由图1可知，随着岩沥青掺量的不断提高，针入度指数PI也随之不断增大，从—1.56提高到—0.03，表明沥青的温度敏感性有所改善，岩沥青能够改善沥青的温度敏感性。
2、不同掺量岩沥青改性沥青混合料的马歇尔稳定度试验：
 
沥青品种 马歇尔稳定度(kN) 提高(％)
AH-70重交沥青 11.00 —
添加4％岩沥青 12.11 10.0
添加8％岩沥青 12.80 16.3
添加12％岩沥青 14.24 29.4
不同掺量岩沥青改性沥青混合料动稳定度试验：
 
沥青品种 动稳定度(次/mm) 提高(％)
AH-70重交沥青 1724 —
添加4％岩沥青 4315 150
添加8％岩沥青 6122 255
添加12％岩沥青 7766 350
由上述两试验结果可知，加入岩沥青后，能够显著增加本改性沥青的稳定度，随着掺量的增加而不断提高，本改性沥青的高温性能得到显著改善。因而可减少由于重载交通和高温气候条件造成的推挤、车辙和其他道路变形形式；降低大多数沥青的温度敏感性。本改性沥青及其混合料非常适合使用在高温期特别长的地区。
3、不同掺量岩沥青改性沥青混合料浸水马歇尔试验：
Figure A200810079691D00081
Figure A200810079691D00091
不同掺量岩沥青改性沥青混合料冻融劈裂试验：
 
不同掺量岩沥青混合沥青混合料 未冻融试件劈裂强度(MPa) 冻融试件劈裂强度(MPa) TSR(％)
AH-70重交沥青 1.156 0.969 83.8
添加4％岩沥青 1.487 1.671 88.9
添加8％岩沥青 1.636 1.693 96.6
添加12％岩沥青 1.681 1.949 95.9
不同掺量岩沥青改性沥青混合料低温弯曲试验：
 
不同掺量岩沥青混合混合料 抗弯拉强度(MPa) 弯曲破坏时的最大弯拉应变(με) 弯曲破坏劲度模(MPa)
AH-70重交沥青 6.042 2963 2041.9
添加4％岩沥青 6.023 3088 1958.9
添加8％岩沥青 6.013 2871 2105.1
添加12％岩沥青 6.250 2771 2275.3
由上述试验结构可知，加入岩沥青后，大大地改善了沥青与酸性石料的粘附性(效果好于目前优良的抗剥落剂)，混合料的水稳定性提高，抗水害能力增强。随着岩沥青掺量的提高，混合料的各项技术指标也随之提高。
4、岩沥青具有物理性能优越，储运方便、添加工艺简便，环保性能好，独特的添加工艺适用于大型工程的同时也适用于各种零星维修与小规模工程，减小施工难度，有利于降低施工方的成本，具有极大的优势。
5、无论采取那种生产方法，岩沥青均与基质沥青全部融合在一起，有效成分利用率为100％，不会造成任何浪费。
6、岩沥青是天然沥青，与SBS改性剂相比，它不需要化工合成工序，也就避免了在合成过程中对环境造成的污染，具有很好的环保特点。

Claims (7)

1、一种应用岩沥青改性的改性沥青，其特征在于在基质沥青中混合有岩沥青，岩沥青的重量为基质沥青重量的1％—40％。
2、根据权利要求1所述的应用岩沥青的改性沥青，其特征在于所述的岩沥青的重量为基质沥青重量的4％—30％。
3、根据权利要求1或2所述应用岩沥青改性的改性沥青的生产方法，其特征在于该方法的工艺步骤为：在120℃～150℃搅拌基质沥青2h～4h，同时将干燥的岩沥青粉末作为改性剂缓慢加入基质沥青中，岩沥青完全溶解入基质沥青后，即可得到成品。
4、一种根据权利要求1或2所述应用岩沥青改性的改性沥青的混合料，其特征在于所述的改性沥青与级配碎石、石粉均匀混合。
5、根据权利要求4所述的应用岩沥青改性的改性沥青的混合料的生产方法，其特征在于该方法的工艺步骤为：
(1)将级配碎石加热到温度为190℃—200℃；
(2)在级配碎石中加入岩沥青，然后在150℃—190℃搅拌5—20s；
(3)在上述搅拌后的级配碎石和岩沥青的混合物中拌和入基质沥青，在150℃—190℃下搅拌均匀，最后加入石粉，在150℃—190℃搅拌5—10s，即可得到成品。
6、根据权利要求5所述的应用岩沥青改性的改性沥青的混合料的生产方法，其特征在于所述步骤(2)和步骤(3)中的搅拌温度均为170℃。
7、根据权利要求5所述的应用岩沥青改性的改性沥青的混合料的生产方法，其特征在于所述步骤(2)中的搅拌时间为5—10s；所述步骤(3)中的搅拌时间为5s。
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