CN102702600B - 一种环保型沥青路面抗车辙剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型沥青路面抗车辙剂制备方法及其应用，将以“白色垃圾”为原料的聚乙烯45％～80％与石油树脂15％～30％、聚甲基丙烯酸甲酯5％～15％、沥青材料5％～15％、无机矿物填充料0％～10％高速混合搅拌，高温挤出，制备出一种环保型沥青路面抗车辙剂。提高沥青路面的性能，延长路面的使用寿命，并回收利用“白色垃圾”，减少环境污染。聚乙烯主要成分为工业生产低密度聚乙烯、工业回收废旧聚乙烯中的一种或两种，工业回收废旧聚乙烯为聚乙烯回料或再生低压聚乙烯或再生PE；石油树脂分子量为300～3000；聚甲基丙烯酸甲酯分子量为8～12万；沥青材料为天然沥青，煤焦沥青，石油沥青中的一种或几种；无机矿物填充料为500～800目级碳酸钙、滑石粉、石英沙、玻璃中空微珠、高岭土中一种或两种以上。

Description

一种环保型沥青路面抗车辙剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及交通路面加铺材料技术领域，尤其是涉及一种可以在高温多雨极端环境下使用的环保型沥青路面抗车辙剂制备方法及其应用。

背景技术

废弃在环境中的废塑料包装袋和废农膜会对市容景观和生态环境造成破坏，这就是人们常说的“白色垃圾”。

“白色垃圾”的危害主要有视觉污染和潜在危害。视觉污染指散落在环境中废塑料制品对市容、景观的破坏。影响城市风景点的整体美感。潜在的危害指废旧塑料进入环境后，由于很难降解产生的危害，在土壤中阻碍农作物吸收水分和养分导致减产。其次，抛弃在陆地上或水体中的塑料制品被动物误食导致死亡。“白色垃圾”循环利用成为热点话题。而把“白色垃圾”应用于高速公路，既可以收到可观的环境效益，而且对高速公路性能也有一定的改善，提高沥青路面的抗车辙能力，延长路面的使用寿命。

车辙是沥青路面的一种高温季节常见的病害，近年来由于交通量与轴载的不断增加，沥青路面的车辙病害在沥青路面的病害中占了很大比例，而且出现越来越早，数量越来越多，程度越来越严重。尤其是在我国一些高温多雨等极端环境较多的地区，沥青混凝土路面的高温车辙，水损害等破坏情况更为严重，桥面铺设多出现高温推移，车辙，脱层等病害。车辙大多发生在交通量大、重型车辆多的道路上，出现最多的地方多为收费站和公交车的停站点。车辙不但影响行车质量而且危及行车安全，因此，解决车辙病害是近年来公路设计、施工、养护和研究单位十分重视的问题。

车辙的类型大体可分为以下几类：

①由于路面基层或路基强度不够，在行车作用下路基或基层发生变形使路面出现车辙，一般称为结构性车辙。

②由于沥青混合料的高温稳定性差，抗剪强度不足，造成沥青混合料在车辆作用下出现侧向推移，这类变形一般称为失稳性车辙。

③在冬季某些冰冻滑溜路段，车辆使用防滑链或采用带钉轮胎，造成路面的严重磨损，这类车辙一般称为磨损性车辙。

解决车辙的问题要从设计和施工着手，目前我国的很多地方路面的设计很不合理，交通量大，重型的超载车辆多，设计荷载普遍小于实际荷载，路面的厚度设计的很薄，非常不合理。为了能有效的解决沥青路面的车辙问题，国内公路建设、施工、养护、研究部门做了大量工作。本发明从提高沥青混合料的稳定性入手，将以“白色垃圾”为原料的聚乙烯与石油树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、沥青材料、无机矿物填充料混合，制备出一种环保型沥青路面抗车辙剂。提高沥青路面的高温性能，抗车辙能力和防水抗低温能力，延长路面的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于，通过对环保型沥青路面抗车辙剂的研究，研究出一种可以大幅提高沥青路面耐热，耐寒，抗水性能的改性材料，解决现有技术存在的缺陷。并回收利用“白色垃圾”，减少环境污染。

解决上述技术问题所采用的技术方案是由下述的原料及其重量百分数比制成：

上述的聚乙烯主要成分为工业生产低密度聚乙烯、工业回收废旧聚乙烯中的一种或两种，工业回收废旧聚乙烯与低密度聚乙烯的重量比为1∶1～4，低密度聚乙烯的密度为0.917～0.932g/cm³，工业回收废旧聚乙烯为聚乙烯回料或再生低压聚乙烯或再生PE；聚甲基丙烯酸甲酯分子量为8～12万；石油树脂分子量为300～3000。沥青材料为天然沥青，煤焦沥青，石油沥青中的一种或几种；无机矿物填充料为500～800目级碳酸钙、滑石粉、石英沙、玻璃中空微珠、高岭土中一种或两种以上。

制备本发明环保型沥青路面抗车辙剂所采用的技术方案是由下述的原料及其重量百分数比制成：

制备本发明环保型沥青路面抗车辙剂所采用的最佳技术方案是由下述的原料及其重量百分数比制成：

本发明所述的环保型沥青路面抗车辙剂的制备方法，如下：

A)按各组分比例计量各组分原料，在可加热容器中充分混合各组分使其均匀；

B)将混合均匀后的物料投入双螺杆挤出机，加热至150-170℃，并搅拌1.5～2.0小时，使其形成熔融混合物后挤出；

C)在水冷过程中保持130-150℃的环境中切粒，制得成品。

本发明将工业回收废旧聚乙烯即“白色垃圾”和石油树脂以及甲基丙烯酸甲酯作为产品的主要组分，不仅有利于保护环境，节省能源，变废为宝，符合国家可持续发展的战略方针。而本产品含有的聚甲基丙烯酸甲酯是一种高吸油性的高分子材料，在沥青混合料中形成一种三维交联的网状结构，具有一定的收缩与膨胀空间，提高了整个沥青路面的韧性与强度。这种材料的吸油原理与吸油材料不同，主要是利用其内部网络结构对油分子的范德华力，分子内的亲油基链与油分子的容积作用，由于网络交联结构的存在，高分子材料溶胀而不溶解，油分子包裹在大分子网络结构中，材料中吸收的油在外部压力作用下不容易释放，达到吸油的目的，当夏季高温时，沥青软化，高分子网络结构内外油浓度差加大，可以通过扩散和范德华力吸收更多的软化沥青，减少因沥青软化导致的车辙。冬季低温时，沥青硬化，产品中三维网络结构通过范德华力对油有束缚作用，油很难释放，沥青不会产生位移，减少裂逢的产生。提高产品的高温性能，抗车辙能力和防水抗低温性能，降低产品成本，增加了产品的市场竟争力。采用本发明方法制备的环保型沥青路面抗车辙剂加到沥青沥青混合料中经测试，动稳定度、破坏应变、残留稳定度和残留强度比性能指标达到交通部颁发标准JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求。本发明产品对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性能具有明显的改善效果。本发明有性能稳定、使用方便、产品成本低、环境污染小、使用方便等优点，可在沥青混合料中用作抗车辙剂。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

在高速混和器中加入45％的聚乙烯，20％的石油树脂，20％的天然沥青，调节混合器的转速1800-2000转/分升温0.5小时至140-150℃，加入5％的聚甲基丙烯酸甲酯和10％的玻璃中空微珠，调节混合器的转速8000-10000转/分，高速搅拌1-1.5小时，升温至150-170℃；将混合均匀后的物料投入双螺杆挤出机，保持150-170℃，使其形成熔融混合物后挤出；在水冷过程中保持130-150℃的环境中切粒，制得成品。

实施例2

在高速混和器中加入50％的聚乙烯，25％的石油树脂，13％的天然沥青，调节混合器的转速1800-2000转/分升温0.5小时至140-150℃，加入8％的聚甲基丙烯酸甲酯和4％的玻璃中空微珠，调节混合器的转速8000-10000转/分，高速搅拌1-1.5小时，升温至150-170℃；将混合均匀后的物料投入双螺杆挤出机，保持150-170℃，使其形成熔融混合物后挤出；在水冷过程中保持130-150℃的环境中切粒，制得成品。

实施例3

在高速混和器中加入60％的聚乙烯，10％的石油树脂，13％的天然沥青，调节混合器的转速1800-2000转/分升温0.5小时至140-150℃，加入12％的聚甲基丙烯酸甲酯和5％的玻璃中空微珠，调节混合器的转速8000-10000转/分，高速搅拌1-1.5小时，升温至150-170℃；将混合均匀后的物料投入双螺杆挤出机，保持150-170℃，使其形成熔融混合物后挤出；在水冷过程中保持130-150℃的环境中切粒，制得成品。

实施例4

在高速混和器中加入70％的聚乙烯，5％的石油树脂，9％的天然沥青，调节混合器的转速1800-2000转/分升温0.5小时至140-150℃，加入6％的聚甲基丙烯酸甲酯和10％的玻璃中空微珠，调节混合器的转速8000-10000转/分，高速搅拌1-1.5小时，升温至150-170℃；将混合均匀后的物料投入双螺杆挤出机，保持150-170℃，使其形成熔融混合物后挤出；在水冷过程中保持130-150℃的环境中切粒，制得成品。

实施例5

在高速混和器中加入50％的聚乙烯，25％的石油树脂，8％的天然沥青，调节混合器的转速1800-2000转/分升温0.5小时至140-150℃，加入12％的聚甲基丙烯酸甲酯和5％的玻璃中空微珠，调节混合器的转速8000-10000转/分，高速搅拌1-1.5小时，升温至150-170℃；将混合均匀后的物料投入双螺杆挤出机，保持150-170℃，使其形成熔融混合物后挤出；在水冷过程中保持130-150℃的环境中切粒，制得成品。

产品实际运用：将按照实施例制备的环保型沥青路面抗车辙剂按0.2％-1％的比例加入沥青混合料中，混合料混合后进行摊铺，摊铺后可以紧跟摊铺机碾压，确保在不低于165℃情况下完成初压，不低于140℃条件下。完成复压，在不低于110℃条件先完成终压。

混合料试件的性能

对加入环保型沥青路面抗车辙剂的沥青混合料通过冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验分析对比，发现加入环保型沥青路面抗车辙剂的沥青在冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验中，效果均得到了大幅提升。

试验方法：将沥青混合集料烘干，保证烘干温度达到185℃以上稳定半小时以上；烘好的混合料一起倒入拌和锅中，保证拌和锅的温度不低于185℃，然后把此环保型沥青路面抗车辙剂按0.4％的比例加入到混合料中；搅拌后进行试验。

表1：环保型沥青路面抗车辙剂组分配比及添加相应组分制得的抗车辙剂后沥青混合料试件的性能

表1中的1～5组实验使用的为本发明实施例1～5所述的环保型沥青路面抗车辙剂。

从表1可看出，未添加环保型沥青路面抗车辙剂的沥青混合料的动稳定度冻融劈裂强度比和浸水马歇尔稳定度仅为1600次/mm，80％，8KN。而添加本发明环保型沥青路面抗车辙剂的沥青混合料的动稳定度冻融劈裂强度比和浸水马歇尔稳定度可达到11300次/mm，99％，14KN。对比各组别的动稳定度可以看出：环保型沥青路面抗车辙剂中沥青改性剂，聚甲基丙烯酸甲酯，沥青材料和无机矿物填充料的组分、配比对沥青混合料性能影响较大。

以上实施例是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于发明型的保护范围。

Claims (5)

1.一种环保型沥青路面抗车辙剂，包括组分和含量(重量百分数)：

所述各组分之和为100％；其中，所述的石油树脂分子量为300～3000；所述的无机矿物填充料为500～800目级碳酸钙、滑石粉、石英沙、玻璃微珠、高岭土中一种或两种以上。

2.如权利要求1所述的环保型沥青路面抗车辙剂，其特征是：所述的聚乙烯为工业生产低密度聚乙烯、工业回收废旧聚乙烯中的一种或两种，工业回收废旧聚乙烯与低密度聚乙烯的重量比为1∶1～4，低密度聚乙烯的密度为0.917～0.932g／cm³，工业回收废旧聚乙烯为聚乙烯回料或再生低压聚乙烯或再生PE。

3.如权利要求1所述的环保型沥青路面抗车辙剂，其特征是：所述的聚甲基丙烯酸甲酯分子量为8～12万。

4.如权利要求1所述的环保型沥青路面抗车辙剂，其特征是：所述的沥青材料为天然沥青，煤焦沥青，石油沥青中的一种或几种。

5.权利要求1～4任意一项所述环保型沥青路面抗车辙剂的制备方法，包括步骤：

A)按各组分比例计量各组分原料，在可加热容器中充分混合各组分使其均匀；

B)将混合均匀后的物料投入双螺杆挤出机，加热至150-170℃，并搅拌1.5～2.0小时，使其形成熔融混合物后挤出；

C)在水冷过程中保持130-150℃的环境中切粒，制得成品。