CN104610769A - 一种高强型冷铺沥青混合料用常温改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高强型冷铺沥青混合料用常温改性沥青及其制备方法。高强型冷铺沥青混合料用常温改性沥青的具体重量组分如下：石油沥青58～64份；反应型稀释剂21～30份；稀释剂11～14份；阻燃剂0.01～1份；改性剂0.01～1份。本发明常温改性沥青在常温下粘度小，具有良好的施工和易性；常温改性沥青软化点高于普通石油沥青，同时弹性恢复率大，表干时间短而固化成型速率快，与集料裹覆力强。用其所制备的冷铺沥青混合料与常规冷拌沥青混合料相比，摊铺后早期强度形成速度快，成型强度高，开放交通时间短；同时其高温性能、水稳定性、低温性能均可达到热拌沥青混合料技术要求；且制备方法简便、经济、环保、节能。

Description

一种高强型冷铺沥青混合料用常温改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种常温改性沥青，该常温改性沥青的制备方法，以及利用该常温改性沥青制备冷铺沥青混合料的方法。

背景技术

截至2013年年底，我国公路网总里程达到398.4万km，5年间新增了63.9万km。其中，高速公路新增了3.3万km，居世界第二位。在已建成的高速公路中，几乎全是沥青混凝土路面。沥青路面有路用性能优异，行车舒适、行车噪音小、维修方便、建设速度快、扬尘污染少等诸多优点，现已成为我国各等级公路和城市道路铺设的主要形式。

现今，道路建设中沥青路面主要是使用热拌沥青混合料，但热拌沥青混合料施工温度高、能耗高、工序繁杂且污染严重。且沥青在拌合、运输、摊铺过程中长时间加热，还会产生 “热”老化现象，不仅会严重地影响道路寿命，还会产生一系列负面效应：1、能源消耗量大，污染环境；2、设备复杂、成本高；3、受季节影响大，有效施工时间短。

基于上述热拌沥青混合料自身的一部分不足，常温沥青混合料的出现可解决这些技术难题。其适用于多种气候环境，不需要高温加热，耗能低污染小，使用方便，施工简单，所需设备要求也低，不仅可以用于修补沥青路面，还可用于路面铺装。现在我国对环保问题越来越重视，因此使用低能环保的沥青材料也越来越有必要。

现阶段国内研究的常温沥青主要分为两大类：乳化沥青和稀释沥青。前者由于含水，抗水损害性能、粘结性能较差；后者含有大量稀释剂，挥发需要一段时间，因此强度形成速率慢。国外进口的常温沥青材料性能较高，但其价格昂贵，用户难以承受，无法在工程中大量使用；积极开展常温改性沥青及其配制技术的研究，有着十分重要的意义。

发明内容

本发明提供一种高强型冷铺沥青混合料用常温改性沥青及其制备方法，要解决现有常温下冷铺沥青混合料强度低，强度形成速率慢的技术问题；并解决目前制备工艺复杂，造价高的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种高强型冷铺沥青混合料用常温改性沥青，它的各原料组分按重量份配比如下：

如上所述的高强型冷铺沥青混合料用常温改性沥青，优选地：所述反应型稀释剂为乙二醇、1,2-丁二醇、植物沥青、植物多元醇的一种或多种混合而成。

如上所述的高强型冷铺沥青混合料用常温改性沥青，优选地：所述稀释剂为正庚烷、四氢呋喃、丙酮、石油醚的一种或多种混合而成。

在本发明上述技术方案中，优选地：所述阻燃剂为三（2,3-二溴丙基）异三聚氰酸酯、三聚氰胺磷酸盐和聚磷酸铵阻燃剂的一种或多种混合而成。所述改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡胶的一种或多种混合而成。

本发明还提供制备如上所述高强型冷铺沥青混合料用常温改性沥青的方法，按如下步骤进行：

步骤一，加热石油沥青至130 ℃，在500 r/min速度下搅拌，同时加入反应型稀释剂，搅拌15～30 min，直至沥青与其混合均匀；

步骤二，在100℃下将沥青阻燃剂、改性剂按配比加入到步骤一配好的混合液中，在3000 r/min速度下搅拌剪切至无颗粒的均匀状态，再继续搅拌10～20min；

步骤三，在90℃下将稀释剂加入到步骤二配好的混合液中，在1000r/min速度下搅拌至均匀状态，再继续搅拌10～20min，密封贮存即可。

本发明还提供一种制备高强型冷铺沥青混合料的方法，按如下步骤进行：

步骤一，在常温条件下将集料、根据权利要求1至3中任一项所述的常温改性沥青按一定重量比例倒入拌合锅中，在60r/min速度下搅拌60s，使常温改性沥青均匀分散在集料表面；

步骤二，在常温下按一定重要比例倒入矿粉，在100r/min速度下先快速搅拌60s，再在60r/min速度下慢速继续搅拌60s，使集料均匀裹附沥青矿粉胶浆且无花白点；

步骤三，按一定重量比例缓慢倒入高活性直投式强度调节添加剂，边加入边在60r/min速度下搅拌120s至均匀，即得高强型冷铺沥青混合料。

如上所述制备高强型冷铺沥青混合料的方法，优选地：所述高活性直投式强度调节添加剂为二异氰酸酯、多异氰酸酯中的一种或两种混合而成。

本发明的有益效果是：

1、本发明常温改性沥青有良好的流动性、和易性。反应型稀释剂运动粘度小于1 Pas，且与沥青有良好的相容性，能有效提高沥青的常温流动性，同时，加入少量的稀释剂进行调和，使得本发明产品在常温下的运动粘度小于3 Pas，具有良好的施工和易性，满足沥青混合料的拌合要求。

2、本发明沥青混合料强度高。本发明沥青混合料添加的高活性直投式强度调节添加剂具有－NCO基团，其高活性的不饱和键与反应型稀释剂中的活性基团-OH可快速发生固化反应生成弹性体。本发明减少了挥发型溶剂的使用量，采用的高活性直投式强度调节添加剂提高了常温混合料的早期强度形成速度，早期强度可占总强度的70～80%，即开放交通时间缩短，同时其成型强度也很高，能达到热拌沥青混合料强度要求，明显优于其他类型的冷拌沥青混合料。

3、本发明的沥青膜厚度大，裹覆力强。固化反应生成的弹性体与集料的粘结力强，可有效增加集料的沥青膜厚度，同时具有优良的耐磨性和机械强度，增强裹覆力和提高沥青膜的强度。

4、本发明沥青混合料路用性能优异。本发明中反应型稀释剂与高活性直投式强度调节添加剂反应生成的热固型弹性体，可有效提高沥青混合料的高温性能，使其化学性质更稳定，不易于迁移；同时低温性能和水稳定性也得到提高，可达到热拌沥青混合料的技术要求。

5、本发明制备工艺简单，造价低廉。本发明制备工艺简单，不需要大型特殊设备，且制备过程快速、经济、节能、环保、性能优异，具有很高的应用价值。

具体实施方式

具体实施例常温改性沥青的制备方法为：

步骤一，加热壳牌A级70# 沥青至130 ℃，在500 r/min速度下搅拌，同时加入反应型稀释剂，搅拌15～30 min，直至沥青与其混合均匀；

步骤二，在100℃下将沥青阻燃剂、改性剂按配比加入到步骤一配好的混合液中，在3000 r/min速度下搅拌剪切至无颗粒的均匀状态，再继续搅拌10～20min；

步骤三，在90℃下将稀释剂加入到步骤二配好的混合液中，在1000r/min速度下搅拌至均匀状态，再继续搅拌10～20min，密封贮存即可。

具体实施例常温改性沥青混合料的制备方法为：

步骤一，将集料和常温改性沥青倒入拌合锅，使常温改性沥青均匀散布在集料表面，在60r/min速度下搅拌60s；

步骤二，倒入矿粉，在100r/min速度下搅拌60s，待混合料质地均匀，再在60r/min速度下搅拌60s；

步骤三，均匀倒入高活性直投式强度调节添加剂，在60r/min速度下搅拌120s，即得常温沥青混合料。

本次实例实施中所述的高活性直投式强度调节添加剂为二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）。

所述集料、矿粉、改性剂均满***通运输部颁标准JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的相关技术要求，本发明实施例常温沥青混合料的级配类型为AC-13C型，具体材料组成见下表。

以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

常温改性沥青由以下重量份的原料组成：

本实施例中，反应型稀释剂为植物多元醇、稀释剂为正庚烷、阻燃剂为DS-ZR沥青阻燃剂、改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。本实施例及以下实施例中石油沥青为壳牌A级70#沥青。

实施例1制备好的常温改性沥青的各项指标检测结果如下表。

常温改性沥青混合料的各原料组分按重量份配比如下：

常温改性沥青                  4.7份；

集料与矿粉                    94.5份；

高活性直投式强度调节添加剂    0.8份。

常温改性沥青与强度调节添加剂的配比关系，以使反应型稀释剂中活性基团-OH的摩尔数：强度调节添加剂中活性基团－NCO等于或接近1：1来确定。常温改性沥青与强度调节添加剂质量总和占冷铺沥青混合料4～7%。

根据实例1制备的常温改性沥青与AC-13型集料拌合形成的混合料（按上述重量份配比）性能如下表。

热拌基质沥青A级70#，生产厂家为壳牌，型号为AH-70。

热拌SBS改性沥青，生产厂家为壳牌，型号为I-D。

实施例2

常温改性沥青由以下重量份的原料组成：

本实施例中，反应型稀释剂为1,2-丁二醇、稀释剂为四氢呋喃、阻燃剂为DS-ZR沥青阻燃剂、改性剂为丁苯橡胶。

实施例2制备好的常温改性沥青的各项指标检测结果如下表。

常温改性沥青混合料的各原料组分按重量份配比如下：

常温改性沥青                 4.8份；

集料与矿粉                   94.5份；

高活性直投式强度调节添加剂   0.7份。

根据实例2制备的液体沥青与AC-13型集料拌合形成的混合料（按上述重量份配比）性能如下表。

实施例3

常温改性沥青由以下重量份的原料组成：

 

本实施例中，反应型稀释剂为植物沥青、稀释剂为丙酮、阻燃剂为DS-ZR沥青阻燃剂、改性剂为丁苯橡胶。

实施例3制备好的常温改性沥青的各项指标检测结果如下表。

常温改性沥青混合料的各原料组分按重量份配比如下：

常温改性沥青              4.7份；

集料与矿粉                94.5份；

高活性直投式强度调节剂    0.8份。

根据实例3制备的液体沥青与AC-13型集料拌合形成的混合料（按上述重量份配比）性能如下表。

从以上三个实施例的测试结果可以得出，本发明常温改性沥青在常温下运动粘度小于3Pas，具有良好的施工和易性，满足施工要求；常温改性沥青软化点高于普通石油沥青，同时弹性恢复性能优异，且表干时间短，固化成型速率快，与集料裹覆力强。

本发明所制备的高强度冷铺沥青混合料相比于其他冷拌沥青混合料，早期强度形成速度快，可占总强度的70～80%，成型强度高，即缩短了开放交通时间，强度可达到热拌沥青混合料技术要求；同时其高温性能、水稳定性和低温性能均能达到热拌沥青混合料要求，具有良好的路用性能；且制备简便、经济、环保、节能，具有很高的应用价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高强型冷铺沥青混合料用常温改性沥青，其特征在于：它的各原料组分按重量份配比如下：

石油沥青            58～64份；

反应型稀释剂    21～30份；

稀释剂                11～14份；

阻燃剂                0.01～1份；

改性剂                0.01～1份。

2.根据权利要求1所述的高强型冷铺沥青混合料用常温改性沥青，其特征在于：所述反应型稀释剂为乙二醇、1,2-丁二醇、植物沥青、植物多元醇的一种或多种混合而成。

3.根据权利要求1所述的高强型冷铺沥青混合料用常温改性沥青，其特征在于：所述稀释剂为正庚烷、四氢呋喃、丙酮、石油醚的一种或多种混合而成。

4.制备根据权利要求1-3任一项所述高强型冷铺沥青混合料用常温改性沥青的方法，其特征在于按如下步骤进行：

步骤一，加热石油沥青至130 ℃，在500 r/min速度下搅拌，同时加入反应型稀释剂，搅拌15～30 min，直至沥青与其混合均匀；

步骤二，在100℃下将沥青阻燃剂、改性剂按配比加入到步骤一配好的混合液中，在3000 r/min速度下搅拌剪切至无颗粒的均匀状态，再继续搅拌10～20min；

步骤三，在90℃下将稀释剂加入到步骤二配好的混合液中，在1000r/min速度下搅拌至均匀状态，再继续搅拌10～20min，密封贮存即可。

5.制备高强型冷铺沥青混合料的方法，其特征在于按如下步骤进行：

步骤一，在常温条件下将集料、根据权利要求1至3中任一项所述的常温改性沥青按一定重量比例倒入拌合锅中，在60r/min速度下搅拌60s，使常温改性沥青均匀分散在集料表面；

步骤二，在常温下按一定重要比例倒入矿粉，在100r/min速度下先快速搅拌60s，再在60r/min速度下慢速继续搅拌60s，使集料均匀裹附沥青矿粉胶浆且无花白点；

步骤三，按一定重量比例缓慢倒入高活性直投式强度调节添加剂，边加入边在60r/min速度下搅拌120s至均匀，即得高强型冷铺沥青混合料。

6.根据权利要求5所述制备高强型冷铺沥青混合料的方法，其特征在于：所述高活性直投式强度调节添加剂为二异氰酸酯、多异氰酸酯中的一种或两种混合而成。