CN107698993A - 基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂及其制备方法和使用方法，包括岩沥青25～75重量份、聚丙烯5～25重量份、胶粉3～10重量份、芳烃油5～20重量份、增韧剂5～20重量份、SBS改性剂１～5重量份。该高模量添加剂制备工艺简单、成本低廉，可有效提高沥青混合料的抗永久变形能力、抗剪切能力、高温抗车辙性能、低温抗裂性能、疲劳性能，实现沥青路面高温抗车辙性能和提升路面耐久性能的双重目标，胶粉的再利用也实现了环保目的。

Description

基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种沥青混合料添加剂，具体涉及一种基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着公路运输交通量急剧增加，超载、重载现象严重，路面结构的损坏也加剧，许多沥青路面在通车不久就发生不同类型的损坏，例如车辙、断裂、拥包等。
日益繁重的交通量对沥青面层材料的路用性能提出了更高的要求。为提高沥青面层的整体强度，沥青面层的厚度一再提高，现阶段修建的高等级公路沥青面层的厚度通常在16cm～18cm，更厚者达到28cm。增加沥青面层厚度，就意味着道路造价也将提高；沥青混凝土层加厚，也会引起沥青路面的车辙病害，广深高速公路的车辙产生的原因就是由于采用了过厚的沥青碎石层，沥青碎石的高温稳定性不足，导致高温条件下路面出现较大的侧向位移。
另外，在对旧路进行翻修、改造时路面标高往往会受到限制，需要控制面层结构厚度，采用传统的沥青混凝土材料在较薄的厚度下通常无法保证足够的承载能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂及其制备方法,提高沥青混合料模量及疲劳性能，同等条件下减薄沥青路面结构厚度，具有高的综合路用性能。
本发明所采用的技术方案为：
基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂，其特征在于：
包括以下组分：
岩沥青25～75重量份；
聚丙烯5～25重量份；
胶粉3～10重量份；
芳烃油5～20重量份；
增韧剂5～20重量份；
SBS改性剂１～5重量份。
岩沥青为青川岩沥青、北美岩沥青、新疆岩沥青中的一种或几种任意比例混合的混合物。
胶粉目数40-200目，来源取自废旧轮胎。
芳烃油为以石蜡基、中间基原料的糠醛精制抽出油为原料生产的芳烃油，或以环烷基原油糠醛抽出油生产或以催化回炼油糠醛抽出油为原料生产的芳烃油，或这两种任意比例混合的混合物。
增韧剂为低分聚酰胺、聚硫橡胶中的一种或两种任意比例混合的混合物。
基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂的制备方法，其特征在于：
将岩沥青25～75重量份、聚丙烯5～25重量份、胶粉3～10重量份、芳烃油5～20重量份、增韧剂5～20重量份、SBS改性剂１～5重量份混合在一起搅拌均匀，投入螺杆挤出机，加热至110℃-180℃熔融制成均一的物质后，挤出成条状，冷却、切割成颗粒状。
岩沥青为青川岩沥青、北美岩沥青、新疆岩沥青中的一种或几种任意比例混合的混合物；
胶粉目数40-200目，来源取自废旧轮胎；
芳烃油为以石蜡基、中间基原料的糠醛精制抽出油为原料生产的芳烃油，或以环烷基原油糠醛抽出油生产或以催化回炼油糠醛抽出油为原料生产的芳烃油，或这两种任意比例混合的混合物；
增韧剂为低分聚酰胺、聚硫橡胶中的一种或两种任意比例混合的混合物。
基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂的使用方法，其特征在于：
将沥青混合料加热到170-180℃时,将高模量沥青混合料添加剂直接投入装有沥青混合料的拌和锅内进行干拌,干拌时间为5～10秒，湿拌时间为45～50秒。
本发明具有以下优点：
1、沥青混合料动态模量高。由于采用岩沥青原料，与普通沥青混合后，分子极性大为增强，分子缔合能力增强，沥青质分子相互吸引形成胶核，向外依次吸附胶质、芳香分和饱和分形成胶团结构，提高沥青的粘附力及劲度模量，从而增强了沥青混合料动态模量。
2、沥青混合料疲劳性能高。添加了SBS改性剂，形成网状结构，提高沥青混合料疲劳性能。
3、沥青混合料低温性能良好。添加了芳烃油和增韧剂，在沥青体系中增加了轻质组分，提高了沥青混合料低温性能。
4、结构稳定：由于添加剂投入沥青混合料的拌和锅中，在170-180℃的温度下，首先通过与矿料干拌，使它软化，继续加入沥青拌和，抗车辙剂与沥青形成胶结作用，使沥青性能得到改善，提高了沥青的软化点，降低了对温度的敏感性，增加了沥青与矿料的粘附能力；同时一部分熔化的成分及少量未熔的成分裹附在石料表面，在石料与沥青、石料与石料之间形成一个搭桥的作用，产生较大的粘结力，这就使得沥青混合料具有稳定的结构；另一部分熔化的成分在沥青中以极为离散的状态凝固，形成高强而稳定的固化结构，这种结构使沥青具有较高的软化点，增强了沥青的稠度，降低了沥青对温度的敏感性，而且聚合物纤维在胶结料中形成网状，加强了沥青矿粉胶结料体系相互作用和整体性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及的基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂，包括以下组分：
岩沥青25～75重量份；
聚丙烯5～25重量份；
胶粉3～10重量份；
芳烃油5～20重量份；
增韧剂5～20重量份；
SBS改性剂１～5重量份。
岩沥青为青川岩沥青、北美岩沥青、新疆岩沥青中的一种或几种任意比例混合的混合物。
胶粉目数40-200目，来源取自废旧轮胎。
芳烃油为以石蜡基、中间基原料的糠醛精制抽出油为原料生产的芳烃油，或以环烷基原油糠醛抽出油生产或以催化回炼油糠醛抽出油为原料生产的芳烃油，或这两种任意比例混合的混合物。
增韧剂为低分聚酰胺、聚硫橡胶中的一种或两种任意比例混合的混合物。
上述基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂的制备方法，步骤为：将岩沥青25～75重量份、聚丙烯5～25重量份、胶粉3～10重量份、芳烃油5～20重量份、增韧剂5～20重量份、SBS改性剂１～5重量份混合在一起搅拌均匀，投入螺杆挤出机，加热至110℃-180℃熔融制成均一的物质后，挤出成条状，冷却、切割成颗粒状。
上述基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂的使用方法，步骤为：将沥青混合料加热到170-180℃时,将本发明制备的高模量沥青混合料添加剂直接投入装有沥青混合料的拌和锅内进行干拌,干拌时间为5～10秒，湿拌时间为45～50秒。
配方中：
岩沥青可采用的配方组合：
1、青川岩沥青、北美岩沥青、新疆岩沥青中的一种；
2、青川岩沥青50重量份、北美岩沥青50重量份；青川岩沥青70重量份、新疆岩沥青30份；北美岩沥青80重量份、新疆岩沥青20份；
3、青川岩沥青20重量份、北美岩沥青50重量份、新疆岩沥青30份；青川岩沥青30重量份、北美岩沥青30重量份、新疆岩沥青40份；青川岩沥青50重量份、北美岩沥青20重量份、新疆岩沥青30份。
芳烃油可采用的配方组合：
1、以石蜡基、中间基原料的糠醛精制抽出油为原料生产的芳烃油，或以环烷基原油糠醛抽出油生产或以催化回炼油糠醛抽出油为原料生产的芳烃油。
2、以石蜡基、中间基原料的糠醛精制抽出油为原料生产的芳烃油40重量份、以环烷基原油糠醛抽出油生产的芳烃油60重量份；以石蜡基、中间基原料的糠醛精制抽出油为原料生产的芳烃油60重量份、以催化回炼油糠醛抽出油生产的芳烃油40重量份；以环烷基原油糠醛抽出油生产的芳烃油70重量份、以催化回炼油糠醛抽出油生产的芳烃油30重量份。
增韧剂可采用的配方组合：
1、低分聚酰胺、聚硫橡胶中的一种；
2、低分聚酰胺40重量份、聚硫橡胶60重量份；低分聚酰胺70重量份、聚硫橡胶30重量份。
实施例1：
以生产本发明100kg为例，所用原料为：
岩沥青50kg、聚丙烯10kg、胶粉10kg、芳烃油5kg、增韧剂20kg、SBS改性剂5kg。
将上述原料混合在一起搅拌均匀，投入螺杆挤出机，加热至120℃-160℃熔融制成均一的物质后，挤出成条状，冷却、切割成颗粒状。
使用时：将沥青混合料加热到170-180℃时，将上述颗粒状的产物直接投入装有沥青混合料的拌和锅内进行干拌, 干拌时间为5～10秒，然后加入热沥青继续搅拌，湿拌时间为45～50秒。
利用本高模量外加剂配方制作高模量沥青混合料试件开展室内试验，经测试沥青混合料15℃，10Hz条件下动态模量15350MPa，-10℃低温应变2430με，60℃车辙动稳定度6500次/mm，106次作用条件下疲劳应变245με，在提高动态模量的同时，也显著提高混合料高温、低温及疲劳性能。
实施例2：
以生产本发明100kg为例，所用原料为：
岩沥青75kg、聚丙烯5kg、胶粉3kg、芳烃油11kg、增韧剂5kg、SBS改性剂1kg。
将上述原料混合在一起搅拌均匀，投入螺杆挤出机，加热至130℃-170℃熔融制成均一的物质后，挤出成条状，冷却、切割成颗粒状。
使用时：将沥青混合料加热到170-180℃时,将上述颗粒状的产物直接投入装有沥青混合料的拌和锅内进行干拌, 干拌时间为5～10秒，然后加入热沥青继续搅拌，湿拌时间为45～50秒。
利用本高模量外加剂配方制作高模量沥青混合料试件开展室内试验，经测试沥青混合料15℃，10Hz条件下动态模量17430MPa，-10℃低温应变2250με，60℃车辙动稳定度9600次/mm，106次作用条件下疲劳应变223με，在提高动态模量的同时，也显著提高混合料高温、低温及疲劳性能。
实施例3：
以生产本发明100kg为例，所用原料为：
岩沥青25kg、聚丙烯25kg、胶粉10kg、芳烃油20kg、增韧剂15kg、SBS改性剂5kg。
将上述原料混合在一起搅拌均匀，投入螺杆挤出机，加热至110℃-150℃熔融制成均一的物质后，挤出成条状，冷却、切割成颗粒状。
使用时：将沥青混合料加热到170-180℃时,将上述颗粒状的产物直接投入装有沥青混合料的拌和锅内进行干拌, 干拌时间为5～10秒，然后加入热沥青继续搅拌，湿拌时间为45～50秒。
利用本高模量外加剂配方制作高模量沥青混合料试件开展室内试验，经测试沥青混合料15℃，10Hz条件下动态模量14150MPa，-10℃低温应变2640με，60℃车辙动稳定度4700次/mm，106次作用条件下疲劳应变267με，在提高动态模量的同时，也显著提高混合料高温、低温及疲劳性能。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂，其特征在于：
包括以下组分：
岩沥青25～75重量份；
聚丙烯5～25重量份；
胶粉3～10重量份；
芳烃油5～20重量份；
增韧剂5～20重量份；
SBS改性剂1～5重量份。
2.根据权利要求1所述的基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂，其特征在于：
岩沥青为青川岩沥青、北美岩沥青、新疆岩沥青中的一种或几种任意比例混合的混合物。
3.根据权利要求1所述的基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂，其特征在于：
胶粉目数40-200目，来源取自废旧轮胎。
4.根据权利要求1所述的基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂，其特征在于：
芳烃油为以石蜡基、中间基原料的糠醛精制抽出油为原料生产的芳烃油，或以环烷基原油糠醛抽出油生产或以催化回炼油糠醛抽出油为原料生产的芳烃油，或这两种任意比例混合的混合物。
5.根据权利要求1所述的基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂，其特征在于：
增韧剂为低分聚酰胺、聚硫橡胶中的一种或两种任意比例混合的混合物。
6.基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂的制备方法，其特征在于：
将岩沥青25～75重量份、聚丙烯5～25重量份、胶粉3～10重量份、芳烃油5～20重量份、增韧剂5～20重量份、SBS改性剂1～5重量份混合在一起搅拌均匀，投入螺杆挤出机，加热至110℃-180℃熔融制成均一的物质后，挤出成条状，冷却、切割成颗粒状。
7.根据权利要求6所述的基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂的制备方法，其特征在于：
岩沥青为青川岩沥青、北美岩沥青、新疆岩沥青中的一种或几种任意比例混合的混合物；
胶粉目数40-200目，来源取自废旧轮胎；
芳烃油为以石蜡基、中间基原料的糠醛精制抽出油为原料生产的芳烃油，或以环烷基原油糠醛抽出油生产或以催化回炼油糠醛抽出油为原料生产的芳烃油，或这两种任意比例混合的混合物；
增韧剂为低分聚酰胺、聚硫橡胶中的一种或两种任意比例混合的混合物。
8.基于岩沥青的高模量沥青混合料添加剂的使用方法，其特征在于：
将沥青混合料加热到170-180℃时,将高模量沥青混合料添加剂直接投入装有沥青混合料的拌和锅内进行干拌,干拌时间为5～10秒，湿拌时间为45～50秒。
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