CN108047734A - 一种湖沥青复配生物沥青改性沥青及其制备方法 - Google Patents

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王阳
王瑞金
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Abstract

本发明提供了一种湖沥青复配生物沥青改性沥青，由如下重量份的组分组成：基质沥青50～80份，生物沥青10～25份，湖沥青10～25份。本发明还提供了一种湖沥青复配生物沥青改性沥青的制备方法。本发明通过采用湖沥青和生物沥青作为改性剂对基质沥青进行改性，生物沥青的掺入提高了基质石油沥青抗疲劳、低温开裂性能，湖沥青的掺入改善了因生物沥青掺入降低的高温性能，从而全面综合改善基质沥青高温、低温、耐久性能。改性沥青性能突出，具有良好的技术经济前景。本发明提出的一种湖沥青复配生物沥青改性沥青制备方法简单易行，便于推广。

Description

一种湖沥青复配生物沥青改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及改性沥青技术领域，具体涉及一种湖沥青复配生物沥青改性沥青及其制备方法。
背景技术
随着我国公路建设的迅猛发展，沥青路面以其优越性能在全国范围内得到了广泛应用，沥青的消费量在近年来大幅增长。目前路用沥青大部分是原油中提炼的石油沥青，然而石油是不可再生的稀缺性资源，由于过度开采和使用，石油资源日渐枯竭。因此，亟需寻找一种具有优良路用性能的可再生材料，以减轻沥青生产和利用过程中对石油资源的依赖。
生物沥青是一种生物质材料经过一定的物理化学工艺处理制得具有胶结料性能的类似于石油沥青的材料。具有可再生、清洁、经济环保等性能，在满足规范要求的情况下，将生物沥青作为改性剂加入基质石油沥青当中，可以大大减少石油沥青的用量，这对节约资源和环境保护意义重大。然而，生物沥青软化点低、黏度小，在高温稳定性方面存在技术缺陷。
湖沥青是石油不断从地壳中冒出，存在于天然湖中，经长期沉淀、变化、硬化产生的沥青类物质。由于与自然环境长期共存，所以湖沥青高温性能非常稳定，将其作为改性剂掺入沥青中，可改善沥青的高温性能。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种湖沥青复配生物沥青改性沥青，利用湖沥青提高生物沥青改性沥青的高温稳定性，使改性沥青具有优良的路用性能。
本发明是这样实现的：
一种湖沥青复配生物沥青改性沥青，由如下重量份的组分组成：基质沥青50～80份，生物沥青10～25份，湖沥青10～25份。
更进一步的方案是：
所述湖沥青为特立尼达湖沥青。
湖沥青与基质沥青具有良好的相容性。通过湖沥青与基质沥青相互作用，沥青胶团极性得到增强，导致胶体结构从溶胶型转变为溶凝胶型及凝胶型，有利于改善沥青高温性能。
更进一步的方案是：
所述生物沥青为炼制大豆油后残余的下脚油再经过蒸馏、氧化等物理化学工艺处理，最后得到的废料，即大豆油生物沥青。
生物沥青掺入基质石油沥青中可提高其抗疲劳、低温开裂性能，但高温性能不佳。本发明通过湖沥青与生物沥青的配合，从而全面提高基质沥青的抗疲劳、低温开裂性能和高温性能。
本发明的另一个目的在于提供了一种湖沥青复配生物沥青改性沥青的制备方法。
本发明的这一目的具体是这样实现的：
一种湖沥青复配生物沥青改性沥青的制备方法，包括如下步骤：
(1)将块状湖沥青加入粉碎机中粉碎后过筛，制得湖沥青改性剂；
(2)将生物沥青水浴加热并以3500～5000r/min的速度剪切30～60min，制得生物沥青改性剂；
(3)将湖沥青改性剂、生物沥青改性剂与基质沥青按预定的掺配比例在175～190℃下混合，然后放入175～190℃的烘箱中，发育50～80min之后取出；
(4)将步骤(3)所得混合物采用高速剪切仪在175～190℃的温度范围内以3500～5000r/min的速度剪切50～80min，直至沥青均匀稳定，冷却后呈表面光滑时，制得改性沥青。
更进一步的方案是：
步骤(1)中过筛是指粉碎后的湖沥青过100～170目筛。
更进一步的方案是：
步骤(2)中水浴加热是指将生物沥青置于90℃恒温下进行水浴加热。
采用上述技术方案，本发明可达到的有益效果包括：
(1)本发明通过采用湖沥青和生物沥青作为改性剂对基质沥青进行改性，生物沥青的掺入提高了基质石油沥青抗疲劳、低温开裂性能，湖沥青的掺入改善了因生物沥青掺入降低的高温性能，从而全面综合改善基质沥青高温、低温、耐久性能。改性沥青性能突出，具有良好的技术经济前景。
(2)本发明提出的一种湖沥青复配生物沥青改性沥青制备方法简单易行，便于推广。所述制备方法得到的改性沥青性质稳定、材质均匀，改性剂对基质沥青的改性效果优秀。
(3)本发明提出的改性沥青成本低廉，制备工艺简单，具有良好的经济效益。大豆油生物沥青为炼制大豆油后残余的下脚油，原材料来源广泛，生物沥青性质均一且稳定。此外，生物沥青来源于废弃的生物质材料，本发明在回收再利用环境中废弃物的同时减少了路面行业对石油沥青的依赖性，对保护环境，节约资源，实现可持续发展具有重要意义。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种湖沥青复配生物沥青改性沥青，其成分按重量份计：基质沥青80份，生物沥青10份，湖沥青10份。所选湖沥青为特立尼达湖沥青，生物沥青为大豆油生物沥青。
本实施例及下述其他实施例所用大豆油生物沥青为市售产品，购自苏州福之源生物科技有限公司。
该湖沥青复配生物沥青改性沥青的制备方法如下：
(1)将块状湖沥青加入粉碎机中粉碎后过筛过100目筛盘，制得湖沥青改性剂。
(2)将生物沥青水浴加热并以3500r/min的速度剪切30min，制得生物沥青改性剂。
(3)将湖沥青改性剂、生物沥青改性剂与基质沥青按预定的掺配比例在175℃下混合，然后放入175℃的烘箱中，发育50min之后取出，
(4)将步骤(3)所得混合物采用高速剪切仪在175℃的温度范围内以3500r/min的速度剪切50min，直至沥青均匀稳定，冷却后呈表面光滑时，制得改性沥青。
实施例2
一种湖沥青复配生物沥青改性沥青，其成分按重量份计：基质沥青70份，生物沥青15份，湖沥青15份。所选湖沥青为特立尼达湖沥青，生物沥青为大豆油生物沥青。
该湖沥青复配生物沥青改性沥青的制备方法如下：
(1)将块状湖沥青加入粉碎机中粉碎后过筛过120目筛盘，制得湖沥青改性剂。
(2)将生物沥青水浴加热并以4000r/min的速度剪切40min，制得生物沥青改性剂。
(3)将湖沥青改性剂、生物沥青改性剂与基质沥青按预定的掺配比例在180℃下混合，然后放入180℃的烘箱中，发育60min之后取出，
(4)将步骤(3)所得混合物采用高速剪切仪在180℃的温度范围内以4000r/min的速度剪切60min，直至沥青均匀稳定，冷却后呈表面光滑时，制得改性沥青。
实施例3
一种湖沥青复配生物沥青改性沥青，其成分按重量份计：基质沥青60份，生物沥青20份，湖沥青20份。所选湖沥青为特立尼达湖沥青，生物沥青为大豆油生物沥青。
该湖沥青复配生物沥青改性沥青的制备方法如下：
(1)将块状湖沥青加入粉碎机中粉碎后过筛过140目筛盘，制得湖沥青改性剂。
(2)将生物沥青水浴加热并以4500r/min的速度剪切50min，制得生物沥青改性剂。
(3)将湖沥青改性剂、生物沥青改性剂与基质沥青按预定的掺配比例在185℃下混合，然后放入185℃的烘箱中，发育70min之后取出，
(4)将步骤(3)所得混合物采用高速剪切仪在185℃的温度范围内以4500r/min的速度剪切70min，直至沥青均匀稳定，冷却后呈表面光滑时，制得改性沥青。
实施例4
一种湖沥青复配生物沥青改性沥青，其成分按重量份计：基质沥青50份，生物沥青25份，湖沥青25份。所选湖沥青为特立尼达湖沥青，生物沥青为大豆油生物沥青。
该湖沥青复配生物沥青改性沥青的制备方法如下：
(1)将块状湖沥青加入粉碎机中粉碎后过筛过170目筛盘，制得湖沥青改性剂。
(2)将生物沥青水浴加热并以5000r/min的速度剪切60min，制得生物沥青改性剂。
(3)将湖沥青改性剂、生物沥青改性剂与基质沥青按预定的掺配比例在190℃下混合，然后放入190℃的烘箱中，发育80min之后取出，
(4)将步骤(3)所得混合物采用高速剪切仪在190℃的温度范围内以5000r/min的速度剪切80min，直至沥青均匀稳定，冷却后呈表面光滑时，制得改性沥青。
为验证本发明中改性沥青的使用性能，以基质沥青为对照组，本发明制备的实施例为实验组，进行相关项目的试验，试验结果如下表所示：
上表中当量软化点、当量脆点、针入度比、老化指数根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20–2011)所述的计算方法计算，沥青等级(PG)高温、低温连续分级温度根据《测定性能分级(PG)沥青结合料的连续分级温度和连续分级的标准操作规程》(ASTMD7643–10)所述的计算方法计算。
上表中当量软化点及沥青等级(PG)高温连续分级温度为沥青高温性能指标；当量软化点及沥青等级(PG)高温连续分级温度越高，沥青高温性能越好。当量脆点及沥青等级(PG)低温连续分级温度为沥青低温性能指标；当量脆点及沥青等级(PG)低温连续分级温度越低，沥青低温性能越好。针入度比及老化指数为沥青耐久性能指标；针入度比越高，老化指数越低越低，沥青耐久性能越好。
由上表中数据可知，实施例1～实施例4中所制备的改性沥青相较于基质沥青具有更好的高温、低温、耐久性能，且制备工艺简单，原材料价格低廉，能减少对石油资源的依赖，改善环境、保护生态，具有广阔的应用前景。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (6)

1.一种湖沥青复配生物沥青改性沥青，其特征在于由如下重量份的组分组成：基质沥青50～80份，生物沥青10～25份，湖沥青10～25份。
2.根据权利要求1所述湖沥青复配生物沥青改性沥青，其特征在于：
所述湖沥青为特立尼达湖沥青。
3.根据权利要求1所述湖沥青复配生物沥青改性沥青，其特征在于：
所述生物沥青为大豆油生物沥青。
4.权利要求1至3所述湖沥青复配生物沥青改性沥青的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将块状湖沥青加入粉碎机中粉碎后过筛，制得湖沥青改性剂；
（2）将生物沥青水浴加热并以3500～5000r/min的速度剪切30～60min，制得生物沥青改性剂；
（3）将湖沥青改性剂、生物沥青改性剂与基质沥青按预定的掺配比例在175～190℃下混合，然后放入175～190℃的烘箱中，发育50～80min之后取出；
（4）将步骤（3）所得混合物采用高速剪切仪在175～190℃的温度范围内以3500～5000r/min的速度剪切50～80min，直至沥青均匀稳定，冷却后呈表面光滑时，制得改性沥青。
5.根据权利要求4所述湖沥青复配生物沥青改性沥青的制备方法，其特征在于：
步骤（1）中过筛是指粉碎后的湖沥青过100～170目筛。
6.根据权利要求4所述湖沥青复配生物沥青改性沥青的制备方法，其特征在于：
步骤（2）中水浴加热是指将生物沥青置于90℃恒温下进行水浴加热。
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