CN108948753A - 一种温拌高粘改性沥青及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种温拌高粘改性沥青，由以下质量份的原料制成：基质沥青80～90份、乙撑双硬脂酸酰胺0～3份、硬脂酸或硬脂酸盐0～2份、高分子蜡0～1份、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物3～8份、丁苯橡胶0～2份、橡胶油2～5份、胶粒0～8份、稳定剂0.1～0.3份。本发明提出的温拌高粘改性沥青，在不影响性能指标的同时降低混合料的生产拌和温度，该种温拌高粘改性沥青60℃动力粘度达到100000Pa·s以上，135℃布氏粘度在2000mPa·s以下，降低了高粘沥青混合料所需的拌和温度和压实温度，比热拌沥青混合料的拌和温度降低20～30℃左右，可以降低燃料消耗、减少废气排放，改善施工人员作业环境。

Description

一种温拌高粘改性沥青及其制备和应用
技术领域
本发明属于沥青材料组合物领域，具体涉及一种高粘度改性沥青及其制备的方法。
背景技术
排水路面、彩色路面和海绵城市沥青路面透水铺装对沥青材料粘度具有较高要求，高粘高弹改性沥青需要较高拌和温度和压实温度，在工程应用中需要消耗更多的燃料。
中国专利CN105585854A“一种易于施工的高粘度改性沥青及其制备方法”改善了高粘度改性沥青材料的高低温性能，降低了施工拌和温度，但是该沥青材料动力粘度相对较低，制备工艺复杂。中国专利CN102276993A“一种可用于温拌沥青技术的高粘韧性复合SBR改性沥青及其制备方法”公开了一种烷基缩合物与SBR复合改性沥青技术该技术改善了沥青材料的粘韧性和韧性，但沥青材料的动力粘度和布氏粘度没有改进。作为道路施工材料，市场上需要的是综合性能均有提高的高性能沥青。
高粘度沥青与矿料具有较强的粘结性，显著提高沥青混合料的抗剥落能力和抗水损害性能，同时具有优良的低温柔软性，可以抵御低温裂缩和弯曲形变疲劳裂缝的产生。高粘度沥青在排水式路面和重交通路面应用较为普遍。高粘沥青的生产和制备工艺在我国已经趋于成熟，但是绝大部分高粘沥青混合料都采用热拌工艺生产，且由于沥青的高粘度，拌和、运输及摊铺对于温度的要求更苛刻。热拌沥青混合料在生产拌和中由于温度较高通常情况下达到160～180℃，在加热过程中将消耗大量燃料，同时释放出较多的CO2等废气，增大环境负担的同时降低施工环境的质量，影响施工人员身体健康，另外，鉴于其对于温度的需求，对施工季节也有要求，秋季以后，环境温度较低，基本无法施工作业，影响施工进度。
温拌高粘改性沥青具有优良的高低温性能，同时能降低沥青混合料拌和温度和压实温度，降低工程造价，延长施工季节，符合我国可持续发展战略，具有广泛的推广价值和应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术存在的不足之处，提供一种温拌高粘改性沥青。
本发明的另一目的是提出所述温拌高粘改性沥青的制备方法。
本发明的第三个目的是提出含有所述温拌高粘改性沥青的混合料及其应用。
实现本发明上述目的的技术方案为：
一种温拌高粘改性沥青，由以下质量份的原料制成：基质沥青80～90份、乙撑双硬脂酸酰胺0～3份、硬脂酸或硬脂酸盐0～2份、高分子蜡0～1份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)3～8份、丁苯橡胶(SBR)0～2份、橡胶油2～5份、胶粒0～8份、稳定剂0.1～0.3份。。
所述的温拌高粘改性沥青，优选地由以下质量份的原料制成：基质沥青80～90份、乙撑双硬脂酸酰胺1～3份、硬脂酸或硬脂酸盐0.5～2份、高分子蜡0.2～0.8份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)3～8份、丁苯橡胶(SBR)1～2份、橡胶油2～5份、胶粒5～8份、稳定剂0.1～0.3份。
其中，所述SBS接枝共聚物为SBS与单体接枝共聚得到的线型或星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或两种。
其中，所述SBR为苯乙烯和丁二烯两种单体聚合而成的胶粉状物质。
进一步地，所述胶粒为脱硫橡胶粉经活化和机械造粒所得。
其中，所述稳定剂为硫磺、一氯化硫、促进剂TMTD、过氧化苯甲酰中的一种或多种。
本发明还提出所述温拌高粘改性沥青的制备方法，其步骤如下：
步骤一：将基质沥青加热至140～170℃，将橡胶油加入到基质沥青中，搅拌15～30mim，升温至170～185℃边剪切边加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS和/或丁苯橡胶SBR剪切20～40min，得到混合物；
步骤二：温拌高粘改性沥青原料中的其他组分在170～185℃下加入，然后在温度为170℃～180℃的条件下发育3h～4h。
进一步地，所述步骤二为：在温度为175℃～185℃的条件下向步骤一中所得混合物中加入胶粉粒子剪切15min～30min，170℃～180℃加入乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸、硬脂酸盐、高分子蜡中的一种或多种，搅拌10～20min，在180～185℃慢慢加入稳定剂剪切10min～20min，最后在温度为170℃～180℃的条件下发育3h～4h即可。
含有本发明所述的温拌高粘改性沥青的混合料。
本发明所述的温拌高粘改性沥青的混合料的应用，广泛应用于海绵城市专用透水路面或其他情况的排水路面及重载交通路段的铺筑。具体包括应用于高速公路、桥面道路、应力吸收层、排水路面、机场路面、彩色路面、海绵城市道路以及钢桥面铺装层等的铺筑、修补、防水与灌浆处理。
本发明的有益效果在于：
1、本发明提供的温拌高粘改性沥青具有普通高粘沥青的粘度高、抗剥落能力强、良好的高温稳定性、低温抗裂性和耐老化性能，同时，可降低高粘度改性沥青的布氏粘度，降低混合料拌和、运输、摊铺及碾压温度，减少能源消耗和废气排放，有利于生态环境发展，有效延长施工季节。
2、本发明提供的温拌高粘改性沥青有利于降低工程造价，具有广泛的推广价值，可大面积应用于我国高等级公路建设。
3、本发明提供的改性沥青制备工艺，可操作性强，性价比较高。
附图说明
图1：实施例1黏温曲线确定施工温度图；
图2：实施例2黏温曲线确定施工温度图；
图3：实施例3黏温曲线确定施工温度图；
图4：对比例1黏温曲线确定施工温度图。
具体实施方式
以下通过具体实施例来举例说明多功能纳米载药***以及其性能等方面。下面实施例中的材料为根据现有方法直接制备而得，或直接从市场上购得。
实验例1
制备温拌高粘改性沥青
步骤一：90份基质沥青(SK90#)在150℃下加入3份橡胶油搅拌15min，升温至180℃边剪切边加入6份SBS(791H，岳阳石化)和1份SBR高速剪切30min，得到混合物；
步骤二：在温度为175℃的条件下向步骤一中所得混合物中加入2份乙撑双硬脂酸酰胺、0.5份硬脂酸钠、0.5份聚乙烯蜡(高分子蜡)，搅拌10min，在180℃慢慢加入0.25份稳定剂剪切10min，最后在温度为175℃的条件下发育4h。
实施例2
制备温拌高粘改性沥青
步骤一：86份基质沥青(SK70#)在145℃下加入4份橡胶油搅拌20min，升温至180℃边剪切边加入5份SBS(791H，岳阳石化)和0.5份SBR高速剪切30min，得到混合物；
步骤二：在温度为180℃的条件下向步骤一中所得混合物中加入6份胶粉粒子剪切20min，180℃的条件下加入1份乙撑双硬脂酸酰胺、1份硬脂酸钠、0.5份聚乙烯蜡，搅拌15min，在180℃慢慢加入0.2份稳定剂剪切15min，最后在温度为175℃的条件下发育3h即可。
本实施例中胶粒是用废旧橡胶粉制成，高分子聚合物SBS价格贵，且高掺量的SBS改性沥青，生产过程中易胶黏，影响高粘改性沥青的生产；用活化胶粒替代小部分高分子聚合物，在不明显降低沥青及混合料的技术指标的同时，还能降低成本，且能有效地利用废旧橡胶粉等资源，解决了废旧橡胶粉的环境污染问题，一举两得。
实施例3
制备温拌高粘改性沥青
步骤一：82份基质沥青(双龙70#)在165℃下加入3份橡胶油搅拌20min，升温至180℃边剪切边加入4份SBS(791H，岳阳石化)和1份SBR高速剪切30min，得到混合物；
步骤二：在温度为180℃的条件下向步骤一中所得混合物中加入6份胶粉粒子(同实施例2)剪切20min，175℃的条件下加入1份乙撑双硬脂酸酰胺、1份硬脂酸钠、0.5份聚乙烯蜡，搅拌20min，在180℃慢慢加入0.2份稳定剂剪切10min，最后在温度为175℃的条件下发育4h即可。
对比例1
按照实施例1制备方法制备高粘度改性沥青，不同的是不添加乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸钠和聚乙烯蜡等物质。
步骤一：90份基质沥青(SK90#)在150℃下加入3份橡胶油搅拌15min，升温至180℃边剪切边加入6份SBS(791H，岳阳石化)和1份SBR高速剪切30min，得到混合物；
步骤二：在180℃慢慢加入0.25份稳定剂剪切10min，最后在温度为175℃的条件下发育4h。
将实施例1～3中所得温拌高粘改性沥青进行常规性能测试，将对比例所得高粘度改性沥青进行常规性能测试，测试结果见表1。
检测指标定义及检测过程按照交通部行业标准《公路沥青路面施工技术规范JTGF40-2004》(北京人民交通出版社，2004年出版)执行；
表1.实施例1-3沥青技术指标检测结果
附图为实施例1-3及对比例的黏温曲线。
根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E-20-2011)将在不同温度条件下测定的粘度绘制黏温曲线，确定混合料施工温度。以黏度0.17Pa·S±0.02Pa·S时的温度作为拌和温度范围；以0.28Pa·S±0.023Pa·S时的温度作为压实成型温度范围。
由图1-4可知，实施例1-3混合料的压实温度大约在138℃-145℃之间，拌和温度在145-155℃之间；对比例1混合料压实温度在160-165℃之间，拌和温度在175-180℃之间。温拌高粘沥青混合料施工温度相比于高粘沥青施工温度明显下降。
由上述实验可知，本发明针对目前市场上高粘沥青混合料的热拌热压生产工艺提出的温拌高粘改性沥青，在不影响高粘沥青优良的性能指标的同时降低混合料的生产拌和温度，该种温拌高粘改性沥青60℃动力粘度达到100000Pa·s以上，135℃布氏粘度在2000mPa·s以下。温拌高粘改性沥青通过上述的生产工艺降低高粘沥青混合料所需的拌和温度和压实温度，比热拌沥青混合料的拌和温度降低20～30℃左右，可以降低燃料消耗，有效减少废气排放，改善施工人员作业环境。
以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种温拌高粘改性沥青，其特征在于，由以下质量份的原料制成：基质沥青80～90份、乙撑双硬脂酸酰胺0～3份、硬脂酸或硬脂酸盐0～2份、高分子蜡0～1份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物3～8份、丁苯橡胶0～2份、橡胶油2～5份、胶粒0～8份、稳定剂0.1～0.3份。
2.根据权利要求1所述的温拌高粘改性沥青，其特征在于，由以下质量份的原料制成：基质沥青80～90份、乙撑双硬脂酸酰胺1～3份、硬脂酸或硬脂酸盐0.5～2份、高分子蜡0.2～0.8份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物3～8份、丁苯橡胶1～2份、橡胶油2～5份、胶粒5～8份、稳定剂0.1～0.3份。
3.根据权利要求1或2所述的温拌高粘改性沥青，其特征在于，所述胶粒为脱硫橡胶粉经活化和机械造粒所得。
4.根据权利要求1或2所述的温拌高粘改性沥青，其特征在于，所述稳定剂为硫磺、一氯化硫、促进剂TMTD、过氧化苯甲酰中的一种或多种。
5.权利要求1～4任一项所述温拌高粘改性沥青的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一：将基质沥青加热至140～170℃，将橡胶油加入到基质沥青中，搅拌15～30mim，升温至170～185℃边剪切边加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物SBS和/或丁苯橡胶SBR剪切20～40min，得到混合物；
步骤二：温拌高粘改性沥青原料中的其他组分在170～185℃下加入，然后在温度为170℃～180℃的条件下发育3h～4h。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二为：在温度为175℃～185℃的条件下向步骤一中所得混合物中加入胶粉粒子剪切15min～30min，170℃～180℃加入乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸、硬脂酸盐、高分子蜡中的一种或多种，搅拌10～20min，在180～185℃慢慢加入稳定剂剪切10min～20min，最后在温度为170℃～180℃的条件下发育3h～4h即可。
7.含有权利要求1～4任一项所述的温拌高粘改性沥青的混合料。
8.权利要求7所述的温拌高粘改性沥青的混合料的应用，其特征在于，广泛应用于海绵城市专用透水路面或其他情况的排水路面及重载交通路段的铺筑。
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