CN101125956B - 一种铺筑降噪排水性路面用的高粘彩色沥青胶结料 - Google Patents

一种铺筑降噪排水性路面用的高粘彩色沥青胶结料 Download PDF

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本发明公开了一种铺筑降噪排水性路面用的高粘彩色沥青胶结料,按重量份组成为:彩色沥青胶结料100份;热塑性弹性体3~10份;橡胶类聚合物3~10份;热塑性树脂3~10份;硫化剂0.05~0.3份。本发明的高粘彩色沥青胶结料可以用来铺筑彩色降噪排水路面,降低了城市噪音污染,提高路面摩擦系数,醒目的颜色起到良好的警示作用,提高了雨天行车的安全性。本发明的高粘彩色沥青胶结料,所需原材料来源广泛、生产工艺简单,适用性广泛。

Description

一种铺筑降噪排水性路面用的高粘彩色沥青胶结料
【技术领域】
本发明涉及的是具有高粘度和高粘韧性的聚合物改性彩色沥青胶结料,它适用于高等级道路铺筑,特别涉及的是彩色降噪排水性路面的铺筑。
【背景技术】
降噪排水路面是一种开级配、大空隙率的路面结构,它可以降低车辆在道路行驶时所产生的噪音,提高车辆刹车时的摩擦系数,缩短刹车距离,而且还可以将降雨时的路面积水渗入到下面的不透水层,并且将水通过路肩部位快速排走,从而减轻了积水对路面结构造成的损害,这种路面结构也可降低雨天车辆高速行驶时路面的眩光现象和水膜平滑现象,提高行车安全性。
降噪排水路面在实际应用中有很多优点,但是由于结构特殊,路面空隙率达到15%~20%左右,而一般密级配沥青混凝土路面的空隙率仅为3%~6%,所以这就对铺路用沥青胶结料的性能提出了更高要求。主要原因:①沥青胶结料必须具有较高的粘度,以增加胶结料与集料的粘结力,防止表面集料在车轮荷载作用下飞散。②大空隙率路面结构增加了沥青胶结料与日光和空气接触的机会,为防止由此产生的老化,包裹集料的沥青薄膜要有足够的厚度。③由于雨水等往混合料体的浸透,为确保耐水性,沥青对集料应有很好的粘附性。④在重交通道路上应用时,混合料应具有较高的抗塑性变形能力,要求沥青胶结料具有较高软化点和粘附性。
因此要求铺筑降噪排水性路面用的沥青胶结料应符合如下要求,其中聚合物占混合物的重量百分比足够使所形成的沥青胶结料具有如下特征:针入度(25℃)40~80(1/10mm),最好是40~60(1/10mm);软化点60~105℃,最好是80~100℃;延度(15℃),50~150cm,最好50~130cm;60℃粘度10000~200000Pa·s,最好是20000~100000Pa·s。
【发明内容】
本发明的目的是针对一般彩色沥青胶结料的性能不能满足铺筑降噪排水路面的特殊要求,提供一种原料来源广泛、制备过程简单的铺筑降噪排水性路面用的高粘彩色沥青胶结料。
一种铺筑降噪排水性路面用的高粘彩色沥青胶结料,按重量份组成为:彩色沥青胶结料100份;热塑性弹性体3~10份;橡胶类聚合物3~10份;热塑性树脂3~10份;硫化剂0.05~0.3份。
上述彩色沥青胶结料是一种热塑性树脂和矿物油经过抽提、氧化、调和或是它们的组合工艺得到的粘弹性半固态物质,针入度范围在50~130之间。
上述热塑性弹性体是指乙烯基芳香单体与含有至少两个未饱和烯烃的脂肪族单体聚合形成的嵌段共聚物,如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物(SIS)或苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)中的一种,其中SBS由于具有良好的变形自恢复性及裂缝自愈性而成为首选物质。
上述橡胶类聚合物是共轭二烯均聚物或共轭二烯与可聚合的乙烯基芳香单体形成的共聚物,包括许多众所周知的天然橡胶或合成橡胶,如天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)或是丙烯腈-丁二烯共聚物(ABR)中的一种,其中优选的是苯乙烯与丁二烯聚合形成的共聚物-丁苯橡胶。
上述热塑性树脂是一种固态树脂,其软化点为50~150℃,其中优选的是松香树脂。
上述硫化剂是硫磺、硫化物及硫给予体中的一种,其中优选的是硫磺。
本发明的高粘彩色沥青胶结料可以用来铺筑彩色降噪排水路面,降低了城市噪音污染,提高路面摩擦系数,醒目的颜色起到良好的警示作用,提高了雨天行车的安全性。本发明的高粘彩色沥青胶结料,所需原材料来源广泛、生产工艺简单,适用性广泛。
【具体实施方式】
SBS加入到彩色沥青胶结料当中,在温度和机械的作用下,首先是聚苯乙烯(PS段)软化流动,以利于SBS橡胶在彩色沥青中的溶解,聚丁二烯(PB段)则充分吸收彩色沥青中的油分和软沥青组分,使体积发生膨胀,形成海绵状。冷却以后,PS再度硬化,形成物理交联的网状结构,彩色沥青则进入其三维网状结构中,成为一个有机的高分子弹性体,使沥青性能得到很大的改善。
SBR加入到彩色沥青胶结料当中,SBR胶粒分布于彩色沥青胶结料中形成镶嵌结构,在胶粒分散过程中,由于分散度大,比表面积大,具有很高的表面能。SBR胶粒表面对彩色沥青胶结料的组分进行有选择的吸附,在胶粒表面形成界面吸附层,有助于胶粒和彩色沥青两相之间的结合,由于众多胶粒的协同作用,从而保证了共混物的稳定性,使沥青性能得到较大的提高。
热塑性树脂加入到彩色沥青胶结料中,可以提高彩色沥青的粘度,起到增粘的作用。
加入的硫化剂,使橡胶产生硫化反应,形成硫化的三维网状结构,在提高彩色沥青胶结料的弹性和机械强度的同时,还保持其塑性性能。
把彩色沥青胶结料与聚合物混合在一起制备高粘彩色沥青胶结料有很多种方法,适宜的方法有:先将聚合物用适当的溶剂(如苯)溶解,然后通过搅拌的方式将溶解后的聚合物与加热至液态的彩色沥青胶结料混合在一起;也可将彩色沥青胶结料加热至150~230℃,最好170~220℃,然后在搅拌的条件下,将聚合物逐渐添加到彩色沥青中,搅拌最好使用胶体磨、高剪切混合乳化机等高剪切混合设备完成,这可以保证聚合物在彩色沥青中分散更均匀。彩色沥青胶结料与聚合物的混合时间依据选择的方法和设备不同,一般在0.5~24小时范围内,使用任何方法都应保证聚合物在彩色沥青胶结料中分散均匀。一般来说,添加聚合物期间搅拌在常压下进行。
实施例中使用的各组分及符合的标准或生产厂家为:
彩色沥青胶结料         符合交通部行业标准JTG F40-2004中关于沥青的相关标准
SBS                    中国石化岳阳石化有限公司
SBR                    淄博高氏科工贸有限公司
松香树脂               浙江开化县诚信树脂厂
升华硫                 天津市大茂化学试剂厂
本发明中针入度、软化点、延度、60℃粘度、沥青旋转薄膜加热实验、沥青闪点实验、沥青动力粘度实验分别按交通部行业标准JTJ 052-2000“公路工程沥青及沥青混合料试验规程”中规定的方法T0604-2000,T0606-2000,T0605-1993,T0620-2000、T0610-1993、T0611-1993、T0620-2000进行。
实施例1:
称取彩色沥青胶结料100kg SBS,5kg;SBR,3kg;树脂8kg;硫磺0.15kg。以彩色沥青胶结料为基础原料,加热到180℃后,分别以不同比例缓慢加入SBS、SBR和树脂三种物质,在连续搅拌的情况下搅拌30分钟,然后加入硫化剂,再连续搅拌20分钟到30分钟,然后测试产品的各项性能。
实施例2:
称取彩色沥青胶结料100kg;SBS,3kg;SBR,3kg;树脂8kg;硫磺0.17kg。制备过程同实施例1,然后测试产品的各项性能。
实施例3:
称取彩色沥青胶结料100kg;SBS,5kg;SBR,3kg;树脂10kg;硫磺0.15kg。制备过程同实施例1,然后测试产品的各项性能。
实施例4:
称取彩色沥青胶结料100kg;SBS,10kg;SBR,6kg;树脂3kg;硫磺0.05kg。制备过程同实施例1,然后测试产品的各项性能。
实施例5:
称取彩色沥青胶结料100kg;SIS,3kg;NR,10kg;树脂6kg;硫磺0.3kg。制备过程同实施例1,然后测试产品的各项性能。
           高粘彩色沥青胶结料的分析测试结果如下表所示:
  项目   彩色沥青  实施例1  实施例2  实施例3  实施例4  实施例5
  针入度(25℃,0.1mm)   66  56  52  58  50  58
Figure G061C1782X20060906D000041
由上表可见,高粘彩色沥青胶结料的软化点、粘度、粘韧性等指标同基础沥青相比有很大提高,符合铺筑降噪排水性路面用沥青胶结料的性能要求,可用于降噪排水性路面的铺筑。
高粘彩色沥青胶结料路面应用:
(1)材料选择
用于高粘彩色沥青混合料的粗集料应采用质地坚硬,表面粗糙,形状接近立方体,有良好的嵌挤能力的破碎集料,其质量应符合规范粗集料质量要求中高速公路、一级公路对表面层材料的技术要求。宜选用石料颜色较浅而且坚硬的辉绿岩和花岗岩。
用于高粘彩色沥青混合料的细集料宜选用机制砂,如使用石屑时,宜采用与高粘彩色沥青粘附性好的石灰岩石屑,且不得含有泥土、杂物。
用于高粘彩色沥青混合料的填料必须是由石灰石等碱性岩石磨细的矿粉,推荐采用消石灰或水泥部分或完全取代矿粉。
(2)级配范围
                降噪排水沥青混凝土级配范围
Figure G061C1782X20060906D000042
(3)最佳沥青用量设计
①以油石比5.0%为中点,选取若干点(5~7个)双面击实50次制作马歇尔试件制作马歇尔试件,用体积法计算试件的空隙率。
②进行混合料的析漏和飞散实验,用析漏实验的结果确定混合料的最大沥青用量,用飞散实验结果确定混合料的最小沥青用量,并确定最佳沥青用量。
           高粘彩色沥青混合料测试数据
  检测项目   高粘彩色沥青混合料   国家相关标准
  油石比   4.5   实测
  稳定度(kN)   4.5   >3.5
  流值(0.1mm)   23   20--40
  空隙率(%)   21   18--25
  析漏试验质量损失率(%)   0.25   <0.3
  飞散试验质量损失率(%)   15   <20
  动稳定度(%)   5250   >3000
  冻融劈裂强度比(%)   86   >80
从实验验证来看,高粘彩色沥青混合料各个方面的性能表现都十分优异,完全达到国家对于降噪排水沥青混合料的技术要求。

Claims (5)

1.一种铺筑降噪排水性路面用的高粘彩色沥青胶结料,按重量份组成为:彩色沥青胶结料100份;热塑性弹性体3~10份;橡胶类聚合物3~10份;热塑性树脂3~10份;硫化剂0.05~0.3份;其中,所述彩色沥青胶结料是一种热塑性树脂和矿物油经过抽提、氧化、调和或是它们的组合工艺得到的粘弹性半固态物质,针入度范围在50~130之间;所述橡胶类聚合物为天然橡胶、丁苯橡胶或丙烯腈-丁二烯共聚物中的一种;所述热塑性树脂是松香树脂。
2.根据权利要求1所述的铺筑降噪排水性路面用的高粘彩色沥青胶结料,热塑性弹性体是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种。
3.根据权利要求2所述的铺筑降噪排水性路面用的高粘彩色沥青胶结料,热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物。
4.根据权利要求1所述的铺筑降噪排水性路面用的高粘彩色沥青胶结料,橡胶类聚合物为丁苯橡胶。
5.根据权利要求1所述的铺筑降噪排水性路面用的高粘彩色沥青胶结料,其中,硫化剂是硫磺或硫化物。
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