CN101386498A - 胶粉双复合改性沥青的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种胶粉双复合改性沥青的制备方法。用占沥青混合料总重0.3－0.5％的高分子聚合物Domix用干法工艺与胶粉含量为沥青重量的15－25％经湿法改性的胶粉改性沥青进行湿化与干法并用的双重复合改性。当Domix的掺量为0.3％时，所得到的动态剪切复数模量G＊及车辙因子G＊/sinδ都达到了理想的数据，当增加Domix掺量时，其G＊及G＊/sinδ值随着掺量的加大而增大，说明胶粉双复合Domix改性沥青的高温性能较湿化胶粉改性沥青具有较大的优势。能保证其他路性性能都优良的情况下，进一步提高沥青混合料的抗车辙能力。并且用较小的掺量就能达到较高的动稳定度，路用成本低。说明胶粉双复合改性沥青是比SBS改性沥青、胶粉改性沥青更具优势的路用改性沥青。

Description

胶粉双复合改性沥青的制备方法

技术领域

本发明涉及一种路用改性沥青的制备方法，具体地说是一种胶粉双复合改性沥青的制备方法。

背景技术

现有胶粉改性沥青是用将废轮胎粉加入到沥青中，经与沥青在高温混合高速剪切制备而成。这种湿法工艺生产的胶粉改性沥青，不但能消除黑色污染，具有明显的环保效益，而且辅设的路面具有抗裂缝、抗疲劳、抗老化、稳定性好、耐磨、耐久、防冻、防滑等优点。但是它在抗车辙性能的能力仍有限，很难适应南方高温环境下，尤其不能满足高速公路的渠化及重载交通条件下要求有较高动稳定度的需要。在多年的研究中，我们曾将再生轮胎粉及再生聚乙烯(包括Domix)以及其他高分子聚合物用湿法工艺进行复合对沥青进行改性，虽然能明显改善沥青的抗车辙性能，但都存在着一些问题。要么改性成本过高，要么改性剂在沥青中难以稳定，给现场施工带来困难，都不利于推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种胶粉双复合改性沥青的制备方法。以使沥青混合料的动稳定度有更进一步的提高，抗车辙性能好，能适应南方高温潮湿环境。

本发明的技术方案是：用占沥青混合料总重0.3-0.5％的高分子聚合物Domix用干法工艺与胶粉含量为沥青重量的15-25％经湿法改性的胶粉改性沥青进行湿化与干法并用的双重复合改性。

本发明包括以下步骤：

(1)按重量百分比，将15～25％的胶粉与沥青母料在温度180℃—210℃，搅拌40-60分钟后再进行一次剪切得到胶粉改性沥青；

(2)根据不同地区气候及不同交通流量进行混合料的目标配合比设计，将符合要求的矿质集料进入拌和机热料仓，并在间隙式沥青拌和机的干燥筒内加热至190℃—220℃；

(3)将占沥青混合料总重0.3-0.7％的Domix加入至高温的矿质集料中，，拌和10-60秒；

(4)加入胶粉含量为沥青重量15-25％的胶粉改性沥青以及设计中所确定的石灰石矿粉、水泥，继续搅拌10-30秒，当沥青混合料中的集料与集料之间形成粘结胶状物，即为胶粉双复合改性沥青。

所述矿质集料包括已有技术中使用的玄武岩、辉绿岩、石灰岩碎石及石屑待符合公路沥青路面施工技术规范要求的矿料。

所述石灰石矿粉用量是按照已有技术中根据不同地区气候及不同交通流量所确定的量。

所述水泥用量是已有技术中根据不同地区气候及不同交通流量所确定的量。

本发明通过Domix干法掺加到高温的矿质集料中，在热能和机械力的不断作用下，能将固态的Domix颗粒表面熔化后形成的粘状物均匀地粘附在集料的表面，当加入粘态胶粉改性沥青时，集料表面的粘状物与胶粉改性沥青进行混合溶胀，结晶后形成网状结构，并且与湿法改性后已经溶胀在沥青中的胶粉形成絮状结构联结在一起，约束改性沥青质点间的位移，限制沥青胶体体系的流动，并使改性后粘附在集料表面的胶粉双复合(Domix)改性沥青在集料间形成粘聚体。另一方面，在(10s-15s)的高温拌和时间内，集料表面没来得及熔化的Domix塑性颗粒部分，在高温条件下直接与集料进行粘结，在沥青混合料中形成网格结构，如同在沥青混合料中增加了聚乙烯筋格(Domix的主要成分为再生低密度聚乙烯)，在压实后的混合料中共同起着增大路面动稳定度的作用。较胶粉改性沥青而言，胶粉双复合(Domix)改性沥青能进一步增大改性沥青的粘度以及在沥青混合料集料之间形成网格结构，以进一步提高胶粉双复合改性沥青混合料抗变形能力。胶粉双复合(Domix)改性沥青能保证其路性性能都优良的情况下，进一步提高沥青混合料的抗车辙能力。并且用较小的掺量就能达到较高的动稳定度，因而路用成本低。胶粉双复合改性沥青是较SBS改性沥青、胶粉改性沥青更具优势的路用改性沥青。

本发明具有如下优点：

(1)、我们通过用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的方法对胶粉双复合(Domix)改性沥青进行试验检测时，其针入度、针入度指数、软化点、5℃延度、弹性恢复均达到或超过了《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中的技术要求。我们也用美国SHRP法采用动态剪切流变仪(DSR)对胶粉双复合(Domix)进行了高温性能试验，当Domix的掺量为0.3％、0.4％、0.5时，所得到的动态剪切复数模量G*及车辙因子G*/sin δ都达到了理想的数据，当Domix掺量从0.3％分别增加到0.4％、0.5％时，其G*及G*/sin δ值随着掺量的加大而增大，说明胶粉双复合(Domix)改性沥青的高温性能较胶粉改性沥青(湿化)具有较大的优势，而且通过动稳定度试验，其动稳定度有了大幅度提高。

(2)、由于SBS是石油产品，在国际原油价格的不断升高，SBS的价格随之上涨的形势下，使用廉价的再生高分子聚合物(废轮胎粉及Domix)作沥青改性材料用于路网及高速公路，不但成本低，而且具有明显的环保效益。通过在湖南省的岳阳、邵阳及常德至吉首高速公路的应用，在同等的技术指标条件下，胶粉双复合(Domix)改性沥青用于沥青混合料时，其成本较SBS改性沥青用于沥青混合料时低10％-15％。

(3)、胶粉双复合(Domix)改性沥青用于高气温及重载条件下的高速公路时，可根据弯道及纵坡的大小改变Domix的掺量(因为在重载及高温条件下，其弯道与陡坡处较直线及平坦处容易产生车辙)达到不同条件下抗车辙的要求。

具体实施方式

实施例1：

混合料类型为SMA13(玄武岩粗集料，石灰石细集料，用于高速公路沥青路面层)

以每盘沥青混合料3000kg为例

(1)制备胶粉改性沥青：将A-70道路石油沥青6000kg在加热容器中加热至180℃至210℃，再将40目-60目细度要求的废轮胎胶粉900kg(废胶粉占沥青重量15％)按100kg/min的速度加入至热沥青中，同时加入24kg的硫磺粉(稳定剂)用机械搅拌器搅拌使胶粉吸收沥青中的油分进行熔胀45min左右，通过剪切机进行一次剪切，使其充分熔胀，制成胶粉改性沥青备用。

(2)将通过振动筛筛分后进入拌和机热料仓不同规格的矿质集料取样进行一次试验筛分，按实例中的各种规格的矿质集料及填料(矿粉或水泥)的组分进行生产配合比设计，以确定各种集料的成分，见表1：

表1 胶粉双复合(Domix)改性沥青SMA-13混合料配合比设计

附：沥青混合料的最佳沥青用量通过马歇尔试验确定为：6.4％(含胶粉)

(3)按表1各种规格集料的成分比例，将玄武岩碎石规格为9.5mm-13.2mm的料1035kg、4.75mm-9.5mm的料1035kg、2.36mm-4.75mm的料140kg、石灰岩机制砂308kg，在间隙式沥青拌和机中的干燥筒加热至190℃—220℃，

(4)集料进入拌和机后，将9kgDomix(Domix占沥青混合料3000kg的0.3％)用风动设备自动送入至拌和机中，边送边拌35s；

(5)将(1)中制好备用的胶粉改性沥青192kg、石灰石矿粉225kg、水泥56kg加入后继续拌25s，即制成胶粉双复合(Domix)改性沥青混合料。沥青混合料中形成的粘结物为胶粉双复合(Domix)改性沥青。

实施例2：

SMA16类型沥青混合料(辉绿岩粗集料，用于高速公路沥青路面面层)，以每盘沥青混合料3000kg为例

(1)制备胶粉改性沥青：将A-70道路石油沥青6000kg在加热容器中加热至180℃至210℃，再将40目-60目细度要求的废轮胎胶粉1200kg(胶粉占沥青重量的20％)加入到热沥青中去，同时加入24kg的稳定剂硫磺粉，用机械搅拌器搅拌使胶粉吸收沥青中的油分进行熔胀45min左右，通过剪切机进行一次剪切，使其充分熔胀，制成胶粉改性沥青备用。

(2)将通过振动筛筛分后进入拌和机热料仓不同规格的矿质集料再进行一次筛分，按实例中的各种规格的矿质集料及填料(矿粉或水泥)的组分进行生产配合比设计，以确定各种集料的成分，见表2

表2 胶粉双复合(Domix)改性沥青SMA-16混合料配合比设计

附：沥青混合料的最佳沥青用量通过马歇尔试验确定为：6.2％(含胶粉)

(3)按表2各种规格集料的成分比例，将辉绿岩碎石规格为9.5mm-16mm的料1093kg、4.75mm-13.2mm的料953kg、2.36mm-4.75mm的料168kg、石灰岩机制砂308kg，在间隙式沥青拌和机中的干燥筒加热至190℃—220℃，

(4)集料进入拌和机后，将12kgDomix(Domix占沥青混合料3000kg的0.4％)用风动设备自动送入至拌和机中，边送边拌35s；

(5)将(1)中制好备用的胶粉改性沥青186kg、石灰石矿粉224kg、水泥56kg加入后继续拌25s，即制成胶粉双复合(Domix)改性沥青混合料。沥青混合料中形成的粘结物为胶粉双复合(Domix)改性沥青。

实施例3：

类型为AC20C型沥青混合料(石灰石集料，用于高速公路弯道及陡坡路段沥青路面中面层)，以每盘沥青混合料3000kg为例

(1)制备胶粉改性沥青：将A-70道路石油沥青6000kg在加热容器中加热至180℃至210℃，再将40目-60目细度要求的废轮胎胶粉1500kg(废胶粉掺量为沥青重量的25％)加入到热沥青中去，同时加入24kg(占沥青重量的0.4％)的硫磺粉(稳定剂)用机械搅拌器搅拌使胶粉吸收沥青中的油分进行熔胀45min左右，通过剪切机进行一次剪切，使其充分熔胀，制成胶粉改性沥青备用。

(2)取通过振动筛筛分后进入拌和机热料仓不同规格的石灰石集料进行一次试验筛分，按实例中的各种规格的矿质集料及填料(矿粉)的组分进行生产配合比设计，以确定各种集料的成分比例，见表3：

表3 胶粉双复合(Domix)改性沥青AC20C混合料配合比设计

附：沥青混合料的最佳沥青用量通过马歇尔试验确定为：4.5％(含改性沥青中的胶粉)

(3)按表3各种规格集料的成分比例，将石灰石碎石规格为13.2mm-19mm的料884kg、4.755mm-13.2mm的料997kg、2.36-4.75mm的料228kg、0-2.36mm的料656kg，在间隙式沥青拌和机中的干燥筒加热至190℃—220℃，

(4)集料进入拌和机后，将15kgDomix(Domix占沥青混合料3000kg的0.5％)用风动设备自动送入至拌和机中，边送边拌35s；

(5)将(1)中制好备用的胶粉改性沥青135kg、石灰石矿粉85kg、加入后继续拌25s，即制成胶粉双复合(Domix)改性沥青混合料。形成的粘结物为胶粉双复合改性沥青。

Claims (5)

1.一种胶粉双复合改性沥青的制备方法，其特征在于，用占沥青混合料总重0.3-0.5％的Domix用干法工艺与胶粉含量为沥青重量的15-25％的湿法改性的胶粉改性沥青进行湿化与干法并用的双重复合改性。

2.根据权利要求1所述的一种胶粉双复合改性沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按重量百分比，将15～25％的胶粉与沥青母料在温度180℃—210℃，搅拌40-60分钟后再进行一次剪切得到胶粉改性沥青；

(2)根据不同地区气候及不同交通流量进行混合料的目标配合比设计，将符合要求的矿质集料进入拌和机热料仓，并在间隙式沥青拌和机的干燥筒内加热至190℃—220℃；

(3)将占沥青混合料总重0.3-0.7％的Domix加入至高温的矿质集料中，拌和10-60秒；

(4)加入胶粉含量为沥青重量15-25％的胶粉改性沥青以及设计中所确定的石灰石矿粉、水泥，继续搅拌10-30秒，当沥青混合料中的集料与集料之间形成粘结胶状物，即为胶粉双复合改性沥青。

3.根据权利要求2所述的胶粉双复合(Domix)改性沥青的制备方法，其特征在于，所述矿质集料包括玄武岩、辉绿岩、石灰岩碎石及石屑。

4.根据权利要求2所述的胶粉双复合改性沥青的制备方法，其特征在于，所述石灰石矿粉的用量是按照已有技术中根据不同地区气候及不同交通流量所确定的量。

5.根据权利要求2所述的胶粉双复合改性沥青的制备方法，其特征在于所述水泥的用量是已有技术中根据不同地区气候及不同交通流量所确定的量。