CN101531486A

CN101531486A - 一种混合沥青及其制备方法

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Publication number: CN101531486A
Application number: CN200810084999A
Authority: CN
Inventors: 冯志军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2009-09-16

Abstract

一种混合沥青，其各组分重量百分比：湖沥青25～75％，石油沥青25～75％，湖沥青各组分重量百分比：地沥青52～55％，灰分35～39％，有机物挥发物9～10％；制备步骤：1)粗加工。将TLA混合物放入专用生产设备中，加热到150～180℃蒸发水分。2)精加工。将溶化的TLA混合物经细筛过筛，除杂物，经精炼加工为湖沥青，即TLA。3)包装。将TLA打进专用的纤维板桶包装，TLA冷却后即可运输。4)配送、加工。在基质石油沥青中掺加25～75％(重量百分比)的TLA湖沥青，在150～180℃下搅拌30～70分钟制成混合沥青。本发明混溶性好；抗高温车辙与低温抗裂性；抗老化；粘附性强；环保。

Description

一种混合沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种沥青及其制备方法，特别涉及一种通过湖沥青对普通石油沥青进行改性的混合沥青及其制备方法。

背景技术

目前沥青种类较多，其中使用最为广泛的改性沥青是SBS改性沥青。现有的技术中，SBS改性沥青存在以下缺陷。

1、SBS改性剂与基质石油沥青之间的相容性和配伍性问题

1)相容性问题

SBS改性沥青是由高分子聚合物改性剂作为分散相容物理的方法以一定的粒径均匀地分散到沥青连续相中构成的体系。聚合物与沥青之间仅仅存在部分地吸附、相容，而并非完全溶融。这种体系属于热力学不稳定体系，极易发生两相之间的分离，造成离析现象。这是由于SBS改性剂与沥青之间的密度、极性、分子量与溶解度参数等性质差异较大，绝大部分SBS与沥青之间相容性较差，即使SBS细化并均匀地分散于沥青中也不能形成稳定的均相体系。即SBS改性沥青共混体系的相分离是自发进行的，一旦停止搅拌就会发生SBS改性剂凝聚和离析。

2)配伍性问题

研究表明，相同剂量，相同标号的SBS改性剂，掺到不同的基质沥青中会有不同的改性效果，即使掺到同一标号的基质沥青，由于矿源不同，生产企业不同，甚至生产批号不同，沥青的组成部分也不同，其改性效果也不相同。基质沥青的组分是一个比较复杂的影响因素。组分不同，沥青的胶体结构也不同，平均分子量及分子量分布也会有较大差别。如果基质石油沥青中油分和芳香分含量较高，则聚合物在沥青中溶胀分散，否则溶胀分散就很困难。如果温度升高，分子运动能量增大，小分子容易进入大分子链段之间，且容易撑开大分子链段，使其溶胀、溶解。如果温度降低，分子动能降低，大分子链段间的作用力变大，部分小分子重新回到沥青中去，沥青自身大分子的聚集硬化，以及聚合物单分子链向分子链团的聚集、分子链团向聚合物颗粒的聚集，聚合物颗粒间的聚集，导致改性剂与沥青的溶胀度下降和聚合物的离析，改性效果也会降低。同一种改性剂对不同的基质沥青会有不同的改性效果，这就是基质沥青与改性剂相匹配的配伍性问题。

2、抗高温车辙与低温抗裂性，已不能满足现有路面等级要求

SBS改性沥青相对于普通的石油沥青无论是抗高温车辙，还是抗低温开裂的性能，都已有一定程度的提高。但是，由于现时道路交通的发展，交通流量的不断增大，重车的不断增多，SBS改性沥青已不能满足越来越严俊的交通形势需求，造成路面服务水平的下降等缺陷。

3、抗老化能力问题

SBS改性沥青的抗老化能力相对弱，沥青抗老化能力的强弱对道路的使用寿命具有直接的影响。SBS改性沥青的老化问题到目前为止，还没有证据显示，其抗老化能力比普通石油沥青有明显的提高。

4、粘附性问题

沥青的粘结力是沥青的重要指标之一，其与石料、桥梁的钢结构等的高粘附性能，使之不离易分离，能够增长道路的寿命。但SBS改性沥青的该项功能却是表现一般。

5、不环保，污染

石油沥青是石油的副产品，对环境来说，本身就是污染源。SBS改性沥青由于使用寿命相对不长，而且不能循环再用，因此在道路维修时，其开挖出来的沥青混合料只能填埋，污染环境。

综上所述，现有沥青中使用最为广泛的SBS改性沥青存在相容性和配伍性、高温车辙与低温开裂、老化、粘附性能弱和污染等缺陷。

中国道路的发展急需能够有效增强路面的抗病害能力，提高沥青路面服务水平，降低营运费用；同时可以大大延长路面使用寿命、大中修的周期、减少二次投入的沥青。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过湖沥青对普通石油沥青进行改性、使用简便，抗道路病害能力强，从而延长了道路的使用寿命，可循环再用的混合沥青及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种混合沥青，所述混合沥青各组分重量百分比为：湖沥青25～75％，石油沥青25～75％。

所述湖沥青各组分的重量百分比为：地沥青52～55％，灰分35～39％，有机物挥发物9～10％。

一种制备混合沥青的方法，所述混合沥青的制备步骤如下：

1)粗加工。把TLA混合物从特立尼达湖中开采挖掘出来，送到附近的工厂，放入专用的生产设备中，将其加热到150～180℃把水分蒸发。

2)精加工。将溶化的TLA混合物通过细筛过筛，除去各种粗的杂物，经过精炼加工的产品称为特立尼达精炼湖沥青(简称湖沥青)，即TLA。

3)包装。将精炼熔化的TLA打进专用的纤维板桶进行包装，TLA冷却后即可运输。

所述经上述工序制成的湖沥青密度为：C1.39～1。

所述湖沥青的软化点为：93～99℃。

所述湖沥青的针入度(25℃100g1/10mm)为：0～4。

4)配送、加工。利用专用的生产设备，在基质石油沥青中掺加25～75％(重量百分比)的TLA湖沥青，温度控制在150～180℃并充分搅拌30～70分钟，对基质沥青进行改性，制备出混合沥青。

所述混合沥青的针入度(25℃ 100g 1/10mm)为：20～60。

所述混合沥青的闪点(℃)为：大于232。

本发明采用上述技术方案后可达到如下有益效果：

1、TLA与基质石油沥青之间有良好的混溶性

TLA湖沥青本身就是沥青而不是改性剂，其物理与化学特征与基质石油沥青完全一致，因此TLA湖沥青与基质沥青之间根本不存在相容性、配伍性等问题，当TLA作为一种改性剂掺加到石油沥青中，两者有良好的混容性。

2、抗高温车辙与低温抗裂性

由于湖沥青是在相对低温下经过亿万年的充分氧化聚合而形成，其不含蜡，分子量大，聚合度高，其中的矿物质(灰分)呈珊瑚状，高温下能将沥青轻组分吸入细孔中。这些特有性质均使混合沥青的温度敏感性降低(针入度指数变小)，软化点、粘度和劲度模量等明显提高，具有较好的抵抗永久变形的能力。工程应用和试验结果表明，混合沥青具有良好的高温稳定性和粘韧性，一定掺量下能改善普通石油沥青的低温抗裂性能。

3、抗老化

TLA中氮的含量是普通沥青的几倍至几十倍(0.08％)，其中的氮元素是以官能团形式出现，这种形式使混合沥青具有对自由氧化基的高抵抗性。老化试验(RTFOT)表明，混合沥青老化残留物质量变化都很小，针入度比却很高，说明混合沥青的抗老化性能很好。

4、粘附性强

湖沥青中软沥青质含量较高，其中含有大量的氮、氧、有机硫等，其结构、含量和胶溶状态增强了混合沥青的极性，从而增强了对石料的浸润能力、粘附能力，为在碱性石料缺乏地区修筑高等级沥青路面增加了新的技术途径。

5、环保(可循环再用)

好的沥青道路可体现现代化大城市的经济和生活环境，因混合沥青的抗老化能力强，道路寿命延长，节约维护保养成本；TLA湖沥青不含蜡，并能在混合沥青的重组中一定程度地遗传给混合沥青，进而降低石蜡在沥青中的危害。(石蜡对沥青本身与人身均是有害物质，体现了混合沥青较其它沥青的突出优越性)，而重要的是，混合沥青可循环再用，只要把挖出的混合沥青连同石料重新加热，添加新料，就可循环再用，减少对自然环境的污染。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明：

实施例1

本发明是通过在基质石油沥青中，掺加一定比例的TLA湖沥青来实现的。

所述TLA湖沥青的生产流程如下：把TLA混合物从特立尼达湖中开采挖掘出来，其各组分的重量百分比为：地沥青52～55％，灰分35～39％，有机物挥发物9～10％，送到附近的工厂，放入专用的生产设备中，将其加热到150～180℃把水分蒸发，将溶化的TLA混合物通过细筛过筛，除去各种粗的杂物，经过精炼加工的产品称为特立尼达精炼湖沥青(简称湖沥青)，即TLA；将精炼熔化的TLA打进专用的纤维板桶进行包装，TLA冷却后即可运输。

所述经上述工序制成的湖沥青密度为：C1.39～1；软化点为：93～99℃；针入度(25℃ 100g 1/10mm)为：0～4。

所述混合沥青的生产流程如下：

在新建、改建或扩建道路的附近设立TLA配送中心，将经上述流程生产好的TLA利用专用的生产设备，在基质石油沥青中掺加25～75％(重量百分比)TLA湖沥青，温度控制在150～180℃并充分搅拌30～70分钟，对基质沥青进行改性，制备出混合沥青；所述混合沥青各组分的重量百分比为湖沥青25～75％，石油沥青25～75％。将混合沥青送到施工队伍的拌和楼，由施工队配制成沥青混合料，然后进行道路施工。

经上述工序制成的混合沥青性能可达：针入度(25℃ 100g1/10mm)为：20～60；闪点(℃)为：大于232，性能参数比优于现有的改性沥青。

TLA是石油在天然条件下，经千百万年时间，在温度、压力、气体、无机物触媒，微生物及水分的综合作用下氧化聚合而成的沥青类物质，由于它常年与自然环境共存，因此其性质特别稳定。

当TLA作为一种改性剂掺加到石油沥青中，两者有良好的混容性，而且TLA湖沥青的分子量(在沥青质中)很大，当它与基质石油沥青进行高温加热改性时，因为在高温和基质沥青的小分子包围作用下，造成TLA湖沥青分子量很大的胶束的破裂，而破裂的胶束上暴露出许多活性点，立刻被基质沥青中的小分子填充，饱和，结合形成半聚合作用，产生一种全新的组合。最终形成以天然沥青大胶束分子为中心，基质沥青小分子填充、包围的新的方式混溶在一体。实质上是在基质沥青中加入了大量的非发自核心的物质，这个核心的分子量比基质沥青的分子量大，对石油沥青以小分子量的沥青质为核心的结构进行改造，达到显著的改性效果，从而有效地提高沥青混合料的路用性能。

灰分一灰分在TLA湖沥青中占有一定的比例，由于灰分在石油氧化成沥青的过程中一直存在，已经与沥青发生相与相之间的密切交联，其作用完全不同于在沥青中加入的矿粉。它能起到提高沥青软化点，耐磨性，增加沥青膜厚度、增大路面摩擦系数的作用。(TLA湖沥青中的矿物质——灰分非常细小，全部小于2mm，其中90％小于0.075mm，44％小于0.01mm，经X射线织别主要是石英和粘土矿物质。

TLA湖沥青不含蜡，将其加入高含蜡量的沥青中会明显改善沥青的各项指标。其实TLA湖沥青在原油状态下，并非不含蜡，只是在地壳中长期与各种条件作用，使蜡含量急剧降低，并转化成其它形式存在。当它加入到基质沥青中，会把这种特性在重组中一定程度遗传给基质沥青，进而降低石蜡在沥青中的危害。

TLA湖沥青含氮量高，是普通石油沥青的几倍甚至几十倍不等。湖沥青中，氮元素以官能团的形式存在，这种存在使湖沥青具有很强的浸润性和对自由氧化基的高低抗性，(其它元素的官能团及侧链的存在也共同发育了上述特征)。具体表现就是沥青粘度增大，抗氧化性增强，特别是与集料的粘附性及抗剥离性得到明显改善。

TLA湖沥青具有很好的耐候性。因为TLA湖沥青是天然生成，而且与自然环境共存了千百万年，因此它抗微生物侵蚀的作用很强，并具有在自由表面形成高致密光亮保护膜的特点。湖沥青的加入极大地改善了基质沥青的耐候性和抗紫外线能力，这将会提高沥青路面的耐久性，减缓沥青老化速度，从而延长道路的使用寿命。

实施例2

所述TLA湖沥青的生产流程如下：把TLA混合物从特立尼达湖中开采挖掘出来，其各组分的重量百分比为地沥青52％，灰分39％，有机物挥发物8％，送到附近的工厂，放入专用的生产设备中，将其加热到160℃把水分蒸发，将溶化的TLA混合物通过细筛过筛，除去各种粗的杂物，经过精炼加工的产品称为特立尼达精炼湖沥青，即TLA；将精炼熔化的TLA打进专用的纤维板桶进行包装，TLA冷却后即可运输。

所述经上述工序制成的湖沥青密度为：C1.32；软化点为：95℃；针入度(25℃ 100g 1/10mm)为：2。

所述混合沥青的生产流程如下：

在新建、改建或扩建道路的附近设立TLA配送中心，将经上述流程生产好的TLA利用专用的生产设备，在基质石油沥青中掺加25％(重量百分比)TLA湖沥青，温度控制在150℃并充分搅拌30分钟，对基质沥青进行改性，制备出混合沥青；所述混合沥青各组分的重量百分比为湖沥青25％，石油沥青75％。将混合沥青送到施工队伍的拌和楼，由施工队配制成沥青混合料，然后进行道路施工。

经上述工序制成的混合沥青性能可达：针入度(25℃ 100g1/10mm)为：54；闪点(℃)为：235，性能参数比优于现有改性沥青。

其他与实施例1相同。

实施例3

所述TLA湖沥青的生产流程如下：把TLA混合物从特立尼达湖中开采挖掘出来，其各组分的重量百分比为地沥青53％，灰分37％，有机物挥发物9％，送到附近的工厂，放入专用的生产设备中，将其加热到150℃把水分蒸发，将溶化的TLA混合物通过细筛过筛，除去各种粗的杂物，经过精炼加工的产品称为特立尼达精炼湖沥青，即TLA；将精炼熔化的TLA打进专用的纤维板桶进行包装，TLA冷却后即可运输。

所述经上述工序制成的湖沥青密度为：C1.15；软化点为：96℃；针入度(25℃ 100g 1/10mm)为：2.2。

所述混合沥青的生产流程如下：

在新建、改建或扩建道路的附近设立TLA配送中心，将经上述流程生产好的TLA利用专用的生产设备，在基质石油沥青中掺加30％(重量百分比)TLA湖沥青，温度控制在160℃并充分搅拌35分钟，对基质沥青进行改性，制备出混合沥青；所述混合沥青各组分的重量百分比为湖沥青30％，石油沥青70％。将混合沥青送到施工队伍的拌和楼，由施工队配制成沥青混合料，然后进行道路施工。

经上述工序制成的混合沥青性能可达：针入度(25℃ 100g1/10mm)为：46；闪点(℃)为：268，性能参数比优于现有改性沥青。

其他与实施例1相同。

实施例4

所述TLA湖沥青的生产流程如下：把TLA混合物从特立尼达湖中开采挖掘出来，其各组分的重量百分比为地沥青53％，灰分37％，有机物挥发物9.8％，送到附近的工厂，放入专用的生产设备中，将其加热到175℃把水分蒸发，将溶化的TLA混合物通过细筛过筛，除去各种粗的杂物，经过精炼加工的产品称为特立尼达精炼湖沥青，即TLA；将精炼熔化的TLA打进专用的纤维板桶进行包装，TLA冷却后即可运输。

所述经上述工序制成的湖沥青密度为：C1.33；软化点为：97℃；针入度(25℃ 100g 1/10mm)为：1.5。

所述混合沥青的生产流程如下：

在新建、改建或扩建道路的附近设立TLA配送中心，将经上述流程生产好的TLA利用专用的生产设备，在基质石油沥青中掺加33％(重量百分比)TLA湖沥青，温度控制在180℃并充分搅拌40分钟，对基质沥青进行改性，制备出混合沥青；所述混合沥青各组分的重量百分比为湖沥青33％，石油沥青77％。将混合沥青送到施工队伍的拌和楼，由施工队配制成沥青混合料，然后进行道路施工。

经上述工序制成的混合沥青性能可达：针入度(25℃ 100g1/10mm)为：20；闪点(℃)为：246，性能参数比优于现有改性沥青。

其他与实施例1相同。

实施例5

所述TLA湖沥青的生产流程如下：把TLA混合物从特立尼达湖中开采挖掘出来，其各组分的重量百分比为地沥青52.5％，灰分36.5％，有机物挥发物10％，送到附近的工厂，放入专用的生产设备中，将其加热到180℃把水分蒸发，将溶化的TLA混合物通过细筛过筛，除去各种粗的杂物，经过精炼加工的产品称为特立尼达精炼湖沥青，即TLA；将精炼熔化的TLA打进专用的纤维板桶进行包装，TLA冷却后即可运输。

所述经上述工序制成的湖沥青密度为：C1.26；软化点为：98℃；针入度(25℃ 100g 1/10mm)为：1。

所述混合沥青的生产流程如下：

在新建、改建或扩建道路的附近设立TLA配送中心，将经上述流程生产好的TLA利用专用的生产设备，在基质石油沥青中掺加35％(重量百分比)TLA湖沥青，温度控制在178℃并充分搅拌50分钟，对基质沥青进行改性，制备出混合沥青；所述混合沥青各组分的重量百分比为湖沥青35％，石油沥青65％。将混合沥青送到施工队伍的拌和楼，由施工队配制成沥青混合料，然后进行道路施工。

经上述工序制成的混合沥青性能可达：针入度(25℃ 100g1/10mm)为：38；闪点(℃)为：280，性能参数比优于现有改性沥青。

其他与实施例1相同。

实施例6

所述TLA湖沥青的生产流程如下：把TLA混合物从特立尼达湖中开采挖掘出来，其各组分的重量百分比为地沥青54％，灰分36.8％，有机物挥发物9.2％，送到附近的工厂，放入专用的生产设备中，将其加热到156℃把水分蒸发，将溶化的TLA混合物通过细筛过筛，除去各种粗的杂物，经过精炼加工的产品称为特立尼达精炼湖沥青，即TLA；将精炼熔化的TLA打进专用的纤维板桶进行包装，TLA冷却后即可运输。

所述经上述工序制成的湖沥青密度为：C1.38；软化点为：97℃；针入度(25℃ 100g 1/10mm)为：1.8。

所述混合沥青的生产流程如下：

在新建、改建或扩建道路的附近设立TLA配送中心，将经上述流程生产好的TLA利用专用的生产设备，在基质石油沥青中掺加40％(重量百分比)TLA湖沥青，温度控制在156℃并充分搅拌60分钟对基质沥青进行改性，制备出混合沥青；所述混合沥青各组分的重量百分比为湖沥青40％，石油沥青60％。将混合沥青送到施工队伍的拌和楼，由施工队配制成沥青混合料，然后进行道路施工。

经上述工序制成的混合沥青性能可达：针入度(25℃ 100g1/10mm)为：50；闪点(℃)为：305，性能参数比优于现有改性沥青。

其他与实施例1相同。

实施例7

所述TLA湖沥青的生产流程如下：把TLA混合物从特立尼达湖中开采挖掘出来，其各组分的重量百分比为地沥青54.2％，灰分36％，有机物挥发物9.6％，送到附近的工厂，放入专用的生产设备中，将其加热到169℃把水分蒸发，将溶化的TLA混合物通过细筛过筛，除去各种粗的杂物，经过精炼加工的产品称为特立尼达精炼湖沥青，即TLA；将精炼熔化的TLA打进专用的纤维板桶进行包装，TLA冷却后即可运输。

所述经上述工序制成的湖沥青密度为：C1.27；软化点为：94℃；针入度(25℃ 100g 1/10mm)为：2.6。

所述混合沥青的生产流程如下：

在新建、改建或扩建道路的附近设立TLA配送中心，将经上述流程生产好的TLA利用专用的生产设备，在基质石油沥青中掺加50％(重量百分比)TLA湖沥青，温度控制在169℃并充分搅拌70分钟对基质沥青进行改性，制备出混合沥青；所述混合沥青各组分的重量百分比为湖沥青50％，石油沥青50％。将混合沥青送到施工队伍的拌和楼，由施工队配制成沥青混合料，然后进行道路施工。

经上述工序制成的混合沥青性能可达：针入度(25℃ 100g1/10mm)为：60；闪点(℃)为：308，性能参数比优于现有改性沥青。

其他与实施例1相同。

实施例8

所述TLA湖沥青的生产流程如下：把TLA混合物从特立尼达湖中开采挖掘出来，其各组分的重量百分比为地沥青53％，灰分37％，有机物挥发物9.5％，送到附近的工厂，放入专用的生产设备中，将其加热到153℃把水分蒸发，将溶化的TLA混合物通过细筛过筛，除去各种粗的杂物，经过精炼加工的产品称为特立尼达精炼湖沥青，即TLA；将精炼熔化的TLA打进专用的纤维板桶进行包装，TLA冷却后即可运输。

所述经上述工序制成的湖沥青密度为：C1.31；软化点为：96℃；针入度(25℃ 100g 1/10mm)为：2.3。

所述混合沥青的生产流程如下：

在新建、改建或扩建道路的附近设立TLA配送中心，将经上述流程生产好的TLA利用专用的生产设备，在基质石油沥青中掺加70％(重量百分比)TLA湖沥青，温度控制在173℃并充分搅拌56分钟，对基质沥青进行改性，制备出混合沥青；所述混合沥青各组分的重量百分比为湖沥青70％，石油沥青30％。将混合沥青送到施工队伍的拌和楼，由施工队配制成沥青混合料，然后进行道路施工。

经上述工序制成的混合沥青性能可达：针入度(25℃ 100g1/10mm)为：36；闪点(℃)为：342，性能参数比优于现有改性沥青。

其他与实施例1相同。

Claims

1、一种混合沥青，其特征在于：所述混合沥青各组分的重量百分比为：湖沥青25～75％，石油沥青25～75％。

2、根据权利要求1所述的一种混合沥青，其特征在于：所述湖沥青各组分的重量百分比为：地沥青52～55％，灰分35～39％，有机物挥发物9～10％。

3、一种制备所述混合沥青的方法，其特征在于：所述混合沥青的制备步骤如下：

4、根据权利要求3所述的一种制备混合沥青的方法，其特征在于：所述混合沥青的针入度(25℃ 100g 1/10mm)为：20～60。

5、根据权利要求3所述的一种制备混合沥青的方法，其特征在于：所述改性沥青的闪点(℃)为：大于232。