CN101831191B - 修筑路沥青混合料温拌添加剂及制备和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种修筑路沥青混合料温拌添加剂及制备和使用方法。该温拌添加剂由木质素胺盐、环氧氯丙烷、、OP-10、胺类抗剥落剂、盐酸和工业水组成。制备过程：由木质素与环氧氯丙烷及多胺制得木质素胺盐，再溶解于工业水；按溶解液的质量计，加入OP-10、胺类抗剥落剂和盐酸，搅拌均匀得温拌添加剂。该温拌添加剂使用，先与沥青混合，含温拌添加剂的沥青再与石料混合。本发明的优点在于，该温拌添加剂属于表面活性剂型，改善了沥青与石料表面的结合状态，增强了其流动性，亲水基为胺中的氮和石料有很强的吸附性和粘结力，亲油基的木质素来自于木本造纸废液提取物，实现了变废为宝、物质循环使用的环保和节约型生产，降低了沥青混合料的生产成本。

Description

修筑路沥青混合料温拌添加剂及制备和使用方法
技术领域
本发明涉及一种修筑路沥青混合料温拌添加剂及制备和使用方法，属于修筑路沥青混合料拌合技术。
背景技术
修筑路沥青混合料拌合工艺通常有两种：热拌及冷拌。热拌工艺是将温度为178℃-182℃的石料和温度为130℃-170℃的沥青进行拌合制得沥青混合料。这种热拌工艺能耗高，以该工艺拌合的沥青混合料经摊铺和碾压修筑的路面，易出现沥青热老化和易于排放有害气体。冷拌工艺首先是将沥青制成乳液，然后在温度为20℃-35℃下与石料拌合制得沥青混合料。这种冷拌工艺能耗低，还有环保的优势，以该工艺拌合的沥青混合料经摊铺和碾压修筑的路面，由于沥青乳液含水量较高，和热拌工艺相比，沥青混合料的路用性能受影响。
近年来研究者开发了沥青混合料温拌工艺技术。该工艺是在添加剂的参与下沥青混合料在温度为128℃-132℃下完成沥青混合料的拌合。该工艺与热拌工艺相比，具有节能和环保的特点，以该工艺拌合的沥青混合料经摊铺和碾压修筑的路面，性能质量也优于以热拌工艺沥青混合料摊铺和碾压修筑的路面。
沥青混合料温拌工艺的关键技术是采用的添加剂。目前沥青混合料温拌工艺采用的添加剂有四类：①Aspha-Min(沥青矿物法)，就是加入一种合成沸石；②WAM-Foam(温拌沥青混合料泡沫)；③添加低熔点的有机添加剂是合成蜡和低分子量聚酯类化合物；④一种表面活性剂型沥青混合料温拌添加剂。前三类温拌技术主要在欧洲有所应用，但因其技术为各方单独拥有，更为详细的技术细节尚处于保密阶段，并有成本高生产复杂等不足，至今没有实质性进展，而第四类技术则是一项开放技术，近两年已在美国、南非、加拿大、中国等铺筑了多条试验路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种修筑路沥青混合料温拌添加剂及制备和使用。所述的添加剂为阳离子表面活性剂为基础的复合体系，性能良好，其制备方法简单，使用效果好。
本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种修筑路沥青混合料温拌添加剂，其特征在于，该添加剂由下列组分及其质量百分含量组成：
木质素胺盐：8.04～11.50％；
Figure GSA00000064355800021
式中：
R为-CH＝CH-CH2OH；-CH＝CH-CHO
R′为-CH2-(CH2)16-CH2-；-CH2-(CH2)8-CH2-；
Figure GSA00000064355800022
；-CH2CH2-
辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)：2.94～4.21％；
胺类抗剥落剂：0.00～0.03％；
Figure GSA00000064355800023
质量浓度30～37％的盐酸：2.68～3.83％；
工业水：80.46～86.33％，
且各组分质量百分数之和为100％。
上述的木质素来自木本造纸废液的提取物。
上述的修筑路沥青混合料温拌添加剂的制备方法，其特征在于包括以下过程：
1.按木质素与环氧氯丙烷及多胺按质量比为(30～40)∶(6～8)∶(51～60)，首先将木质素与环氧氯丙烷加到反应器中，在搅拌及温度为50～100℃下反应2～4小时，然后再向反应器中加入牛脂二胺、癸二胺、间苯二胺和乙二胺一种或两种或三种或四种后，反应物料在0.08～0.2MPa压力下，以升温速率为1～1.5℃/min升温至148～152℃，持续搅拌反应2～3小时，再升温到180～190℃后搅拌持续反应2～3小时，再升温至温度200～250℃，反应2～4小时，反应器降温至70～90℃出料得到木质素胺盐；
2.将经步骤1制的木质素胺盐与工业水按质量比1∶(7～8)比例，在温度为50～60
℃下进行溶解得到溶解液B；
3.按溶解液B的质量计，向溶解液B加入质量分数为3.20～4.6％的质量浓度为70％的辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10)、加入质量分数为0～0.03％的胺类抗剥落剂和加入质量分数为4.2～4.6％的质量浓度为30～37％的盐酸，搅拌均匀得到沥青混合料温拌添加剂。
以上述的沥青混合料温拌添加剂在沥青混合料温拌过程使用方法，其特征在于包括以下过程：
1.按沥青混合料温拌添加剂与沥青的质量比为(4.5～10)∶(95.5～90)在温度为130～160℃下将沥青混合料温拌添加剂与沥青混合搅拌均匀，制得含沥青混合料温拌添加剂的沥青；
2.将石料加温至130～150℃，然后与步骤1制得含沥青混合料温拌添加剂的沥青在温度128～132℃进行拌合，制得沥青混合料。
本发明的优点在于，本发明的温拌添加剂属于表面活性剂型，其结构中含有大量的亲油基和亲水基，它们的存在大大改善了沥青与石料表面的结合状态，降低了沥青的粘度而增强了其流动性，其中的亲水基为有机胺，胺中的氮和石料有很强的吸附性和粘结力，加强了沥青对石料的裹附性，因此沥青混合料能得以在较低的温度下实施拌合、摊铺和碾压。此外，本发明的亲油基来自于木质素，该木质素由木本造纸废液提取，实现了变废为宝、物质循环使用的环保和节约型生产，进而也降低了沥青混合料的生产成本。
具体实施方式：
以木本造纸排出废液提取的木质素、环氧氯丙烷、有机胺、胺类抗剥落剂、辛基酚聚氧乙烯醚和盐酸为原料，具体制备沥青混合料温拌添加剂的过程，对本发明加以详细说明如下。其中木质素原料由天津盛福江化工有限公司供应。
实施例1
将30克木质素与6克的环氧氯丙烷投入反应釜中，开动搅拌升温到75℃反应2小时，反应压力升至0.15MPa，然后加入51克牛脂二胺，再升温至150℃反应3小时后，再升温到180℃反应2.5小时后，再升温至220℃反应3小时之后，反应物冷却至70℃，出料制得木质素胺盐。取制得的木质素胺盐为30克和210克工业水加入溶解设备中，于54～56℃温度下经搅拌溶解。再将10.9克的辛基酚聚氧乙烯醚(OP-10，70％含量)，0.08克的胺类抗剥落剂，10克的质量浓度为37％的盐酸依次加入到溶解设备中，经搅拌均匀后，制备成沥青混合料温拌添加剂260.98克。
实施例2
本实施例的其他操作条件与实施例1相同，不同之处在于利用癸二胺代替牛脂二胺，癸二胺的用量为43.4克。
实施例3
本实施例的其他操作条件与实施例1相同，不同之处在于利用间苯二胺代替牛脂二胺，间苯二胺的用量为33.5克。
实施例4
本实施例的其他操作条件与实施例1相同，不同之处在于利用乙二胺代替牛脂二胺，乙二胺的用量为23.7克。
实施例5
本实施例的其他操作条件与实施例1相同，不同之处在于74～76℃下的出料30克调整为20克，OP-10调整为6.1克。
实施例6
本实施例的其他操作条件与实施例1相同，不同之处在于不加入胺类抗剥落剂。
实施例7
本实施例的其他操作条件与实施例5相同，不同之处在于不加入胺类抗剥落剂。
实施例8
本实施例的其他操作条件与实施例4相同，不同之处在于木质素胺盐的制备过程不同：将30克木质素与6克的环氧氯丙烷投入反应釜中，开动搅拌升温到100℃反应2小时，反应压力升至0.20MPa，然后加入51克牛脂二胺，再升温至150℃反应3小时后，再升温到190℃反应2.5小时后，再升温至250℃反应3小时之后，反应物冷却至70℃，出料制得木质素胺盐。
实施例9
本实施例的其他操作条件与实施例1相同，不同之处在于木质素胺盐的制备过程不同：将30克木质素与6克的环氧氯丙烷投入反应釜中，开动搅拌升温到100℃反应2小时，反应压力升至0.08MPa，然后加入51克间苯二胺，再升温至150℃反应3小时后，再升温到180℃反应2.5小时后，再升温至230℃反应3小时之后，反应物冷却至70℃，出料制得木质素胺盐。
以本发明的温拌添加剂用于沥青混合料拌合，所制得的沥青混合料进行铺路，与高温拌合工艺相比，其积极效果如下：
1.本发明在室内进行沥青混合料性能试验，按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)规范的方法。试验过程中加热温度比较见表1。试验测试结果见表2。
表1沥青混合料性能试验过程中的加热温度(℃)
Figure GSA00000064355800041
表2沥青混合料的性能测试指标
2.沥青混合料温拌技术在天津外环线内侧K46+00-K46+200处试验段铺筑，在沥青混合料骨料温度下降温度30～40℃情况下，实际核算，每生产1吨沥青混合料，可以节省燃油3.2公斤，降低燃油消耗40％。
3.沥青混合料温拌工艺实施降低温度30～50℃后，与热拌比较，温拌过程的排放明显减少。见表3。
表3温拌与热拌过程的排放比较
Figure GSA00000064355800052

Claims (3)

1.一种修筑路沥青混合料温拌添加剂，其特征在于，该添加剂由下列组分及其质量百分含量组成：
木质素胺盐：8.04～11.50％；
Figure FSB00000752255400011
R为：
Figure FSB00000752255400012
R′为：
Figure FSB00000752255400013
辛基酚聚氧乙烯醚：2.94～4.21％；
胺类抗剥落剂：0.00～0.03％；
Figure FSB00000752255400014
质量浓度30～37％的盐酸：2.68～3.83％；
工业水：80.46～86.33％，
且各组分质量百分数之和为100％。
2.按权利要求1所述的修筑路沥青混合料温拌添加剂，其特征在于，木质素来自木本造纸废液的提取物。
3.一种以按权利要求1所述的沥青混合料温拌添加剂在沥青混合料温拌过程的使用方法，其特征在于包括以下过程：
1)按沥青混合料温拌添加剂与沥青的质量比为(4.5～10)∶(95.5～90)在温度为130～160℃下将沥青混合料温拌添加剂与沥青混合搅拌均匀，制得含沥青混合料温拌添加剂的沥青；
2)将石料加温至130～150℃，然后与步骤1)制得含沥青混合料温拌添加剂的沥青在温度128～132℃进行拌合，制得沥青混合料。
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