CN102086279A - 一种适用于沥青路面颗粒添加剂及其制备和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于沥青路面颗粒添加剂及其制备和使用方法。其主要采用40-80份高分子聚合物、5-30份胶粉及5-10蜡，将上述组分搅拌均匀后通过橡胶炼胶机的混合、挤出造粒、风干即得胶粉颗粒添加剂。本发明直接在混合料拌和时加入，无需特殊设备，并工艺简单，操作方便；并且能全面提高和改善沥青混合料的质量，具有卓越的低温抗裂能力、水稳定性和高温抗车辙能力，从而提高沥青混凝土的整体耐久性能，具有良好的经济和社会效益。

Description

一种适用于沥青路面颗粒添加剂及其制备和使用方法

技术领域

本发明涉及一种适用于沥青路面颗粒添加剂及其制备和使用方法。

背景技术

随着我国公路运输行业的迅猛发展，车辆大型化，重载、超载现象越来越严重。许多路面竣工不久就出现病害，严重的甚至要提前进行大修，这也表明普通沥青混凝土路面无法满足现代公路运输行业对其高温稳定性、低温抗裂性、抗老化性和耐久性的要求。为此公路建设者们在完善沥青面层结构的同时，采用外掺剂的方法来改性沥青及混合料的性能。正是出于寻找便宜的传统聚合物改性剂的替代品和处理废轮胎的双重需要，人们尝试了使用废轮胎生产的胶粉改性沥青。国际上最早的橡胶改性沥青的文献见于1843年的英国专利。美国橡胶回收公司从20世纪40年代首先采用干法工艺生产Ramlqex TM橡胶粉沥青混合料开始，到现在已经经过了60多年的发展。实践发现，废胶粉改性沥青不仅道路性能和普通聚合物改性沥青相当，还额外具有降噪、增弹的优点，并且价格便宜，又实现了废物利用，具有经济、环境双重效益。

然而，在现有的工艺中，废胶粉改性沥青主要存在着胶粉与沥青互溶性的问题。为了提高他们之间的互溶性，采取的主要方法，一方面是应用粒度较小的精细胶粉，通过胶体磨使胶粉充分分散；另一种是对胶粉进行表面处理，使其与沥青中的极性基团进行化学反应，提高互溶性。在胶粉改性沥青时，使用胶体磨虽然可以将胶粉颗粒磨细，使其在沥青中能充分的溶胀，但是全部的沥青均要通过胶体磨，造成能耗高、时间长，且胶体磨的价格十分昂贵，在小型沥青加工厂中不能推行。对胶粉表面进行化学改性是胶粉应用的主要研究方向，现有技术中主要采取的方法有：机械力化学改性、气体改性、聚合物涂层改性、再生脱硫改性、再生橡胶的界面接枝改性、互穿网络改性、物理辐射改性等。但这些方法都比较复杂，在工业上应用较困难。

CN1609165A公开了一种废橡胶粉改性沥青及其制备方法，该方法将60目废轮胎橡胶粉、热塑性橡胶以及稳定剂按一定比例加入到基础沥青中经高剪切或胶体磨等专用设备下剪切30-90分钟即可。CN1765998A中按稀释剂和偶联剂按一定比例加入到60目废橡胶粉中混合均匀，然后将处理过的废胶粉加入到沥青中，经高剪切或胶体磨等专用设备研磨30-180分制得。此一系列方法对设备要求较高，加工费用及现场生产效率对胶粉改性沥青的推广有一定的限制。CN1441005A公开了一种脱硫胶粉改性沥青，该改性沥青由5％-30％的脱硫胶粉、70％-95％的沥青和0-1.5％的相容剂组成。此方法仅局限于脱硫胶粉，因此使用范围受到限制。US5,704,971公开了一种双氧水氧化橡胶粉的方法，具体过程是：将双氧水加入到废胶粉中，在65℃-85℃的温度下搅拌30分钟进行氧化，然化将氧化后的胶粉加入到有少量相容剂的沥青中，从而达到体系稳定。这种工艺过程复杂，胶粉降解的同时，沥青性质也发生劣化。CN1597782A公开了一种用微波辐射废胶粉改性沥青的方法。该改性沥青以含蜡量较高的沥青为基质沥青，添加2-4％粉末丁苯橡胶、4-8％微波辐射过的废胶粉和0-4％增塑剂，高速剪切共混均匀而制成。此工艺复杂，不适宜大规模应用。

发明内容

本发明的目的在于不使用高剪切或胶体磨等专用设备而制备出颗粒外添剂，在现场施工时直接用于沥青混合料拌和阶段，即提高了生产效率也减少了施工费用。该发明工艺简单，操作方便，运输方便，此发明方法易推广应用，具有良好的经济和社会效益。

本发明的技术解决方案是一种适用于沥青路面颗粒添加剂及其制备和使用方法，制备方法如下：

将40-80份高分子聚合物、5-30份胶粉和5-10份蜡加入到橡胶炼胶机中，搅拌均匀，加温至熔融状态、经剪切混合处理，制成均一物质，然后通过喷嘴挤压，制成挤出物，经过冷却定型，挤出物在造粒机上进行造粒，后风干制得颗粒添加剂。颗粒添加剂按2‰-10‰在170-195℃的温度下与石料、沥青进行热拌合即得沥青混合料

橡胶炼胶机可以是开放式、密闭式及螺杆混炼机。

高分子聚合物为下列物质中的一种或它们的混合物：聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、羧基丁腈橡胶、环氧天然橡胶、聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。

胶粉为废弃轮胎制得的橡胶粉，粒径为40-200目。

颗粒添加剂在沥青混合料中起到以下几方面的作用，一、通过颗粒添加剂中高分子聚合物的部分溶解及软化形成胶结作用，从而达到降低热敏感性、提高软化温度的效果；二、颗粒添加剂临时软化成塑料纤维在集料骨架内部搭桥形成网状结构，限制矿料颗粒的变形，具有加筋作用，提高沥青混合料的整体强度；三、颗粒添加剂在施工过程中临时得到软化，然后在击实或碾压过程中热成型，填充集料骨架内的空隙，在冷却后由于变形能力差则维持成型后的形状，限制了矿料颗粒的相对滑动，从而大大提高了沥青混合料的高温抗变形能力。

胶结、加筋、嵌挤的综合作用使得沥青混合料的性能大大提高，尤其是在提高抗车辙能力方面表现出极大的优势；颗粒添加剂在荷载的作用下产生粘弹性流动和塑性流动而消耗应变能，从而提高了沥青混合料的低温抗裂性。

本方法与现有技术相比具有如下的优点：

1.颗粒添加剂对沥青混合料的高温性能、低温抗裂性、水稳定性有显著的改性效果。它能提高沥青路面的热稳定性、改善和减少车辙病害。

2.与传统的改性沥青相比，由于减少了沥青在改性过程中的加热和存储环节，因此减少了改性过程中加热、存储过程对基质沥青技术性能的影响，将会延长沥青的使用寿命。

3.本工艺在操作上不需要胶体磨等昂贵的重型设备，减少设备投资，生产效率提高，可直接降低生产成本。

4.本方法工艺简单，操作简便，储存稳定、运输方便，可直接用在沥青拌和料阶段，易推广应用，具有良好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

下面通过实施例进一步详细说明本发明的效果，由颗粒添加剂制备混合料的路用性能来反应，以下试验依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)测试。

实施例1：

按质量份数，将10份40目胶粉、5份蜡和80份聚乙烯搅拌均匀后加入到橡胶炼胶机中，在160-190℃下熔融、剪切混合处理，，制成均一物质，然后通过喷嘴挤压，制成挤出物，经过冷却定型，挤出物在造粒机上进行造粒，后风干即得颗粒添加剂。

将颗粒添加剂按照3‰的质量比在170-195℃的温度下与石料、沥青进行热拌合即得沥青混合料。

沥青混合料的路用性能如下：弯曲试验破坏应变(-10℃，50mm/mi n)4478με，冻融劈裂试验残留劈裂强度比TSR为91％，车辙试验动稳定度(60℃，0.7MPa)为4987次/mm。

实施例2：

按质量份数，将20份60目胶粉、5份蜡、60份废聚乙烯和20份废聚丙烯搅拌均匀后加入到橡胶炼胶机中，在160-190℃下熔融、剪切混合处理，制成均一物质，然后通过喷嘴挤压，制成挤出物，经过冷却定型，挤出物在造粒机上进行造粒，后风干即得颗粒添加剂。

将颗粒添加剂按照5‰的质量比在170-195℃的温度下与石料、沥青进行热拌合即得沥青混合料。

沥青混合料的路用性能如下：弯曲试验破坏应变(-10℃，50mm/min)3281με，冻融劈裂试验残留劈裂强度比TSR为85.4％，车辙试验动稳定度(60℃，0.7MPa)为6598次/mm。

实施例3：

按质量份数，将10份80目胶粉、5份蜡、50份聚乙烯和15份丁苯橡胶搅拌均匀后加入到橡胶炼胶机中，在160-190℃下熔融、剪切混合处理，制成均一物质，然后通过喷嘴挤压，制成挤出物，经过冷却定型，挤出物在造粒机上进行造粒，后风干即得颗粒添加剂。

将颗粒添加剂按照5‰的质量比在170-195℃的温度下与石料、沥青进行热拌合即得沥青混合料。

沥青混合料的路用性能如下：弯曲试验破坏应变(-10℃，50mm/min)5713με，冻融劈裂试验残留劈裂强度比TSR为76％，车辙试验动稳定度(60℃，0.7MPa)为5029次/mm。

实施例4：

按质量份数，将15份80目胶粉、10份蜡、40份聚乙烯、10份聚丙烯和10份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物搅拌均匀后加入到橡胶炼胶机中，在160-190℃下熔融、剪切混合处理，制成均一物质，然后通过喷嘴挤压，制成挤出物，经过冷却定型，挤出物在造粒机上进行造粒，后风干即得颗粒添加剂。

将颗粒添加剂按照7‰的质量比在170-195℃的温度下与石料、沥青进行热拌合即得沥青混合料。

沥青混合料的路用性能如下：弯曲试验破坏应变(-10℃，50mm/min)3787με，冻融劈裂试验残留劈裂强度比TSR为87％，车辙试验动稳定度(60℃，0.7MPa)为7621次/mm。

实施例5：

按质量份数，将20份80目胶粉、10份蜡和80份废聚乙烯搅拌均匀后加入到橡胶炼胶机中，在160-190℃下熔融、剪切混合处理，制成均一物质，然后通过喷嘴挤压，制成挤出物，经过冷却定型，挤出物在造粒机上进行造粒，后风干即得颗粒添加剂。

将颗粒添加剂按照7‰的质量比在170-195℃的温度下与石料、沥青进行热拌合即得沥青混合料。

沥青混合料的路用性能如下：弯曲试验破坏应变(-10℃，50mm/min)3659με，冻融劈裂试验残留劈裂强度比TSR为86％，车辙试验动稳定度(60℃，0.7MPa)为6650次/mm。

一般路面采用的AC-131型基质沥青混合料的抗车辙性能为1280次/mm，而加入本发明的颗粒添加剂后可以全面提高和改善沥青混合料的质量，具有卓越的低温抗裂能力、水稳定性和高温抗车辙能力，从而提高沥青混凝土的整体耐久性能。

Claims (7)

1.一种适用于沥青路面颗粒添加剂，包括以下组分(以质量份数计)：

高分子聚合物：40-80份

胶粉：5-30份

蜡：5-10份。

2.根据权利要求1所述的一种适用于沥青路面颗粒添加剂，其特征在于所述的高分子聚合物为下列物质中的一种或它们的混合物：聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、羧基丁腈橡胶、环氧天然橡胶、聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。

3.根据权利要求2所述的高分子聚合物，其特征在于：所用的聚乙烯树脂、聚丙烯树脂为新材料或废弃再生料。

4.根据权利要求1所述的一种适用于沥青路面颗粒添加剂，其特征在于所述的胶粉为废弃轮胎制得的橡胶粉，粒径为40-200目。

5.一种适用于沥青路面颗粒添加剂的制备方法，将高分子聚合物、胶粉和蜡按照权利要求1所述的质量比混合加入到橡胶炼胶机中，搅拌均匀，加温至熔融状态、经剪切混合处理，制成均一物质，然后通过喷嘴挤压，制成挤出物，经过冷却定型，挤出物在造粒机上进行造粒，后风干制得。

6.根据权利要求5的制备方法，其特征在于所述的橡胶炼胶机可以是开放式、密闭式及螺杆混炼机。

7.一种适用于沥青路面颗粒添加剂的使用方法，将权利要求1的颗粒添加剂，按照2‰-10‰的质量比在170-195℃的温度下与石料、沥青进行热拌合即得沥青混合料。