CN102108018A - 改性沥青路面修补材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种采用无机粉体、废胶粉改性沥青作为路面修补材料，其组成为：重交沥青700～1200重量份；废橡胶粉70～150重量份；活化剂2～6重量份；改性硅藻土300～700重量份；改性白炭黑3.5～8重量份；以及增塑剂1～5重量份。利用上述无机粉体和废胶粉对沥青改性能有效提高其稳定性、防滑性、耐磨性，并且可增加与基料的粘结强度，降低沥青的温度敏感性，弹性恢复和抗老化性也相应得到提高。

Description

改性沥青路面修补材料

技术领域

本发明涉及一种道路建筑材料，更具体地涉及一种沥青基路面修补材料。

背景技术

交通运输是实现国民经济高速发展的关键组成部分，公路运输是交通运输的主要方式之一。随着车流量的迅速增加以及重载车辆吨位的不断攀升，重载车辆产生的动荷载导致公路在使用年限内较早就出现了大量病害，使维修养护周期缩短。目前市场上的路面修补材料的价格普遍较高，迫切需要开发低成本、修补加固效果好的新材料来投放市场。

近年来，各国对废胶粉的加工应用做了大量的工作。人们研究了废胶粉的加工性、流变性，废胶粉对胶料物性的影响，扩大了废胶粉的应用领域。中国申请200510110127.X披露一种使用废胶粉的路面灌缝材料。该材料由干粉混合料与液态混合料以1∶0.4-2的比例使用，其中干粉料由76-79重量份的石灰粉或水泥、1-3.5的表面活化剂、0.5-1的碳酸钠和3-20的废橡胶微粉组成，液态料有85-97的乳化沥青和3-15的聚乙烯醇组成。中国申请99112656.4披露一种使用废橡胶改性的沥青，其由6-9％的废胶粉、3-5％的煤焦油、0.1-0.15％的活化剂、4-6％的聚乙烯、0.3-0.85％的聚丙烯和80-87％的沥青组成。

以上路面修补材料虽然使用了废胶粉，但是都需要使用价格昂贵的化工原料，例如聚乙烯醇和聚丙烯等。

发明内容

本发明的目的是提供一种废橡胶改性沥青，以克服现有技术中废橡胶改性沥青必须使用大量有机化工原料的缺陷，而且不降低产品的使用性能。

本发明通过以下技术方案时限上述目的。

本发明的一个目的是提供一种采用无机粉体、废胶粉改性沥青作为路面修补材料，其组成为：

重交沥青                700～1200重量份；

废橡胶粉(80～120目)     70～150重量份；

活化剂                  2～6重量份；

改性硅藻土              300～700重量份；

改性白炭黑              3.5～8重量份；

增塑剂                  1～5重量份。

优选本发明的采用无机粉体、废胶粉改性沥青作为路面修补材料的组成为：

重交沥青                700～900重量份；

废橡胶粉                70～120重量份；

活化剂                  1～5重量份；

改性硅藻土              350～500重量份；

改性白炭黑            4～8重量份；

增塑剂                2～4重量份。

本发明中，所述重交沥青为100#重交沥青，进一步优选含蜡量低于1％。

本发明的实施例中，所述废胶粉为常温粉碎法制得的粒径为70～150目市售可得的轮胎胶粉。

本发明中，所述活化剂为市售可得的叔丁基化对甲酚(2.2′一二硫代双)或二硫代双二甲苯，它主要用于废橡胶的活化，为解决沥青温度敏感性与废橡胶和填料的相容性，用市售液体聚硫橡胶和芳烃类润滑油作沥青活化剂。

本发明的另一目的是提供所述无机粉体、废胶粉改性沥青作为路面修补材料的制备方法，其包括如下步骤：先将沥青脱水泵入升温到160℃一180℃混合器保温到160℃，加入橡胶活化剂搅拌均匀后加入废橡胶搅拌3h，继续加入液体聚硫橡胶、芳烃类润滑油搅拌3h，待充分混合后加入改性硅藻土搅拌3h，充分活化均匀，最后加入改性白炭黑待其均匀后自动流出冷却打包。

(1)所述改性硅藻土的制备

先将普通硅藻土在1000℃以上高温下煅烧30min，然后将其放在高速气流磨中并加入上述质量分数的KH550改性剂，最后打磨成2500目的粉体。

(2)纳米白炭黑的制备

二甲基硅油∶白炭黑＝5∶100～10∶100(质量比)。，按上述配比，采用粉体改性设备(如型号为SRL-Z300/600的超细粉体改性机组)进行改性，并通过气流磨干燥而制成纳米活性SiO₂白炭黑。(3)成品制备过程。

针对目前现有技术中各种材料对高等级公路路面病害处理的局限性以及国外进口材料的费用较高的现状，本发明的发明人提出采用无机粉体、废胶粉对重交沥青进行改性从而研制出一种适用于高速公路路面嵌缝、孔洞的修补材料。利用上述无机粉体和废胶粉对沥青改性能有效提高其稳定性、防滑性、耐磨性，并且可增加与基料的粘结强度，降低沥青的温度敏感性，弹性恢复和抗老化性也相应得到提高。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图1详细描述本发明的具体实施方式。

本发明组合物的基料为重交沥青。可以使用多种牌号的重交沥青，例如70#重交沥青、90#重交沥青和100#重交沥青，其中优选100#重交沥青。为了生产作业中计量的方便，常采用重量份来表示。本发明在下文描述其他成分的用量范围时，皆是基于700-1200重量份计算的。

本发明中的废胶粉的成分可以是天然橡胶或合成橡胶，作为合成橡胶，其可以是异戊橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶，还可以是一些特种橡胶，例如氯丁橡胶、丁腈橡胶等，其中优选天然橡胶和丁苯橡胶或其混合物，其通常来自废旧轮胎。由于硫化胶粉已掺入各种稳定剂(包括抗氧化剂、硫化剂、炭黑和氧化锌等)，这几种稳定剂有利于提高沥青的吸附性和耐候性。另外，橡胶的加入可增强韧性，能有效地吸附沥青中的油蜡，从而减少游离蜡的含量，使沥青的感温性下降，粘结性提高。其主要性能指标为：高温80℃不溶化，低温-35℃不脆裂，使用寿命可达10年，而且其成本较低，施工便捷。

使用时被粉碎至70-150目的粉末。用量在700～1200重量份之间，优选在700～900重量份之间。在本发明中组合物中，对于700～1200重量份的废橡胶粉，优选对于700～900重量份的废橡胶粉，还含有300～700重量份，优选350～500重量份的硅藻土。硅藻土具有体轻、质软、多孔、隔声、耐热、耐酸、比表面积大及化学性质稳定等一系列优良特性。其多孔性和大比表面积提供了高吸附性，增强了与基体的相嵌性和对沥青的吸附，进而可使路面整体的损伤耗散能得到提高。

作为进一步的优选，本发明中使用的硅藻土为改性硅藻土。改性硅藻土具有提高的疏水性与沥青的嵌合性，由此会提高改性沥青的防水性。另一方面可以提高亚微观界面的结合力，使沥青混合料的其他性能相应提高。

在本发明一种优选实施方式中，改性硅藻土是用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550偶联剂)改性制得。在一种具体制备方法中，先将硅藻原土在1000℃以上高温下煅烧30min，然后将其放在在高速气流磨中并加入上述质量分数的KH550改性剂，最后打磨成2500目的粉体。

在本发明的优选方面，在该组合物中还引入改性纳米白炭黑。加入改性纳米白炭黑后，利用有机高分子聚合物与无机纳米粉体之间发生的穿插、溶胀作用，形成一种新的互穿网络结构，提高粘结强度、抗渗性及其防腐蚀性；另外，改性纳米白炭黑本身的纳米效应能有效克服重交沥青的温度敏感性高和体系降解稳定性差的问题。改性纳米白炭黑的加入量可以在4～8重量份之间。

在本发明的一种优选方式中，采用以二甲基硅油改性的白炭黑。在一种典型方法中中，按质量比二甲基硅油∶∶白炭黑＝5∶∶100～10∶∶100(质量比)，按上述配比，采用粉体改性设备进行改性，并通过气流磨干燥而制成纳米活性SiO₂白炭黑。

在本发明的组合物中，因橡胶活化剂和沥青活化剂的存在，该活化剂用于废橡胶粉可使废橡胶的活性增强、温度敏感性下降、延性增大，沥青活化剂加入可使废橡胶粉与沥青相容性提高，缩短加工时间节约了能源，可以使用的活化剂包括叔丁基化对甲酚、(2，2’-二硫代双)或二硫代双二甲苯。活化剂的用量为2-6重量份，优选，1～5重量份，更优选1～4重量份。

还可以向该组合物中引入增塑剂。可以使用的增塑剂包括邻苯二甲酸酯(如：DBP、DOP、DIDP)；脂肪族二元酸酯(如：己二酸二辛酯DOA，癸二酸二辛i～DOS)；磷酸酯(如：磷酸三甲苯酯TCP，磷酸甲苯二苯酯CDP)；环氧化合物(如：环氧化大豆油，环氧油酸丁酯)；聚合型增塑剂(如：己二酸丙二醇聚酯)；苯多酸酯(如：1，2.4一偏苯三酸三异辛酯)；含氯增塑剂(如：氯化石蜡、五氯硬酉旨酸甲酉旨)；烷基磺酸酯以及多元醇酯。增塑剂的用量为2-4重量份。

为了制备上述组合物，可以按照图1中所示的步骤进行操作。

实施例1

采用图1示出的操作步骤制备根据本发明的改性沥青组合物。其中使用800重量份20目的100#重交沥青、10重量份的废橡胶粉、5重量份的活化剂(包括1重量份叔丁化对甲酚和2重量份液体聚硫橡胶、2重量份芳烃类润滑油)，150重量份的改性硅藻土、10重量份的白炭黑、和200重量份的滑石粉，3重量份增塑剂(邻苯二甲酸酯二辛酯)。

材料中废胶粉的加入可增强韧性，能有效地吸附沥青中的油蜡，从而减少游离蜡的含量。在其他无机改性剂的协同作用下，使沥青的感温性下降、黏结性提高、耐磨性增强，与SBS改性沥青相比，不仅价格便宜，而且改性后的耐高低温性能接近SBS改性，而延性优于SBS改性，本发明所述是一种经济环保型材料。综上所述，采用活性废胶粉能改善沥青的温度敏感性，提高沥青的柔性，利用无机纳米粉体独特的纳米效应能解决沥青与胶粉的匹配性，利用改性硅藻土的化学惰性、大比表面积以及吸附性有效提高沥青混合料的物理性能。改性后的修补材料能与界面良好的相容和粘结，并具有优良的耐磨性，较好的强度、抗裂性以及优良的抗老化性能，是一种很好的路面修补、嵌缝材料。

前面的具体实施方式的说明将能充分地揭示本发明的一般特征，以致他人借助现有知识很容易为具体应用对这些具体实施方式做调整和/或适应性变化，这些皆没有偏离本发明的范围，因此这些调整和修改应该视为对本发明中所披露实施方式的等同替换。同时还应理解，本文中表达或技术术语是为了说明的目的，而不是用于限制其含义。

Claims (6)

1.一种改性沥青路面修补材料，其特征在于，所述沥青用无机粉体和废橡胶粉改性，并且所述路面修补材料包含下列成分：

重交沥青    700～1200重量份；

废橡胶粉    70～150重量份；

活化剂      2～6重量份；

改性硅藻土  300～700重量份；

改性白炭黑  3.5～8重量份；

增塑剂      1～5重量份。

2.根据权利要求1所述的路面修补材料，其成分构成如下：

重交沥青  700～900重量份；

废橡胶粉  70～120重量份；

活化剂    1～5重量份；

改性硅藻土350～500重量份；

改性白炭黑4～8重量份；

增塑剂    2～4重量份。

3.根据权利要求1所述的路面修补材料，其中使用100^#重交沥青。

4.根据权利要求3所述的路面修补材料，其中，所述100^#重交沥青含蜡量低于1％。

5.根据权利要求1所述的路面修补材料，其特征是，所述废橡胶粉为常温粉碎法制得的粒径为80～120目市售可得的轮胎胶粉。

6.一种制备权利要求1的用无机粉体、废橡胶粉改性沥青作为路面修补材料的方法，包括如下步骤：

将硅藻原土在1000℃以上高温下煅烧，然后将其放在高速气流磨中并加入上述质量分数的KH550改性剂，最后打磨成2500目的改性硅藻土粉体；

按质量比二甲基硅油∶白炭黑＝5∶100～10∶100，投料，在粉体改性设备中进行改性，并通过气流磨干燥而制成纳米活性SiO₂白炭黑；

将所述改性硅藻土与所述改性白炭黑以及其余成分混合均匀。