CN102149764B - 低碳添加剂、温拌沥青与温拌沥青混合料的制备方法 - Google Patents

低碳添加剂、温拌沥青与温拌沥青混合料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于温拌沥青(WMA)混合料的低碳添加剂，其中将基于改性棕榈蜡的植物蜡混合入聚乙烯蜡中以便能够改进所述WMA混合料的高温物理性质以及解决所述WMA混合料的低温物理性质的问题；使用所述低碳添加剂制备的温拌沥青；以及一种使用所述温拌沥青来制备所述WMA混合料的方法。所述低碳添加剂含有重量比为20∶1至1∶2的聚乙烯蜡和植物蜡。所述改性棕榈蜡使用与氢氧化钠(NaOH)和硬脂酸(CH3(CH2)16COOH)熔融反应的棕榈蜡。此低碳添加剂使得WMA混合料能够有效地制备，并且因此可使在制备所述WMA混合料时需要的热能减少。由此，可显著减少作为全球变暖的主要因素的二氧化碳的排放。

Description

低碳添加剂、温拌沥青与温拌沥青混合料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于温拌沥青混合料的低碳添加剂、使用所述添加剂制得的温拌沥青和一种使用所述温拌沥青来制备温拌沥青混合料的方法，并且更具体而言涉及一种用于温拌沥青混合料的低碳添加剂，所述添加剂因使用了聚乙烯蜡和基于改性棕榈蜡的植物蜡而能够降低用于沥青铺筑的温拌沥青混合料的拌和与压实温度并提高耐高温永久变形性，并且防止低温物理性质因使用聚乙烯蜡而降低，以及涉及使用所述添加剂制得的温拌沥青和一种使用所述温拌沥青来制备温拌沥青混合料的方法。 
背景技术
随着近来对绿色增长的追求，已对环境给予较高关注。因而，减少二氧化碳排放以防止全球变暖正为国际所关注。此减少二氧化碳排放除防止全球变暖之外也因为可能创造称为碳排放权的商业价值而引起注意。 
在位于荷兰阿姆斯特丹的世界上规模最大的欧洲气候交易所(EuropeClimate Exchange)，2006年碳排放权的交易量为四万万吨或以上。碳排放权的交易每年增加50％或以上，因此对碳排放权的关注日益增加。 
在沥青混凝土(沥青混合料，简称为“ascon”)铺筑技术领域中，已对减少二氧化碳排放而与大气和谐的技术进行了积极地研究。 
在这些技术中，在实用性和规模方面最具吸引力的技术为使用能够在沥青混凝土铺筑施工时降低拌和与压实温度的低碳沥青混合料的铺筑技术。 
通常，通过将沥青、集料(aggregate)、矿物填料等装入沥青拌和设备并接着加热和拌和这些材料来制备沥青混合料。 
照此方式，沥青混合料用在160℃至180℃高温下的加热过程来制备，并且在摊铺和压实过程中冷却至室温进行铺筑。 
此处，需要使用高温加热过程来制备沥青混合料的原因是必须使沥青液化以使沥青充当集料的结合料。 
通常，沥青铺筑中使用的沥青主要为在室温下以黑色固态存在的石油基沥青(其中主要使用直馏沥青(straight asphalt)并且其通常称为“沥青结合料”)。 
因而，将沥青加热并且使其液化。利用这种液化沥青的粘合强度将集料粘合。 
因此，用于沥青铺筑的沥青混合料以热拌沥青(hot-mix asphalt，HMA)混合料的形式来制备。 
为了制备沥青混合料，需要大量能量来将沥青混合料加热至高温。甚至在施工时，沥青混合料也排放大量有害气体，例如二氧化碳(CO2)等。 
此外，在沥青铺筑时摊铺并压实的高温沥青混合料导致交通恢复延迟的时间与冷却至接近室温所需时间成正比，并且使工人暴露于安全事故的风险中。 
为了解决这些问题，近来已积极进行温拌沥青(warm-mix asphalt，WMA)混合料的研究，WMA混合料可在比现有HMA混合料低的温度下拌和并压实。 
换句话说，已积极进行研究来降低沥青和集料的拌和与压实温度，以由此降低由铺筑沥青混合料导致的二氧化碳排放。 
WMA混合料可在约110℃至140℃的温度下制备，比制备HMA混合料所需温度低30℃至40℃，这使得使用该WMA混合料的铺筑技术与使用HMA混合料的铺筑技术相比具有以下优点。 
1)可防止在制备和摊铺沥青混合料的过程中产生多种有害气体。 
2)可在制备沥青混合料的过程中使作为温室气体主要成分的石油燃料减少约30％。 
3)可通过缩短涂覆沥青混合料之后的固化时间来快速重新恢复交通。 
4)可保证工人安全，因为在道路施工场地无有害蒸汽或气味产生。 
WMA混合料的铺筑技术的核心机理在于提高沥青流动性，亦即降低作为集料的结合料的沥青的粘度，以使在低于HMA混合料的温度下获得沥青的最佳粘度，以及在较低温度下获得沥青的最佳压实率(compactionrate)。 
此降低粘度的技术由美国爱荷华州立大学(Iowa State University，USA)的Ladis H.Csanyl在1956年首先提出，其中通过将蒸汽强制注入沥青中以便在沥青中湿气和空气的作用下形成泡沫沥青并且由此降低沥青的内应力，从而降低沥青的粘度。 
自2000年以来此技术已近来在欧洲发展成通过注入水而非蒸汽使沥青强制乳化以降低沥青粘度的技术，以及添加沸石(zeolite)而非水来在沸石到达预定温度(例如约100℃或以上)时使所含湿气排放为水，并且因此使沥青乳化的泡沫WMA混合料制备技术。 
同时，美国国家沥青技术中心(National Center for Asphalt Technology，NCAT)在2005年报导了使用用费-托合成法(Fischer-Tropsch synthesismethod)制备的聚乙烯蜡沙索必德(Sasobit)的WMA混合料。 
沙索必德为具有数百分子量的化合物，其在室温下呈固态并且在较高温度下变成流体。将此蜡添加至沥青中，从而在它的熔点以上骤然降低沥青的粘度并且在它的熔点以下经历固化。因而，沙索必德被用作增强WMA混合料的效果的添加剂。 
通常，可以多种方法来制备聚乙烯蜡。在这些方法中，一种方法可涉及纯化在制备和加工聚乙烯过程中获得的副产物以制备聚乙烯蜡，并且另一方法可涉及使聚乙烯热解以制备聚乙烯蜡。此外，有一种使单分子材料 聚合来制备蜡分子的方法，该方法为使用费-托合成法的代表性实例，如在沙索必德中。 
以下三种方法用于制备聚乙烯蜡。 
(1)在第一种方法中，聚乙烯蜡由在制备聚乙烯树脂过程中获得的低分子量副产物来制备。 
(2)在第二种方法中，聚乙烯蜡通过使聚乙烯树脂热解以降低它的分子量来制备。 
(3)在第三种方法中，聚乙烯蜡通过增加单分子材料的分子量(例如在费-托合成法中)来制备。 
一般说来，已知聚乙烯蜡的物理性质取决于其化学结构中主链的线形和分子量。 
详细说来，聚乙烯蜡主链的线性越大，则分子规则性越高。因此，结晶性增加，并且诸如熔点、硬度等的物理性质因此提高。已知在聚乙烯蜡分子量较大时，可制备出具有出色物理性质(诸如熔体粘度)的聚乙烯蜡。 
与用费-托合成法制备的聚乙烯蜡的主链线性相比，由在制备聚乙烯树脂过程中生成的副产物或通过热解聚乙烯树脂而获得的聚乙烯蜡的主链线性较低，因此必须增加它的分子量以改善其物理性质。在此情况下，聚乙烯蜡的熔体粘度增加，以致所述聚乙烯蜡不能用作WMA混合料的添加剂，并且所述聚乙烯蜡的低温刚性增加而使得结合料的低温抗裂性降低。 
相反，因为用费-托合成法制备的沙索必德蜡的分子结构中正烷烃结构占90％或以上，所以沙索必德蜡具有分支少于用任何其他方法制备的蜡的长链脂族烃结构。 
因此，沙索必德蜡具有低粘度和高温物理性质，从而它展示出比任何其他聚乙烯蜡更适合作为低碳添加剂的物理性质。 
用费-托合成法制备的沙索必德蜡由于粘度较低已用作对于WMA而言极其有效的低碳添加剂。 
然而，尽管包括此沙索必德蜡在内的聚乙烯蜡在高温物理性质，诸如抗永久变形性(称为抗辙强度(rutting resistance))方面极其出色，但是在沥青长期老化之后，沥青展示刚性增加以及刚性变化率(称为m值)下降，并且因此它的柔性降低。因此，可见沥青的低温物理性质总体降低。 
因而，包括沙索必德蜡在内的聚乙烯蜡可能会重新充当导致沥青混合料低温开裂(主要发生在冬天)的因素，所述开裂起源于摊铺层的上部并因沥青混合料摊铺层温度分布不平衡而扩散至下部，并且特点是横向产生于铺面上。 
因此，必须解决使用沙索必德蜡作为添加剂的WMA混合料中低温物理性质减退的问题。 
发明内容
技术问题 
为了解决上述及/或其他问题，本发明提出一种用于新颖温拌沥青(WMA)混合料的低碳添加剂，其能够防止使用用费-托合成法制备的聚乙烯蜡(诸如沙索必德蜡)或用另一方法制备的聚乙烯蜡的WMA混合料的低温物理性质劣化，且使用因粘度高而难以用作低碳添加剂的典型聚乙烯蜡；通过将此低碳添加剂添加至沥青中而制备的可适用于厂拌(plant-mix)型以及预拌(pre-mix)型的WMA；以及一种使用所述WMA的WMA混合料。 
因此，可有效地降低WMA混合料的拌和与压实温度，并且因此减少在使用WMA混合料进行铺筑中需要的热能。因此，可减少二氧化碳排放，由此提供绿色增长的基础。 
技术解决方案 
为了实现上述及/或其他技术解决方案，本发明提供一种用于温拌沥青(WMA)混合料的低碳添加剂，所述低碳添加剂被制备成能够减少二氧化 碳排放。所述低碳添加剂通过将预定重量份的植物蜡混合入添加至WMA混合料中的聚乙烯蜡中来制备。 
此外，本发明被设计成将沥青与低碳添加剂拌和，并给出拌和时低碳添加剂与沥青的重量比。以此方式制备的WMA最终与集料拌和，以便能够制备WMA混合料。 
可通过以100∶0.5至100∶15的重量比拌和沥青与低碳添加剂来制备WMA。 
所制备的低碳添加剂可包含20∶1至1∶2的重量比的聚乙烯蜡和植物蜡。 
此外，改性棕榈蜡可用作植物蜡。 
改性棕榈蜡可利用通过使提取自椰子的棕榈油氢化而制备的棕榈蜡与氢氧化钠(NaOH)和硬脂酸(CH3(CH2)16COOH)的熔融反应来获得。 
此外，用于改性棕榈蜡的棕榈蜡和氢氧化钠可具有100∶3.5至100∶4.0的重量比，并且用于改性棕榈蜡的棕榈蜡和硬脂酸可具有100∶16.0至100∶27.5的重量比。 
此外，可将由提取自椰子的棕榈油而制备的棕榈蜡另外混合入改性棕榈蜡中。 
并且，另外混合入改性棕榈蜡中的棕榈蜡可具有55℃至65℃的熔点，并且改性棕榈蜡可具有80℃至110℃的熔点。 
此外，另外混合入改性棕榈蜡中的棕榈蜡与聚乙烯蜡可具有50∶1至1∶1的重量比。 
低碳添加剂还可包括油，其中聚乙烯蜡与油可具有20∶1至2∶1的重量比。 
此外，在40℃下，油可具有20cSt(厘斯，mm2/s)至300cSt的运动粘度(kinematic viscosity)。 
此外，聚乙烯蜡可由在制备聚乙烯树脂过程中提取的具有95℃至125 ℃的熔点和在140℃下80cPs至400cPs的熔体粘度的低分子量副产物获得，或通过热解聚乙烯树脂来制备。如果聚乙烯蜡的熔体粘度小于80cPs，则聚乙烯蜡物理性质，尤其高温物理性质下降，以致其不适合作为用于沥青铺筑的沥青。相反，如果聚乙烯蜡的熔体粘度高于400cPs，则聚乙烯蜡具有高粘度，并且因此难以温拌沥青。 
有利效果 
根据本发明，通过将基于改性棕榈蜡的植物蜡混合入因高粘度而难以用作WMA添加剂的聚乙烯蜡中来制备低碳添加剂。当使用低碳添加剂来制备WMA时，所述WMA由于熔化时间较短而可在110℃至140℃的温度下以预拌型以及厂拌型在短时间内来制备。因此，可使在制备WMA混合料时需要的热能减少，并且因此显著减少作为全球变暖主要因素的二氧化碳的排放。 
此外，当在110℃至140℃的温度下通过拌和并且压实WMA混合料进行铺筑时，低碳添加剂可防止多种有害气体的产生。当在热拌沥青(HMA)混合料的温度下制备WMA混合料并将其用于铺筑时，它的可用时间增加。因而，当铺筑在冬天进行时，可进行有利于保证压实密度和性能的沥青混凝土铺筑工作，在冬天时WMA混合料在运输以及使用时由于气温较低而经受温度的快速下降。 
此外，根据本发明教示制备的低碳添加剂不仅可在使用用传统费-托合成法制备的聚乙烯蜡时获得沥青温拌效果，并且也可防止在使用用费-托合成法制备的聚乙烯蜡时出现的低温物理性质劣化问题。 
同时，因为温拌ascon可制备成厂拌型，所以其适用于所有沥青混合料设备，而不管ascon设备的设备特性如何。 
此外，当操作此种沥青混合料设备时，可使热能减少，并且同时防止多种有害气体的产生。此外，可在保证工人安全的情况下进行沥青混合料的摊铺工作。此外，可在进行沥青混合料的摊铺工作之后快速恢复交通。 另外，可在预拌型难以涂施或很难接近的短区段上容易地进行铺筑。 
附图说明
图1为显示表4中粘度随添加剂的含量变化的图。 
图2为显示G*/sinδ随添加剂含量变化的图。 
图3为使用能够检查老化之后沥青结合料的抗裂性的抗弯梁流变仪(bending beam rheometer；BBR)的测试数据。 
具体实施方式
现在将详细参阅本发明的实施例。 
本发明涉及通过将含有聚乙烯蜡和基于改性棕榈蜡的植物蜡的WMA混合料用低碳添加剂添加至沥青中来制备的温拌沥青(WMA)，以及使用所述温拌沥青的WMA混合料。 
首先，将描述根据本发明与沥青拌和的WMA混合料用低碳添加剂。 
在本发明中，添加至沥青中的低碳添加剂用于通过将添加剂、集料等与沥青混合而制备的WMA混合料，使得热拌沥青(HMA)混合料的拌和与压实温度可降低30℃至40℃。 
当使用此低碳添加剂来制备WMA混合料时，可保证拌和集料与沥青或压实WMA混合料所需的流动性，并且因此可降低沥青的工作温度以及提高高温物理性质。 
此处，本发明的聚乙烯蜡应具有95℃至125℃的熔点以及在140℃下80至400厘泊(cPs)的熔体粘度。 
如果聚乙烯蜡的熔点低于95℃，则聚乙烯蜡在与沥青拌和时可能使沥青的刚性降低。相反，如果聚乙烯蜡的熔点高于125℃，则聚乙烯蜡在制备WMA的过程中溶解不充分。如果聚乙烯蜡在140℃下的熔体粘度小于80cPs，则聚乙烯蜡有助于沥青的温拌，但是其高温物理性质下降，以致 不适合作为用于沥青铺筑的沥青。相反，如果聚乙烯蜡的熔体粘度在140℃下高于400cPs，则聚乙烯蜡使沥青粘度过分增加，因此无法实现沥青混合料的温拌。 
同时，如上所述，如果仅使用用费-托合成法制备的具有长链脂族烃结构的聚乙烯蜡来提高基于WMA的性能，则这会限制蜡的选择并，且使诸如低温开裂等低温物理性质下降。 
因此，为了消除选择聚乙烯蜡的限制、维持高温物理性质并且防止低温物理性质下降，必须添加另一材料。 
为此，本发明添加基于改性棕榈蜡的植物蜡作为WMA混合料用添加剂的组成材料。 
换句话说，本发明用以使用包含聚乙烯蜡和植物蜡的低碳添加剂来制备WMA混合料(沥青混凝土)，并防止低温物理性质下降。 
此处，基于改性棕榈蜡的组成WMA混合料用低碳添加剂的植物蜡可以相对于聚乙烯蜡20∶1至1∶2的比率，较佳5∶1至1∶2的比率来含有。 
例如，以100重量份的聚乙烯蜡计，植物蜡可具有5至200重量份，较佳20至200重量份。 
原因如下。如果植物蜡小于5重量份，则会因粘度降低而难以达到温拌效果，并且难以改善WMA混合料的低温物理性质。如果植物蜡大于200重量份，则WMA混合料的高温物理性质劣化。 
可通过使植物蜡改性来使用改性棕榈蜡，例如，以改善WMA混合料的低温物理性质。较佳地，可使用通过氢化方法由提取自椰子的植物棕榈油获得的改性棕榈蜡。 
改性棕榈蜡另外与熔点在55℃至65℃范围内的棕榈蜡混合。此处，所混合的棕榈蜡由提取自椰子的植物椰子油制备，并且以100重量份的聚乙烯蜡计，可以2至50重量份来添加。 
同时，改性棕榈蜡中所用的棕榈蜡具有低熔点，当与沥青拌和时，这 会限制改善物理性质的效果。因而，为了提高熔点，当使用时，用氢氧化钠(NaOH)和硬脂酸(CH3(CH2)16COOH)来使棕榈蜡改性。 
将更加详细地描述一种使棕榈蜡改性的方法。首先，将棕榈蜡装入反应器中并使其熔化，所述反应器维持在200℃并且装有搅拌器。 
在棕榈蜡熔化之后，以100重量份的棕榈蜡计，添加3.5至4.0重量份的氢氧化钠(NaOH)，并接着搅拌30分钟。由此，发生以下化学反应以产生脂肪酸(RCOOH)。 
Figure BPA00001320452000101
其中R1、R2和R3为具有12至16个碳原子的烷基。 
产生的脂肪酸引起以下的与氢氧化钠的次级化学反应，由此形成具有高熔点的钠盐。 
Figure BPA00001320452000102
其中R1、R2和R3为具有12至16个碳原子的烷基。 
为了进一步提高改性棕榈蜡的熔点，以100重量份的棕榈蜡计，添加16.0至27.5重量份的硬脂酸，并接着搅拌2小时。由此，如以下化学反应式中所示，硬脂酸与氢氧化钠反应，从而产生硬脂酸钠盐。 
Figure BPA00001320452000103
其中R4为硬脂。 
由于改性，最终产生改性棕榈蜡，其中如下所示钠盐与未反应棕榈蜡混合，并且所述改性棕榈蜡具有80℃至110℃的熔点。 
Figure BPA00001320452000111
其中R1、R2和R3为具有12至16个碳原子的烷基，并且R4为硬脂。 
同时，为了进一步降低沥青混合料的粘度以有利于温拌，可将油添加至低碳添加剂中。 
添加的油为在40℃下具有20至300cSt的运动粘度的石蜡和萘油，并且以100重量份的聚乙烯蜡计，可以5至50重量份来添加。 
如果油含量超过50重量份，则沥青混合料的粘度降低，但是沥青混合料的高温物理性质劣化。相反，如果油含量小于5重量份，则降低沥青混合料粘度的效果轻微。 
接着，将如上所述的低碳添加剂拌和入沥青中。此拌和方法将在下文中描述。 
详细来说，将本发明的低碳添加剂与沥青和集料一起装入沥青拌和设备中，并且在110℃至140℃的温度下拌和。由此，低碳添加剂可用于制备厂拌型温拌ascon。 
此外，在低碳添加剂与沥青熔化拌和之后，将此熔化混合料与集料一起装入沥青拌和设备中，并且在110℃至140℃的温度下拌和。由此，低碳添加剂可用于制备预拌型温拌ascon。 
为了制备WMA混合料，准备3.5至8.0重量份的沥青和92.0至96.5重量份的集料，并且以100重量份的沥青计，本发明的低碳添加剂可以0.5至15重量份来拌和。 
如果低碳添加剂大于15重量份，则用于评估室温下集料离析和耐用性的飞散损失(Cantabro loss)较差。相反，如果低碳添加剂小于0.5重量份，则几乎无温拌效果。 
此外，如果沥青用于沥青铺筑，则与本发明的低碳添加剂拌和的沥青 将适用。考虑到PG 80-100沥青和PG 60-80沥青用作目前沥青铺筑的沥青，因而较佳使用此等级的沥青。 
本发明的方式 
在下文中，将更加详细地描述本发明的实施例。应注意这些实施例仅为说明本发明，并且因此本发明的范畴不限于以下实施例。 
实施例
(1)材料 
AP：具有PG 60-80的针入度(Penetration)70沥青， 
PE-M：具有114℃的熔点、140℃下200cps的粘度和0.93的比重的聚乙烯蜡， 
PE-H：具有115℃的熔点、140℃下800cps的粘度和0.93的比重的聚乙烯蜡， 
沙索必德(商标)：提取自沙索(Sasol)具有112℃的熔点和140℃下40cps的粘度的聚乙烯蜡， 
棕榈：提取自椰子的棕榈蜡，其具有60℃的熔点和140℃下6cps的粘度， 
M-棕榈：通过80.8％棕榈蜡、3.1％氢氧化钠和16.1％硬脂酸反应获得的改性棕榈蜡，其具有100℃的熔点和140℃下15cps的粘度，以及 
油：40℃下具有100cSt的运动粘度的石蜡油。 
(2)WMA混合料用低碳添加剂的制备 
通过以下来制备低碳添加剂：将聚乙烯蜡、改性棕榈蜡、棕榈蜡以及油以约300g的量置放入1L反应器中，加热并且在180℃下使其熔化，使用搅拌器在熔化状态下将其混合20分钟。将熔化混合的添加剂置放入3L冷却水中用于冷却，并且由此获得大小约1mm至2mm的添加剂。 
以此方式制备的实施例和比较实例的低碳添加剂的组成比显示于表1和表2中，所述组成比是以每100份树脂(per hundred resin，PHR)计。 
表1 
Figure BPA00001320452000131
表2 
Figure BPA00001320452000132
(3)WMA(亦即其中拌和入本发明的低碳添加剂的沥青)的制备 
将3重量份的WMA混合料用添加剂添加至100重量份的加热至130℃的AP(沥青)中，并接着使用速度为2,000rpm的高速剪切搅拌器搅拌20分钟。由此，添加剂完全熔化。 
(4)WMA的物理性质的评估 
对于包括通过添加本发明的添加剂来制备的WMA的各沥青(AP)，依据性能等级(performance grade，PG)测试来评估它的物理性质，并且 使用旋转粘度计来测量它的粘度。实施例和比较实例的WMA的物理性质显示于表3中。此处，所用低碳添加剂的含量以100重量份的AP(沥青)计为3重量份。 
表3 
Figure BPA00001320452000141
Figure BPA00001320452000151
自表3可见，本发明的低碳添加剂总体表现出色的高温和低温物理性质，将对所述物理性质进行详细描述。 
如果粘度(在120℃或140℃下)高于AP的粘度，并且如果原始沥青和在RTFO之后沥青的G*/sinδ低于AP的G*/sinδ，则抗辙强度较低，因此难以使用所述低碳添加剂作为低碳添加剂。 
此外，如果在PAV之后沥青的m值大于0.3并且高于AP的m值，则可确定低温物理性质为出色的。 
就使用典型聚乙烯蜡的比较实例1和3来说，可见原始沥青和在RTFO之后沥青的G*/sinδ较高，但是粘度类似于或高于针入度70沥青(PG64-22，KS F 2389；沥青的性能等级标准)，所述低碳添加剂不适合用作低碳添加剂。 
此外，在此情况下，在PAV之后沥青的m值小于0.3并且低于针入度70沥青的m值，并且低温物理性质较差。因此，其容易受损和开裂，并且低温地区的使用可能受限。 
比较实例6的用作低碳添加剂的沙索必德蜡展示出低粘度和出色的抗辙强度，并且因此可用作在炎热地区使用的出色低碳添加剂。然而，可以看出，与典型聚乙烯蜡类似，在PAV之后沥青的m值小于0.3，因此物理性质较差。 
相反，就本发明的实施例1至6的低碳添加剂来说，可以看出，其可 用作低碳添加剂，因为它们在120℃至140℃下的粘度低于针入度70沥青的粘度，并且具有出色的抗辙强度，因为原始沥青和在RTFO之后沥青的G*/sinδ高于针入度70沥青的G*/sinδ。 
此外，可以看出，因为在PAV之后沥青的m值大于0.3，所以所述低碳添加剂具有出色的高温抗辙强度和低温物理性质。 
另外，就使用过量改性棕榈蜡的比较实例2和4来说，似乎所述低碳添加剂可因粘度低而用作低碳添加剂。然而，可以看出，原始沥青和在RTFO之后沥青的G*/sinδ低于AP的G*/sinδ，因此难以使用所述低碳添加剂作为用于沥青铺筑的沥青添加剂。 
根据以100重量份的AP计0至10重量份的实施例2的低碳添加剂来测量沥青物理性质，并且将所述物理性质展示于表4中。 
表4 
Figure BPA00001320452000161
Figure BPA00001320452000171
自表4可见实施例2的低碳添加剂的含量不同的WMA在高温和低温物理性质方面与低碳添加剂含量的增加成比例地得到提高。 
图1为显示表4中粘度随添加剂的含量变化的图。可发现由于此粘度降低，WMA产生了使ascon能够在低于典型HMA的温度下制备以及摊铺的效果。 
图2为显示G*/sinδ根据添加剂含量变化的图。此图为显示随添加剂含量G*/sinδ骤然发生变化并且明确地产生了沥青改性效果的数据。 
图3为使用能够检查老化之后沥青结合料的抗裂性的抗弯梁流变仪(BBR)的测试数据。众所周知，当刚性变低时，m值会变高，这有利于沥青结合料的抗裂性。可以看出，当实施例2的添加剂的含量变高时，会表现出有利于结合料的物理性质的性能。该性能在使用诸如现有沙索必德的材料的情况下不展示，并且因此为本发明的材料所特有。 
因此，可见根据本发明的实施例的低碳添加剂用以降低粘度、提高WMA的抗辙强度并且对WMA的低温物理性质的降低予以改善，因此适合作为WMA的沥青添加剂。 
(5)WMA混合料的性能评估 
准备5.3重量份的沥青和94.7重量份的集料。相对于沥青含量以3.0重量份添加实施例2的低碳添加剂。由此，产生WMA混合料。 
将使用低碳添加剂在130℃的温度下制备的WMA混合料(实施例7) 和不使用低碳添加剂在160℃的温度下制备的HMA混合料(比较实例7)压实，且比较并评估其性能。为了评估在沥青铺筑现场中的压实施工性能，进行空隙率测试(air void test)。 
表5 
在如表5中所示的实施例7和比较实例7中，其试样的制备与压实温度之间相差约30℃，并且空隙率之间的差异较小。因此，可见实施例7在铺筑现场具有出色的压实施工性能。 
接下来，制备WMA混合料的试样，并且进行残留拉伸强度(tensilestrength retained，TSR)测试，以检查取决于回弹模量测试(resilient modulustest)中温度降低的湿度敏感性的差异。结果展示于下表6中。 
表6 
Figure BPA00001320452000182
如由表6可见，本发明的实施例7显示表示室温下耐用性的回弹模量增加3倍，表示高温下抗辙强度的动力学稳定性增加约5倍，并且表示冻融和湿气抗性的TSR增加1.4倍。 
换句话说，可见根据本发明的实施例7的WMA混合料的制备和压实温度仍然低于现有沥青混合料，从而可降低根据本发明制备沥青混凝土时的能量；并且在抗辙强度和耐用性方面出色，从而其适合作为低碳WMA混合料。 
如上所述，已参考实施例对根据本发明的低碳添加剂和使用所述低碳添加剂制备的沥青以及WMA混合料的出色性质进行详细描述。上述描述涉及本发明的例示性实施例，意欲为说明性的并且不应解释为限制本发明。在本发明范畴和精神内的许多替代物、修改和变化将对所属领域的技术人员显而易知。 

Claims (15)

1.一种低碳添加剂，用于温拌沥青混合料，所述低碳添加剂包含聚乙烯蜡和植物蜡，
其中所述聚乙烯蜡和所述植物蜡以20∶1至1∶2的重量比来含有，以及
所述植物蜡为利用通过使提取自椰子的棕榈油氢化而制备的棕榈蜡与氢氧化钠(NaOH)和硬脂酸(CH3(CH2)16COOH)的熔融反应来产生的改性棕榈蜡。
2.根据权利要求1所述的低碳添加剂，其中所述聚乙烯蜡具有95℃至125℃的熔点和140℃下80cPs至400cPs的熔体粘度。
3.根据权利要求1所述的低碳添加剂，其中用于所述改性棕榈蜡的所述棕榈蜡和所述氢氧化钠具有100∶3.5至100∶4.0的重量比，并且用于所述改性棕榈蜡的所述棕榈蜡和所述硬脂酸具有100∶16.0至100∶27.5的重量比。
4.根据权利要求1所述的低碳添加剂，其中所述改性棕榈蜡具有80℃至110℃的熔点。
5.根据权利要求1所述的低碳添加剂，还包含油，其中所述聚乙烯蜡和所述油具有20∶1至2∶1的重量比。
6.根据权利要求5所述的低碳添加剂，其中所述油具有40℃下20cSt至300cSt的运动粘度。
7.一种温拌沥青，通过将用于所述温拌沥青的低碳添加剂添加至沥青中来制备，其中：
所述沥青和所述低碳添加剂以100∶0.5至100∶15的重量比进行拌和；
所述低碳添加剂含有重量比为20∶1至1∶2的聚乙烯蜡和植物蜡；以及
所述植物蜡为利用通过使提取自椰子的棕榈油氢化而制备的棕榈蜡与氢氧化钠(NaOH)和硬脂酸(CH3(CH2)16COOH)的熔融反应来产生的改性棕榈蜡。
8.根据权利要求7所述的温拌沥青，其中所述聚乙烯蜡具有95℃至125℃的熔点和140℃下80cPs至400cPs的熔体粘度。
9.根据权利要求7所述的温拌沥青，其中用于所述改性棕榈蜡的所述棕榈蜡和所述氢氧化钠具有100∶3.5至100∶4.0的重量比，并且用于所述改性棕榈蜡的所述棕榈蜡和所述硬脂酸具有100∶16.0至100∶27.5的重量比。
10.根据权利要求7所述的温拌沥青，其中所述改性棕榈蜡具有80℃至110℃的熔点。
11.根据权利要求7所述的温拌沥青，还包含油，其中所述聚乙烯蜡和所述油具有20∶1至2∶1的重量比。
12.根据权利要求11所述的温拌沥青，其中所述油具有40℃下20cSt至300cSt的运动粘度。
13.一种使用温拌沥青制备温拌沥青混合料的方法，所述温拌沥青混合料通过拌和沥青、集料和用于所述温拌沥青混合料的低碳添加剂来制备，所述方法包含：
将所述沥青、所述集料和所述低碳添加剂装入沥青拌和设备中；以及
在110℃至140℃的温度下拌和装入所述沥青拌和设备中的所述沥青、所述集料和所述低碳添加剂，
其中所述沥青和所述低碳添加剂具有100∶0.5至100∶15的重量比，
所述低碳添加剂含有重量比为20∶1至1∶2的聚乙烯蜡和植物蜡，以及
所述植物蜡为利用通过使提取自椰子的棕榈油氢化而制备的棕榈蜡与氢氧化钠(NaOH)和硬脂酸(CH3(CH2)16COOH)的熔融反应来产生的改性棕榈蜡。
14.一种使用温拌沥青制备温拌沥青混合料的方法，所述温拌沥青混合料通过拌和沥青、集料和用于所述温拌沥青混合料的低碳添加剂来制备，所述方法包含：
以100∶0.5至100∶15的重量比来熔化拌和所述沥青和所述低碳添加剂以制备熔化混合料；以及
将所述熔化混合料和所述集料装入沥青拌和设备中，并且在110℃至140℃的温度下将其拌和，
其中所述低碳添加剂含有重量比为20∶1至1∶2的聚乙烯蜡和植物蜡，以及
所述植物蜡为利用通过使提取自椰子的棕榈油氢化而制备的棕榈蜡与氢氧化钠(NaOH)和硬脂酸(CH3(CH2)16COOH)的熔融反应来产生的改性棕榈蜡。
15.根据权利要求13或14所述的使用温拌沥青制备温拌沥青混合料的方法，其中拌和所述沥青和所述集料以分别具有3.5至8.0重量份和92.0至96.5重量份。
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