CN102408602A - 一种直接投放式沥青温拌改性剂及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种可直接投放式沥青温拌改性剂(商标名称：沥延)，它由下列重量配比的组分组成：废旧再生塑料60～80份，有机润滑剂25～40份，无机补强剂5～15份。本发明的沥青温拌改性剂制备和使用过程简单环保、性能稳定、贮存时间长、能耗低、降粘显著且适用于温拌改性各类沥青混合料。温拌剂在保证或改善沥青混合料的施工和路用性能的同时，能够有效降低沥青粘度，达到了真正意义上的降粘降温、节能降耗，减少污染的目的。

Description

一种直接投放式沥青温拌改性剂及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种道路工程建设中可直接投放式沥青温拌改性剂(商标名称：沥延)及其制备方法和用途。

背景技术

温拌沥青混合料凭借其较低的拌和与铺装温度、良好的施工和路用性能，近些年来越来越受沥青道路研究、使用和施工人员的青睐。目前已经形成了乳化沥青、泡沫沥青、沥青矿物法和有机添加剂等四类主要温拌技术，总体上包括预拌式和直投式两种温拌沥青混合料技术。

预拌式温拌沥青混合料技术，主要指将由多种原始试剂制备而成的复合温拌剂或多种原始试剂直接加入到沥青结合料中，经过进一步的工艺加工制成温拌沥青材料，最后将制成的温拌沥青材料与矿料拌合制备成温拌沥青混合料。该技术能够有效降低沥青混合料的拌和与铺装温度，温度降幅可达20℃-30℃，并且能够减少CO₂、CO、NO等有害气体或温室气体的产生。但温拌剂合成工艺大多较为复杂，设备繁琐，并且制备的温拌沥青结合料无法长期保存，从而导致温拌失效，不得不即配即用，给沥青混合料生产造成极大不便。

直投式温拌沥青混合料技术简化了温拌沥青材料的制备过程，只需将制备的复合温拌剂直接加到沥青混合料拌和缸中，与沥青结合料、矿石一起共混便可制备温拌沥青混合料。这种共混不仅不用受时间的限制，而且空间上有效的简化与缩短了温拌沥青混合料的制备过程。同样达到了预拌式温拌技术中降低沥青粘度，节能降耗，减少污染的目的。

目前已有的直投式温拌剂的性能参差不齐，如表面活性剂、有机蜡等温拌剂存在如下一种或多方面的不足：

(1)组分繁多，制备过程复杂，能耗大。

(2)温拌剂制备和应用过程中，因部分组分挥发，导致次级污染严重。

(3)温拌改性沥青种类单一，多针对基质沥青混合料温拌改性，或只能温拌改性基质沥青、普通改性沥青、环氧沥青、橡胶沥青等混合料中的一种或多种。

鉴于预拌式和直投式沥青温拌改性剂存在的各自问题，亟需一种组分和制备简单、能耗低、贮存时间长、环保以及使用简便且适用于温拌改性各类沥青混合料的温拌改性剂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可直接投放式沥青温拌改性剂及其制备方法和用途。本发明的沥青温拌改性剂制备和使用过程简单环保、性能稳定、贮存时间长、能耗低、降粘显著且适用于温拌改性各类沥青混合料。该温拌剂在保证或改善沥青混合料的施工和路用性能的同时，能够有效降低沥青粘度，达到了真正意义上的降粘降温、节能降耗，减少污染的目的。

为了达到本发明的目的，我们提供如下技术方案：

一种可直接投放式沥青温拌改性剂，其特征在于它由下列重量配比的组分组成：废旧再生塑料60～80份，有机润滑剂25～40份，无机补强剂5～15份。

上述可直接投放式沥青温拌改性剂中，所述废旧再生塑料为回收利用的聚乙烯、线型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯中一种或多种，所述废旧再生塑料的平均分子量在600～1800之间。

上述可直接投放式沥青温拌改性剂中，所述有机润滑剂为亚乙基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯中一种或多种的混合物，所述有机润滑剂熔点在70～140℃之间。

上述可直接投放式沥青温拌改性剂中，所述无机补强剂为碳素材料、白土、硅藻土、膨润土中一种或多种混合物。

上述无机补强剂中，所述碳素材料为炭黑、粉末活性碳和碳纤维粉末中的一种或多种，所述炭黑比表面积范围为10～1000m²/g，粒径范围为30～500nm之间；所述粉末活性碳比表面积范围为200～800m²/g之间，粒径范围为1～10μm之间；所述碳纤维粉末直径范围为40nm～1μm之间。

上述无机补强剂中，所述白土为废白土、活性白土中的一种或两者的混合物，所述白土的粒径范围为100目～1300目之间。

同时本发明还公布了一种温拌沥青改性剂的制备方法，将所述废旧再生塑料、所述有机润滑剂和所述无机补强剂按重量比在螺杆挤出机上混合挤出，经拉条切粒设备造粒制得。

进一步地，所述混合挤出的温度在110℃～160℃之间。

同时本发明还公布了温拌沥青改性剂的用途，将所述温拌沥青改性剂投入到沥青混合料拌和设备中与热矿料拌和5-15秒，再喷入沥青拌和10-30秒，得到温拌沥青混合料。拌合温度在130-160℃之间。

制备温拌沥青混合料使用的沥青为石油沥青，品级为《公路沥青路面施工技术规范》中所规定的中、轻和重交道路沥青。

与现有技术对比，本发明具有以下优点：

1)本发明制备的温拌沥青改性剂，是一种由废旧再生塑料、有机润滑剂和无机补强剂组成的混合物，制备工艺简单，操作时间短，无次级污染产生，存储时间长、性能稳定，可持续化生产，并能直接投放到拌合缸中使用。

2)本发明所使用的有机润滑剂，是一种含有极性基团和非极性链段单元的小分子化合物，与废旧再生塑料分子、无机补强稳定剂以及沥青中各组分的相容性非常好。

3)本发明所使用的无机补强剂，不仅具有一定强度，而且能够吸收一定量的水分，使沥青水分含量降到最低，此外还能限制温拌沥青改性剂和沥青中轻质组分或易挥发组分在高温下流失。

4)本发明所使用的废旧再生塑料，不仅环保，而且价格低廉，能够在一定程度上参与沥青降粘作用，改善温拌沥青混合料高温稳定性，维持其低温稳定性。

5)本发明所使用的温拌沥青改性剂的制备方法，操作工艺和设备简单，温度低，可控制在110℃-160℃之间，相比传统热拌基质沥青混合料的拌和温度(＞150℃)降低了20℃-40℃，而较传统热拌高粘度改性沥青混合料的拌和温度(＞170℃)，降低了40℃-50℃，能耗低，无次级污染产生。

6)本发明制备的温拌沥青改性剂使用方法简单，温拌效果好，可将温拌沥青改性剂直接投入到拌合缸，减少了操作程序，拌合温度可以控制在130℃-160℃范围内，拌合温度降低30℃-40℃，显著改善沥青混合料拌合效果。

7)本发明的温拌沥青改性剂适用于基质沥青、普通改性沥青、环氧沥青、橡胶沥青等各类沥青混合料。

具体实施例

现结合具体实施例对本专利进行进一步地说明。

实施例1

将平均分子量为1000的废旧再生聚乙烯7000g，以及亚乙基双硬脂酰胺2800g和废白土500g(废白土粒径为300目)，加入到152℃螺杆挤出机中挤出，然后经拉条切粒设备冷拉剪切切粒，然后将制备而成的温拌沥青改性剂颗粒(商标名称为“沥延”)投入矿料温度为155℃的拌合缸中，拌合10秒，然后加入基质沥青，拌合25秒，制备得到温拌基质沥青混合料。

实施例2

将平均分子量为900的废旧再生聚乙烯8000g，以及亚乙基双硬脂酰胺2500g和粒径为500目的硅藻土600g加入到温度为150℃螺杆挤出机中，然后经拉条切粒设备冷拉剪切切粒，然后将制备而成的温拌沥青改性剂颗粒(商标名称为“沥延”)投入到矿料温度为150℃的拌合缸中，拌合15秒，然后加入基质沥青，拌合30秒，制备得到温拌基质沥青混合料。

实施例3

将平均分子量为1100的废旧再生聚丙烯7500g，以及亚乙基双硬脂酰胺4000g和比表面积为800m²/g、粒径范围为200nm的粉末活性炭1000g加入到螺杆挤出机中，在150℃温度条件下挤出，然后经拉条切粒设备冷拉剪切切粒，然后将制备而成的温拌沥青改性剂颗粒(商标名称为“沥延”)加入到矿料温度为140℃的拌合缸中，搅拌10秒，加入SBS改性沥青(SBS改性沥青是以基质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂，通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中，形成SBS共混材料)，拌合20秒，得到温拌SBS改性沥青混合料。

实施例4

将平均分子量为1400的线性低密度废旧再生聚乙烯11000g，以及硬脂酸单甘油酯4000g和直径为1000nm的碳纤维粉末900g加入到螺杆挤出机中，在110℃条件下挤出然后经拉条切粒设备冷拉剪切切粒，然后将制备而成的温拌沥青改性剂颗粒(商标名称为“沥延”)加入到矿料温度为145℃的拌合缸中，搅拌5秒，最后加入SBS改性沥青，搅拌25秒，得到温拌SBS改性沥青混合料。

实施例5

1)温拌沥青改性剂的制备

将平均分子量为1200的废旧线性低密度聚乙烯10000g，及亚乙基双硬脂酰胺3000g和粒径范围为200nm的炭黑150g投入到螺杆挤出机中，在155℃挤出，然后经拉条切粒设备冷拉剪切切粒。

2.本实施例中沥青混合料的组分及含量见表1

表1沥青混合料组成

矿料级配见表2

表2矿料组成

3.沥青混合料的制备

1)将矿料和沥青分别加热至150℃

2)首先将矿料加入到拌和缸中，然后投入温拌沥青改性剂，拌合15秒，再加入沥青，拌合30秒，制备得到沥青混合料。

为了便于显示温拌沥青改性剂(商标名称为“沥延”)的性能，我们将上述第五个实施例制，取温拌沥青混合料成型温度控制在120℃，然后分别取样与热拌沥青混合料进行马歇尔成型试件性能对比。

将热拌沥青混合料成型温度控制在160℃、分别以双面各击实50次制作马歇尔试样。热拌料与温拌料的马歇尔试验结果对比见表3。

表3热拌与温拌成型马氏试件对比

试验结果表明，温拌料在低于热拌料40℃的成型条件下，达到了与热拌料相同的压实效果和马歇尔试验结果。

将上述第五个实施例制备得到的温拌沥青混合料(下称温拌料)与通过热拌沥青(成型温度控制在160℃)制得的沥青混合料(下称热拌料)进行性能对比测试：

(1)水稳定性试验

表4沥青混合料水稳定性测试结果

由表4中的试验数据可知，热拌料与温拌料均具有同样良好的水稳定性，且温拌料的水稳性明显高于同类的热拌料。

(2)高温稳定性试验

表5沥青混合料高温稳定性测试结果

由表5沥青混合料车辙试验结果可知，温拌料具有比热拌料更强的抵抗高温变形能力。

(3)间接拉伸疲劳试验

表6混合料的间接拉伸疲劳寿命测试结果

表6实验结果表明，温拌沥青混合料的抗疲劳寿命明显高于热拌沥青混合料。

综上，本专利所制备的温拌沥青改性剂以及温拌料在各项性能指标完全达到或者超越了热拌料。

本领域技术人员应该认识到：上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本专利内容，不应理解为是对本专利保护范围的限制，只要是根据本专利所揭示精神所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利保护范围。

Claims (10)

1.一种可直接投放式沥青温拌改性剂，其特征在于它由下列重量配比的组分组成：

废旧再生塑料60～80份，有机润滑剂25～40份，无机补强剂5～15份。

2.根据权利要求1所述的沥青温拌改性剂，其特征在于所述废旧再生塑料为回收利用的聚乙烯、线型低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯中一种或多种，所述废旧再生塑料的平均分子量在600～1800之间。

3.根据权利要求1所述的沥青温拌改性剂，其特征在于所述有机润滑剂为亚乙基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯中一种或多种的混合物，所述有机润滑剂熔点在70℃～140℃之间。

4.根据权利要求1所述的沥青温拌改性剂，其特征在于所述无机补强剂为碳素材料、白土、硅藻土、膨润土中一种或多种混合物。

5.根据权利要求4所述的沥青温拌改性剂，其特征在于所述碳素材料为炭黑、粉末活性碳和碳纤维粉末中的一种或多种，所述炭黑比表面积范围为10～1000m²/g，粒径范围为30～500nm之间；所述粉末活性碳比表面积范围为200～800m²/g之间，粒径范围为1～10μm之间；所述碳纤维粉末直径范围为40nm～1μm之间。

6.根据权利要求4所述的沥青温拌改性剂，其特征在于所述白土为废白土、活性白土中的一种或两者的混合物，所述白土的粒径范围为100目～1300目之间。

7.一种如权利要求1至6任一权项所述的温拌沥青改性剂的制备方法，其特征在于将所述废旧再生塑料、所述有机润滑剂和所述无机补强剂按重量比在螺杆挤出机上混合挤出，经拉条切粒设备造粒制得。

8.根据权利要求7所述温拌沥青改性剂的制备方法，其特征在于所述混合挤出的温度在110℃～160℃之间。

9.一种如权利要求1至6任一权项所述的温拌沥青改性剂的用途，其特征在于将所述温拌沥青改性剂投入到沥青混合料拌和设备中与热矿料拌和5-15秒，再喷入沥青拌和10-30秒，得到温拌沥青混合料。

10.根据权利要求9所述的温拌沥青改性剂的用途，其特征在于拌合温度在130℃～160℃之间。