CN102417735A - 一种岩沥青改性沥青及拌制混合料的生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩沥青改性沥青的生产工艺，以及用岩沥青改性沥青拌制混合料的生产工艺，其工艺步骤为：将基质沥青装入带有搅拌装置的沥青罐中加热至160℃左右，开启搅拌装置；然后缓慢匀速加入部分岩沥青和稳定剂，边加入边搅拌，待温度加热至175℃左右，并在该温度下搅拌30分钟；再加入剩余沥青继续搅拌1h～1.5h，使沥青颗粒彻底溶解；再将制备好的岩沥青改性沥青移入成品储存罐，在储存过程中适当搅拌。在使用时将矿料温度加热并控制在185℃左右；在矿料中加入岩沥青改性沥青进行搅拌，温度控制在175℃左右，即可得成品；待温度下降至170℃时即可出料。用该工艺制备岩沥青改性沥青具有操作简单，岩沥青在基质沥青中分布均匀物沉积。

Description

一种岩沥青改性沥青及拌制混合料的生产工艺

技术领域

本发明涉及李庆生产工艺，具体涉及一种岩沥青改性沥青的生产工艺，以及用岩沥青改性沥青拌制混合料的生产工艺。

背景技术

岩沥青是石油在山体、岩石裂隙间，经过长达亿万年的沉积、变化，在热、压力、氧化、触煤、细菌等综合作用下生成的沥青类物质。岩沥青物理特性趋近于“煤”。天然岩沥青的主要成分多为沥青质，胶质或矿物沥青基质。

岩沥青是天然沥青中的一种，由于岩沥青常年与自然环境共存，性质特别稳定，且通常具有非常优良的路用性能，岩沥青不直接作为沥青使用，而是作为人工炼制沥青的改性剂少量掺加使用，形成改性沥青，使之优良的技术性能达到最大的发挥。

岩沥青作为天然沥青，是一种年代久远的硬质沥青，是改善石油沥青相容性和分散性最好的改性剂，一般作为改性材料添加到石油沥青或者沥青混和料中改性使用，岩沥青可作为一种替代SBS的低成本改性技术。因相似相容性原理，岩沥青与石油沥青的相容性较好，可直接投放使用。

随着公路建设的大规模开展，沥青因其造价相对较低、行车舒适、修复方便等优点而被广泛应用于公路和城市道路、机场等基础设施的建设之中。目前应用最广泛的就是SBS改性沥青，SBS改性沥青是SBS橡胶改性沥青和基质沥青按照一定的比例掺配后形成的改性沥青，其抗高温性能优越但抗老化性能较差。道路路面的使用环境变化较大，冬夏两季的低温和高温使得路面的工作环境极为恶劣，SBS改性沥青很容易受气候的影响而老化，从而影响路面的稳定性和低温抗开裂性。另外，由于SBS改性沥青抗车辙能力较差，据统计在SBS改性沥青道路维修中，80％的破坏是由车辙引起。在基质沥青中掺加少量比例的岩沥青，通过实践证明：岩沥青的改性沥青在抗老化抗车辙方面据有较大的优势，能够很好的解决沥青路面的损害，延长道路使用寿命，提高道路的安全性，而且岩沥青造价低廉。

随着我国国民经济的迅速增长以及交通运输业的迅速发展，路用改性沥青的需求量持续高涨，改性沥青改性技术得到很大的发展。道路上应用最多的是SBS改性沥青。目前，在道路沥青产业发展过程中存在这样的情况：一方面是SBS改性沥青抗老化性能低、低温抗开裂性能差，道路的安全性较低；另一方面生产SBS改性沥青生产工艺复杂、生产成本较高，生产时所需能耗较多，二氧化碳排放量较大，对环境的破坏较为严重。

天然岩沥青通常具有较好的抗剥离、高温抗车辙性能、抗水损害能力和抗老化性能，同时岩沥青还具有生产工艺简单，环保性能好，工程难度较少，施工成本较低，有效成分利用率高达100％等优点。本项目主要是提供一种不易老化、使用寿命长、生产工艺简单的道路应用岩沥青的改性沥青及其沥青混合料的生产方法，符合国家环保政策和发展循环经济、建设节约型社会的要求，更是落实可持续发展战略和贯彻落实科学发展观的具体实践。因此研究应用岩沥青改性沥青具有十分重要的意义。

岩沥青虽具有以上良好的性能，但是其应用于路面还具有一定的缺陷和不足：

1、岩沥青成块状或粉末状，且形状不规则，若直接添加，计量及拌和不方便，不宜拌合均匀；

2、岩沥青提高高温抗车辙性还不够显著，表现为用其改性沥青的软化点还不太高(10wt％岩沥青改性软化点小于60℃)，改性后沥青混合料的动稳定度也不是很高。

3、在现有技术中岩沥青的改性沥青加工工艺还不够成熟，同时用岩沥青改性沥青拌制混合料的现场施工工艺，也有待于进一步的改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种岩沥青改性沥青的生产工艺，用该工艺制备岩沥青改性沥青具有操作简单，产品质量稳定，岩沥青在基质沥青中分布均匀物沉积；同时本发明还提供了一种用岩沥青改性沥青拌制混合料的生产工艺，在道路铺设现场采用该工艺，可使岩沥青改性沥青的优异性能得到充分的发挥，既保证了使用质量又可降低成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案之一是设计一种岩沥青改性沥青的生产工艺，其特征在于，所述工艺包括如下加工步骤：

S1：将基质沥青装入带有搅拌装置的沥青罐中加热至155℃～165℃，开启搅拌装置；

S2：在S1步的基础上缓慢匀速加入部分岩沥青和稳定剂，边加入边搅拌，待温度加热至170℃～180℃，并在该温度下搅拌20～40分钟；

S3：在S2步的基础上再加入剩余沥青继续搅拌1h～1.5h，使沥青颗粒彻底溶解，所述部分岩沥青为岩沥青加入总量的1/2～1/3；

S4：在S3步的基础上将制备好的岩沥青改性沥青移入成品储存罐，在储存过程中适当搅拌。

由于天然岩沥青成块状或粉末状，且形状不规则、软化点较高，若直接添加，计量及拌和不方便，不宜拌合均匀。通过将基质沥青的预加热及添加岩沥青后的继续加热和不停的搅拌，并通过稳定剂使天然岩沥青在基质沥青中形成均匀的立体网状结构，而且不会出现岩沥青的沉积问题，从而使岩沥青改性沥青的稳定性、抗老化性、耐候性、抗水损能力、抗剥离性能、高温抗车辙性能都得到了显著的提高。

为了充分发挥岩沥青、基质沥青和稳定剂各自的功效，优选的技术方案是，所述基质沥青、岩沥青和稳定剂是按重量份数比配置，其中基质沥青为90～93份，岩沥青为7～9份，稳定剂为0.5～1份。

为了降低改性沥青的综合成本，进一步优选的技术方案是，所述的岩沥青为天然岩沥青。

为了使岩沥青长期、快速、均匀稳定地分散在基质沥青中，进一步优选的技术方案是，所述稳定剂为硫磺、聚乙二醇、氯化钙、消泡剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氧乙烯、芳杂环的多功能烯经单体、芳烃稠油和水中的至少一种或其上述成份的任意组合。

为了减低稳定剂的生产成本，提高稳定剂的稳定效果，进一步优选的技术方案是，所述稳定剂按重量份数比制备而成：硫磺3～6份，聚乙二醇8～15，氧化钙8～15份，消泡剂1～3份，乙烯一醋酸乙烯醋共聚物10～20份，聚氧乙烯5～10份，芳杂环的多功能烯经单体0.5～1份，芳烃稠油20～30份，水20～40份。所述的芳杂坏的多功能烯烃单体为二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸醋、邻苯二甲酸二烯丙酯、二醇二甲基丙烯酸醋或三烯丙基异氰脲酸酯。

为了提高稳定剂的产品质量，加速稳定及效能的发挥，进一步优选的技术方案是，所述硫磺为粒径100目～200目的硫磺粉。

本发明的技术方案之二是设计一种用岩沥青改性沥青拌制混合料的生产工艺，其特征在于，所述工艺包括如下加工步骤：

S1：将矿料温度加热并控制在180℃～190℃；

S2：在矿料中加入岩沥青改性沥青进行搅拌，温度控制在170℃～180℃，即可得成品；

S3：待温度下降至165℃～175℃时即可出料。

为了达到并提高道路铺设的质量，同时便于现场施工，优选的技术方案是，所述矿料包括粗集料和细集料，所述粗集料为具有一定强度、硬度和耐磨性，且清洁、干燥、无风化、无杂质的2级以上碎石；所述细集料为清洁、坚硬、干燥、无风化、无杂质的天然砂机制砂、石屑。

为了便于施工同时保证工程质量，进一步优选的技术方案是，所述加热与搅拌是用燃烧器和搅拌车或搅拌机在铺路施工现场进行加热与搅拌。

本发明的优点和有益效果在于：由于天然岩沥青通常具有较好的抗剥离、高温抗车辙性能、抗水损害能力和抗老化性能四大性能，采用上述工艺在基质沥青中添加天然沥青，可以明显改善道路石油沥青的高稳定性，对提高沥青混合料抵抗车辙变形的能力有明显的效果，可有效降低改性沥青的温度敏感性，使其具有良好的韧性。天然岩沥青对道路石油沥青的水稳定性也有所改善，对提高沥青混合料抗水害能力有一定效果，天然岩沥青与沥青产品具有良好的相容性，加工简便易行，成本低廉。上述工艺还具有操作简单，施工方便，设备投资少，加工后的岩沥青改性沥青质量稳定。

附图说明

图1是本发明岩沥青改性沥青的生产工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

本发明的技术方案是一种岩沥青改性沥青的生产工艺，所述工艺包括如下加工步骤：

第一步：将基质沥青装入带有搅拌装置的沥青罐中加热至160℃，开启搅拌装置；

第二步：在第一步的基础上缓慢匀速加入部分岩沥青和稳定剂，边加入边搅拌，待温度加热至175℃，并在该温度下搅拌30分钟；

第三步：在第二步的基础上再加入剩余沥青继续搅拌1.5h，使沥青颗粒彻底溶解，所述部分岩沥青为岩沥青加入总量的1/2；

第四步：在第三步的基础上将制备好的岩沥青改性沥青移入成品储存罐，在储存过程中适当搅拌。

其中，所述基质沥青、岩沥青和稳定剂是按重量份数比配置，可按基质沥青为92份，岩沥青为7份，稳定剂为1份。所述的岩沥青一般是选用天然岩沥青。

而所使用的稳定剂可以是硫磺、聚乙二醇、氯化钙、消泡剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氧乙烯、芳杂环的多功能烯经单体、芳烃稠油和水成份的组合。

上述稳定剂按重量份数比制备而成：硫磺3份，聚乙二醇10，氧化钙12份，消泡剂2份，乙烯一醋酸乙烯醋共聚物15份，聚氧乙烯6份，芳杂环的多功能烯经单体1份，芳烃稠油25份，水30份。

其中，所述的芳杂坏的多功能烯烃单体为二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸醋、邻苯二甲酸二烯丙酯、二醇二甲基丙烯酸醋或三烯丙基异氰脲酸酯。

可将所述硫磺加工成为粒径150目的硫磺粉。

本发明的技术方案还包括一种用岩沥青改性沥青拌制混合料的生产工艺，所述工艺包括如下加工步骤：

第一步：将矿料温度加热并控制在185℃；

第二步：在矿料中加入岩沥青改性沥青进行搅拌，温度控制在170℃～180℃，即可得成品；

第三步：待温度下降至165℃～175℃时即可出料。

其中，所述矿料包括粗集料和细集料，所述粗集料为具有一定强度、硬度和耐磨性，且清洁、干燥、无风化、无杂质的2级以上碎石；所述细集料为清洁、坚硬、干燥、无风化、无杂质的天然砂机制砂、石屑。

所述加热与搅拌是用燃烧器和搅拌车或搅拌机在铺路施工现场进行加热与搅拌。

实施例2

在实施例1的基础上，本发明较佳的实施方案还有，岩沥青改性沥青的生产工艺中：

第一步：将基质沥青装入带有搅拌装置的沥青罐中加热至155℃，开启搅拌装置；

第二步：在第一步的基础上缓慢匀速加入部分岩沥青和稳定剂，边加入边搅拌，待温度加热至170℃，并在该温度下搅拌40分钟；

第三步：在第二步的基础上再加入剩余沥青继续搅拌1h，使沥青颗粒彻底溶解，所述部分岩沥青为岩沥青加入总量的1/3；

第四步：在第三步的基础上将制备好的岩沥青改性沥青移入成品储存罐，在储存过程中适当搅拌。

其中，所述基质沥青、岩沥青和稳定剂是按重量份数比配置，可按基质沥青为90份，岩沥青为9份，稳定剂为1份。所述的岩沥青一般是选用天然岩沥青。

而所使用的稳定剂可以是硫磺、聚乙二醇、氯化钙、消泡剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氧乙烯、芳杂环的多功能烯经单体、芳烃稠油和水成份分的组合。

上述稳定剂按重量份数比制备而成：硫磺5份，聚乙二醇15，氧化钙15份，消泡剂1份，乙烯一醋酸乙烯醋共聚物10份，聚氧乙烯5份，芳杂环的多功能烯经单体0.5份，芳烃稠油20份，水20份。

可将所述硫磺加工成为粒径100目的硫磺粉。

本实施例的技术方案还包括一种用岩沥青改性沥青拌制混合料的生产工艺，所述工艺包括如下加工步骤：

第一步：将矿料温度加热并控制在180℃；

第二步：在矿料中加入岩沥青改性沥青进行搅拌，温度控制在170℃～180℃，即可得成品；

第三步：待温度下降至165℃～175℃时即可出料。

其中，所述矿料包括粗集料和细集料，所述粗集料为具有一定强度、硬度和耐磨性，且清洁、干燥、无风化、无杂质的2级以上碎石；所述细集料为清洁、坚硬、干燥、无风化、无杂质的天然砂机制砂、石屑。

所述加热与搅拌是用燃烧器和搅拌车或搅拌机在铺路施工现场进行加热与搅拌。

实施例3

在实施例1的基础上，本发明较佳的实施方案还有，岩沥青改性沥青的生产工艺中：

第一步：将基质沥青装入带有搅拌装置的沥青罐中加热至165℃，开启搅拌装置；

第二步：在第一步的基础上缓慢匀速加入部分岩沥青和稳定剂，边加入边搅拌，待温度加热至180℃，并在该温度下搅拌20分钟；

第三步：在第二步的基础上再加入剩余沥青继续搅拌1.2h，使沥青颗粒彻底溶解，所述部分岩沥青为岩沥青加入总量的1/2；

第四步：在第三步的基础上将制备好的岩沥青改性沥青移入成品储存罐，在储存过程中适当搅拌。

其中，所述基质沥青、岩沥青和稳定剂是按重量份数比配置，可按基质沥青为95份，岩沥青为7份，稳定剂为0.5份。所述的岩沥青一般是选用天然岩沥青。

而所使用的稳定剂可以是硫磺、聚乙二醇、氯化钙、消泡剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氧乙烯、芳杂环的多功能烯经单体、芳烃稠油和水成份分的组合。

上述稳定剂按重量份数比制备而成：硫磺6份，聚乙二醇8，氧化钙8份，消泡剂3份，乙烯一醋酸乙烯醋共聚物20份，聚氧乙烯10份，芳杂环的多功能烯经单体1份，芳烃稠油30份，水40份。

可将所述硫磺加工成为粒径200目的硫磺粉。

本实施例的技术方案还包括一种用岩沥青改性沥青拌制混合料的生产工艺，所述工艺包括如下加工步骤：

第一步：将矿料温度加热并控制在190℃；

第二步：在矿料中加入岩沥青改性沥青进行搅拌，温度控制在170℃～180℃，即可得成品；

第三步：待温度下降至165℃～175℃时即可出料。

其中，所述矿料包括粗集料和细集料，所述粗集料为具有一定强度、硬度和耐磨性，且清洁、干燥、无风化、无杂质的2级以上碎石；所述细集料为清洁、坚硬、干燥、无风化、无杂质的天然砂机制砂、石屑。

所述加热与搅拌是用燃烧器和搅拌车或搅拌机在铺路施工现场进行加热与搅拌。

岩沥青改性沥青产品的技术指标：

通过上述生产工艺所生产的岩沥青改性沥青的质量符合针入度分级和性能分级(PG)的技术要求，如下表所示：

研发方法如下：

目标配合比设计方法

1、岩沥青改性沥青混合料目标配合比设计采用如下两种方法：首先按常规马歇尔试样方法进行基质沥青(即不掺加岩沥青)混合料的配合比设计，包括原材料的检验、沥青混合料级配确定、最佳油石比确定和性能检验。然后对于确定的普通沥青混合料的最佳油石比，提高0～0.2％作为岩沥青改性混合料的最佳油石比，并以改性沥青混合料的技术性能要求为依据，进行各种性能检验。

2、先在室内制备岩沥青改性沥青，方法如下：将基质沥青加热到145℃，按比例掺加岩沥青，继续边加热边搅拌，使岩沥青逐渐分散在基质沥青中，并在175℃条件下搅拌约30分钟至岩沥青均匀分散，也可采用高速剪切的方法制备，制备得到的岩沥青改性沥青后，再按规范方法直接进行目标配合比设计。

岩沥青混合料室内试验方法：

1、对于“干法”方式，先将预热的目标级配集料加入到室内试验用的小型拌和机中，然后按掺配比例将岩沥青加入拌和锅中，搅拌60～90s，再加入基质沥青拌合制备。其中各环节温度控制可见下表：

岩沥青“干法”工艺室内试验时的温度控制

矿料加热温度	180℃
		沥青加热温度	155℃
沥青混合料拌合温度	175℃
		拌合好沥青混合料温度	165～175℃
试件击实温度	160℃

2、当采用“湿法”方式在实验室内制备岩沥青改性混合料时，可适当降低矿料加热温度，并提高改性沥青加热温度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种岩沥青改性沥青的生产工艺，其特征在于，所述工艺包括如下加工步骤：

S1：将基质沥青装入带有搅拌装置的沥青罐中加热至155℃～165℃，开启搅拌装置；

S2：在S1步的基础上缓慢匀速加入部分岩沥青和稳定剂，边加入边搅拌，待温度加热至170℃～180℃，并在该温度下搅拌20～40分钟；

S3：在S2步的基础上再加入剩余沥青继续搅拌1h～1.5h，使沥青颗粒彻底溶解，所述部分岩沥青为岩沥青加入总量的1/2～1/3；

S4：在S3步的基础上将制备好的岩沥青改性沥青移入成品储存罐，在储存过程中适当搅拌。

2.如权利要求1所述的岩沥青改性沥青的生产工艺，其特征在于，所述基质沥青、岩沥青和稳定剂是按重量份数比配置，其中基质沥青为90～93份，岩沥青为7～9份，稳定剂为0.5～1份。

3.如权利要求2所述的岩沥青改性沥青的生产工艺，其特征在于，所述的岩沥青为天然岩沥青。

4.如权利要求1所述的岩沥青改性沥青的生产工艺，其特征在于，所述稳定剂为硫磺、聚乙二醇、氯化钙、消泡剂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氧乙烯、芳杂环的多功能烯经单体、芳烃稠油和水中的至少一种或其上述成份的任意组合。

5.如权利要求4所述的岩沥青改性沥青的生产工艺，其特征在于，所述稳定剂按重量份数比制备而成：硫磺3～6份，聚乙二醇8～15，氧化钙8～15份，消泡剂1～3份，乙烯一醋酸乙烯醋共聚物10～20份，聚氧乙烯5～10份，芳杂环的多功能烯经单体0.5～1份，芳烃稠油20～30份，水20～40份。

6.如权利要求5所述的岩沥青改性沥青的生产工艺，其特征在于，所述的芳杂坏的多功能烯烃单体为二乙烯基苯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸醋、邻苯二甲酸二烯丙酯、二醇二甲基丙烯酸醋或三烯丙基异氰脲酸酯。

7.如权利要求5所述的岩沥青改性沥青的生产工艺，其特征在于，所述硫磺为粒径100目～200目的硫磺粉。

8.一种用岩沥青改性沥青拌制混合料的生产工艺，其特征在于，所述工艺包括如下加工步骤：

S1：将矿料温度加热并控制在180℃～190℃；

S2：在矿料中加入岩沥青改性沥青进行搅拌，温度控制在170℃～180℃，即可得成品；

S3：待温度下降至165℃～175℃时即可出料。

9.如权利要求8所述的用岩沥青改性沥青拌制混合料的生产工艺，其特征在于，所述矿料包括粗集料和细集料，所述粗集料为具有一定强度、硬度和耐磨性，且清洁、干燥、无风化、无杂质的2级以上碎石；所述细集料为清洁、坚硬、干燥、无风化、无杂质的天然砂机制砂、石屑。

10.如权利要求8所述的用岩沥青改性沥青拌制混合料的生产工艺，其特征在于，所述加热与搅拌是用燃烧器和搅拌车或搅拌机在铺路施工现场进行加热与搅拌。

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