CN102442802A - 一种低标号路面彩铺胶结料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低标号路面彩铺胶结料，含以下质量百分含量的组分：石油树脂30-45%高芳香矿物油40-55%改性剂6-15%，其中高芳香矿物油中含有占其总质量10-20%的催化油浆。本发明提供的低标号路面彩铺胶结料具有低针入度和高软化点，适合于低标号路面，具有良好的路用性能，采用AC-16C沥青混合料类型，以其为胶结料制作的筑路材料的高温稳定性、水稳定性、低温稳定性各项指标满足国家的相关要求规定，适合于重载交通路面建设的使用。

Description

一种低标号路面彩铺胶结料及其制备方法

 技术领域

本发明涉及一种路面彩铺胶结料及其制备方法，具体涉及一种低标号路面彩铺胶结料及其制备方法。

背景技术

长期以来，道路路面色彩单一，显得单调乏味，铺筑彩色路面可以起到美化环境的作用，给人以良好的心理感受。其次，彩色路面铺筑技术应用于道路标识、地段指示及环境美化等方面，对交通的组织和控制作用取得实效。

抚顺石化研究院是国内较早研制开发彩铺胶结料的科研单位，所研制产品常规指标符合我国高等级道路沥青标准（GB/T 15180-94）的要求，并在北京进行了多种色调彩色路面应用试验，取得了较好的效果。接下来，相继有上海同济大学、沈阳路达筑路机械有限公司、湖北国创高新材料股份有限公司等，先后对该产品进行了开发研制，但其前期研究以C-70、C-90两个牌号的产品为主，C-70适用于我国的温带及热带地区，C-90适用于我国的中温带及寒带地区。抚顺石油化工研究院制订的彩铺胶结料中石化企业标准也只有对C-70、C-90两个牌号产品的技术指标要求（见表1）。主要考虑将彩铺胶结料用于铺重交通道路路面及轻、中交通道路路面的表面层材料，其特点是荷载小，交通量不大，一般不作为路面的承重结构。

表1  路面彩铺胶结料技术指标（Q/SHPRD009-2006）

而重载交通是我国一个普遍现象，改善路面的高温性能受到广泛关注，低针入度硬质沥青不仅具有良好的高温性能和力学强度，而且具有良好的水稳定性和低温性能，适合于重载交通路面建设的需要。因此近年来，基于提高路面高温性能及其它路用性能的需要，派生了对C-50产品的需求，C-50彩铺胶结料在指标上具体表现为低针入度高软化点，其中针入度要求在40-60，软化点要求在50℃（非机动车道）或56℃（机动车道）以上。但目前关于低标号的彩铺胶结料的研究还比较少，为了提高路面高温性能及其它路用性能的需要，开发一种低针入度高软化点，其中针入度在40-60，软化点在50℃（非机动车道）或56℃（机动车道）以上的的低标号路面彩铺胶结料，是目前研究的方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低标号的路面彩铺胶结料，该彩铺胶结料具有低针入度和高软化点，适合于低标号路面的彩铺胶结料。

本发明的目的还在于提供上述低标号路面彩铺胶结料的制备方法，该制备方法工艺简单，成本低。

本发明的第一个目的是通过如下技术方案来实现的：一种低标号路面彩铺胶结料，含以下质量百分含量的组分：

石油树脂        30-45%

高芳香矿物油    40-55%

改性剂           6-15%，

其中高芳香矿物油中含有占其总质量10-20%的催化油浆。

优选的，本发明各组分的质量百分含量为：

石油树脂        38-42%

高芳香矿物油    45-50%

改性剂           8-13%，

其中高芳香矿物油中含有占其总重量10-20%的催化油浆。

最佳的，本发明各组分的质量百分含量为：

石油树脂        40%

高芳香矿物油    50%

改性剂          10%，

其中高芳香矿物油中含有占其总重量10-20%的催化油浆。

本发明石油树脂作为该彩铺胶结料的基础原料，优选为C9石油树脂，软化点100-120℃，是一种热塑性树脂，本发明中采用的C9石油树脂是分子量介于300-3000的低聚物，它具有酸值低，混溶性好，耐水、耐乙醇和耐化学品等特性，对酸碱具有化学稳定，并有调节粘性和热稳定性好的特点，在本发明中起到增粘、补强的作用。

本发明高芳香矿物油作为该彩铺胶结料的基础原料，优选为富含有芳烃的减压侧线精制抽出油、催化油浆等，主要是作为相溶剂调整彩铺胶结料的可塑性，采用高芳香矿物油作为相溶剂有利于其与改性剂苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物SBS之间稳定体系的形成。

本发明所述的改性剂作为该彩铺胶结料的基础原料，优选为人工合成橡胶苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物SBS，当SBS分散到富含高芳香矿物油的胶结料中，它吸附高芳香矿物油并发生溶胀现象，形成弹性的网络结构，这种网络结构具有理想的弹性、塑性和延伸性，使胶结料的性能得到全面改善。

本发明的第二个目的是通过如下技术方案来实现的：上述低标号路面彩铺胶结料的制备方法：含以下步骤：

(1) 将高芳香矿物油加热升温至140-160℃；

(2) 按计量比加入石油树脂，搅拌混合20-30min；

(3) 将高芳香矿物油和石油树脂继续加热升温至160-170℃，再按计量比加入改性剂，搅拌混合40-60min；

(4) 将高芳香矿物油、石油树脂和改性剂的混匀物加热升温至170-180℃，并进行高速剪切研磨后即得该彩铺胶结料。

上述步骤(4)中高速剪切研磨时的转速为2000-3000转/min，剪切时间为10-30min。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1) 改善了普通沥青路面黑色的单调性，能与附近的景观相互搭配与协调；

(2) 具有比普通沥青混合料更好的性能，如足够强的力学强度、弹性和塑性变形能力；与汽车轮胎的较好附着力、高度的减振性；不扬尘且容易清扫和冲洗、维修比较方便、施工期短等；

(3) 可以多元化搭配使用，起到组织和控制交通的作用；

(4) 由于采用了高芳香矿物油作为基础材料，其含有催化油浆，降低了胶结料的成本，并改善了普通彩铺胶结料的性能；

(5) 适合作为低标号（C-50，针入度为40-60，软化点在50℃（非机动车道）或56℃（机动车道）以上）彩铺胶结料，采用本发明方法制备获得的低标号彩铺胶结料C-50彩铺胶结料暂订技术指标及实测值见下表2。

表2   C-50彩铺胶结料暂订技术指标及采用实施例2中的数据测试的实测值

低标号彩铺胶结料C-50彩铺胶结料暂订技术指标与路面彩铺胶结料技术指标（Q/SHPRD009-2006）比较，增加了10℃延度指标的要求，15℃延度指标却未因产品标号降低而相应降低指标要求。

从表2中C-50彩铺胶结料的实测值与C-50彩铺胶结料暂订技术指标的比较看，针入度(25℃，100g，5s)，实测值为58，达到暂订指标的接近上限，针入度是我国石油沥青（包括彩铺胶结料）划分牌号的指标，同一牌号内（同为50号或70号沥青），针入度大即较稀的沥青有较低的劲度摸量，比较稠沥青的路面裂缝少，所以实测值为58的彩铺胶结料在C-50产品中劲度摸量相对最低；软化点59.2℃，满足暂订指标中机动车道（即C-50彩铺胶结料A级品）大于56℃的要求，软化点表征道理沥青在较高环境温度下和有车辆行驶的条件下抵抗路面变形的能力，软化点高则沥青高温稳定性能好，C-50彩铺胶结料较C-70、C-90彩铺胶结料有着更好的高温稳定性；15℃延度大于100cm，10℃延度80.3cm，满足暂订指标大于100和大于20 cm的要求，沥青的低温延度与路面的低温开裂性能关系密切，一般情况下沥青牌号低，低温延度低，但从实测结果看，C-50彩铺胶结料低温延度保持着较高值，表明其抗低温开裂性能较好。

同时，机动车道对彩铺胶结料的要求更加苛刻，所以，由于本发明彩铺胶结料已经能够满足机动车道的要求，自然也能够满足非机动车道的要求。

以下按《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004、《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97、以及《公路工程沥青与沥青混合料试验规范》JTJ052-2000对C-70、C-90彩铺胶结料的路用性能进行评价，结果如下：

采用AC-10、AC-13沥青混合料类型对C-70、C-90彩铺胶结料的路用性能评价表明，动稳定度为2864次/mm大于夏炎热1-4区的普通道路沥青混合料 “不小于1000次/mm”以及改性沥青混合料“不小于2800次/mm”的标准要求；低温小梁弯曲试验中的破坏应变为3216.6με大于改性沥青“不小于2500με”的指标要求。C-70、C-90彩铺胶结料可用于重交通道路路面及轻、中交通道路路面的表面层材料。

以下按《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004、《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006、《公路工程集料试验规范》JTGE42-2005、《公路工程沥青与沥青混合料试验规范》JTJ052-2000，采用AC-16C沥青混合料类型对实施例3中的C-50彩铺胶结料的路用性能评价表明，沥青混合料残留稳定度为95.2%，满足潮湿区、湿润区普通沥青混合料水稳定性检验技术要求（不小于80%）的规定；沥青混合料动稳定度达到3495次/mm，远大于1-4区普通道路沥青混合料 “不小于1000次/mm”以及改性沥青混合料“不小于2800次/mm”的要求；沥青混合料在-10℃条件下的破坏应变为2924με，具有较SBS改性沥青混合料更为优良的低温抗裂性能可以满足冬严寒区的使用要求。

其中混合料最大公称粒径的大小与路面结构厚度直接挂钩，公称粒径越大则路面结构所需厚度越厚，C-70、C-90两个牌号产品用于铺重交通道路路面及轻、中交通道路路面的表面层，路面结构厚度相对较小，混合料适用级配为AC-10或AC-13；C-50混合料用于重载路面，结构厚度相对较大，适用级配为AC-16。

以上结果表明，本发明制备的C-50彩铺胶结料更加适合于重载交通路面建设的使用。

附图说明

图1是本发明彩铺胶结料的制备工艺图。

具体实施方式

实施例1

(1) 将1610千克高芳香矿物油(其中催化油浆170千克)置于反应釜中，加热升温至140-160℃； 

(2) 加入1320千克石油树脂，搅拌混合30min； 

(3) 反应釜加热升温至170℃，加入250千克改性剂，搅拌混合40min；

(4) 将反应釜内的混均物加热升温至170℃，进行研磨作业，研磨机的剪切速度为2500转/min，剪切时间20min，研磨两遍即得该彩铺胶结料。

其中石油树脂为C9石油树脂，软化点100-120℃，是一种热塑性树脂，其是分子量介于300-3000的低聚物，它具有酸值低，混溶性好，耐水、耐乙醇和耐化学品等特性，对酸碱具有化学稳定，并有调节粘性和热稳定性好的特点，起到增粘、补强的作用。

其中高芳香矿物油作为该彩铺胶结料的基础原料，其富含有芳烃的减压侧线精制抽出油、催化油浆，相比其他填充油，具有成本低，性能好的特点，主要作为相溶剂调整彩铺胶结料的可塑性，高芳香矿物油的相溶剂有利于与改性剂苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物SBS形成稳定的体系。

改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物SBS，是人工合成橡胶，即热塑性弹性体，当SBS分散到富含芳烃的胶结料中，它吸附高芳香矿物油并发生溶胀现象，形成弹性的网络结构，这种网络结构具有理想的弹性、塑性和延伸性，使胶结料的性能得到全面改善。

实施例2

(1) 将1480千克高芳香矿物油（其中催化油浆160千克）置于反应釜中，加热升温至160℃； 

(2) 加入1430千克石油树脂，搅拌混合20min；

(3) 反应釜加热升温至160℃，加入280千克改性剂，搅拌混合60min；

(4) 将反应釜内的混均物加热升温至180℃，进行研磨作业，剪切速度2000转/min，剪切时间30min，研磨两遍即得该彩铺胶结料。

其中石油树脂为C9石油树脂，软化点100-120℃，是一种热塑性树脂，其是分子量介于300-3000的低聚物，它具有酸值低，混溶性好，耐水、耐乙醇和耐化学品等特性，对酸碱具有化学稳定，并有调节粘性和热稳定性好的特点，起到增粘、补强的作用。

其中高芳香矿物油作为该彩铺胶结料的基础原料，其富含有芳烃的减压侧线精制抽出油、催化油浆，相比其他填充油，具有成本低，性能好的特点，主要作为相溶剂调整彩铺胶结料的可塑性，高芳香矿物油的相溶剂有利于与改性剂苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物SBS形成稳定的体系。

改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物SBS，是人工合成橡胶，即热塑性弹性体，当SBS分散到富含芳烃的胶结料中，它吸附高芳香矿物油并发生溶胀现象，形成弹性的网络结构，这种网络结构具有理想的弹性、塑性和延伸性，使胶结料的性能得到全面改善。

实施例3

(1) 将1520千克高芳香矿物油(其中催化油浆180千克)置于反应釜中，加热升温至150℃； 

(2) 加入1400千克石油树脂，搅拌混合25min；

(3) 反应釜加热升温至165℃，加入240千克改性剂，搅拌混合50min；

(4) 将反应釜内的混均物加热升温至175℃，进行研磨作业，剪切速度3000转/min，剪切时间10min，研磨两遍即得该彩铺胶结料。

其中石油树脂为C9石油树脂，软化点100-120℃，是一种热塑性树脂，其是分子量介于300-3000的低聚物，它具有酸值低，混溶性好，耐水、耐乙醇和耐化学品等特性，对酸碱具有化学稳定，并有调节粘性和热稳定性好的特点，起到增粘、补强的作用。

其中高芳香矿物油作为该彩铺胶结料的基础原料，其富含有芳烃的减压侧线精制抽出油、催化油浆，相比其他填充油，具有成本低，性能好的特点，主要作为相溶剂调整彩铺胶结料的可塑性，高芳香矿物油的相溶剂有利于与改性剂苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物SBS形成稳定的体系。

改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物SBS，是人工合成橡胶，即热塑性弹性体，当SBS分散到富含芳烃的胶结料中，它吸附高芳香矿物油并发生溶胀现象，形成弹性的网络结构，这种网络结构具有理想的弹性、塑性和延伸性，使胶结料的性能得到全面改善。

实施例4

(1) 将1760kg高芳香矿物油(其中催化油浆176千克)置于反应釜中，加热升温至160℃； 

(2) 加入960kg石油树脂，搅拌混合20min；

(3) 反应釜加热升温至160℃，加入480千克改性剂，搅拌混合60min；

(4) 将反应釜内的混均物加热升温至180℃，进行研磨作业，剪切速度2500转/min，剪切时间20min，研磨3遍即得该彩铺胶结料。

其中石油树脂为软化点在100-120℃的C9石油树脂，其分子量为300-300；高芳香矿物油包含有减压侧线精制抽出油和催化油浆；改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物SBS。

实施例5

(1) 将1280kg高芳香矿物油(其中催化油浆256千克)置于反应釜中，加热升温至140℃； 

(2) 加入1440kg千克石油树脂，搅拌混合30min；

(3) 反应釜加热升温至170℃，加入480kg改性剂，搅拌混合40min；

(4) 将反应釜内的混均物加热升温至170℃，进行研磨作业，剪切速度2500转/min，剪切时间20min，研磨两遍即得该彩铺胶结料。

其中石油树脂为软化点在100-120℃的C9石油树脂，其分子量为300-300；高芳香矿物油包含有减压侧线精制抽出油和催化油浆；改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物SBS。

实施例6

(1) 将1536千克高芳香矿物油(其中催化油浆230.4千克)置于反应釜中，加热升温至150℃； 

(2) 加入1216千克石油树脂，搅拌混合25min；

(3) 反应釜加热升温至165℃，加入448千克改性剂，搅拌混合50min；

(4) 将反应釜内的混均物加热升温至175℃，进行研磨作业，剪切速度2500转/min，剪切时间20min，研磨两遍即得该彩铺胶结料。

其中石油树脂为软化点在100-120℃的C9石油树脂，是分子量为300-300的低聚物；高芳香矿物油包含有减压侧线精制抽出油和催化油浆，其中催化油浆的含量占高芳香矿物油总重量的15%；改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物SBS。

实施例7

(1) 将1600千克高芳香矿物油(其中催化油浆288千克)置于反应釜中，加热升温至145℃； 

(2) 加入1280千克石油树脂，搅拌混合30min；

(3) 反应釜加热升温至160℃，加入320千克改性剂，搅拌混合50min；

(4) 将反应釜内的混均物加热升温至180℃，进行研磨作业，剪切速度3000转/min，剪切时间15min，研磨一遍即得该彩铺胶结料。

其中石油树脂为软化点在100-120℃的C9石油树脂，其分子量为300-300；高芳香矿物油包含有减压侧线精制抽出油和催化油浆；改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物SBS。

本发明不局限于上述特定的实施方案范围内，本领域技术人员根据前文的描述，就能够根据各自需要找到不同的调整方案，这些调整都应在本文所附的权利要求书的范围内。

Claims (8)

1.一种低标号路面彩铺胶结料，其特征是含以下质量百分含量的组分：

石油树脂        30-45%

高芳香矿物油    40-55%

改性剂           6-15%，

其中高芳香矿物油中含有占其总质量10-20%的催化油浆。

2.根据权利要求1所述的低标号路面彩铺胶结料，其特征是各组分的质量百分含量为：

石油树脂        38-42%

高芳香矿物油    45-50%

改性剂           8-13%，

其中高芳香矿物油中含有占其总重量10-20%的催化油浆。

3.根据权利要求2所述的低标号路面彩铺胶结料，其特征是各组分的质量百分含量为：

石油树脂        40%

高芳香矿物油    50%

改性剂          10%，

其中高芳香矿物油中含有占其总重量10-20%的催化油浆。

4.根据权利要求1-3任一项所述的低标号路面彩铺胶结料，其特征是：所述的石油树脂为软化点在100-120℃的C9石油树脂，其分子量为300-3000。

5.根据权利要求1-3任一项所述的低标号路面彩铺胶结料，其特征是：所述的高芳香矿物油包含有减压侧线精制抽出油和催化油浆。

6.根据权利要求1-3任一项所述的低标号路面彩铺胶结料，其特征是：所述的改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段聚合物SBS。

7.权利要求1-3任一项所述的低标号路面彩铺胶结料的制备方法，其特征是含以下步骤：

(1) 将高芳香矿物油加热升温至140-160℃；

(2) 按计量比加入石油树脂，搅拌混合20-30min；

(3) 将高芳香矿物油和石油树脂继续加热升温至160-170℃，再按计量比加入改性剂，搅拌混合40-60min；

(4) 将高芳香矿物油、石油树脂和改性剂的混匀物加热升温至170-180℃，并进行高速剪切研磨后即得该彩铺胶结料。

8.根据权利要求7所述的低标号路面彩铺胶结料的制备方法，其特征是：步骤(4)中高速剪切研磨时的剪切速度为2000-3000转/min，剪切时间为10-30min。

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