CN102504553A

CN102504553A - 一种温拌改性沥青及其用温拌改性沥青制备沥青混合料的方法

Info

Publication number: CN102504553A
Application number: CN2011103317946A
Authority: CN
Inventors: 夏咸明
Original assignee: JIANGYIN TAIFU ASPHALTUM CO Ltd
Current assignee: JIANGYIN TAIFU ASPHALTUM CO Ltd
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-06-20

Abstract

本发明公开了一种温拌改性沥青及其用温拌改性沥青制备沥青混合料的方法，包括基质沥青和复合改性降温剂，复合改性剂的掺入重量为基质沥青重量的3％～6％，复合改性剂为聚烯烃类降温剂；用温拌改性沥青制备沥青混合料的方法包括以下步骤基质沥青加热并脱水，并加热至110℃～130℃；将矿料加热；将重量配比分别为热矿料和热基质沥青投入拌合缸进行拌合，拌合时间T1为5秒～30秒；再加入基质沥青重量3％～6％的聚烯烃类降温剂进行拌合，拌合时间T2为2～5分钟，制得温拌沥青的混合料。用该温拌改性沥青及其混合料具有更低的拌和、摊铺、压实温度；能有效地保留热拌沥青混合料原有性能的同时克服了污染环境、能耗大、沥青老化衰退等问题。

Description

一种温拌改性沥青及其用温拌改性沥青制备沥青混合料的方法

技术领域

本发明涉及一种沥青混合料，尤其涉及一种温拌沥青混合料。同时还涉及一种温拌沥青混合料的制备方法。

背景技术

温拌沥青及沥青混合料(Warm Mix Asphalt，简称WMA)，就是通过一定的技术措施，使沥青能在相对较低的温度下进行拌和及施工，同时保持其不低于HMA的使用性能的沥青混合料技术，也称为温拌沥青技术。

沥青混合料温拌技术是近十年来，在能源紧缺、全球气候变暖的背景下，快速发展起来的具有革命性意义的沥青铺路技术，随着石油能源消耗急剧增加，全球气候明显变暖，且呈愈演愈烈的趋势。在这样的国际大环境下，温拌沥青技术的发展犹如雨后春笋，在发达国家特别是欧洲研发并迅速发端阶段。胶结料降粘型和沥青发泡型两大主流温拌技术陆续研发成功并投入应用。在欧美等发达国家，无论在技术层面，还是在政策层面，温拌沥青技术均成为沥青路面工业和对应管理机构研究和关注的热点。

我国的温拌技术的研究和应用始于2005年，我国自主开发的温拌沥青以交通部公路科学研究院为代表。交通部公路科学研究院一直从事沥青路面结构和材料的设计、施工、性能测试评价的科研工作和标准制定工作，尤其对沥青及改性沥青路用性能评价、沥青混合料设计方法、沥青路面施工工艺与质量控制等的研究，相关成果为行业管理提供了主要技术依据，对引导行业技术进步和路面质量提升起到了关键作用，在我国改性沥青应用已经规模化的新时期，温拌技术应用步伐逐步加快。

现代公路和道路发生许多变化：交通流量和行驶频度急剧增长，货运车的轴重不断增加，普遍实行分车道单向行驶，要求进一步提高路面抗流动性，即高温下抗车辙的能力；提高柔性和弹性，即低温下抗开裂的能力；提高耐磨耗能力和延长使用寿命，道路应该沥青需要更耐受严酷的高低温气候条件，耐久性更好，有自粘性，方便施工，减少维修工作量。使用环境发生的这些变化对石油沥青的性能提出了严峻的挑战。对沥青改性，使其适应上述苛刻使用要求，引起了人们的重视。

目前市场上常见的改性沥青，当沥青温度较高时，沥青的粘度也较高，摊铺温度难以控制；当沥青温度较低时，沥青的粘度也降低，容易开裂。

在现有技术中专利CN 101302348A公开了《一种温拌沥青混合料及其制各方法》：将重量比为90wt％～96wt％，温度为140℃～155℃的热矿料投入拌和锅，加入适当比例温度为140℃～155℃的热沥青胶结料，拌和20S～30S，再投入一定量的温拌沥青改性剂Sasobit，拌和20S～30S，制得温拌沥青混合料。采用此方法制备温拌沥青混合料，生产工艺简单，沥青混合料的高温性能良好，但其添加剂对降低沥青混合料的拌和温度和碾压温度并不理想，而且难以克服其生产成本高，影响沥青胶结料延伸性能的还原。

专利WO/2009/062925提供了一种《包含粘附力促进剂的温拌沥青改性剂》：主要包含20wt％～60wt％的润滑性表面活性剂和20wt％～60wt％的流变学改性剂组分。采用此添加剂生产温拌沥青混合料，生产工艺简单，降温效果显著，但其生产成本高，而且还影响沥青胶结料延伸性能的还原。

专利US 7297204 B2介绍的《乳化沥青及其摊铺组合物的制各方法》：将一种含有特殊添加剂的高浓度乳化沥青与集料进行温拌，其乳化沥青加热温度为75℃～95℃，用量为2wt％～10wt％，集料温度为60℃～140℃，用量约为90wt％～98wt％。采用此工艺制备温拌沥青混合料，其降温效果明显，减少了大量有害气体的排放，但由于所用沥青交结料为高浓度的乳化沥青，其生产难度较大，而且也增加了运输成本，此外，在乳化沥青生产的过程中所使用的沥青乳化剂还会严重影响基质沥青交结料的还原性能，尤其是延伸性能。

专利US 2007/0191514 A1和CN 101287801介绍的《沥青摊铺组合物和沥青摊铺方法：将一种固体皂配成浓度为5wt％～10wt％，温度为80℃～150℃的可发泡润滑性水溶液，注入到温度为180℃～340℃的热沥青结合料中，经充分混合生成一种热的发泡的沥青基混合物，并将此热的发泡的沥青基混合物加入到温度为180℃～300℃的热集料中，同时保持在此温度下拌和，形成热的摊铺材料，再在170℃～290℃下摊铺，在150℃～270℃下碾压成型。采用此法生产温拌沥青混合料，能有效地降低沥青混合料的拌和温度、碾压温度，回避了高浓度乳化沥青的生产，降低了运输成本。但由于配制浓缩液添加剂大量的使用了水和多种阳离子、阴离子、非离子型的脂肪酸铀皂、磺酸铀皂、乙氧基壬基酚、氧化季铵、或妥尔油钠皂或钾皂等表面活性剂以及诸如胺盐、亚氨基胺、咪唑啉、磷酸酯等沥青抗剥落剂，从而严重地影响了基质沥青的还原性能，尤其是沥青的延伸性能；此外，像脂肪酸钠盐、钾盐、磺酸盐、妥尔油钠皂或钾皂等其它阴离子表面活性剂的加入，还会严重地影响沥青胶结料与石料间的粘附性能，致使温拌沥青混合料的综合性能尚存在一些不足之处，难以在高等级路面中推广与应用。

专利US 20090068348 A1介绍了一种《含有润滑剂的温拌沥青结合料组分》：该温拌沥青混合料添加剂包含润滑性表面活性剂、润滑性非表面活性剂、润滑性酸、少量水和其它高分子聚合物。该温拌沥青添加剂无需加水稀释，从而降低了水分和表面活性剂的用量，提高了沥青混合料的性能。此外，该发明还使用了如褐煤蜡、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯等降粘性润滑物质，以降低沥青混合料的拌和、摊铺、碾压温度，并相应的改善了基质沥青胶结料的还原性能，尤其是动态流变剪切和拉伸强度性能。尽管如此，上述这些高分子聚合物都不是有效改善基质沥青胶结料还原性能和高低温性能的理想原料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种环境友好型的温拌改性沥青及其用温拌改性沥青制备沥青混合料的方法，该温拌改性沥青及其混合料比传统热拌沥青混合料具有更低的拌和、摊铺、压实温度；能有效地保留热拌沥青混合料原有性能的同时克服了污染环境、能耗大、沥青老化衰退等问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种温拌改性沥青，包括基质沥青和复合改性降温剂，其特征在于，所述复合改性剂的掺入重量为基质沥青重量的3％～6％，所述复合改性剂为聚烯烃类降温剂。

其中优选的技术方案是，所述聚烯烃类降温剂为α-烯烃和环烯烃的单独聚合物或共聚合物。

进一步优选的技术方案是，所述α-烯烃为乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯和4-甲基-1-戊烯中的任意一种或其任意组合。

进一步优选的技术方案还包括，所述的环烯烃共聚合物为苯乙烯-丁二烯的嵌段共聚物。

一种用温拌改性沥青制备沥青混合料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、制热基质沥青：将基质沥青加热并脱水，并加热至110℃～130℃；

S2、制热矿料：将矿料加热至150℃～180℃；

S3、拌合：将重量配比分别为85％～90％的热矿料和9.5％～14.5％热基质沥青投入拌合缸进行拌合，拌合时间T1为5秒～30秒；

S4、加聚烯烃类降温剂并拌合：S3步骤拌合后，加入基质沥青重量3％～6％的聚烯烃类降温剂进行拌合，拌合时间T2为2～5分钟，制得温拌沥青的混合料。

其中优选的技术方案是，所述S3步骤中的拌合时间T1为20～30秒。

优选的技术方案还包括，所述S4步骤中的拌合时间T2为3.5～4分钟。

本发明的优点和有益效果在于：与现有技术相比，本发明提供的一种温拌改性沥青，采用基质沥青重量3％～6％较低掺量的复合改性降温剂即可达到明显改善沥青高温稳定性的效果，不仅可以提高覆盖率和粘附力，而且有效地改善施工和易性，降低施工温度，减少能源消耗，提高沥青的抗变形能力，延长道路使用寿命。本发明的温拌改性沥青比普通沥青的高温粘度低，但比普通沥青的低温(60℃)粘度高。因此，该复合型温拌改性沥青不仅可以降低拌和温度，而且具有高温稳定性。可降低基质沥青混合料拌和温度20～30℃。还能够减少CO₂、粉尘等有害物质的散发，从而降低对环境的破坏和对施工人员的健康危害；能够简化混合料的生产程序，延长设备的使用寿命，而且其生产和摊铺压实的设备采用普通热拌混合料的设备即可(可能需要做些很小的调整)，减少成本；能更稳定地储存更长的时间，便于储存性生产；由于低温混合，温拌沥青混合料能延长铺设季节。本发明所述的温拌沥青混合料，用其来铺筑高等级路面，具有良好的路面性能，工艺简单、生产设备要求低、使用方便，利于推广，可大大节省工程造价，具有很大的经济效益和社会效益，符合绿色生态和可持续发展的特点。

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

本发明是一种温拌改性沥青，包括基质沥青和复合改性降温剂，所述复合改性剂的掺入重量为基质沥青重量的5％，所述复合改性剂为聚烯烃类降温剂。

其中优选的实施方案是，所述聚烯烃类降温剂为α-烯烃和环烯烃的单独聚合物或共聚合物。

进一步优选的实施方案是，所述α-烯烃包括乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯和4-甲基-1-戊烯中的任意一种或其任意组合。

进一步优选的实施方案还包括，所述的环烯烃共聚合物为苯乙烯-丁二烯的嵌段共聚物。

一种用温拌改性沥青制备沥青混合料的方法，所述方法包括以下步骤：

第一步、制热基质沥青：将基质沥青加热并脱水，并加热至110℃～130℃；

第二步、制热矿料：将矿料加热至160℃；

第三步、拌合：将重量配比分别为90％的热矿料和9.5％热基质沥青投入拌合缸进行拌合，拌合时间T1为30秒；

第四步、加聚烯烃类降温剂并拌合：第三步骤拌合后，加入基质沥青重量5％的聚烯烃类降温剂进行拌合，拌合时间T2为4分钟，制得温拌沥青的混合料。

采用实施例1的技术方案后其实验数据结果如下表1：

添加了复合改性降温剂后的混合料，马歇尔试件的空隙率与试件成型温度存在相当好的线性相关性，当保持试件成型温度不变时，试件的空隙率减小0.7个百分点；当保持马歇尔试件的空隙率一致时，混合料的拌和及成型温度可以降低近20℃。

实施例2

本发明是一种温拌改性沥青，包括基质沥青和复合改性降温剂，所述复合改性剂的掺入重量为基质沥青重量的4％，所述复合改性剂为聚烯烃类降温剂。

第二步、制热矿料：将矿料加热至170℃；

第三步、拌合：将重量配比分别为88％的热矿料和11.5％热基质沥青投入拌合缸进行拌合，拌合时间T1为30秒；

第四步、加聚烯烃类降温剂并拌合：第三步骤拌合后，加入基质沥青重量4％的聚烯烃类降温剂进行拌合，拌合时间T2为4分钟，制得温拌沥青的混合料。

采用实施例2的技术方案后其实验数据结果如下表2：

在采用旋转压实成型时，试件的空隙率与试件的成型温度也具有良好的线性相关性，且由于旋转压实法的搓揉作用和较大的压实功，其成型试件的空隙率均比马歇尔试件小。与马歇尔成型有类似的结论：当保持试件成型温度不变时，试件的空隙率减小0.6个百分点；当保持试件的空隙率一致时，混合料的拌和及成型温度可以降低近21℃。

实施例3

本发明是一种温拌改性沥青，包括基质沥青和复合改性降温剂，所述复合改性剂的掺入重量为基质沥青重量的3.5％，所述复合改性剂为聚烯烃类降温剂。

第二步、制热矿料：将矿料加热至170℃；

第三步、拌合：将重量配比分别为88.5％的热矿料和11％热基质沥青投入拌合缸进行拌合，拌合时间T1为30秒；

第四步、加聚烯烃类降温剂并拌合：第三步骤拌合后，加入基质沥青重量3.5％的聚烯烃类降温剂进行拌合，拌合时间T2为4分钟，制得温拌沥青的混合料。

复合型温拌沥青混合料马歇尔试验的实验数据结果如下表

复合型温拌沥青混合料路用性能试验的实验数据结果如下：

对于AC-16混合料，掺3.5％的复合型温拌沥青混合料的动稳定度是基质沥青混合料的2.7倍。

复合型温拌沥青混合料试件破坏时的弯曲劲度模量与基质沥青混合料差别不大。

复合型温拌沥青混合料，浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂残留强度比与基质沥青混合料相比均无大的变化，这说明温拌沥青改性剂对混合料的水稳定性没有明显的影响。

本发明采用较低掺量复合型降温改性剂即可达到明显改善沥青高温稳定性的效果，不仅可以提高覆盖率和粘附力，而且有效地改善施工和易性，降低施工温度，减少能源消耗，提高沥青的抗变形能力、抗疲劳能力、延长道路使用寿命。

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

1.一种温拌改性沥青，包括基质沥青和复合改性降温剂，其特征在于，所述复合改性剂的掺入重量为基质沥青重量的3％～6％，所述复合改性剂为聚烯烃类降温剂。

2.如权利要求1所述的温拌改性沥青，所述聚烯烃类降温剂为α-烯烃和环烯烃的单独聚合物或共聚合物。

3.如权利要求2所述的温拌改性沥青，其特征在于，所述α-烯烃为乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、辛烯和4-甲基-1-戊烯中的任意一种或其任意组合。

4.如权利要求2所述的温拌改性沥青，其特征在于，所述的环烯烃共聚合物为苯乙烯-丁二烯的嵌段共聚物。

5.一种用温拌改性沥青制备沥青混合料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S2、制热矿料：将矿料加热至150℃～180℃；

S3、拌合：将重量配比分别为85％～90％的热矿料和7％～9％热基质沥青投入拌合缸进行拌合，拌合时间T1为5秒～30秒；

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述S3步骤中的拌合时间T1为20～30秒。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述S4步骤中的拌合时间T2为3～4.5分钟。