CN102634218A - 一种道路沥青改性剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种道路沥青改性剂，由以下重量百分比成分组成：油页岩20%～75%，聚合物10%～50%，软化剂10%～50%；所述聚合物为聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚氯乙烯中的一种或几种；所述软化剂为馏程为230℃～320℃的芳烃溶剂油，或者为50～100号道路石油沥青中的一种或几种。另外，本发明还提供了该道路沥青改性剂的制备方法。本发明的道路沥青改性剂呈粉末状，使用时添加剂量准确，分散性能优良，拌合均匀，施工方便；本发明的道路沥青改性剂可提高普通道路石油沥青的高温性能，其制备方法简单，降低了改性沥青成本，简化了改性沥青工艺。

Description

一种道路沥青改性剂及其制备方法

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种道路沥青改性剂及其制备方法。

背景技术

油页岩，也称油页母岩，是一种灰分高于50%的腐泥型固体可燃矿产。油页岩中的无机矿物质主要包括石英、高岭土、粘土、云母、碳酸盐岩以及硫铁矿等，其含量通常约占50%～80%。油页岩中含有两种有机物质：一是沥青，它可溶于有机溶剂，其相对含量很少，其含量一般不超过油页岩总质量的1%～10%；另一种则是不溶于有机溶剂的高分子聚合物，被称为油母。油母岩质较均匀的分布在黏土质和泥土质的矿物基质内。油页岩是一种重要的替代能源资源，经过低温干馏可以得到碳氢比类似天然石油的页岩油。我国油页岩资源丰富，拥有巨大的开发潜力。

目前我国油页岩开发存在的困境是：1）低品位油页岩利用程度低；2）油页岩热解后的页岩灰无法多元化、复合化利用。考虑到我国在煤炭开采过程中产生的油页岩排弃占用了大量耕地，严重影响了矿区周围的生态环境。如何合理、高效地、可持续发展地利用油页岩，不仅关系到资源能否被合理利用，同时对矿区环境保护也具有重要意义。因此，油页岩的多元化、复合化利用成为油页岩技术产业化应用中亟需解决的课题之一。

为了降低造价，长期以来我国的高速公路建设一直强调强基薄面，以水泥、石灰为结合料的半刚性基层占主导地位。随着社会经济和技术的发展，半刚性基层暴露了愈来愈多的问题。我国近年修建的高速公路出现了大量以车辙、反射裂缝为代表的早期损坏的现象，这种现象主要发生在重载交通、山区及丘陵地区的上坡路段。增大沥青下面层的厚度，以及逐步使用高模量改性沥青为结合料的沥青稳定基层取代半刚性基层是解决高速公路早期损坏的方法之一。

由于受到以往公路建设技术观念和使用技术规范的限定，采用油页岩制备石油沥青改性剂的相关报道基本没有。利用油页岩开展改性沥青混凝土添加剂的研制是适应市场发展的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种粉末状道路沥青改性剂，该改性剂使用时添加剂量准确，分散性能优良，拌合均匀，施工方便，采用该改性剂可提高普通道路石油沥青的高温性能，降低了改性沥青成本，简化了改性沥青工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种道路沥青改性剂，其特征在于，由以下重量百分比成分组成：油页岩20%～75%，聚合物10%～50%，软化剂10%～50%；所述聚合物为聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚氯乙烯中的一种或几种；所述软化剂为馏程为230℃～320℃的芳烃溶剂油，或者为50～100号道路石油沥青中的一种或几种。

上述的一种道路沥青改性剂，由以下重量百分比成分组成：油页岩40%～60%，聚合物20%～30%，软化剂20%～30%。

上述的一种道路沥青改性剂，由以下重量百分比成分组成：油页岩50%，聚合物25%，软化剂25%。

本发明还提供了一种上述道路沥青改性剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将油页岩粉碎后过200目筛，取筛下粉末备用；

步骤二、将聚合物、软化剂和步骤一中所述筛下粉末按重量百分比置于双螺旋杆挤出机中进行共混挤出；

步骤三、将步骤二中经共混后的产物冷却后造粒，然后在常温下对造粒后的颗粒进行粉碎，过200目筛，取筛下物，得到道路沥青改性剂。

上述的方法，所述共混挤出的温度为100℃～200℃。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的道路沥青改性剂呈粉末状，使用时添加剂量准确，分散性能优良，拌合均匀，施工方便。

2、本发明的道路沥青改性剂可提高普通道路石油沥青的高温性能，其制备方法简单，降低了改性沥青成本，简化了改性沥青工艺。

3、本发明为油页岩复合化和多元化应用提供了途径，大大降低了对环境的污染。

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

实施例1

本实施例的道路沥青改性剂，由以下重量百分比成分组成：油页岩50%，聚合物25%，软化剂25%；所述聚合物为聚乙烯；所述软化剂为50号道路石油沥青。

本实施例的道路沥青改性剂的制备方法为：

步骤一、将油页岩粉碎后过200目筛，取筛下粉末备用；

步骤二、将聚合物、软化剂和步骤一中所述筛下粉末按重量百分比置于双螺旋杆挤出机中，在温度为150℃的条件下进行共混挤出；

步骤三、将步骤二中经共混后的产物冷却后造粒，然后在常温下对造粒后的颗粒进行粉碎，过200目筛，取筛下物，得到道路沥青改性剂。

实施例2

本实施例与实施例1相同，其中不同之处在于：所述聚合物为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或聚氯乙烯，或者为聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚氯乙烯中的至少两种；所述软化剂为馏程为230℃～320℃的芳烃溶剂油，或者为60号道路石油沥青、70号道路石油沥青、80号道路石油沥青、90号道路石油沥青或100号道路石油沥青，或者为50～100号道路石油沥青中的至少两种。

实施例3

本实施例的道路沥青改性剂，由以下重量百分比成分组成：油页岩75%，聚合物10%，软化剂15%；所述聚合物为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；所述软化剂为馏程为230℃～283℃的芳烃溶剂油（芳烃S200）。

本实施例的道路沥青改性剂的制备方法为：

步骤一、将油页岩粉碎后过200目筛，取筛下粉末备用；

步骤二、将聚合物、软化剂和步骤一中所述筛下粉末按重量百分比置于双螺旋杆挤出机中，在温度为100℃的条件下进行共混挤出；

步骤三、将步骤二中经共混后的产物冷却后造粒，然后在常温下对造粒后的颗粒进行粉碎，过200目筛，取筛下物，得到道路沥青改性剂。

实施例4

本实施例与实施例3相同，其中不同之处在于：所述聚合物为聚乙烯或聚氯乙烯，或者为聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚氯乙烯中的至少两种；所述软化剂为50～100号道路石油沥青中的一种或几种。

实施例5

本实施例的道路沥青改性剂，由以下重量百分比成分组成：油页岩20%，聚合物30%，软化剂50%；所述聚合物为聚氯乙烯；所述软化剂为芳烃S200。

本实施例的道路沥青改性剂的制备方法为：

步骤一、将油页岩粉碎后过200目筛，取筛下粉末备用；

步骤二、将聚合物、软化剂和步骤一中所述筛下粉末按重量百分比置于双螺旋杆挤出机中，在温度为200℃的条件下进行共混挤出；

步骤三、将步骤二中经共混后的产物冷却后造粒，然后在常温下对造粒后的颗粒进行粉碎，过200目筛，取筛下物，得到道路沥青改性剂。

实施例6

本实施例与实施例5相同，其中不同之处在于：所述聚合物为聚乙烯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，或者为聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚氯乙烯中的至少两种；所述软化剂为50～100号道路石油沥青中的一种或几种。

实施例7

本实施例的道路沥青改性剂，由以下重量百分比成分组成：油页岩40%，聚合物50%，软化剂10%；所述聚合物为聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚氯乙烯按等质量比混合；所述软化剂为50号道路石油沥青、70号道路石油沥青和100号道路石油沥青按1:2:1的质量比混合。

本实施例的道路沥青改性剂的制备方法为：

步骤一、将油页岩粉碎后过200目筛，取筛下粉末备用；

步骤二、将聚合物、软化剂和步骤一中所述筛下粉末按重量百分比置于双螺旋杆挤出机中，在温度为170℃的条件下进行共混挤出；

步骤三、将步骤二中经共混后的产物冷却后造粒，然后在常温下对造粒后的颗粒进行粉碎，过200目筛，取筛下物，得到道路沥青改性剂。

实施例8

本实施例与实施例7相同，其中不同之处在于：所述聚合物为聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚氯乙烯中的一种或两种；所述软化剂为馏程为230℃～320℃的芳烃溶剂油，或者为50～100号道路石油沥青中的一种、两种或四种以上，或者为60～100号道路石油沥青中的三种，或者为60～90号道路石油沥青中的两种与50号道路石油沥青的混合物，或者为60号道路石油沥青、80号道路石油沥青或90号道路石油沥青与50号道路石油沥青和100号道路石油沥青的混合物。

实施例9

本实施例的道路沥青改性剂，由以下重量百分比成分组成：油页岩40%，聚合物30%，软化剂30%；所述聚合物为聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物按1:2的质量比混合；所述软化剂为馏程为230℃～283℃的芳烃溶剂油（芳烃S200）。

本实施例的道路沥青改性剂的制备方法为：

步骤一、将油页岩粉碎后过200目筛，取筛下粉末备用；

步骤二、将聚合物、软化剂和步骤一中所述筛下粉末按重量百分比置于双螺旋杆挤出机中，在温度为120℃的条件下进行共混挤出；

步骤三、将步骤二中经共混后的产物冷却后造粒，然后在常温下对造粒后的颗粒进行粉碎，过200目筛，取筛下物，得到道路沥青改性剂。

实施例10

本实施例与实施例9相同，其中不同之处在于：所述聚合物为聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚氯乙烯中的一种或三种，或者为聚乙烯和聚氯乙烯，或者为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚氯乙烯；所述软化剂为50～100号道路石油沥青中的一种或几种。

实施例11

本实施例的道路沥青改性剂，由以下重量百分比成分组成：油页岩60%，聚合物20%，软化剂20%；所述聚合物为聚乙烯和聚氯乙烯按等质量比混合；所述软化剂为芳烃S200。

本实施例的道路沥青改性剂的制备方法为：

步骤一、将油页岩粉碎后过200目筛，取筛下粉末备用；

步骤二、将聚合物、软化剂和步骤一中所述筛下粉末按重量百分比置于双螺旋杆挤出机中，在温度为160℃的条件下进行共混挤出；

步骤三、将步骤二中经共混后的产物冷却后造粒，然后在常温下对造粒后的颗粒进行粉碎，过200目筛，取筛下物，得到道路沥青改性剂。

实施例12

本实施例与实施例11相同，其中不同之处在于：所述聚合物为聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚氯乙烯中的一种或三种，或者为聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，或者为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚氯乙烯；所述软化剂为50～100号道路石油沥青中的一种或几种。

对本发明的道路沥青改性剂的添加量进行研究，选择集料料为AC-16沥青混凝土，级配曲线为AC-16《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）规定的中值，沥青混合料油石比为4.3%，分别称取沥青重量的0%，3%，5%，10%的道路沥青改性剂，将矿料和70号沥青分别加热至170℃，分别将道路沥青改性剂投入矿料中，搅拌35秒，再将70号沥青加入，搅拌40秒，得到不同改性剂含量下的改性沥青混合料，利用车辙仪对混合料分别开展车辙实验，结果见表1。

表1 车辙试验结果

从上表可以看出，添加本发明的道路沥青改性剂的AC-16沥青混凝土高温抗车辙能力明显高于不添加改性剂的普通AC-16沥青混凝土，即添加本发明的道路沥青改性剂后的改性沥青的高温性能得到了明显提高，且改性剂添加量达到10%时，改性沥青的高温性能最好。

参照上述方法对实施例1、实施例3、实施例5、实施例7、实施例9和实施例11制备的道路沥青改性剂的改性效果进行研究，道路沥青改性剂的添加量均为沥青重量的10%，结果见表2。

表2 车辙试验结果

从上表可以看出，添加本发明的道路沥青改性剂的AC-16沥青混凝土高温抗车辙能力明显高于不添加改性剂的普通AC-16沥青混凝土，即添加本发明的道路沥青改性剂后的改性沥青的高温性能得到了明显提高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种道路沥青改性剂，其特征在于，由以下重量百分比成分组成：油页岩20%～75%，聚合物10%～50%，软化剂10%～50%；所述聚合物为聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和聚氯乙烯中的一种或几种；所述软化剂为馏程为230℃～320℃的芳烃溶剂油，或者为50～100号道路石油沥青中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的一种道路沥青改性剂，其特征在于，由以下重量百分比成分组成：油页岩40%～60%，聚合物20%～30%，软化剂20%～30%。

3.根据权利要求2所述的一种道路沥青改性剂，其特征在于，由以下重量百分比成分组成：油页岩50%，聚合物25%，软化剂25%。

4.一种制备如权利要求1、2或3所述道路沥青改性剂的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将油页岩粉碎后过200目筛，取筛下粉末备用；

步骤二、将聚合物、软化剂和步骤一中所述筛下粉末按重量百分比置于双螺旋杆挤出机中进行共混挤出；

步骤三、将步骤二中经共混后的产物冷却后造粒，然后在常温下对造粒后的颗粒进行粉碎，过200目筛，取筛下物，得到道路沥青改性剂。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述共混挤出的温度为100℃～200℃。