CN102952406A - 一种岩沥青改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了岩沥青改性沥青及其制备方法，该岩沥青改性沥青中基质沥青重量份为100份，所述岩沥青的重量份为：5～10份，将岩沥青加入到基质沥青中，在150℃～170℃下搅拌30～60分钟，即可得到所述岩沥青改性沥青成品。所述岩沥青为进口岩沥青；与现有技术相比，本发明的改性沥青具有抗剥离、耐久、高温抗车辙、抗老化等优点，并且其生产工艺简单，无需胶体磨等专用设备，需用能耗低、生产成本低。

Description

一种岩沥青改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及改性沥青及其制备方法，特别涉及一种应用岩沥青做为改性剂的改性沥青及其制备方法。

背景技术

近十几年来，随经济建设的发展，我国公路交通事业适逢历史发展的良好契机，公路建设取得了瞩目的成就。我国公路建设的质量也得到显著改善，在沥青路面修筑，特别是高速公路的沥青路面修筑方面已形成整套技术，设计水准和施工工艺水平均有明显提高，大部分路面的总体质量和使用性能良好。

然而，我国公路的实际质量依然存在着不可忽视的问题。就沥青路面而言，道路普遍存在着耐久性差、使用寿命短和早期损坏的问题，沥青路面典型的沉陷、裂缝、车辙、松散、坑槽等损坏在城市道路中更是随处可见，这严重影响了道路的使用性能，造成极大的经济浪费和安全隐患。这些路面损坏的原因，除了设计、施工、养护等方面的因素外，材料、尤其是沥青材料的性能也是重要的原因。一般来说，感温性弱、高温性能和低温性能好、抗老化性和稳定性强的沥青材料能使明显提高道路的使用性能。现有国产沥青及改性沥青的性能在某些方面不能满足路用性能的需要，再加上随国民经济的发展，现代交通轴载重、交通量大和轮胎内压高，对路面也提出了更高的要求，因此，开发出具备更高性能的沥青材料是解决我国道路问题的关键，而沥青改性技术的发展，使沥青性能的改善及沥青混合料性能的提高成为可能。

现阶段国内外开发出的的改性沥青有多种，最常用的是SBS、SBR等聚合物改性剂。这些聚合物改性剂都有各自的性能特点，能在某个或某几个方面改善沥青的性能，使路面抗病害能力提高，延长了道路的使用寿命。但是，聚合物改性剂多为非极性，与沥青比重、分子量相差较大，因此他们与基质沥青的共混体系具有热力学不稳定性，易产生离析；同时，沥青组分中的胶质、沥青质呈极性，聚合物与极性物质的结合力弱，使得应力传递效率低，造成产品性能不理想；而且聚合物改性剂的价格昂贵，生产工艺复杂，需要胶体磨等专用设备，能耗严重，不适合在我国道路建设中应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服现有聚合物改性沥青热力学性能不稳定，应力传递效率低，生产工艺复杂，需要胶体磨等专用设备，能耗严重等不足而提供应用岩沥青做为改性剂的改性沥青及其制备方法，本发明的改性沥青具有抗剥离、耐久、高温抗车辙、抗老化等优点，并且其生产工艺简单，无需胶体磨等专用设备，需用能耗低。

本发明涉及的一种岩沥青改性沥青，由基质沥青和岩沥青混合而成，所述基质沥青重量份为100份，所述岩沥青的重量份为：5～10份。

优选的，所述基质沥青为AH-70#沥青。

优选的，所述岩沥青的重量份为：8～10份。

本发明涉及的一种岩沥青改性沥青的制备方法，将岩沥青加入到基质沥青中，在150℃～170℃下搅拌30～60分钟，即可得到所述岩沥青改性沥青成品。

优选的，将岩沥青加入到基质沥青中，在165℃下搅拌30分钟，即可得到所述岩沥青改性沥青成品。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的岩沥青改性沥青仅需要搅拌即可完成岩沥青溶于沥青中，生产工艺简单且无需胶体磨等专用设备，因此需用能耗低，生产成本低，具有很好的价格优势。

2、本发明的岩沥青改性沥青具有抗剥离、耐久、高温抗车辙、抗老化、抗水害等优点，并且在显著提高沥青高温稳定性的同时低温性能没有受到影响。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

实施例1～3

将10重量份的进口岩沥青加入到100重量份的AH-70#沥青中，在150℃搅拌一段时间后取样，测试针入度(25℃)、软化点、延度(15℃)和粘度(60℃)。实施例1～3的搅拌时间和性能测试结果如表1所示：

表1实施例1～3不同搅拌时间的岩沥青改性沥青性能指标

搅拌时间(min)	30	60	90
				针入度(25℃)	50.5	49.5	42.5
延度(15℃)	28.5	21.5	16.5

软化点(环球法)℃	51.7	52	52.5
				粘度(60℃)	394	433	468

由表1可知：随搅拌时间的延长，针入度起初缓慢减小，时间延长至60min以后，直线斜率增大，针入度迅速降低。针入度表征沥青材料的稠度，表中针入度数值随搅拌时间的变化趋势说明起初搅拌时间对岩沥青改性沥青的稠度影响不大，当时间继续延长，超出某一范围(60min)时，沥青迅速变硬，稠度明显增大。此外，由表1还可知：粘度、软化点、延度均与加热搅拌时间成比例变化，因此对这三项指标来说，延长加热搅拌时间不会产生更经济的后果，因此只须满足预期希望的指标即可。基于针入度只有在加热搅拌60分钟以后才能更为迅速的下降，而相对来说，加热搅拌30分钟和60分钟对粘度、软化点、延度指标的影响不大，因此，改性沥青加热搅拌30分钟最为经济。

实施例4～7

将岩沥青加入到100重量份的AH-70#沥青中，在165℃搅拌30min后取样，测试针入度、软化点、延度(15℃)和粘度(60℃)等。实施例4～7中岩沥青的重量份和性能测试结果如表2所示：

表2实施例4～7加入不同重量份岩沥青的岩沥青改性沥青性能指标

加入的岩沥青重量份	0	5	10	15
					针入度(25℃)1/10mm	66.7	52.4	47.3	33.8
针入度指数PI	-1.22	-0.53	-0.07	1.57
					延度(15℃)em	150	37.8	28.5	16.8
软化点(环球法)℃	47.5	52	53.4	55.5
					动力粘度(60℃)Pa.s	281	335	394	684
运动粘度(135℃)Pa.s	0.39	0.72	1.45	2.47

由表2可知：当岩沥青的加入量由0增加为5重量份时，各性能指标均有明显改变，且改变速率相对于后续掺量的增加都比较大。也就是说，岩沥青的掺加，使沥青的性质由普通沥青变为改性沥青，这说明岩沥青的确可以作为改性剂有效改善沥青的性质。当岩沥青掺量由5重量份继续增加时，针入度的降低速率反而变得缓慢，一直增加到10重量份以后速率才有所恢复；与其类似，在加入的岩沥青重量份为5～10时，岩沥青改性沥青的软化点甚至发生了微小的降低，粘度的增长速率也不大，这说明在加入的岩沥青重量份为5～10时，沥青的粘稠性等高温性能呈小速率改善状态。此外，随着加入的岩沥青重量份的增加，岩沥青改性沥青的延度持续降低，这说明岩沥青改性沥青的塑性与岩沥青掺量成反比。因此，结合表2中各项性能指标可知：加入岩沥青重量份为5～10份的岩沥青改性沥青各项性能指标综合较佳。

实施例8～10

将进口岩沥青加入到100重量份的AH-70#沥青中，在165℃搅拌30min后取样，测试针入度、软化点、延度、粘度、动态剪切DSR、BBR蠕变劲度、蠕变速率以及SHRP。实施例8～10岩沥青的重量份和性能测试结果如表3所示：

表3实施例8～10加入不同重量份岩沥青的岩沥青改性沥青性能指标

由表3可知：加入岩沥青的改性沥青的针入度降低、软化点升高、粘度增加，这表明沥青的高温性能明显改善。尽管延度有所下降，但是SHRP的BBR试验表明，沥青的低温蠕变劲度和蠕变劲度变化率处于同一水平，这表明加入岩沥青后在显著提高沥青高温稳定性的同时其低温性能没有受到影响。此外，将表3与表2进行综合比较，可知：加入岩沥青重量份为5～10份的岩沥青改性沥青各项性能指标综合较佳；对于高温、重载交通道路，岩沥青加入重量份优选8～10，对于一般高速公路，岩沥青加入重量份优选5～8。

实施例11

为了系统评价岩沥青改性沥青性能，进行岩沥青改性沥青的混合料性能测试。将岩沥青改性沥青与级配粗集料、细集料和矿粉均匀混合；采用AC-13(C)型级配，油石比采用5.0％，粗集料采用玄武岩，细集料采用石灰岩，矿粉采用石灰石矿粉。岩沥青改性沥青是在100重量份的基质沥青中加入岩沥青10重量份，在170℃搅拌40min所得。性能测试结果见表4(对比例为未加入岩沥青的基质沥青的混合料)：

表4实施例11的岩沥青改性沥青混合料性能测试

从表4可知：加入10重量份岩沥青后沥青混合料动稳定度从763次/mm增加到3247次/mm，这表明岩沥青改性沥青混合料高温性能明显提高。同时浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验表明，岩沥青改性沥青混合料具有良好的抗水害能力。低温弯曲试验表明，掺加岩沥青后沥青混合料的极限弯曲应变为2413微应变，与未普通沥青混合料的指标处于同种水平，这同样也表明岩沥青在显著提高高温性能的同时，低温性能未受到影响。

实施例12～13

进一步进行岩沥青改性沥青的混合料性能测试。将岩沥青改性沥青与级配粗集料、细集料和矿粉均匀混合；采用AC-13(C)型级配，油石比采用5.0％，粗集料采用玄武岩，细集料采用石灰岩，矿粉采用石灰石矿粉。实施例12的岩沥青改性沥青是在100重量份的中海油AH-70#基质沥青中加入岩沥青7重量份，在150℃搅拌60min所得；实施例13的岩沥青改性沥青是在100重量份的加德士AH-70#基质沥青中加入岩沥青7重量份，在150℃搅拌60min所得；性能测试结果见表5(对比例为未加入岩沥青的中海油AH-70#基质沥青的混合料、未加入岩沥青的加德士AH-70#基质沥青的混合料以及SBS改性沥青)：

表5实施例12～13的岩沥青改性沥青混合料与SBS改性沥青等的性能比较

由表5可知，掺加7％岩沥青的沥青混合料性能显著提高，与SBS改性沥青的性能处于同一水平。将实施例12中的岩沥青改性沥青混合料的价格与SBS改性沥青价格进行对比，如表6所示：

表6实施例12的岩沥青改性沥青与SBS改性沥青价格比较

由表6可知：本发明的岩沥青改性沥青价格较SBS改性沥青具有明显的价格优势。这是由于岩沥青作为一种天然沥青改性剂，具有十分稳定的物理化学性质以及良好的改性效果，岩沥青与普通沥青化学组成基本相似，因此仅需要搅拌即可完成岩沥青溶于沥青中，工艺简单且无需胶体磨等专用设备、需用能耗低。

Claims (5)

1.一种岩沥青改性沥青，由基质沥青和岩沥青混合而成，其特征在于：所述基质沥青重量份为100份，所述岩沥青的重量份为：5～10份。

2.根据权利要求1所述的一种岩沥青改性沥青，其特征在于：所述基质沥青为AH-70#。

3.根据权利要求1或2所述的一种岩沥青改性沥青，其特征在于：所述岩沥青的重量份为：8～10份。

4.根据权利要求1至3所述的一种岩沥青改性沥青的制备方法，其特征在于：将岩沥青加入到基质沥青中，在150℃～170℃下搅拌30～60分钟，即可得到所述岩沥青改性沥青成品。

5.根据权利要求4所述的一种岩沥青改性沥青的制备方法，其特征在于：将岩沥青加入到基质沥青中，在165℃下搅拌30分钟，即可得到所述岩沥青改性沥青成品。