CN102992690A - 一种沥青混合料复合改性剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沥青混合料复合改性剂，由改性橡胶母体以及包裹在所述的改性橡胶母体外的包裹层构成，所述的包裹层的材质为热塑性高分子材料，所述的改性橡胶母体具有如下重量配比的有效成份：改性橡胶粉10~70份、纳米活性碳酸钙5~20份、聚乙烯-醋酸乙烯酯10~40份，所述的改性橡胶粉为经表面相容性改性的橡胶粉。本发明的改性剂在改性橡胶母体的外部包裹一层包裹层，可使得沥青提高耐寒、抗车辙性能的有效成分，当此改性剂和沥青与加热的集料一起搅拌时，改性剂的包裹层由于高温熔化粘附在加热的集料上，从而使改性橡胶母体脱离包裹层并与沥青充分搅拌融合。

Description

一种沥青混合料复合改性剂

技术领域

本发明涉及一种改性剂技术领域，具体涉及一种沥青混合料复合改性剂。

背景技术

在高速公路中，沥青路面以良好使用性能受到世界众多国家的青睐。在我国，沥青路面也得到了广泛的应用，目前，此类沥青路面占了已建成的高等级公路中的绝大部分。沥青是一种粘弹性材料，具有在高温下容易软化，低温下容易脆化等特点。近年来随着交通量、重载车辆的增加、气候条件的恶化等外在因素的影响，沥青路面正面临着严峻的考验。很多新建成的沥青路面通车不久就出现了早起病害，其中车辙病害已成为危害沥青路面最为严重的早期病害之一。车辙产生的内在原因主要是沥青的软化点低，在高温季节车辆的荷载的反复作用下，沥青软化，沥青混合料发生塑性形变，导致路面出现车辙。沥青的另一个特点是低温脆化，导致沥青混凝土在低温下容易冻裂。

目前比较经济的方法是在沥青中添加耐寒性或抗车辙性能的一种或几种改性剂，即在拌和锅内先加入诸如石子之类的集料，在170-180°C的高温下进行搅拌，之后加入此类改性剂和沥青与加热的集料一起搅拌，改性剂内含有能提高沥青耐寒、抗车辙性能的有效成分需要与沥青充分搅拌融合后，才能使其性能大大增强，但现有技术的改性剂通常在加入到拌和锅内时，其大部分有效成分粘附在已加热的集料上，而未能与沥青充分搅拌融合，导致沥青的耐寒、抗车辙的性能减弱。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高沥青耐寒、抗车辙的性能的具有双层结构的沥青混合料复合改性剂。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种沥青混合料复合改性剂，所述的改性剂由改性橡胶母体以及包裹在所述的改性橡胶母体外的包裹层构成，所述的包裹层的材质为热塑性高分子材料，所述的改性橡胶母体由如下重量配比的有效成份构成：

改性橡胶粉                    10~70份、

纳米活性碳酸钙                     5~20份、

聚乙烯-醋酸乙烯酯          10~40份，

其中，所述的改性橡胶粉为经表面相容性改性的橡胶粉。

上述技术方案中，优选地，所述的改性橡胶粉为回收橡胶料经粉碎机粉碎而后再经机械力化学方法改性得到的表面相容性改性橡胶粉。

上述技术方案中，优选地，所述的热塑性高分子选自聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯与聚丙烯的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯-醋酸乙烯酯中的一种或多种。

本发明工作原理是：

本发明的一种沥青混合料复合改性剂，具有在改性橡胶母体的外部包裹一层包裹层的结构，改性橡胶母体内包含可使得沥青具有耐寒、抗车辙性能的有效成分，当此改性剂和沥青与加热的集料一起搅拌时，改性剂的包裹层由于高温熔化粘附在加热的集料上，改性橡胶母体脱离包裹层并与沥青充分搅拌融合，同时对集料和沥青进行了改性，从而使沥青的耐寒冷、抗车辙的性能大大增强。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

在使用同等用量的耐寒、抗车辙改性剂的情况下，本发明的改性剂提高了其改性剂有效成分与沥青融合的利用率，同时对集料也进行了改性，与现有技术的改性剂相比可使沥青的耐寒冷、抗车辙性能大大增强。

附图说明

附图1为本发明的一种沥青混合料复合改性剂的横切剖面图；

附图2为本发明的一种沥青混合料复合改性剂的纵切剖面图；

以上附图中：1、改性橡胶母体；2、包裹层。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

如图1、图2所示的一种沥青混合料复合改性剂剖面结构示意图，改性剂包括改性橡胶母体1以及包裹在改性橡胶母体1外的包裹层2。改性橡胶母体1具有如下重量配比的有效成份：

改性橡胶粉                   10~70份

纳米活性碳酸钙                  5~20份

聚乙烯-醋酸乙烯酯            10~40份

包裹在改性橡胶母体1外部的包裹层2的材质为热塑性高分子材料，此热塑性高分子为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯共聚物、聚乙烯-醋酸乙烯酯、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯的一种或几种。改性橡胶母体1的粒径可以为0.1-3cm，包裹层2的厚度可以为0.2-3cm。

改性橡胶母体1中的改性橡胶粉采用的是回收的废旧橡胶料，由于回收的废旧橡胶料经粉碎机断裂交联网状结构，产生的大量分子碎片颗粒，其表面呈惰性，与沥青的相容性差，因此，本发明中的改性橡胶母体1中的改性橡胶粉除了经粉碎机粉碎后，还需要再经机械力化学方法改性得到的表面相容性改性橡胶粉。这样，改性橡胶粉通过机械力化学方法改性后与沥青有很好的相容性。通过采用回收的废旧橡胶料来制作改性橡胶粉不仅能提高废弃的旧料的利用率、节约生产成本，而且也很环保。

上述采用的纳米活性碳酸钙是将石灰石等原料煅烧生成石灰和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳，然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、干燥和粉碎而制得的。

热塑性高分子可以使提高沥青的软化点，提高沥青的抗车辙性能；聚乙烯-醋酸乙烯酯对沥青混合料有加筋作用，同时聚乙烯-醋酸乙烯酯具有极好的韧性，可改善沥青混合料的耐寒冷性能，此外其可在低温下结晶并在沥青混合料中形成微晶区，其与聚乙烯相结合可大幅度提高沥青混合料的抗车辙性能，因此在其他实施例中，包裹层2可由聚乙烯-醋酸乙烯酯与聚乙烯按照1:1的质量比例混合而成。

上述复合改性剂的制作步骤如下：

A、  将上述重量配比的改性橡胶粉、纳米活性碳酸钙、聚乙烯-醋酸乙烯酯原料加入混合机中充分混合，然后通过挤出机造粒成型即可制成改性橡胶母体1。

B、  将上述制成改性橡胶母体1与构成包裹层2的热塑性高分子材料混合并通过双层共挤出机造粒成型即可制成复合改性剂成品。

本发明的改性橡胶母体1与沥青有良好的相容性，当改性橡胶粉分散于沥青混合料中时，一方面与沥青形成物理交联点并吸收沥青中的轻质油组分，提高沥青的软化点，从而提高沥青混合料的抗车辙能力，另一方面，它使沥青在低于脆点时仍具有柔性，使沥青的韧性增加，从而提高了沥青的低温性能。因此热塑性橡胶可以使沥青混合料的高温性能和低温性能同时得到改善。

本发明中的纳米活性碳酸钙表面亲油疏水，与树脂相容性好，能有效提高或调节沥青的刚、韧性及弯曲强度；有效改善沥青的流变性能、尺寸稳定性能、耐热稳定性，具有填充及增强、增韧的作用，使得其耐寒冷、抗车辙性能增强。

本发明中的聚乙烯-醋酸乙烯酯在拌和过程中形成纤维，对沥青混合料有加筋作用，同时聚乙烯-醋酸乙烯酯具有极好的韧性，加入沥青混合料可有增加沥青的韧性，从而改善沥青混合料的耐寒性能，聚乙烯-醋酸乙烯酯可在低温下结晶并在沥青混合料中形成微晶区，可大幅度提高沥青混合料的抗车辙性能。

本发明中的热塑性高分子在与集料的干拌过程中，由于高温作用而软化，粘附在集料上，从而对集料进行表面进行改性，增强集料之间的作用，增加高温稳定性。当加入沥青湿拌后，改性橡胶母粒对沥青进行改性，大大改善了沥青混合料的低温性能。本发明产品能同时对集料和沥青进行改性，极大改善沥青混合了料耐高温和低温性能。

实施例1：

改性橡胶母体1的有效成分重量配比为：改性橡胶粉60份、纳米活性碳酸钙13份、聚乙烯-醋酸乙烯酯30份，包裹在改性橡胶母体1外部的包裹层2的具体材质为聚乙烯20份、聚乙烯-醋酸乙烯酯20份。

改性橡胶母体1呈圆柱状，其长度为2cm、半径为1cm，包覆层厚度为0.5cm。

实施例2：

改性橡胶母体1的有效成分重量配比为：改性橡胶粉30份、纳米活性碳酸钙15份、聚乙烯-醋酸乙烯酯20份，包裹在改性橡胶母体1外部的包裹层2的具体材质为聚乙烯-醋酸乙烯酯50份。

改性橡胶母体1呈圆柱状，其长度为4cm、半径为2.3cm，包覆层厚度为1.0cm。

实施例3：

改性橡胶母体1的有效成分重量配比为：改性橡胶粉40份、纳米活性碳酸钙10份、聚乙烯-醋酸乙烯酯40份，包裹在改性橡胶母体1外部的包裹层2的具体材质为聚丙烯15份、聚苯乙烯20份、聚甲基丙烯酸甲酯20份。

改性橡胶母体1为球状，其半径为3.0cm，包覆层厚度为2.5cm。

下述对针对上述的3个实施例制备的沥青混合料复合改性剂的高温抗车辙性能及低温性能分别进行沥青混合料车辙试验、沥青混合料弯曲试验。其中车辙试验按照交通运输部部颁标准JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的T0719-2011沥青混合料车辙试验进行，沥青混合料弯曲试验按照交通部部颁标准JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的T0715-2011沥青混合料弯曲试验进行。

且在试验中所用的集料是AC-20级配，沥青是70#基质沥青，通过马歇尔试验确定油石比为4.2%，车辙试件的成型方式按照JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的T0703-2011沥青混合料试件制作方法进行。

试验中针对不加改性剂、和添加0.4%本实施例的改性剂的沥青混合料的进行了车辙试验和弯曲试验，试验的结果如表1所示：

表1：沥青混合料的车辙试验和弯曲试验结果

从表1中可见，通过具体的3个实施例的试验结果可知，添加本发明的的改性剂的沥青混合料相比未添加本发明改性剂的沥青混合料，其动稳定度提高了9倍以上，而弯拉应变提高了1.5倍左右，因此添加本发明的的改性剂的沥青混合料可大大增强混合料的抵抗高温变形和低温抗冻裂的能力。

本发明的一种沥青混合料复合改性剂，具有在改性橡胶母体1的外部包裹一层包裹层2的结构，改性橡胶母体1内包含可使得沥青具有耐寒、抗车辙性能的有效成分，当加入此改性剂颗粒和沥青与加热的集料一起搅拌时，大部分此类改性剂的包裹层2由于高温熔化粘附在加热的集料上，改性橡胶母体1脱离并与沥青充分搅拌融合，从而使沥青的低温抗冻裂、抗车辙的性能大大增强。在使用同等用量的低温抗冻裂、抗车辙改性剂的情况下，本发明的改性剂提高了其改性剂有效成分与沥青结合的利用率，与现有技术的改性剂相比可使沥青的低温抗冻裂、抗车辙性能大大增强。

另外，本发明采用回收的废旧橡胶料来制作改性橡胶粉，这样不仅能提高废弃的旧料的利用率、节约生产成本，而且也很环保。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明的一种沥青混合料复合改性剂，具有在改性橡胶母体1的外部包裹一层包裹层2的结构，改性橡胶母体1内包含可使得沥青具有耐寒、抗车辙性能的有效成分，当加入此改性剂颗粒和沥青与加热的集料一起搅拌时，大部分此类改性剂的包裹层2由于高温熔化粘附在加热的集料上，改性橡胶母体1脱离并与沥青充分搅拌融合，从而使沥青的低温抗冻裂、抗车辙的性能大大增强。在使用同等用量的低温抗冻裂、抗车辙改性剂的情况下，本发明的改性剂提高了其改性剂有效成分与沥青结合的利用率，与现有技术的改性剂相比可使沥青的低温抗冻裂、抗车辙性能大大增强。

另外，本发明采用回收的废旧橡胶料来制作改性橡胶粉，这样不仅能提高废弃的旧料的利用率、节约生产成本，而且也很环保。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种沥青混合料复合改性剂，其特征在于：所述的改性剂由改性橡胶母体（1）以及包裹在所述的改性橡胶母体（1）外的包裹层（2）构成，所述的包裹层（2）的材质为热塑性高分子材料，所述的改性橡胶母体（1）由如下重量配比的有效成份构成：

改性橡胶粉                   10~70份、

纳米活性碳酸钙                5~20份、

聚乙烯-醋酸乙烯酯           10~40份，

其中，所述的改性橡胶粉为经表面相容性改性的橡胶粉。

2.根据权利要求1所述的一种沥青混合料复合改性剂，其特征在于：所述的改性橡胶粉为回收橡胶料经粉碎机粉碎而后再经机械力化学方法改性得到的表面相容性改性橡胶粉。

3.根据权利要求1或2所述的一种沥青混合料复合改性剂，其特征在于：所述的热塑性高分子材料为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯与聚丙烯的共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙烯-醋酸乙烯酯中的一种或多种。

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