CN103030981A - 一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂，所述改性剂由如下重量百分比组分组成：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物50%～60%，石油树脂12%～41%、芳烃油8%～37%，硅藻土焙烧品0%～26%，辅剂0～3%。本发明还公开了一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂的制备方法。本发明应用所述该改性剂生产的改性沥青在高温施工时粘度较低，便于沥青混凝土在静碾条件下压实；同时在常温时粘度较高，使沥青混凝土在使用中具有良好的层间间结合力和变形追从性，抑制铺装层裂缝产生。

Description

一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂及其制备方法

技术领域

本发明属于道路桥梁施工技术领域，具体地，涉及一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂及其制备方法。

背景技术

现有的用于路面铺装的沥青混凝土铺装结构中，大多采用改性沥青。改性沥青由于具有良好的高低温性能，且能提高沥青的抗老化性能和耐疲劳能力。为在重交通路面和排水路面等特殊要求条件下，改性沥青的性能指标无法满足特殊的使用要求，生产厂家开始转向制备高粘度改性沥青。高粘度沥青是指60℃粘度大于20kPa·s的沥青，适用于重交通路面和排水路面等特殊要求条件下的摊铺。高粘度改性沥青目前主要通过在石油沥青中添加聚合物改性制得。添加聚合物对石油沥青进行改性，可明显改善沥青的高、低温性能，提高沥青路面的高温抗车辙、低温抗开裂能力。但是，由于聚合物与沥青之间存在分子量、粘度等差异，使得聚合物改性沥青分散困难，同时聚合物在沥青中分散后易重新聚合，导致储存一定时间后聚合物对沥青的改性效果不佳，影响了高粘度改性沥青的性能。

为避免出现上述情况，直投式高粘度沥青改性剂的出现，解决了高粘度改性沥青易聚合离析的问题，通过在改性剂在沥青混合料生产过程中熔融、分散、完成改性过程。钢箱梁以其跨度大、重量轻、施工方便等独特优势得到广泛应用。与普通路面铺装及水泥混凝土桥面铺装相比，钢桥面铺装对铺装层的使用条件更为严酷，因此也提出了更高的要求。

目前大多高粘度改性沥青135℃运动粘度大于3Pa·s，在普通路面铺装及水泥混凝土桥面铺装上可通过振动碾压达到施工要求，但对于钢桥面铺装则易出现由于振动碾压造成桥面共振形成压实度不足、渗水、推移等问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂，应用所述该改性剂生产的改性沥青在高温施工时粘度较低，便于沥青混凝土在静碾条件下压实；同时在常温时粘度较高，使沥青混凝土在使用中具有良好的层间间结合力和变形追从性，抑制铺装层裂缝产生。同时，本发明还提供一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提出了一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂，所述改性剂由如下重量百分比组分组成：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物50%～60%，石油树脂12%～41%、芳烃油8%～37%，硅藻土焙烧品0%～26%，辅剂0～3%。

进一步优选地，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物为线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物或星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，分子量为70000～200000。

进一步优选地，所述石油树脂为C5石油树脂、C9石油树脂或共聚树脂，软化点在90～150℃。

进一步优选地，所述芳烃油在100℃的温度下粘度为18～30Cp；

所述芳烃油芳烃含量大于或者等于80%。

进一步优选地，所述硅藻土焙烧品的粒径为1000～1250目。

进一步优选地，所述辅剂包括：防粘剂、增塑剂和抗氧化剂。

进一步优选地，所述防粘剂为固态物理防粘剂，细度≥18万目，主要成分为碳酸钙。

所述增塑剂为物理增塑剂，细度≥18万目；

所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂，熔点为110～125℃，细度≥18万目。

进一步优选地，所述增塑剂为硬脂酸锌。

同时，本发明还提出了所述用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

将50%～60%重量百分比的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、12%～41%重量百分比的石油树脂、0%～26%重量百分比的硅藻土焙烧品、0～3%重量百分比的辅剂在高速搅拌设备中混合均匀，再与8%～37%重量百分比的芳烃油进行搅拌混合，通过螺旋杆挤出机挤出、切粒，挤出温度控制在120～200℃，冷却后即制得用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂。

本发明的有益效果在于：

在现有技术中，沥青混凝土铺装所采用的高粘度改性沥青仅仅在普通路面铺装及水泥混凝土桥面铺装上起到一定的效果，对于钢桥面铺装则易出现推移开裂、车辙推用等问题。

本专利中，发明人创造性的提供了一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂，使用所述改性剂进行改性后得到的高粘度改性沥青，使常温下粘度较高，60℃运动粘度大于20000Pa·s，满足沥青铺装层在钢桥面变形下的追从能力要求，铺装层跟随钢桥面变形而不开裂，抑制了裂缝、推移等病害的产生，延长钢桥面的使用寿命；施工时粘度较低，135℃动力粘度仅2Pa·s，可以在钢桥面上实现不振动压实，防止因桥面共振造成的压实不均引起渗水侵蚀桥面钢板，混凝土具有良好的施工和易性，成本明显低于浇注式和环氧沥青混凝土钢桥面铺装结构。加入石油树脂用于提高所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的流动性。使用所述改性剂可以在加工沥青混合料时直接投放入拌合楼，在一定的拌合温度下，经石料的揉搓搅拌可熔融并均匀分散，喷入沥青后拌和即可完成改性过程，无需经过改性剂与沥青的预先高温改性，节约燃料及减少高温下有害气体排放。

具体实施方式

本发明所提供的一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂，由如下重量百分比组分组成：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物50%～60%，石油树脂12%～41%、芳烃油8%～37%，硅藻土焙烧品0%～26%，辅剂0～3%。

所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（即SBS）为线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物或星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，分子量为70000～200000。

所述石油树脂为C5石油树脂、C9石油树脂或共聚树脂，软化点在90～150℃。加入石油树脂用于提高所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物的流动性。

所述芳烃油在100℃的温度下粘度为18～30Cp；所述芳烃油芳烃含量大于或者等于80%。所述的芳烃油为溶解分散剂。

所述硅藻土焙烧品的粒径为1000～1250目。所述的硅藻土焙烧品为一种活性天然矿物填料，由单细胞水生藻类硅藻的遗骸和软泥固结沉积而成的一种硅质沉积岩焙烧品。

所述辅剂包括：防粘剂、增塑剂和抗氧化剂。

所述防粘剂为固态物理防粘剂，细度≥18万目，主要成分为碳酸钙。

所述增塑剂为物理增塑剂，其应为透明色、白色或浅色，细度≥18万目，所述细度为纳米级细度。所述增塑剂优选为硬脂酸锌。

所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂，熔点为110～125℃，细度≥18万目。具体地，所述受阻酚类抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂1010，化学名称为：四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，分子式C₇₃H₁₀₈O₁₂。

同时，本发明还提供一种所述用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

将50%～60%重量百分比的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、12%～41%重量百分比的石油树脂、0%～26%重量百分比的硅藻土焙烧品、0～3%重量百分比的辅剂在高速搅拌设备中混合均匀，再与8%～37%重量百分比的芳烃油进行搅拌混合，通过螺旋杆挤出机挤出、切粒，挤出温度控制在120～200℃，冷却后即制得用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂。

实施例

按表1的配方进行所述改性剂的生产，挤出造粒后得到本发明所提供的改性剂A、B、C。

表1用于钢桥面专用的高粘度沥青改性剂配方

添加比例（%）	SBS	C5树脂	芳烃油	硅藻土	防粘剂	增塑剂	抗氧化剂	合计
									A	58	25	10	5	1	0.5	0.5	100
B	51	15	20	12.5	0.5	0.5	0.5	100
									C	55	30	13	0	0	1	1	100

按表1的A、B、C三种改性剂，使用60/80号沥青进行改性，得到三种高粘度改性沥青D、E、F后指标如表2。

表2A、B、C改性剂对沥青进行改性后技术指标

注：试验方法按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20）规定的方法执行。

使用表2中的高粘度改性沥青D，配置钢桥面专用沥青混凝土，即公称最大粒径为16mm的高粘度沥青嵌挤密实级配混凝土（PRAC-16）其性能如表3所示。

表3PRAC-16沥青混凝土性能

使用表2中的高粘度改性沥青E，配置钢桥面专用沥青混凝土，即公称最大粒径为13.2mm的高粘度沥青嵌挤密实级配混凝土（PRAC-13）其性能如表4所示。

表4PRAC-13沥青混凝土性能

如表3和表4所示，使用本发明所提供的一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂进行改性后得到的高粘度改性沥青，使混凝土具有良好的层间结合力和变形追从性，抑制了裂缝的产生；同时高粘度沥青在常温下粘度较高的同时，也需要有较低的施工时粘度使沥青混凝土可以通过静碾压实工艺进行压实，采用完全静碾压实的施工工艺，解决沥青混凝土在桥面铺装上由于振动压实引起的压实不足问题。

需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在本发明的上述指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂，其特征在于，所述改性剂由如下重量百分比组分组成：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物50%～60%，石油树脂12%～41%、芳烃油8%～37%，硅藻土焙烧品0%～26%，辅剂0～3%。

2.根据权利要求1所述的一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂，其特征在于，

所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物为线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物或星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，分子量为70000～200000。

3.根据权利要求1所述的一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂，其特征在于，

所述石油树脂为C5石油树脂、C9石油树脂或共聚树脂，软化点在90～150℃。

4.根据权利要求1所述的一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂，其特征在于，

所述芳烃油在100℃的温度下粘度为18～30Cp；

所述芳烃油芳烃含量大于或者等于80%。

5.根据权利要求1所述的一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂，其特征在于，

所述硅藻土焙烧品的粒径为1000～1250目。

6.根据权利要求1所述的一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂，其特征在于，

所述辅剂包括：防粘剂、增塑剂和抗氧化剂。

7.根据权利要求6所述的一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂，其特征在于，

所述防粘剂为固态物理防粘剂，细度≥18万目，主要成分为碳酸钙。

所述增塑剂为物理增塑剂，细度≥18万目；

所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂，熔点为110～125℃，细度≥18万目。

8.根据权利要求7所述的一种用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂，其特征在于，

所述增塑剂为硬脂酸锌。

9.一种如权利要求1～8中任一项所述的用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将50%～60%重量百分比的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、12%～41%重量百分比的石油树脂、0%～26%重量百分比的硅藻土焙烧品、0～3%重量百分比的辅剂在高速搅拌设备中混合均匀，再与8%～37%重量百分比的芳烃油进行搅拌混合，通过螺旋杆挤出机挤出、切粒，挤出温度控制在120～200℃，冷却后即制得用于钢桥面铺装的高粘度沥青改性剂。