CN103360773A

CN103360773A - 一种复合沥青改性剂及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN103360773A
Application number: CN2013103028574A
Authority: CN
Inventors: 黄文通; 潘桂梅
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2033-07-18
Also published as: CN103360773B

Abstract

本发明公开了一种复合沥青改性剂及其制备方法与应用。所述复合沥青改性剂由20～30%的岩沥青、30～40%的10号石油沥青和30～40%的煤沥青组成。所述复合沥青改性剂制备方法为：先将10号石油沥青加热至260～300℃，再加入煤沥青和研磨加工为300～800目粉末颗粒的岩沥青，边加温边搅拌，得到混合均匀的混合物，继续搅拌发育1～2小时；将发育结束后的混合物冷却至室温，然后将其研磨加工至80～200目，得到所述复合沥青改性剂。本发明的复合沥青改性剂可用于拌制改性沥青混合料，改性沥青混合料铺筑在高等级公路和市政道路上。所得的改性沥青混合料具有优异的抗车辙性能、抗水损坏性能和抗老化能力。

Description

一种复合沥青改性剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于沥青改性剂领域，具体涉及一种复合沥青改性剂及其制备方法与应用。

背景技术

随着我国社会经济的迅速发展，交通量急剧增加，公路建设也走上了迅猛发展的阶段，至2011年底，全国高速公路通车总里程已超过8万公里，居世界第二，到2020年中国高速公路通车里程将达到10万公里。在高等级公路中，沥青路面以其良好的力学性能、平整耐磨的表面、平稳舒适的行车性能、扬尘少、振动小、噪音低、施工期短以及养护维修简便等优点得到广泛应用。近年来我国新建的高等级路面中90%以上均采用沥青路面结构型式。大部分高速公路沥青路面的使用状况是良好的，但某些高速公路出现了严重的早期损坏，例如高温车辙、水损坏、疲劳开裂、泛油等病害，其中车辙是主要破坏形式之一。早期损坏导致沥青路面使用寿命缩短，养护成本增加。为此，改性沥青得到广泛应用。目前市场上的沥青改性剂以SBS的应用最为广泛。但由于SBS沥青改性剂价格昂贵，改性设备投资大，改性工艺复杂，能源消耗高，SBS沥青改性剂存在与基质沥青难以相溶的问题，运输和存储均需要加热保温和不间断搅拌，以阻止SBS沥青改性剂与基质沥青的分层离析。近年来，一些新型的沥青改性剂以其技术性能优良、施工简便、经济合理的特点越来越受到重视。

岩沥青是石油在岩石夹缝中经过长达亿万年的沉积、变化，在热、压力、氧化、触媒、细菌的综合作用下生成的沥青类物质。岩沥青分子量很大，软化点高，具有抗车辙、抗剥落、抗老化等优良性能。岩沥青可以直接掺入基质沥青中进行改性，也可以与其他材料复合改性形成复合沥青改性剂。例如，中国专利CN1733869B提出了青川天然沥青矿制品在铺筑石油沥青路面中的应用，岩沥青作为石油沥青改性剂，可以提高沥青的软化点，降低针入度，改善铺筑路面的抗高温性能。中国专利CN100567400C将岩沥青与聚合物按比例复合形成岩沥青复合改性剂，得到很好的使用效果。中国专利CN102690522A（公布日：2012年9月26日）将岩沥青与硅藻土复合形成岩沥青复合改性剂，明显提高了沥青混合料的高温稳定性和抗水损害性能。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种复合沥青改性剂，该复合沥青改性剂呈粉末颗粒状，无需加热保温，改性设备便宜、工艺简单，容易拌和均匀，施工方便。

本发明的另一目的在于提供上述复合沥青改性剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述复合沥青改性剂的应用，该复合沥青改性剂应用于改性沥青混合料的制备，所得的改性沥青混合料具有优异的抗车辙性能、抗水损坏性能和抗老化能力，大幅度地改善了沥青混凝土路面的路用性能，可供高等级公路和市政道路的铺筑使用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合沥青改性剂，所述复合沥青改性剂由以下重量百分比的原料组成：岩沥青20～30%、10号石油沥青30～40%和煤沥青30～40%。

本发明复合沥青改性剂呈粉末颗粒状，无需加热保温，改性设备便宜、工艺简单，容易拌和均匀，施工方便；解决了目前常用的SBS沥青改性剂价格昂贵，改性设备投资大，改性工艺复杂，能源消耗高，与基质沥青难以相溶，运输、存储需要加热保温和不间断搅拌的缺点。

10号石油沥青属于硬质沥青，其高温性能优良，可改善沥青路面的高温稳定性能。煤沥青具有较好的润湿和粘附性能、抗油侵蚀性能好、所筑路面摩擦系数大等路用性能优点。本发明将10号石油沥青、煤沥青与基质沥青共混使用，可起到如下作用：提高与石料的粘附能力、改善路面的坚固性、提高路面抗油侵蚀能力、提高路面抗车辙性能、路面摩擦系数增大。

优选的，所述岩沥青为固态，系天然生成，其中沥青的质量百分含量大于75%，软化点大于150℃。

优选的，所述10号石油沥青符合《建筑石油沥青》GB/T494-2010的技术要求；所述煤沥青符合《煤沥青》GB/T2290-1994的技术要求。

上述复合沥青改性剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）先将10号石油沥青加热至260～300℃，并在搅拌的条件下加入煤沥青和研磨加工为300～800目粉末颗粒的岩沥青，搅拌均匀得到混合物，然后在搅拌的条件下将混合物发育1～2小时；

（2）将步骤（1）发育结束后的混合物冷却至室温，然后将其研磨加工至80～200目，得到所述复合沥青改性剂。

上述复合沥青改性剂应用于改性沥青混合料的制备。

优选的，所述改性沥青混合料通过以下制备方法得到：

（1）将基质沥青加热至150℃，然后加入复合沥青改性剂，同时升温至170℃，搅拌60～120min，得到复合改性沥青；

（2）将集料加热至180～200℃，并干拌5～10s，然后加入矿粉和步骤（1）所得的复合改性沥青，搅拌40～55s，得到所述改性沥青混合料。

优选的，步骤（1）所述的复合改性沥青中，复合沥青改性剂的重量百分比为10～30%，基质沥青的重量百分比为70～90%；步骤（2）所述的集料为碎石或石屑。

优选的，所述改性沥青混合料通过以下制备方法得到：将集料加热至170～190℃，然后加入复合沥青改性剂，干拌8～15s；再加入基质沥青和矿粉，并搅拌40～55s，得到所述改性沥青混合料。

优选的，所述复合沥青改性剂的重量百分比为10～30%，基质沥青的重量百分比为70～90%；所述集料为碎石或石屑。

优选的，所述改性沥青混合料用于高等级公路或市政道路的铺筑。

相对于现有技术，本发明具有以下优点及有益效果：

（1）本发明采用岩沥青、10号石油沥青和煤沥青进行复合改性这一新途径，三者的协同作用可以同时改善沥青及其混合料的高温、低温性能。

（2）本发明的复合沥青改性剂能明显提高沥青混合料的抗车辙性能。加入本发明的复合沥青改性剂后，所得到的复合改性沥青软化点提高，针入度下降，其混合料高温性能得到显著改善，可明显减少路面早期病害。

（3）本发明的复合沥青改性剂完全替代SBS沥青改性剂，从而大大降低成本，储运不需加热保温，应用工艺简单，经济优势明显。

（4）本发明所得的改性沥青混合料的马歇尔稳定度、浸水马歇尔残留稳定度、冻融劈裂残留强度比、车辙动稳定度均明显提高，也就是说改性沥青混合料的高温性能和水稳定性得到明显改善，低温弯曲破坏应变有小幅下降。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

在本发明沥青混合料的制备中，不需特别限定集料和矿粉的加入量。

本发明中所有的搅拌均为本领域常规的搅拌方式，不需特别限定。

实施例1

一种复合沥青改性剂，由以下步骤制备得到：

取25%的岩沥青、40%的10号石油沥青、35%的煤沥青；将岩沥青磨细到400目，将10号石油沥青放入反应釜中加热至300℃，缓慢加入煤沥青，再加入岩沥青，发育1个小时，整个过程全程开动搅拌器；发育结束后，把加工好的沥青放出冷却至室温，再研磨加工到100目，得到复合沥青改性剂。

实施例2

一种复合沥青改性剂，由以下步骤制备得到：

取20%的岩沥青、40%的10号石油沥青、40%的煤沥青；将岩沥青磨细到700目，将10号石油沥青放入反应釜中加热至260℃，缓慢加入煤沥青，再加入岩沥青，发育2个小时，整个过程全程开动搅拌器；发育结束后，把加工好的沥青放出冷却至室温，再研磨加工到200目，得到复合沥青改性剂。

实施例3

一种复合沥青改性剂，由以下步骤制备得到：

取30%的岩沥青、35%的10号石油沥青、35%的煤沥青；将岩沥青磨细到500目，将10号石油沥青放入反应釜中加热至280℃，缓慢加入煤沥青，再加入岩沥青，发育2个小时，整个过程全程开动搅拌器；发育结束后，把加工好的沥青放出冷却至室温，再研磨加工到150目，得到复合沥青改性剂。

实施例1～3中所述的原料百分比为占复合沥青改性剂原料总质量的百分比。

实施例4

一种复合改性沥青，由以下步骤制备得到：

将实施例3的复合沥青改性剂用于制备复合改性沥青：将70号基质沥青加热至150℃，缓慢加入复合沥青改性剂，边添加边升温至170℃，持续搅拌90min，复合沥青改性剂溶解均匀后得到复合改性沥青；

按照复合沥青改性剂的不同掺量，将所制备得到的复合改性沥青进行性能测试，测试方法均采用本技术领域常规的试验方法。复合改性沥青试验结果见表1。

表1复合改性沥青试验结果

表1中复合沥青改性剂掺量是重量百分数。本发明中所述的基质沥青包括各种型号的基质沥青，在本实施例中使用的70号基质沥青仅为其中的一个实施方式，并不是对基质沥青的限定。

实施例5

将实施例4得到的复合改性沥青用于制备改性沥青混合料：将集料加入沥青拌和楼中加温至200℃，在拌缸内将热集料干拌8s，喷入复合改性沥青和矿粉拌和50s，得到改性沥青混合料。将所得的改性沥青混合料进行路用性能评价试验，测试方法均采用本技术领域常规的试验方法。改性沥青混合料试验结果见表2。

表2改性沥青混合料试验结果

表2中复合沥青改性剂掺量是重量百分数。

从表1、表2试验结果可知：掺入复合沥青改性剂后，复合改性沥青的软化点升高、针入度下降、延度缓慢减少，沥青的高温性能明显改善。掺入复合沥青改性剂后，改性沥青混合料的马歇尔稳定度、浸水马歇尔残留稳定度、冻融劈裂残留强度比、车辙动稳定度均明显提高，也就是说改性沥青混合料的高温性能和水稳定性得到明显改善，低温弯曲破坏应变有小幅下降。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种复合沥青改性剂，其特征在于，所述复合沥青改性剂由以下重量百分比的原料组成：岩沥青20～30%、10号石油沥青30～40%和煤沥青30～40%。

2.根据权利要求1所述的复合沥青改性剂，其特征在于，所述岩沥青为固态，系天然生成，其中沥青质量百分含量大于75%，软化点大于150℃。

3.权利要求1或2所述的复合沥青改性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.权利要求1或2所述的复合沥青改性剂的应用，其特征在于，所述复合沥青改性剂用于改性沥青混合料的制备。

5.根据权利要求4所述的复合沥青改性剂的应用，其特征在于，所述改性沥青混合料通过以下方法制备得到：

6.根据权利要求5所述的复合沥青改性剂的应用，其特征在于，步骤（1）所述的复合改性沥青中，复合沥青改性剂的重量百分比为10～30%，基质沥青的重量百分比为70～90%；步骤（2）所述的集料为碎石或石屑。

7.根据权利要求4所述的复合沥青改性剂的应用，其特征在于，所述改性沥青混合料通过以下制备方法得到：将集料加热至170～190℃，然后加入复合沥青改性剂，干拌8～15s；再加入基质沥青和矿粉，并搅拌40～55s，得到所述改性沥青混合料。

8.根据权利要求7所述的复合沥青改性剂的应用，其特征在于，所述复合沥青改性剂的重量百分比为10～30%，基质沥青的重量百分比为70～90%；所述集料为碎石或石屑。

9.根据权利要求4所述的复合沥青改性剂的应用，其特征在于，所述的改性沥青混合料用于高等级公路或市政道路的铺筑。