CN103709768B - 沥青路面改性剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种沥青路面改性剂，改性剂原料按重量份包括沥青材料、环氧树脂、矿物纤维、α-烯烃和顺丁烯二酸的共聚物、乙酸乙酯、自由基捕获剂、有机膨润土、中空聚合物微球；沥青材料与高分子聚合物之间发生相互侵入的扩散，沥青分子填充在聚合物大分子的间隙内，同时聚合物分子的某些链节扩散进入沥青分子中，从而形成交联的网状结构，具有良好的亲油性能，能够将油分子束缚于交联的网状结构内，并借助矿物纤维与自由基捕获剂及有机膨润土协同增强，进而减少自由沥青、使沥青膜处于比较稳定的状态，增强胶浆粘滞性，既能提高沥青软化点和针入度，增强高温动稳定性提高抗车辙能力以及减少低温条件下裂缝的产生，同时通过增强沥青胶浆的粘附性以提高握裹力进而提高水稳定性。因此，本发明的用于沥青路面的改性剂具有高温稳定，抗老化性好，低温抗裂优良，弹性效果好，夏天不外移，冬天不变脆，适应寒冷温差地区，使用寿命长的特性。

Description

沥青路面改性剂

技术领域

本发明涉及交通路面加铺材料技术领域，特别涉及一种新型沥青路面改性剂。

背景技术

沥青路面因为高温引起的破坏有车辙、拥包、推挤、泛油、搓板等形式。车辙是在高温条件下沥青路面受荷载作用,混合料发生竖向压密或混合料侧移产生的不能恢复的永久变形。车辙的危害体现在两个方面,一是影响行车舒适性,二是对交通安全构成威胁。影响沥青混合料高温稳定性的因素是多方面的,包括测试方法、材料因素、环境因素等,要控制好车辙的发生,需要多方面因素综合考虑,抓住主要矛盾,使车辙得到控制。

车辙的类型大体可分为以下几类：

①由于路面基层或路基强度不够，在行车作用下路基或基层发生变形使路面出现车辙，一般称为结构性车辙。

②由于沥青混合料的高温稳定性差，抗剪强度不足，造成沥青混合料在车辆作用下出现侧向推移，这类变形一般称为失稳性车辙。

③在冬季某些冰冻滑溜路段，车辆使用防滑链或采用带钉轮胎，造成路面的严重磨损，这类车辙一般称为磨损性车辙。

另外高温对沥青路面也有影响：沥青路面工作期间,经受不同的温度和湿度环境,沥青混凝土是一种粘弹性材料,它的物理力学性能与温度密切相关,也与荷载作用时间有关。在夏季气温25度以上,这时沥青路面表面温度达到40度以上,已经达到或超过道路沥青的软化点温度,在汽车荷载作用下,永久性变形容易产生,并且随着温度提高和荷载加重,变形将加大。在低于25时,一般不会产生严重的变形。根据实验研究的结论,高温环境通常是指25～35度的气温条件。服役过程中环境的高温使沥青混合料中沥青变软，在重型车辆的碾压下会使得混合料中集料发生位移，位移的累积会导致路面变形，直接表现为车辙病害；若各面层粘结措施不好，在高温下集料的位移还会沿着行车方向进行，直接表现为推移病害。在冬季气温骤降时，土基和路面基由于受温度变化，冬季冻冰产生的膨胀，导致路基和基层产生裂缝并反射到沥青面层，沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长，同时劲度急剧增大，超过混合料的极限强度或极限拉伸应变而产生开裂。随着温度的反复升降，温度应力使混合料的极限拉伸应变变小，再加上沥青的老化使沥青的劲度增高，应力松弛性能降低，开裂随着路龄的增加而越来越严重。

因此，需要对沥青进行改性，进而提高沥青混合料的高温抗车辙、低温抗裂性能以及抗车辙能力和水稳定性，有效减少沥青路面的病害。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于沥青路面的改性剂，提高沥青混合料的高温抗车辙、低温抗裂性能以及抗车辙能力和水稳定性，有效减少沥青路面的病害。

本发明的新型沥青路面改性剂，改性剂原料按重量份包括以下组分：沥青材料5-15份、环氧树脂35-45份、矿物纤维4-10份、α-烯烃和顺丁烯二酸的共聚物15-20份、乙酸乙酯4-8份、自由基捕获剂1-10份、有机膨润土1-5份、中空聚合物微球1-10份；

进一步，所述矿物纤维为玄武岩纤维、安山岩纤维、辉绿岩纤维中的一种或两种以上混合物；

进一步，所述矿物纤维为表面经膨胀处理的短切纤维，所述纤维长度为10-20mm，直径为10-15μm；

进一步，所述自由基捕获剂为1，1-二苯基-2-三硝基苯肼、对苯醌、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及N-叔丁基-α-苯基硝酮中的一种或两种以上混合物；

进一步，所述的沥青材料为天然沥青、煤焦沥青、石油沥青中的一种或两种以上混合物；

进一步，所述中空聚合物微球为具有交联结构的聚二乙烯苯空心微球或聚甲基丙烯酸－二乙烯苯空心微球。

本发明的有益效果：

本发明的新型沥青路面改性剂，沥青材料与高分子聚合物之间发生相互侵入的扩散，沥青分子填充在聚合物大分子的间隙内，同时聚合物分子的某些链节扩散进入沥青分子中，从而形成交联的网状结构，具有良好的亲油性能，能够将油分子束缚于交联的网状结构内，并借助矿物纤维与自由基捕获剂及有机膨润土协同增强，进而减少自由沥青、使沥青膜处于比较稳定的状态，增强胶浆粘滞性，既能提高沥青软化点和针入度，增强高温动稳定性提高抗车辙能力以及减少低温条件下裂缝的产生，同时通过增强沥青胶浆的粘附性以提高握裹力进而提高水稳定性。因此，本发明的用于沥青路面的改性剂具有高温稳定，抗老化性好，低温抗裂优良，弹性效果好，夏天不外移，冬天不变脆，适应寒冷温差地区，使用寿命长的特性。

具体实施方式

本实施例的新型沥青路面改性剂，改性剂原料按重量份包括以下组分：沥青材料5-15份、环氧树脂35-45份、矿物纤维4-10份、α-烯烃和顺丁烯二酸的共聚物15-20份、乙酸乙酯4-8份、自由基捕获剂1-10份、有机膨润土1-5份、中空聚合物微球1-10份。

本实施例中，所述矿物纤维为玄武岩纤维、安山岩纤维、辉绿岩纤维中的一种或两种以上混合物。

本实施例中，所述矿物纤维为表面经膨胀处理的短切纤维，经1450-1500高温熔融后快速拉制成连续纤维并切成长度为10-20mm，直径为10-15μm的短切纤维。

本实施例中，所述自由基捕获剂为1，1-二苯基-2-三硝基苯肼、对苯醌、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及N-叔丁基-α-苯基硝酮中的一种或两种以上混合物。

本实施例中，所述的沥青材料为天然沥青、煤焦沥青、石油沥青中的一种或两种以上混合物。

本实施例中，所述中空聚合物微球为具有交联结构的聚二乙烯苯空心微球或聚甲基丙烯酸－二乙烯苯空心微球。

下面通过具体实施例对本发明的用于沥青路面的改性剂做进一步的阐述。

实施例一

本实施例的新型沥青路面改性剂，改性剂原料按重量份包括以下组分：沥青材料5份、环氧树脂35份、矿物纤维4份、α-烯烃和顺丁烯二酸的共聚物15份、乙酸乙酯4份、自由基捕获剂1份、有机膨润土1份、中空聚合物微球1份。

本实施例中，所述矿物纤维为玄武岩纤维；本实施例中，将玄武岩纤维按照同等重量份替换为安山岩纤维、辉绿岩纤维中的一种；或按照同等重量份替换为玄武岩纤维与安山岩纤维、辉绿岩纤维的混合物，均得合格的改性剂，所得产品性质并无明显差别。

本实施例中，所述矿物纤维为表面经膨胀处理的短切纤维，经1450-1500高温熔融后快速拉制成连续纤维并切成长度为10-20mm，直径为10-15μm的短切纤维。

本实施例中，所述自由基捕获剂为1，1-二苯基-2-三硝基苯肼，本实施例中，将所述1，1-二苯基-2-三硝基苯肼按照同等重量份替换为对苯醌、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及N-叔丁基-α-苯基硝酮中的一种，或按照同等重量份替换为1，1-二苯基-2-三硝基苯肼与对苯醌、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及N-叔丁基-α-苯基硝酮的混合物，均得合格的改性剂，所得产品性质并无明显差别。

本实施例中，所述的沥青为天然沥青，本实施例中，将天然沥青按照同等重量份替换为煤焦沥青、石油沥青中的一种，或者按照同等重量份替换为天然沥青与煤焦沥青、石油沥青的混合物，均得合格的改性剂。

本实施例中，所述中空聚合物微球为具有交联结构的聚二乙烯苯空心微球。

将各组分混合均匀后通过双螺杆挤出机挤出造粒，在挤出温度为120-200℃下拉条造粒后加入沥青混合料中，混合料混合后进行摊铺，摊铺后可以紧跟摊铺机碾压。

实施例二

本实施例的新型沥青路面改性剂，改性剂原料按重量份包括以下组分：沥青材料15份、环氧树脂45份、矿物纤维10份、α-烯烃和顺丁烯二酸的共聚物20份、乙酸乙酯8份、自由基捕获剂10份、有机膨润土5份、中空聚合物微球10份。

本实施例中，所述矿物纤维为安山岩纤维；本实施例中，将安山岩纤维按照同等重量份替换为玄武岩纤维、辉绿岩纤维中的一种；或按照同等重量份替换为安山岩纤维与玄武岩纤维、辉绿岩纤维的混合物，均得合格的改性剂，所得产品性质并无明显差别。

本实施例中，所述矿物纤维为表面经膨胀处理的短切纤维，经1450-1500高温熔融后快速拉制成连续纤维并切成长度为10-20mm，直径为10-15μm的短切纤维。

本实施例中，所述自由基捕获剂为对苯醌，本实施例中，将所述对苯醌按照同等重量份替换为1，1-二苯基-2-三硝基苯肼、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及N-叔丁基-α-苯基硝酮中的一种，或按照同等重量份替换为对苯醌与1，1-二苯基-2-三硝基苯肼、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及N-叔丁基-α-苯基硝酮的混合物，均得合格的改性剂，所得产品性质并无明显差别。

本实施例中，所述的沥青为煤焦沥青，本实施例中，将煤焦沥青按照同等重量份替换为天然沥青、石油沥青中的一种，或者按照同等重量份替换为天然沥青与煤焦沥青、石油沥青的混合物，均得合格的改性剂。

本实施例中，所述中空聚合物微球为具有交联结构的聚甲基丙烯酸－二乙烯苯空心微球。

实施例三

本实施例的新型沥青路面改性剂，改性剂原料按重量份包括以下组分：沥青材料5份、环氧树脂35份、矿物纤维4份、α-烯烃和顺丁烯二酸的共聚物15份、乙酸乙酯4份、自由基捕获剂1份、有机膨润土1份、中空聚合物微球1份。

本实施例中，所述矿物纤维为辉绿岩纤维；本实施例中，将辉绿岩纤维按照同等重量份替换为安山岩纤维、玄武岩纤维中的一种；或按照同等重量份替换为辉绿岩纤维与安山岩纤维、玄武岩纤维的混合物，均得合格的改性剂，所得产品性质并无明显差别。

本实施例中，所述矿物纤维为表面经膨胀处理的短切纤维，经1450-1500高温熔融后快速拉制成连续纤维并切成长度为10-20mm，直径为10-15μm的短切纤维。

本实施例中，所述自由基捕获剂为四甲基苯醌，本实施例中，将所述四甲基苯醌按照同等重量份替换为对苯醌、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及N-叔丁基-α-苯基硝酮中的一种，或按照同等重量份替换为四甲基苯醌与对苯醌、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及N-叔丁基-α-苯基硝酮的混合物，均得合格的改性剂，所得产品性质并无明显差别。

本实施例中，所述的沥青为石油沥青，本实施例中，将石油沥青按照同等重量份替换为煤焦沥青、天然沥青中的一种，或者按照同等重量份替换为石油沥青与煤焦沥青、天然沥青的混合物，均得合格的改性剂。

本实施例中，所述中空聚合物微球为具有交联结构的聚二乙烯苯空心微球。

实施例四

本实施例的新型沥青路面改性剂，改性剂原料按重量份包括以下组分：沥青材料10份、环氧树脂35份、矿物纤维6份、α-烯烃和顺丁烯二酸的共聚物15份、乙酸乙酯5份、自由基捕获剂1份、有机膨润土3份、中空聚合物微球1份。

本实施例中，所述矿物纤维为玄武岩纤维；本实施例中，将玄武岩纤维按照同等重量份替换为安山岩纤维、辉绿岩纤维中的一种；或按照同等重量份替换为玄武岩纤维与安山岩纤维、辉绿岩纤维的混合物，均得合格的改性剂，所得产品性质并无明显差别。

本实施例中，所述矿物纤维为表面经膨胀处理的短切纤维，经1450-1500高温熔融后快速拉制成连续纤维并切成长度为10-20mm，直径为10-15μm的短切纤维。

本实施例中，所述自由基捕获剂为2-甲基-2-亚硝基甲烷，本实施例中，将所述2-甲基-2-亚硝基甲烷按照同等重量份替换为对苯醌、四甲基苯醌、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼以及N-叔丁基-α-苯基硝酮中的一种，或按照同等重量份替换为2-甲基-2-亚硝基甲烷与对苯醌、四甲基苯醌、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼以及N-叔丁基-α-苯基硝酮的混合物，均得合格的改性剂，所得产品性质并无明显差别。

本实施例中，所述的沥青为天然沥青，本实施例中，将天然沥青按照同等重量份替换为煤焦沥青、石油沥青中的一种，或者按照同等重量份替换为天然沥青与煤焦沥青、石油沥青的混合物，均得合格的改性剂。

本实施例中，所述中空聚合物微球为具有交联结构的聚二乙烯苯空心微球、聚甲基丙烯酸－二乙烯苯空心微球。

实施例五

本实施例的新型沥青路面改性剂，改性剂原料按重量份包括以下组分：沥青材料15份、环氧树脂38份、矿物纤维10份、α-烯烃和顺丁烯二酸的共聚物18份、乙酸乙酯8份、自由基捕获剂2份、有机膨润土5份、中空聚合物微球10份。

本实施例中，所述矿物纤维为玄武岩纤维；本实施例中，将玄武岩纤维按照同等重量份替换为安山岩纤维、辉绿岩纤维中的一种；或按照同等重量份替换为玄武岩纤维与安山岩纤维、辉绿岩纤维的混合物，均得合格的改性剂，所得产品性质并无明显差别。

本实施例中，所述矿物纤维为表面经膨胀处理的短切纤维，经1450-1500高温熔融后快速拉制成连续纤维并切成长度为10-20mm，直径为10-15μm的短切纤维。

本实施例中，所述自由基捕获剂为N-叔丁基-α-苯基硝酮，本实施例中，将所述N-叔丁基-α-苯基硝酮按照同等重量份替换为对苯醌、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及1，1-二苯基-2-三硝基苯肼中的一种，或按照同等重量份替换为N-叔丁基-α-苯基硝酮与对苯醌、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及1，1-二苯基-2-三硝基苯肼的混合物，均得合格的改性剂，所得产品性质并无明显差别。

本实施例中，所述的沥青为煤焦沥青，本实施例中，将煤焦沥青按照同等重量份替换为天然沥青、石油沥青中的一种，或者按照同等重量份替换为煤焦沥青与天然沥青、石油沥青的混合物，均得合格的改性剂。

本实施例中，所述中空聚合物微球为具有交联结构的聚二乙烯苯空心微球。

实施例六

本实施例的新型沥青路面改性剂，改性剂原料按重量份包括以下组分：沥青材料5份、环氧树脂45份、矿物纤维4份、α-烯烃和顺丁烯二酸的共聚物20份、乙酸乙酯4份、自由基捕获剂10份、有机膨润土1份、中空聚合物微球10份。

本实施例中，所述矿物纤维为玄武岩纤维；本实施例中，将玄武岩纤维按照同等重量份替换为安山岩纤维、辉绿岩纤维中的一种；或按照同等重量份替换为玄武岩纤维与安山岩纤维、辉绿岩纤维的混合物，均得合格的改性剂，所得产品性质并无明显差别。

本实施例中，所述矿物纤维为表面经膨胀处理的短切纤维，经1450-1500高温熔融后快速拉制成连续纤维并切成长度为10-20mm，直径为10-15μm的短切纤维。

本实施例中，所述自由基捕获剂为2-甲基-2-亚硝基甲烷，本实施例中，将所述2-甲基-2-亚硝基甲烷按照同等重量份替换为对苯醌、四甲基苯醌、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼以及N-叔丁基-α-苯基硝酮中的一种，或按照同等重量份替换为2-甲基-2-亚硝基甲烷与对苯醌、四甲基苯醌、1，1-二苯基-2-三硝基苯肼以及N-叔丁基-α-苯基硝酮的混合物，均得合格的改性剂，所得产品性质并无明显差别。

本实施例中，所述的沥青为天然沥青，本实施例中，将天然沥青按照同等重量份替换为煤焦沥青、石油沥青中的一种，或者按照同等重量份替换为天然沥青与煤焦沥青、石油沥青的混合物，均得合格的改性剂。

本实施例中，所述中空聚合物微球为具有交联结构的聚二乙烯苯空心微球、聚甲基丙烯酸－二乙烯苯空心微球。

将新型沥青路面改性剂按0.2％的比例加入到沥青混合料中；通过车辙试验，试验结果如下：

冻融劈裂试验结果：(双面击实50次)

项目	例1	例2	例3	例4	例5	例六
							冻融劈裂强度(％)	99.8	99.6	90.8	89.8	96	95

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种沥青路面改性剂，其特征在于：改性剂原料按重量份包括以下组分：沥青材料5-15份、环氧树脂35-45份、矿物纤维4-10份、α-烯烃和顺丁烯二酸的共聚物15-20份、乙酸乙酯4-8份、自由基捕获剂1-10份、有机膨润土1-5份、中空聚合物微球1-10份。

2.根据权利要求1所述的沥青路面改性剂，其特征在于：所述矿物纤维为玄武岩纤维、安山岩纤维、辉绿岩纤维中的一种或两种以上混合物。

3.根据权利要求2所述的沥青路面改性剂，其特征在于：所述矿物纤维为表面经膨胀处理的短切纤维，所述纤维长度为10-20mm，直径为10-15μm。

4.根据权利要求3所述的沥青路面改性剂，其特征在于：所述自由基捕获剂为1，1-二苯基-2-三硝基苯肼、对苯醌、四甲基苯醌、N-叔丁基-α-苯基硝酮中的一种或两种以上混合物。

5.根据权利要求4所述的沥青路面改性剂，其特征在于：所述的沥青材料为天然沥青、煤焦沥青、石油沥青中的一种或两种以上混合物。

6.根据权利要求5所述的沥青路面改性剂，其特征在于：所述中空聚合物微球为具有交联结构的聚二乙烯苯空心微球或聚甲基丙烯酸－二乙烯苯空心微球。