CN103897410B - 高速公路及道桥用复合改性沥青 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高速公路及道桥用复合改性沥青，原料按重量份包括石油沥青、硅树脂、无机晶须、聚酰亚胺树脂、自由基捕获剂、有机膨润土、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；以硅树脂和聚酰亚胺树脂并借助无机晶须与自由基捕获剂及有机膨润土协同增强改性，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；整个体系具有较高的相容性，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
技术领域
本发明涉及沥青材料，特别涉及一种高速公路及道桥用复合改性沥青。
背景技术
沥青路面业内人士俗称“黑道”，又称柔性路面，其优点为：（1）沥青路面由于车轮与路面两级减振，因此行车舒适性好、噪音小；（2）柔性路面对路基、地基变形或不均匀沉降的适应性强；（3）沥青路面修复速度快，碾压后即可通车。但是该柔性路面通常存在以下缺点：（1）压实的混合料空隙率大，耐水性差，宜产生水损坏，一个雨季就可能造成路面大量破损；（2）沥青材料的温度稳定性差，脆点到软化点之间的温度区间偏小，包不住天然高低温度，冬季易脆裂，夏季易软化；（3）沥青是有机高分子材料，耐老化性差，使用数年后，将产生老化龟裂破坏；（4）平整度的保持性差，不仅沉降会带来平整度劣化，而且材料软化会形成车辙。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高速公路及道桥用复合改性沥青，以提高沥青路面的抗水稳定性，抗高低温性，以及提高沥青的抗老化性能和耐疲劳能力，同时又能增强美观性，给驾驶员在视觉上造成冲击，从而达到提高驾驶员注意力。
本发明的高速公路及道桥用复合改性沥青，原料按重量份包括以下组分：石油沥青55-65份、硅树脂25-35份、无机晶须5-12份、聚酰亚胺树脂10-20份、自由基捕获剂1-10份、有机膨润土1-5份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮5-15份；
进一步，原料按重量份包括以下组分：石油沥青60份、硅树脂30份、无机晶须10份、聚酰亚胺树脂15份、自由基捕获剂5份、有机膨润土5份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮10份；
进一步，所述硅树脂包括甲基苯基硅树脂、甲基硅树脂、有机硅树脂乳液、高温型有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、有机硅聚酯改性树脂中的一种或两种以上混合物；
进一步，所述无机晶须为硼酸铝晶须、钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、氧化锌晶须中的一种或两种以上混合物；
进一步，所述晶须经硅烷偶联剂进行表面处理。
进一步，所述晶须的长度为20～2000μｍ、直径0.5～20μｍ，长径比为40～1000。
进一步，所述自由基捕获剂为2，2-二苯基-1-三硝基苯肼、对苯醌、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及苯基-N-叔丁基硝酮中的一种或两种以上混合物；
进一步，所述石油沥青为90#石油沥青、100#石油沥青、110#石油沥青、120#石油沥青中的一种或两种以上混合物。
本发明的高速公路及道桥用复合改性沥青的制备方法可采用：将石油沥青沥青加热至160～200℃，然后加入硅树脂、无机晶须、聚酰亚胺树脂、自由基捕获剂、有机膨润土、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮搅拌均匀即可。
本发明的有益效果：本发明的高速公路及道桥用复合改性沥青，以硅树脂和聚酰亚胺树脂并借助无机晶须与自由基捕获剂及有机膨润土协同增强改性，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具有高附着力、高强度、低收缩率、耐化学品性和防腐性,又具有优良低温柔韧性、耐磨、耐油、耐老化性能,并且整个体系具有较高的相容性，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
本实施例的高速公路及道桥用复合改性沥青，原料按重量份包括以下组分：石油沥青55-65份、硅树脂25-35份、无机晶须5-12份、聚酰亚胺树脂10-20份、自由基捕获剂1-10份、有机膨润土1-5份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮5-15份。
本实施例中，原料按重量份包括以下组分：石油沥青60份、硅树脂30份、无机晶须10份、聚酰亚胺树脂15份、自由基捕获剂5份、有机膨润土5份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮10份。
本实施例中，所述硅树脂包括甲基苯基硅树脂、甲基硅树脂、有机硅树脂乳液、高温型有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、有机硅聚酯改性树脂中的一种或两种以上混合物。
本实施例中，所述无机晶须为硼酸铝晶须、钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、氧化锌晶须中的一种或两种以上混合物。
本实施例中，所述晶须经硅烷偶联剂进行表面处理。
本实施例中，所述晶须的长度为20～2000μｍ、直径0.5～20μｍ，长径比为40～1000。
本实施例中，所述自由基捕获剂为2，2-二苯基-1-三硝基苯肼、对苯醌、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及苯基-N-叔丁基硝酮中的一种或两种以上混合物。
本实施例中，所述石油沥青为90#石油沥青、100#石油沥青、110#石油沥青、120#石油沥青中的一种或两种以上混合物。
本实施的高速公路及道桥用复合改性沥青的制备方法可采用：将石油沥青沥青加热至160～200℃，然后加入硅树脂、无机晶须、聚酰亚胺树脂、自由基捕获剂、有机膨润土、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮搅拌均匀即可。
下面通过具体实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例一
本实施例的高速公路及道桥用复合改性沥青，原料按重量份包括以下组分：石油沥青60份、硅树脂30份、无机晶须10份、聚酰亚胺树脂15份、自由基捕获剂5份、有机膨润土5份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮10份。
本实施例中，所述硅树脂为甲基苯基硅树脂，本实施例中，将所述甲基苯基硅树脂按照同等重量份替换为甲基硅树脂、有机硅树脂乳液、高温型有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、有机硅聚酯改性树脂中的一种，或按照同等重量份替换为甲基苯基硅树脂与甲基硅树脂、有机硅树脂乳液、高温型有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、有机硅聚酯改性树脂的混合物，均可以实现本发明的目的。
本实施例中，所述无机晶须为硼酸铝晶须，本实施例中，将硼酸铝晶须按照同等重量份替换为钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、氧化锌晶须中的一种，或按照同等重量份替换为硼酸铝晶须与钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、氧化锌晶须的混合物，均可以实现本发明的目的。
本实施例中，所述晶须经硅烷偶联剂进行表面处理；所述晶须的长度为20～2000μｍ、直径0.5～20μｍ，长径比为40～1000。
本实施例中，所述自由基捕获剂为2，2-二苯基-1-三硝基苯肼，本实施例中，将2，2-二苯基-1-三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-亚硝基甲烷以及苯基-N-叔丁基硝酮中的一种，或按照同等重量份替换为2，2-二苯基-1-三硝基苯肼与对苯醌、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及苯基-N-叔丁基硝酮的混合物，均可以实现本发明的目的。
本实施例中，所述石油沥青为90#石油沥青，本实施例中，将所述90#石油沥青按照同等重量份替换为100#石油沥青、110#石油沥青、120#石油沥青中的一种，或按照同等重量份替换为90#石油沥青与100#石油沥青、110#石油沥青、120#石油沥青的混合物，均可以实现本发明的目的。
实施例二
本实施例的高速公路及道桥用复合改性沥青，原料按重量份包括以下组分：石油沥青55份、硅树脂25份、无机晶须5份、聚酰亚胺树脂10份、自由基捕获剂1份、有机膨润土1份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮5份。
本实施例中，所述硅树脂为甲基硅树脂，本实施例中，将所述甲基硅树脂按照同等重量份替换为甲基苯基硅树脂、有机硅树脂乳液、高温型有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、有机硅聚酯改性树脂中的一种，或按照同等重量份替换为甲基硅树脂与甲基苯基硅树脂、有机硅树脂乳液、高温型有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、有机硅聚酯改性树脂的混合物，均可以实现本发明的目的。
本实施例中，所述无机晶须为钛酸钾晶须，本实施例中，将钛酸钾晶须按照同等重量份替换为硼酸铝晶须、硫酸钙晶须、氧化锌晶须中的一种，或按照同等重量份替换为钛酸钾晶须与硼酸铝晶须、硫酸钙晶须、氧化锌晶须的混合物，均可以实现本发明的目的。
本实施例中，所述晶须经硅烷偶联剂进行表面处理；所述晶须的长度为20～2000μｍ、直径0.5～20μｍ，长径比为40～1000。
本实施例中，所述自由基捕获剂为对苯醌，本实施例中，将对苯醌按照同等重量份替换为2，2-二苯基-1-三硝基苯肼、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及苯基-N-叔丁基硝酮中的一种，或按照同等重量份替换为对苯醌与2，2-二苯基-1-三硝基苯肼、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及苯基-N-叔丁基硝酮的混合物，均可以实现本发明的目的。
本实施例中，所述为100#石油沥青，本实施例中，将所述100#石油沥青按照同等重量份替换为90#石油沥青、110#石油沥青、120#石油沥青中的一种，或按照同等重量份替换为90#石油沥青与100#石油沥青、110#石油沥青、120#石油沥青的混合物，均可以实现本发明的目的。
实施例三
本实施例的高速公路及道桥用复合改性沥青，原料按重量份包括以下组分：石油沥青65份、硅树脂35份、无机晶须12份、聚酰亚胺树脂20份、自由基捕获剂10份、有机膨润土5份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮15份。
本实施例中，所述硅树脂为有机硅树脂乳液，本实施例中，将所述有机硅树脂乳液按照同等重量份替换为甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、高温型有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、有机硅聚酯改性树脂中的一种，或按照同等重量份替换为有机硅树脂乳液与甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、高温型有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、有机硅聚酯改性树脂的混合物，均可以实现本发明的目的。
本实施例中，所述无机晶须为硫酸钙晶须，本实施例中，将硫酸钙晶须按照同等重量份替换为钛酸钾晶须、硼酸铝晶须、氧化锌晶须中的一种，或按照同等重量份替换为硫酸钙晶须与钛酸钾晶须、硼酸铝晶须、氧化锌晶须的混合物，均可以实现本发明的目的。
本实施例中，所述晶须经硅烷偶联剂进行表面处理；所述晶须的长度为20～2000μｍ、直径0.5～20μｍ，长径比为40～1000。
本实施例中，所述自由基捕获剂为四甲基苯醌，本实施例中，将四甲基苯醌按照同等重量份替换为对苯醌、2，2-二苯基-1-三硝基苯肼、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及苯基-N-叔丁基硝酮中的一种，或按照同等重量份替换为四甲基苯醌与对苯醌、2，2-二苯基-1-三硝基苯肼、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及苯基-N-叔丁基硝酮的混合物，均可以实现本发明的目的。
本实施例中，所述为110#石油沥青，本实施例中，将所述110#石油沥青按照同等重量份替换为100#石油沥青、90#石油沥青、120#石油沥青中的一种，或按照同等重量份替换为110#石油沥青与100#石油沥青、90#石油沥青、120#石油沥青的混合物，均可以实现本发明的目的。
实施例四
本实施例的高速公路及道桥用复合改性沥青，原料按重量份包括以下组分：石油沥青55份、硅树脂25份、无机晶须12份、聚酰亚胺树脂10份、自由基捕获剂10份、有机膨润土1份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮15份。
本实施例中，所述硅树脂为高温型有机硅树脂，本实施例中，将所述高温型有机硅树脂按照同等重量份替换为甲基硅树脂、有机硅树脂乳液、甲基苯基硅树脂、环氧改性有机硅树脂、有机硅聚酯改性树脂中的一种，或按照同等重量份替换为高温型有机硅树脂与甲基硅树脂、有机硅树脂乳液、甲基苯基硅树脂、环氧改性有机硅树脂、有机硅聚酯改性树脂的混合物，均可以实现本发明的目的。
本实施例中，所述无机晶须为氧化锌晶须，本实施例中，将氧化锌晶须按照同等重量份替换为钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、硼酸铝晶须中的一种，或按照同等重量份替换为氧化锌晶须与钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、硼酸铝晶须的混合物，均可以实现本发明的目的。
本实施例中，所述晶须经硅烷偶联剂进行表面处理；所述晶须的长度为20～2000μｍ、直径0.5～20μｍ，长径比为40～1000。
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、2，2-二苯基-1-三硝基苯肼以及苯基-N-叔丁基硝酮中的一种，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、2，2-二苯基-1-三硝基苯肼以及苯基-N-叔丁基硝酮的混合物，均可以实现本发明的目的。
本实施例中，所述为120#石油沥青，本实施例中，将所述120#石油沥青按照同等重量份替换为100#石油沥青、110#石油沥青、90#石油沥青中的一种，或按照同等重量份替换为120#石油沥青与100#石油沥青、110#石油沥青、90#石油沥青的混合物，均可以实现本发明的目的。
实施例五
本实施例的高速公路及道桥用复合改性沥青，原料按重量份包括以下组分：石油沥青65份、硅树脂25份、无机晶须5份、聚酰亚胺树脂20份、自由基捕获剂1份、有机膨润土5份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮5份。
本实施例中，所述硅树脂为环氧改性有机硅树脂，本实施例中，将所述环氧改性有机硅树脂按照同等重量份替换为甲基硅树脂、有机硅树脂乳液、高温型有机硅树脂、甲基苯基硅树脂、有机硅聚酯改性树脂中的一种，或按照同等重量份替换为环氧改性有机硅树脂与甲基硅树脂、有机硅树脂乳液、高温型有机硅树脂、甲基苯基硅树脂、有机硅聚酯改性树脂的混合物，均可以实现本发明的目的。
本实施例中，所述无机晶须为硫酸钙晶须，本实施例中，将硫酸钙晶须按照同等重量份替换为钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、氧化锌晶须中的一种，或按照同等重量份替换为硫酸钙晶须与钛酸钾晶须、硼酸铝晶须、氧化锌晶须的混合物，均可以实现本发明的目的。
本实施例中，所述晶须经硅烷偶联剂进行表面处理；所述晶须的长度为20～2000μｍ、直径0.5～20μｍ，长径比为40～1000。
本实施例中，所述自由基捕获剂为苯基-N-叔丁基硝酮，本实施例中，将苯基-N-叔丁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2，2-二苯基-1-三硝基苯肼中的一种，或按照同等重量份替换为苯基-N-叔丁基硝酮与对苯醌、四甲基苯醌、2-甲基-2-亚硝基甲烷以及2，2-二苯基-1-三硝基苯肼的混合物，均可以实现本发明的目的。
本实施例中，所述为90#石油沥青，本实施例中，将所述90#石油沥青按照同等重量份替换为100#石油沥青、110#石油沥青、120#石油沥青中的一种，或按照同等重量份替换为90#石油沥青与100#石油沥青、110#石油沥青、120#石油沥青的混合物，均可以实现本发明的目的。
将上述高速公路及道桥用复合改性沥青按照一定集料配比，确定油石比后，拌入集料，在一定时间内铺装在路面上并压实。
表1：复合改性沥青性能
| 项目 | 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | 例5 |
| 拉伸强度/MPa | 15.65 | 13.58 | 14.81 | 10.88 | 11.60 |
| 断裂延伸率/% | 180 | 175 | 150 | 155 | 168 |
通过车辙试验
试验结果如表2：
表3，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 |
| 冻融劈裂强度（%） | 99.8 | 99.6 | 90.8 | 89.8 | 96 |
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 (8)
1.一种高速公路及道桥用复合改性沥青，其特征在于：原料按重量份包括以下组分：石油沥青55-65份、硅树脂25-35份、无机晶须5-12份、聚酰亚胺树脂10-20份、自由基捕获剂1-10份、有机膨润土1-5份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮5-15份。
2.根据权利要求1所述的高速公路及道桥用复合改性沥青，其特征在于：材料原料按重量份包括以下组分：石油沥青60份、硅树脂30份、无机晶须10份、聚酰亚胺树脂15份、自由基捕获剂5份、有机膨润土5份、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮10份。
3.根据权利要求2所述的高速公路及道桥用复合改性沥青，其特征在于：所述硅树脂包括甲基苯基硅树脂、甲基硅树脂、有机硅树脂乳液、高温型有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、有机硅聚酯改性树脂中的一种或两种以上混合物。
4.根据权利要求3所述的高速公路及道桥用复合改性沥青，其特征在于：所述无机晶须为硼酸铝晶须、钛酸钾晶须、硫酸钙晶须、氧化锌晶须中的一种或两种以上混合物。
5.根据权利要求4所述的高速公路及道桥用复合改性沥青，其特征在于：所述晶须经硅烷偶联剂进行表面处理。
6.根据权利要求5所述的高速公路及道桥用复合改性沥青，其特征在于：所述晶须的长度为20～2000μm、直径0.5～20μm，长径比为40～1000。
7.根据权利要求6所述的高速公路及道桥用复合改性沥青，其特征在于：所述自由基捕获剂为2，2-二苯基-1-三硝基苯肼、对苯醌、四甲基苯醌以及苯基-N-叔丁基硝酮中的一种或两种以上混合物。
8.根据权利要求7所述的高速公路及道桥用复合改性沥青，其特征在于：所述石油沥青为90#石油沥青、100#石油沥青、110#石油沥青、120#石油沥青中的一种或两种以上混合物。
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