CN104140223B - 一种直投活化橡胶沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种直投活化橡胶沥青混合料，组成包括橡胶粉改性剂:基质沥青:级配石料的质量份数比＝2～5:4～7:88～94，橡胶粉改性剂的组成包括橡胶粉、废机油和塑解剂PCTP，PCTP占橡胶粉改性剂质量的1～3.5％，废机油占橡胶粉改性剂质量的5～12％。其制备方法包括：(1)制备橡胶粉改性剂：按配比将称量好的橡胶粉、废机油和塑解剂PCTP在室温下混合均匀得橡胶粉改性剂；(2)按配比称量级配石料、基质沥青以及橡胶粉改性剂，将矿料加热至180～195℃，加入橡胶粉改性剂，拌和5～60s；然后加入温度为160～170℃的基质沥青，拌和15～75s，控制混合料出料温度为175～190℃。

Description

一种直投活化橡胶沥青混合料及其制备方法

技术领域

本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种直投活化橡胶沥青混合料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着汽车工业和交通运输业的迅速发展，产生了大量废旧轮胎，形成了巨大的“黑色污染”，严重污染生态环境并占用大量的土地资源。轮胎中的橡胶材料内部的复杂的立体网状结构，并且添加了大量的填料和软化油等物质，这些都极大限制了其回收利用，而使用废轮胎来生产胶粉是人们公认的十分合理有效的途径之一。废橡胶粉改性沥青技术因其在环保和对沥青高低温性能的提高上的双重优势，已逐步成为一种理想的路面材料。

传统橡胶沥青混合料的制备工艺分为干法和湿法两种，其中，湿法是将橡胶粉先与沥青拌合通过专门的改性沥青设备制成橡胶改性沥青，然后再与集料拌和制得橡胶沥青混合料；干法则是将橡胶粉作为填料先和集料拌合，然后加入沥青拌制得橡胶粉改性沥青混合料。目前，橡胶沥青混合料的湿法技术已经比较成熟，以其良好的路用性能和经济效益得到公路建设各领域的认同。但是，采用湿法加工橡胶沥青混合料时，需要专用橡胶沥青生产设备，设备投入大，对于一些无改性沥青设备的偏远地区或零星小项目无疑会增加项目成本。湿法工艺加工过程需在高温下反应l-4h，不仅需要消耗大量能源，还会排放出大量烟雾，严重污染周围环境和影响施工人员的身体健康。另外，现有湿法技术是先利用胶粉生产改性沥青，然后将改性沥青运输至项目所在地再跟石料进行拌合，橡胶沥青或胶粉改性沥青在运输过程中容易出现改性沥青的离析现象。干法工艺是直接将高弹性的橡胶颗粒加入集料中，然后喷入热沥青拌制成橡胶沥青混合料,不仅会增加路面的弹性和阻尼性能，还能降低轮胎/路面泵气噪声和减小轮胎振动噪声。另外，干法所用橡胶颗粒加工工艺简单，拌制混合料的工艺简单、费时短，不需要昂贵的橡胶沥青生产设备及能源费用，较湿法工艺经济、效率高。

现有的干法技术是直接将胶粉和石料在高温下进行拌合，这种拌合跟生产常规的沥青混合料一样，在常规的沥青混合料拌和机上完成，不需要专门的改性沥青设备。然而，由于干法加工橡胶沥青混合料时间较短，仅1分钟左右，橡胶沥青混合料中的橡胶颗粒脱硫降解过程不完全，对沥青改性效果不明显，胶粉在混合料中仅起到填充作用，没有发挥胶粉良好的抗疲劳、抗开裂的性能对沥青起到改性作用。另外，由于橡胶颗粒与碎石集料或沥青相容程度较低，橡胶颗粒与矿料之间的粘结性较差，橡胶沥青混凝土难于压实成型，易出现弹簧现象，降低了橡胶沥青混凝土路面的路用性能。

中国专利ZL201010158249.7公开了一种直拌橡胶沥青混合料及其生产方法，该专利先用橡胶粉：己二醇＝100:3～7制得橡胶粉改性剂；然后将矿料加热至210～220℃，石油基质沥青加热至160～170℃，按照级配石料：沥青：橡胶粉改性剂＝89～94：4～6：2～5的重量比例，向矿料中同时加入橡胶粉改性剂和石油基质沥青，拌合40～60s，控制混合料出料温度为180～200℃，得到橡胶沥青混合料。该专利用于制备改性橡胶粉的己二醇成本高，且矿料温度需加热至210～220℃，温度过高，一方面会造成过大的能耗，另一方面，160～170℃的基质沥青在接触到210～220℃矿料的瞬间会引起基质沥青的急剧老化，进而影响路面的长期使用性能。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种直投活化橡胶沥青混合料及其制备方法。本发明的橡胶沥青混合料能够大量处置废旧轮胎橡胶、废机油，且其生产工艺简单、操作容易、成本低，制备的橡胶沥青混合料各项技术指标符合行业标准。

本发明解决其技术问题采用的技术方案为：一种直投活化橡胶沥青混合料，包括基质沥青、橡胶粉改性剂和级配石料，橡胶粉改性剂:基质沥青:级配石料的质量份数比＝2～5:4～7:88～94，所述橡胶粉改性剂的组成包括橡胶粉、废机油和塑解剂PCTP，其中，塑解剂PCTP占橡胶粉改性剂质量的1～3.5％，废机油占橡胶粉改性剂质量的5～12％。

所述橡胶粉由废旧轮胎制得，粒径为40～100目。

所述废机油为汽车发动机内的废机油。

一种直投活化橡胶沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备橡胶粉改性剂：按照上述的配比将称量好的橡胶粉、废机油和塑解剂PCTP在室温下混合均匀得橡胶粉改性剂，将橡胶粉改性剂装入拌合楼粉仓备用；

(2)制备橡胶沥青混合料：按照上述的配比称量级配石料、基质沥青以及橡胶粉改性剂，将级配石料加热至180～195℃，加入橡胶粉改性剂，拌和5～60s，使得橡胶粉改性剂均匀分散在级配石料中；然后加入预先加热至160～170℃的基质沥青，拌和15～75s，控制混合料出料温度为175～190℃，得到橡胶沥青混合料。

塑解剂PCTP为市售，主要成分包括五氯硫酚，别名为五氯苯硫酚，分子式为C₆HC_l5S。

本发明的有益效果是：本发明的直投活化橡胶沥青混合料，通过活化剂废机油和PCTP活化橡胶粉表面，使得胶粉颗粒与沥青之间溶胀反应充分，克服了现有干法技术中胶粉在混合料中仅起到填充的作用，不能充分发挥胶粉的抗开裂抗疲劳作用的不足，本发明无需专门的橡胶沥青加工设备，对加工设备要求低，加工工艺简单，对于偏远地区，或规模小、资金投入受限、零星小项目可以不需要专门的改性沥青或橡胶沥青加工设备即可生产出抗疲劳、抗开裂性能良好的橡胶沥青混合料。本发明可降低工程建设费用，且能有效实现废旧轮胎和废机油再生利用等一系列环保效益，具有很好的应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。

按照本专利所述方法和步骤，分别制备了5个橡胶沥青混合料，具体配方和评价结果见表2中实施例1～5；按同样的方法和步骤制备的3个对比例样品，具体配方和评价结果见表2中对比例1～3。具体制备方法按照如下步骤操作：

(1)制备橡胶粉改性剂：按照表2中的质量份数配比将称量好的橡胶粉、废机油和塑解剂PCTP在室温下混合均匀得到橡胶粉改性剂，表2中废机油的配比使得废机油刚好被橡胶粉完全吸收溶胀，实施例和对比例中橡胶粉选用的是60目废轮胎胶粉。将制备好的橡胶粉改性剂装入拌合楼粉仓备用。

(2)制备橡胶沥青混合料：按照表2中的质量份数配比称量级配石料、基质沥青以及橡胶粉改性剂，将级配石料加热至180～195℃，加入橡胶粉改性剂，拌和5～60s，使得橡胶粉改性剂均匀分散在级配石料中；然后加入预先加热至160～170℃的基质沥青，拌和15～75s，控制混合料出料温度为175～190℃，得到橡胶沥青混合料。所述的级配石料为符合表1的级配要求的规格石料：

表1直投活化橡胶沥青混合料矿料级配组成

表2直投活化橡胶沥青混合料配合比及性能对比表

测试方法：1、沥青混合料车辙试验：T0719—2011；

2、弯曲试验破坏应变：T0715—2011；

3、沥青混合料浸水残留稳定度试验：T0709—2011

4、沥青混合料冻融劈裂试验：T0729—2000

沥青混合料车辙试验表征的是沥青混合料的高温性能，弯曲试验破坏应变表征的是沥青混合料的低温性能，沥青混合料浸水残留稳定度试验和冻融劈裂试验表征的是沥青混合料的抗水损害的性能。由表2可以看出：相对于传统干拌法的橡胶沥青混合料(对比例1～3)，实施例1～5的橡胶沥青混合料具有明显更优良的抗车辙性能、低温性能和抗水损害性能，各项技术指标均明显高于行业标准。本发明可降低工程建设费用，制备工艺简单，不需要昂贵的橡胶沥青生产设备及能源费用，且能有效实现废旧轮胎和废机油再生利用等一系列环保效益，具有很好的应用前景。

Claims (2)

1.一种直投活化橡胶沥青混合料，包括基质沥青、橡胶粉改性剂和级配石料，其特征在于，橡胶粉改性剂:基质沥青:级配石料的质量份数比＝2～5:4～7:88～94，所述橡胶粉改性剂的组成包括橡胶粉、废机油和塑解剂PCTP，其中，塑解剂PCTP占橡胶粉改性剂质量的1～3.5％，废机油占橡胶粉改性剂质量的5～12％；所述橡胶粉由废旧轮胎制得，粒径为40～100目；所述废机油为汽车发动机内的废机油。

2.一种如权利要求1所述直投活化橡胶沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备橡胶粉改性剂：按照权利要求1的配比将称量好的橡胶粉、废机油和塑解剂PCTP在室温下混合均匀得橡胶粉改性剂，将橡胶粉改性剂装入拌合楼粉仓备用；

(2)制备橡胶沥青混合料：按照权利要求1的配比称量级配石料、基质沥青以及橡胶粉改性剂，将级配石料加热至180～195℃，加入橡胶粉改性剂，拌和5～60s，使得橡胶粉改性剂均匀分散在级配石料中；然后加入预先加热至160～170℃的基质沥青，拌和15～75s，控制混合料出料温度为175～190℃，得到橡胶沥青混合料。