CN104402311A

CN104402311A - 一种胶粉改性沥青混合料及其制备方法

Info

Publication number: CN104402311A
Application number: CN201410560234.1A
Authority: CN
Inventors: 周亚军; 杜素军; 杨喜英; 丰功吉
Original assignee: SHANXI JIAOKE (MAURER) BRIDGE ACCESSORIES Co Ltd; Shanxi Province Transport Science Research Institute
Current assignee: SHANXI JIAOKE (MAURER) BRIDGE ACCESSORIES CO., LTD.; China Railway No 3 Engineering Group Co Ltd; Shanxi Province Transport Science Research Institute
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2014-10-20
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2034-10-20
Also published as: CN104402311B

Abstract

本发明涉及到一种胶粉改性沥青混合料及其制备方法。所述沥青混合料由胶粉改性沥青和填料组成，其中胶粉改性沥青的质量百分比为5.9％-7.5％；所述胶粉改性沥青以原料质量份计，包括15-30份橡胶粉、1-2份连接剂、0.2-0.4份助剂、68-84份道路石油沥青；所述填料以原料质量份计，包括100份石料和0-4份水泥填料；所述水泥填料为普通硅酸盐水泥。与现有技术相比，本发明显著降低了生产、摊铺、碾压过程中的温度，降低了能耗，减少了浓烟和有毒气体的排放，可促使胶粉改性沥青混合料大规模推广应用，有助于促进废旧轮胎的回收利用，市场前景广阔。

Description

一种胶粉改性沥青混合料及其制备方法

技术领域

本发明属于沥青基筑路材料技术领域，具体来说，涉及到一种胶粉改性沥青混合料及其制备方法。

背景技术

与普通沥青混合料相比，胶粉改性沥青混合料在路用性能方面有明显的优势，具体表现为：废橡胶沥青作为国际上低噪声路面三大技术措施之一，可以显著降低路面噪声污染，减少噪声对居民的影响，有助于提高居民生活质量；胶粉改性沥青路面高温下有较大的弹性和恢复性，能够提高路面对疲劳裂缝、反射裂缝抵抗能力，提高路面抗车辙永久变形能力，延长道路使用寿命；胶粉改性沥青路面即使在低温下仍具有一定的弹性，车辆行驶时车轮可以破坏路面上的冰层，从而起到抑制路面结冰的作用，增大轮胎与路面之间的滑动阻力，防湿滑、碎冰雪，提高了行车安全系数，增加路面的服务品质；胶粉改性沥青提供了抗滑防眩表面，并且与标志标线颜色对比强烈，增强了夜间行车的可视性，提高夜间行车的安全性。

胶粉改性沥青混合料有湿法和干法两种制备方法。干法制备方法中，胶粉不作为胶结料，而是代替1-3％的细集料用于沥青混凝土中，这种方法只能用于混合料，不必考虑胶粉的改性能力。传统干法工艺简单，可大量利用废旧橡胶，增大混合料阻尼，降低交通噪音，但是对沥青路用性能改善较小，并且当胶粉用量较大时，所铺路面容易出现橡胶粒松散而破坏，使用寿命不及湿法路面。湿法是在沥青与集料混合之前，先将废胶粉与沥青混合的方法。

传统湿法制备要求胶粉在高温沥青(200-224℃)中充分混合，并在高温下反应一段时间(一般至少45分钟)，以保证胶粉与沥青的充分反应。传统湿法制备虽然对路用沥青性能改善较大，但在实际生产应用中存在诸多问题：湿法工艺较为复杂，需要增加搅拌罐和反应罐；生产中产生浓烟、恶臭，环境污染较大；胶粉改性沥青混合后分解出碳黑和油质很高的橡胶聚合物，使沥青混合料过于粘稠，导致施工困难；胶粉改性沥青混合料必须在高温下碾压，导致了沥青的老化，影响路面品质。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可在常温下应用的环保胶粉改性沥青混合料及其制备方法。

本发明所述的沥青混合料由胶粉改性沥青和填料组成，其中胶粉改性沥青的质量百分比为5.9％-7.5％；所述胶粉改性沥青以原料质量份计，包括15-30份橡胶粉、1-2份连接剂、0.2-0.4份助剂、68-84份道路石油沥青；所述填料以原料质量份计，包括100份石料和0-4份水泥填料；所述水泥填料为普通硅酸盐水泥。

本发明所述的胶粉改性沥青混合料，所述助剂为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺与Y型分子筛的混合物。

本发明所述的胶粉改性沥青混合料，所述橡胶粉为优质斜交胎轮胎粉末，粉末平均粒径为40目-60目。

本发明所述的胶粉改性沥青混合料，所述石料的级配类型为AR-AC13，其通过16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、0.6mm、0.075mm筛孔的质量百分率依次为100％、90-100％、70-87％、28-42％、15-25％、8-15％、3-8％。

本发明所述的胶粉改性沥青混合料，所述连接剂由如下方式制得：称取水80质量份，苯乙烯14.8质量份，酰胺类功能性单体3.7质量份，引发剂0.75质量份，乳化剂0.75质量份；所述酰胺类功能性单体为丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺或N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种或几种；所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或几种；所述乳化剂为醇醚羧酸盐、酚醚羧酸盐、失水梨醇酯聚氧乙烯醚、双十二烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐酸盐或吐温中的一种或几种；按水、乳化剂、酰胺类功能性单体、苯乙烯、引发剂顺序投入反应釜中，搅拌均匀水浴加热到70℃，电动搅拌转速120r/min，连续反应7h，得到均匀的聚合物乳液；脱除聚合物乳液中水分及未反应的单体，并烘干至恒重，即得到连接剂。

本发明所述的胶粉改性沥青混合料的制备方法，所述方法具体为：1)将橡胶粉、连接剂、助剂加入到道路石油沥青中，加热到165-175℃，机械搅拌120-300r/min，连续反应45-65min，制备得到胶粉改性沥青；2)将石料加热到160-180℃，搅拌均匀，得混匀石料；3)在混匀石料中加入胶粉改性沥青，搅拌均匀，再加入水泥填料，继续搅拌均匀，即制得胶粉改性沥青混合料。

自制胶粉改性沥青连接剂的主要作用是通过交联反应，实现橡胶粉和沥青间的“桥”状连接，既可以将胶粉改性沥青生产温度降低至170℃，减少浓烟和有毒气体排放，提高胶粉改性沥青储存稳定性，又可以降低胶粉改性沥青混合料粘度，解决普通胶粉改性沥青混合料粘度大、施工困难的问题，改善施工和易性。助剂主要作用是在连接剂、橡胶粉和沥青之间发生的交联反应过程中起催化作用，提高交联反应效率。水泥填料的主要作用是改善混合料水稳定性。

与现有技术相比，本发明所述的胶粉改性沥青混合料显著降低了生产、摊铺、碾压过程中的温度，降低了能耗，减少了浓烟和有毒气体的排放，可促使胶粉改性沥青混合料大规模推广应用，有助于促进废旧轮胎的回收利用，解决传统的堆放、填埋、焚烧废旧轮胎的处理方式带来的严重的环境污染问题和脱硫再生轮胎带来的严重工艺污染和高能耗问题，市场前景广阔。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明所述的环保胶粉改性沥青混合料及其制备方法做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

一种胶粉改性沥青混合料制备方法，包括以下步骤：1)以原料质量份计，将18份橡胶粉、1份连接剂、0.25份助剂加入到80.75份道路石油沥青中，加热到169℃，机械搅拌180r/min，连续反应50min，制备得到胶粉改性沥青；2)另以原料质量份计，取100份石料和2份水泥填料，将100份的石料加热到160℃，搅拌均匀，得混匀石料；3)在混匀石料中加入胶粉改性沥青，搅拌均匀，再加入水泥填料，继续搅拌均匀，胶粉改性沥青加入量占总质量的6.3％，即制得胶粉改性沥青混合料。所述橡胶粉为优质斜交胎轮胎粉末，粉末平均粒度为40目；所述助剂为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺与Y型分子筛的混合物；Y型分子筛与N,N'-间苯撑双马来酰亚胺的质量比为1:10。所述道路石油沥青为中海AH-90沥青；所述的水泥填料为普通硅酸盐水泥；所述的石料类型为AR-AC13，规格见表1。

表1：石料规格

所述连接剂由如下方式制得：称取水80质量份，苯乙烯14.8质量份，丙烯酰胺3.7质量份，过硫酸钠0.75质量份，失水梨醇酯聚氧乙烯醚0.75质量份；按水、失水梨醇酯聚氧乙烯醚、丙烯酰胺、苯乙烯、过硫酸钠顺序投入反应釜中，搅拌均匀水浴加热到70℃，电动搅拌转速120r/min，连续反应7h，得到均匀的聚合物乳液；脱除聚合物乳液中水分及未反应的单体，并烘干至恒重，即得到连接剂。

上述制备的胶粉改性沥青混合料性能指标，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)测试。所得胶粉改性沥青混合料性能见表2：

表2：实施例1胶粉改性沥青混合料性能指标

实施例2

一种胶粉改性沥青混合料制备方法，包括以下步骤：1)以原料质量份计，将22份橡胶粉、1.5份连接剂、0.3份助剂加入到76.5份道路石油沥青中，加热到172℃，机械搅拌200r/min，连续反应60min，制备得到胶粉改性沥青；2)另以原料质量份计，取100份石料和3份水泥填料，将100份的石料加热到160℃，搅拌均匀，得混匀石料；3)在混匀石料中加入胶粉改性沥青，搅拌均匀，再加入水泥填料，继续搅拌均匀，胶粉改性沥青加入量占总质量的6.9％，即制得胶粉改性沥青混合料。所述橡胶粉为优质斜交胎轮胎粉末，粉末平均粒度为50目；所述助剂为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺与Y型分子筛的混合物；所述Y型分子筛与N,N'-间苯撑双马来酰亚胺的质量比为10:1。所述道路石油沥青为中海AH-90沥青；所述的水泥填料为普通硅酸盐水泥；所述的石料类型为AR-AC13，规格见表3。

表3：石料规格

所述连接剂由如下方式制得：称取水80质量份，苯乙烯14.8质量份，N-羟甲基丙烯酰胺3.7质量份，过硫酸铵0.75质量份，吐温0.75质量份；按水、吐温、N-羟甲基丙烯酰胺、苯乙烯、过硫酸铵顺序投入反应釜中，搅拌均匀水浴加热到70℃，电动搅拌转速120r/min，连续反应7h，得到均匀的聚合物乳液；脱除聚合物乳液中水分及未反应的单体，并烘干至恒重，即得到连接剂。

上述制备的胶粉改性沥青混合料性能指标，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)测试。所得胶粉改性沥青混合料性能见表4：

表4：实施例2胶粉改性沥青混合料性能指标

实施例3

一种胶粉改性沥青混合料制备方法，包括以下步骤：1)以原料质量份计，将22份橡胶粉、2份连接剂、0.4份助剂加入到76份道路石油沥青中，加热到169℃，机械搅拌180r/min，连续反应45min，制备得到胶粉改性沥青；2)另以原料质量份计，取100份石料和2份水泥填料，将100份的石料加热到160℃，搅拌均匀，得混匀石料；3)在混匀石料中加入胶粉改性沥青，搅拌均匀，再加入水泥填料，继续搅拌均匀，胶粉改性沥青加入量占总质量的6.6％，即制得胶粉改性沥青混合料。所述橡胶粉为优质斜交胎轮胎粉末，粉末平均粒度为60目；所述连接剂为实施例1制备的连接剂；所述助剂为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺与Y型分子筛的混合物；所述Y型分子筛与N,N'-间苯撑双马来酰亚胺的质量比为1:1。所述道路石油沥青为中海AH-90沥青；所述的水泥填料为普通硅酸盐水泥；所述的石料类型为AR-AC13，规格见表5。

表5：石料规格

上述制备的胶粉改性沥青混合料性能指标，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)测试。所得胶粉改性沥青混合料性能见表6：

表6：实施例3胶粉改性沥青混合料性能指标

Claims

1.一种胶粉改性沥青混合料，其特征在于，所述沥青混合料由胶粉改性沥青和填料组成，其中胶粉改性沥青的质量百分比为5.9％-7.5％；所述胶粉改性沥青以原料质量份计，包括15-30份橡胶粉、1-2份连接剂、0.2-0.4份助剂、68-84份道路石油沥青；所述填料以原料质量份计，包括100份石料和0-4份水泥填料；所述水泥填料为普通硅酸盐水泥。

2.根据权利要求1所述的胶粉改性沥青混合料，其特征在于，所述助剂为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺与Y型分子筛的混合物。

3.根据权利要求1所述的胶粉改性沥青混合料，其特征在于，所述橡胶粉为优质斜交胎轮胎粉末，粉末平均粒径为40目-60目。

4.根据权利要求1所述的胶粉改性沥青混合料，其特征在于，所述石料的级配类型为AR-AC13，其通过16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、0.6mm、0.075mm筛孔的质量百分率依次为100％、90-100％、70-87％、28-42％、15-25％、8-15％、3-8％。

5.根据权利要求1所述的胶粉改性沥青混合料，其特征在于，所述连接剂由如下方式制得：称取水80质量份，苯乙烯14.8质量份，酰胺类功能性单体3.7质量份，引发剂0.75质量份，乳化剂0.75质量份；所述酰胺类功能性单体为丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺或N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种或几种；所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或几种；所述乳化剂为醇醚羧酸盐、酚醚羧酸盐、失水梨醇酯聚氧乙烯醚、双十二烷基胺聚氧乙烯醚双季铵盐酸盐或吐温中的一种或几种；按水、乳化剂、酰胺类功能性单体、苯乙烯、引发剂顺序投入反应釜中，搅拌均匀水浴加热到70℃，电动搅拌转速120r/min，连续反应7h，得到均匀的聚合物乳液；脱除聚合物乳液中水分及未反应的单体，并烘干至恒重，即得到连接剂。

6.根据权利要求1所述的胶粉改性沥青混合料的制备方法，其特征在于，所述方法具体为：1)将橡胶粉、连接剂、助剂加入到道路石油沥青中，加热到165-175℃，机械搅拌120-300r/min，连续反应45-65min，制备得到胶粉改性沥青；2)将石料加热到160-180℃，搅拌均匀，得混匀石料；3)在混匀石料中加入胶粉改性沥青，搅拌均匀，再加入水泥填料，继续搅拌均匀，即制得胶粉改性沥青混合料。