CN104556888B - 一种沥青混合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沥青混合料及其制备方法，尤其是一种抗车辙、抗拥抱的沥青混合料及其制备方法。本发明的沥青混合料，以沥青混合料的重量百分比计包括以下组分：特制道路石油沥青4.0%～6.0%，水泥1.0%～3.0%，矿粉1.0%～3.0%，集料88.0%～94.0%；制备方法如下：（1）将搅拌釜和集料加热到130～180℃备用，把特制道路石油沥青加热到熔融状态备用；（2）把集料、水泥、矿粉同时添加到搅拌釜中，搅拌均匀；（3）把特制道路石油沥青添加到搅拌釜中，与在搅拌釜中预先拌合均匀的集料、水泥、矿粉搅拌均匀，得到沥青混合料。本发明沥青混合料中由于使用了特制的道路石油沥青，使混合料车辙动稳定度大幅提高，能明显提高沥青路面的抗车辙性能，尤其适用于重交通量或我国南方高温地区容易发生车辙的沥青公路。
Description
技术领域
本发明涉及一种沥青混合料及其制备方法，尤其是一种抗车辙、抗拥抱的沥青混合料及其制备方法。
背景技术
由于运输汽车的大型化和超载，导致沥青路面发生车辙及拥抱现象日趋严重；从胶结料本身而言，沥青的60℃粘度偏低也是引起这一破坏现象的原因之一。沥青的60℃粘度作为表征沥青高温稳定性的指标之一，能够很好地模拟沥青路面在夏季路表温度达到60℃高温时，沥青的抗流动性能。交通部颁布的《公路沥青路面施工技术规范》中“道路石油沥青技术要求”把道路沥青的60℃动力粘度正式列为了道路沥青产品技术指标。因此，如何有效地提高道路石油沥青60℃动力粘度显得尤为重要。
为提高沥青的60℃动力粘度，改善沥青的高温稳定性，特开平8-12977、CN1289818A、CN1076386C等采用氧化或半氧化方法，在一定温度下，通过往沥青中通入空气，使沥青发生氧化、聚合等反应，改变了沥青的组成结构，实现了提高沥青粘度的目的。然而，沥青路面随使用年限的增加，其中的沥青组分会因光照而老化，性质变差，路况质量变坏。而采用氧化法生产沥青实际上是一种使沥青组分在应用于道路之前预先老化的过程，在改善了沥青使用性能的同时也会缩短了沥青在路面上的使用寿命，而且氧化法生产沥青会耗能多，并且产生较多的废气，对人的健康和环境造成不利影响。
CN97116936.5提供了一种60℃粘度较高的重交通道路沥青的生产方法。该沥青由阿曼直馏沥青经丙烷脱油工艺处理后，再经半氧化工艺处理，即采取溶剂抽提和半氧化法结合制备高粘度沥青，但该方法工艺复杂，抽提过程需要大量的溶剂，操作压力较大，溶剂还容易引起火灾；氧化过程同样会产生大量废气，造成空气污染。
CN201210561929.2公开了一种沥青漆，包括：氯化钾、间硝基苯酚、蒽醌、十二烷基苯磺酸钠、四乙基氯化铵、十六烷基三丁基溴化磷、4-溴-1-丁醇、己酸二乙氨基乙醇酯、三氟乙酰丙酮镨。该专利中虽然用到了蒽醌，但该专利目的是制备沥青漆，而不是用于改善道路沥青的60℃粘度。
CN201110441529.3本发明公开了一种高粘度改性沥青，由普通A级沥青、热塑性弹性体、高苯乙烯、增容剂、稳定剂组成，经溶胀、剪切或研磨、发育等工艺步骤得到60℃粘度较高的改性沥青。但该方法对设备要求较为苛刻，材料和设备投资较高，会大幅度增加生产成本，而且产品的储存稳定性存在问题，长时间储存后容易发生分层离析现象。
发明内容
针对现有技术中道路沥青60℃粘度不达标以及沥青路面出现的车辙和拥抱问题，本发明提供了一种沥青混合料及其制备方法，可以提高沥青混合料的抗车辙和抗拥抱性能。本发明沥青混合料采用特制道路石油沥青，由于所用的特制道路石油沥青具有较高的60℃动力粘度，当与集料、水泥、矿粉等结合制备成沥青混合料，可明显改善沥青路面抗车辙和抗拥抱性能。
本发明沥青混合料，以沥青混合料的重量百分比计包括以下组分：
特制道路石油沥青4.0%～6.0%
水泥1.0%～3.0%
矿粉1.0%～3.0%
集料88.0%～94.0%；
其中所述的特制道路石油沥青，按照质量百分比计，包括如下组分：
基质沥青95%～99.9%，优选96.0%～99.8%；
醌类化合物0.1%～5%，优选0.2%～4%。
所用的基质沥青包括由各种原油及不同工艺生产的石油沥青，如减压渣油、直馏沥青、脱油沥青或调合沥青中的一种或几种，基质沥青的针入度可以为40～1401/10mm。
所用的醌类化合物为苯醌、萘醌、菲醌或蒽醌中的一种或几种，选自对苯醌、邻苯醌、α-（1、4）萘醌、β-（1、2）萘醌、对菲醌、邻菲醌、α位蒽醌和β位蒽醌中的一种或几种，优选菲醌和/或蒽醌。
本发明所用的特制道路石油沥青的制备方法，包括如下内容：将基质沥青加热至熔融状态，将醌类化合物添加到基质沥青中，待醌类化合物添加完毕之后，继续搅拌反应一段时间，得到道路石油沥青；其中制备过程在搅拌条件下进行，搅拌速度为800～1500rpm。
其中，所述的基质沥青加热至熔融状态的温度为110～150℃。
所述的醌类化合物的添加采取缓慢加入的方式，添加速度根据添加量进行合理的调整，使得醌类化合物均匀分散于沥青中，添加时间一般为2~15分钟；醌类化合物添加完毕之后，醌类化合物与基质沥青的反应时间为40~80分钟。
本发明特制道路石油沥青，还可以根据需要加入沥青增延剂，所选的增延剂可以为市售产品或自制沥青增延剂，增延剂的添加量为道路石油沥青总重量的1%～5%，道路石油沥青各组分含量之和为100%。
所述的沥青增延剂的制备方法，包括如下内容：以沥青增延剂总重量为基准，在糠醛抽出油中添加30%～60%的橡胶，在130～160℃温度下用剪切机进行剪切分散60~120分钟，然后在130～160℃温度下溶胀发育4~12小时。其中，所用的橡胶原料为颗粒状丁苯橡胶或块状丁苯橡胶，块状丁苯橡胶使用前需破碎成直径为5～20mm的颗粒。
本发明沥青混合料，所用的集料是石灰岩、玄武岩、安山岩或花岗岩集料中的一种或几种，配比符合密级配AC-10、AC-13、AC-16或AC-20中的任意一种。
本发明沥青混合料，所用的水泥为硅酸盐水泥，强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5或62.5R中的任意一种。
本发明沥青混合料，所用的矿粉是由矿石研磨而成，粒径要求小于0.075mm的组分所占比例大于70%。
本发明沥青混合料，沥青混合料的制备方法包括如下内容：（1）将搅拌釜和集料加热到130～180℃备用，把特制道路石油沥青加热到熔融状态备用，温度一般为110～150℃；（2）把集料、水泥、矿粉同时添加到搅拌釜中，混合均匀；（3）把特制道路石油沥青添加到搅拌釜中，与在搅拌釜中预先拌合均匀的集料、水泥、矿粉混合均匀，得到本发明沥青混合料。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
（1）制备本发明所用的特制道路石油沥青时，添加的醌类化合物能够与沥青分子发生化学反应，使沥青中的小分子结合成大分子，增加沥青中沥青质含量，从而有效提高沥青的60℃粘度，改善抗车辙性能；
（2）制备本发明所用的特制道路石油沥青时，添加的醌类化合物与石油沥青具有很好的相容性，产品在储存稳定性好；
（3）制备本发明所用的特制道路石油沥青的生产工艺简单，易于操作，成本低，没有尾气产生，不污染空气。
（4）本发明沥青混合料中由于使用了特制道路石油沥青，使混合料车辙动稳定度大幅提高，能有效提高沥青路面的抗车辙和抗拥抱性能，尤其适用于重交通量或我国南方高温地区容易发生车辙的沥青公路。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的技术方案，但本发明不限于以下实施例。
实施例1
称取盘锦沥青厂生产的减压渣油（针入度为1381/10mm）99.8kg作为基质沥青，加热至110℃；称取对菲醌0.2kg。设定搅拌转速1400rpm，徐徐将对菲醌添加到沥青中，待对菲醌全部添加完毕后，搅拌40分钟，得到本发明所用的特制道路石油沥青。沥青性质见表1。
预先把专用的沥青混合料搅拌釜加热到130℃恒温；把辽阳安山岩集料配制成级配为AC-10集料，总重量为88kg，加热到130℃备用；称取上述特制道路石油沥青6.0kg，加热到110℃备用；分别称取水泥、矿粉各3.0kg。待搅拌釜、集料、沥青温度恒定后，将上述集料、水泥、矿粉一起添加到搅拌釜中，搅拌2分钟；然后将上述称量好的特制道路石油沥青添加到搅拌釜中，搅拌3分钟，得到本发明沥青混合料。把本发明沥青混合料制备成各种沥青混合料试件，进行沥青混合料性能评价实验。本发明沥青混合料性质见表2。
实施例2
称取营口沥青厂生产的调合沥青（针入度为1121/10mm）97.7kg作为基质沥青，加热至120℃；称取邻苯醌1.0kg、α位蒽醌0.9kg、邻菲醌0.4kg，设定搅拌转速1000rpm，徐徐将上述醌类化合物添加到沥青中，既可以分别加入，也可以混合后加入。待全部添加完毕后，搅拌70分钟，得到本发明道路石油沥青。沥青性质见表1。
预先把专用的沥青混合料搅拌釜加热到150℃恒温；把铁岭玄武岩集料配制成级配为AC-16的集料，总重量为94kg，加热到150℃备用；称取上述特制道路石油沥青4.0kg，加热到120℃备用；分别称取水泥、矿粉各1.0kg。待搅拌釜、集料、沥青温度恒定后，将上述集料、水泥、矿粉一起添加到搅拌釜中，搅拌2分钟；然后将上述称量好的特制道路石油沥青添加到搅拌釜中，搅拌3分钟，得到本发明沥青混合料。把本发明沥青混合料制备成各种沥青混合料试件，进行沥青混合料性能评价实验。本发明沥青混合料性质见表2。
实施例3
称取齐鲁石化公司生产的直馏沥青（针入度为961/10mm）98.5kg作为基质沥青，加热至130℃；称取α-（1、4）萘醌0.5kg和β位蒽醌1.0kg，设定搅拌转速1100rpm，徐徐将α-（1、4）萘醌和β位蒽醌添加到沥青中，二者既可以分别加入，也可以混合后加入。待全部添加完毕后，搅拌60分钟，得到本发明道路石油沥青。沥青性质见表1。
预先把专用的沥青混合料搅拌釜加热到160℃恒温；把抚顺石灰岩集料配制成级配为AC-13集料，总重量为91kg，加热到160℃备用；称取上述特制道路石油沥青5.0kg，加热到130℃备用；分别称取水泥、矿粉各2.0kg。待搅拌釜、集料、沥青温度恒定后，将上述集料、水泥、矿粉一起添加到搅拌釜中，搅拌2分钟；然后将上述称量好的特制道路石油沥青添加到搅拌釜中，搅拌3分钟，得到本发明沥青混合料。把本发明沥青混合料制备成各种沥青混合料试件，进行沥青混合料性能评价实验。本发明沥青混合料性质见表2。
实施例4
沥青增延剂的制备：以沥青增延剂总重量为基准，在糠醛抽出油中添加40%的橡胶颗粒，在145℃温度下用剪切机进行剪切分散100分钟，然后在145℃温度下溶胀发育6小时，得到沥青增延剂。
称取茂名石化公司生产的丙烷脱油沥青（针入度为451/10mm）95kg作为基质沥青，加热至150℃；称取制备好的增延剂1kg并预先添加到沥青中；称取对苯醌4kg。设定搅拌转速800rpm，徐徐将对苯醌添加到沥青中，待对苯醌全部添加完毕后，搅拌80分钟，得到本发明道路石油沥青。沥青性质见表1。
预先把专用的沥青混合料搅拌釜加热到180℃恒温；把抚顺石灰岩集料配制成级配为AC-13集料，总重量为91kg，加热到180℃备用；称取上述特制道路石油沥青5.0kg，加热到150℃备用；分别称取水泥、矿粉各2.0kg。待搅拌釜、集料、沥青温度恒定后，将上述集料、水泥、矿粉一起添加到搅拌釜中，搅拌2分钟；然后将上述称量好的特制道路石油沥青添加到搅拌釜中，搅拌3分钟，得到本发明沥青混合料。把本发明沥青混合料制备成各种沥青混合料试件，进行沥青混合料性能评价实验。本发明沥青混合料性质见表2。
比较例1
预先把专用的沥青混合料搅拌釜加热到160℃恒温；把抚顺石灰岩集料配制成级配为AC-13集料，总重量为91kg，加热到160℃备用；称取齐鲁石化公司生产的直馏沥青（针入度为961/10mm）5.0kg，加热到130℃备用；分别称取水泥、矿粉各2.0kg。待搅拌釜、集料、沥青温度恒定后，将上述集料、水泥、矿粉一起添加到搅拌釜中，搅拌2分钟；然后将上述称量好的直馏沥青添加到搅拌釜中，搅拌3分钟，得到沥青混合料。把沥青混合料制备成各种沥青混合料试件，进行沥青混合料性能评价实验。混合料性质见表2。
比较例2
预先把专用的沥青混合料搅拌釜加热到180℃恒温；把抚顺石灰岩集料配制成级配为AC-13集料，总重量为91kg，加热到180℃备用；称取茂名石化公司生产的丙烷脱油沥青（针入度为451/10mm）5.0kg，加热到150℃备用；分别称取水泥、矿粉各2.0kg。待搅拌釜、集料、沥青温度恒定后，将上述集料、水泥、矿粉一起添加到搅拌釜中，搅拌2分钟；然后将上述称量好的丙烷脱油沥青添加到搅拌釜中，搅拌3分钟，得到沥青混合料。把沥青混合料制备成各种沥青混合料试件，进行沥青混合料性能评价实验。混合料性质见表2。
表1实施例道路石油沥青及基质沥青的性质。
[1]JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》。
表2沥青混合料配比及性质。
[1]JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》。
Claims (11)
1.一种沥青混合料，其特征在于以混合料重量百分比计，包括以下组分：
特制道路石油沥青4.0%～6.0%
水泥1.0%～3.0%
矿粉1.0%～3.0%
集料88.0%～94.0%；
其中所述的特制道路石油沥青，以质量百分比计包括以下组分：
基质沥青95%～99.9%；
醌类化合物0.1%～5%。
2.按照权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于：所用的基质沥青为减压渣油、直馏沥青、脱油沥青或调合沥青中的一种或几种，基质沥青的针入度为40～1401/10mm。
3.按照权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于：所用的醌类化合物为苯醌、萘醌、菲醌或蒽醌中的一种或几种。
4.按照权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于：特制道路石油沥青所用的醌类化合物选自对苯醌、邻苯醌、α-（1、4）萘醌、β-（1、2）萘醌、对菲醌、邻菲醌、α位蒽醌和β位蒽醌中的一种或几种。
5.按照权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于：特制道路石油沥青的制备方法包括如下内容：将基质沥青加热至熔融状态，将醌类化合物添加到基质沥青中，待醌类化合物添加完毕之后，继续搅拌反应一段时间，得到道路石油沥青。
6.按照权利要求5所述的沥青混合料，其特征在于：制备特制道路石油沥青过程中，醌类化合物添加完毕之后，醌类化合物与基质沥青的反应时间为40~80分钟。
7.按照权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于：所用的特制道路石油沥青中添加沥青增延剂，所选的增延剂为市售产品或自制沥青增延剂，增延剂的添加量为道路石油沥青总重量的1%～5%；所述的自制沥青增延剂的制备方法，包括如下内容：以沥青增延剂总重量为基准，在糠醛抽出油中添加30%～60%的橡胶，在130～160℃温度下用剪切机进行剪切分散60~120分钟，然后在130～160℃温度下溶胀发育4~12小时，得到沥青增延剂。
8.按照权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于：所用的集料是石灰岩、玄武岩、安山岩或花岗岩集料中的一种或几种，配比符合密级配AC-10、AC-13、AC-16或AC-20中的任意一种。
9.按照权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于：所用的水泥为硅酸盐水泥，强度等级为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5或62.5R中的任意一种。
10.按照权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于：所用的矿粉是由矿石研磨而成，粒径要求小于0.075mm的组分所占比例大于70%。
11.权利要求1~10任一权利要求所述的沥青混合料的制备方法，包括如下内容：（1）将搅拌釜和集料加热到130～180℃备用，把特制道路石油沥青加热到熔融状态备用；（2）把集料、水泥、矿粉同时添加到搅拌釜中，混合均匀；（3）把特制道路石油沥青添加到搅拌釜中，与在搅拌釜中预先拌合均匀的集料、水泥、矿粉混合均匀，得到沥青混合料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |