CN104861673A - 一种掺经表面处治的玄武岩纤维与废胎胶粉的沥青胶结料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掺经表面处治的玄武岩纤维与废胎胶粉的沥青胶结料。该沥青胶结料组成为：82.7~86.3质量份的基质沥青；13.1~16.4质量份的经表面处治的废胎胶粉；0.6~0.9质量份的经表面处治的玄武岩纤维；各组分的质量之和为100，其中表面处治废胎胶粉和玄武岩纤维的材料为偶联剂溶液；偶联剂溶液组成要求为：偶联剂∶水∶乙醇=1∶3~6∶10~20。该沥青胶结料主要适用于夏季高温地区的沥青路面中，可有效提高沥青路面的抗车辙能力和抗开裂能力，减少沥青路面养护维修费用，延长沥青路面的使用寿命。

Description

一种掺经表面处治的玄武岩纤维与废胎胶粉的沥青胶结料

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，涉及一种掺经表面处治的玄武岩纤维与废胎胶粉的沥青胶结料。

背景技术

沥青路面因其良好的行车舒适性和优越的使用性能，得到了广泛应用，90%以上的高速公路、一级公路和城市道路均采用沥青路面。然而，随着社会经济高速发展，道路运输中不断增加的重载车流量严重影响了沥青路面的使用寿命。因此，对沥青路面的性能要求也不断增加，高性能的沥青胶结料的研发也成为了公路建设的重要发展方向。

沥青混合料是典型的热流变材料，其力学特性对温度、加荷时间和荷载大小具有高度的敏感性。在南方夏季高温地区，交通量大、重荷载车辆多的路段，非常容易产生车辙病害，严重影响行车质量和交通安全，降低沥青路面的使用寿命。

玄武岩纤维，是玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，具有良好的抗拉强度、电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等优越性能。此外，玄武岩纤维是一种绿色、环保材料，它的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，我国已把玄武岩纤维列为我国重点发展的四大纤维之一。将玄武岩纤维添加到沥青中，可以增强沥青胶结料的强度及抗疲劳性能，进而可增强沥青混合料的高温性能、抗裂性能、水稳定性。

废弃轮胎的资源利用已成为中国政府需要解决的问题，然而，在道路工程建设中，橡胶沥青是一种很好的粘结材料。将废胎胶粉添加到沥青中，不但保证了优良的路用性能，同时利用了大量废旧轮胎，起到变废为宝、节约资源、低碳环保的作用。

偶联剂是一种具有两不同性质官能团的物质，其分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团，一个是亲无机物的基团，易与无机物表面起化学反应；另一个是亲有机物的基团，能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。因此偶联剂被称作“分子桥”，用以改善无机物与有机物之间的界面作用，从而大大提高复合材料的性能。

将玄武岩纤维与废胎胶粉经偶联剂溶液处治后添加到沥青中，能更好地增强沥青材料的路用性能，尤其高温性能，较SBS改性沥青其软化点可提升30%左右。因此，开发一种能有效提高路面抗车辙能力和抗裂能力的高性能沥青胶结料具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是研制一种掺经表面处治的玄武岩纤维与废胎胶粉的沥青胶结料，此材料可以起到提高路面的抗车辙能力，并具有良好的路用性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种掺经表面处治的玄武岩纤维与废胎胶粉的沥青胶结料，由以下组分组成：82.7~86.3质量份的基质沥青；13.1~16.4质量份的经表面处治的废胎胶粉；0.6~0.9质量份的经表面处治的玄武岩纤维；各组分的质量之和为100。

上述一种掺经表面处治的玄武岩纤维与废胎胶粉的沥青胶结料中，所述表面处治废胎胶粉和玄武岩纤维的材料为偶联剂溶液，其要求：偶联剂∶水∶乙醇=1∶3~6∶10~20。

上述一种掺经表面处治的玄武岩纤维与废胎胶粉的沥青胶结料中，所述的基质沥青在25℃,5s,100g的针入度值不小于60（单位为0.1mm）。

所述废胎胶粉粒径不小于60目；所述玄武岩纤维为短切玄武岩纤维，其长度为8~12mm。

所述经表面处治的玄武岩纤维和废胎胶粉，其要求：将玄武岩纤维和废胎胶粉分别加入偶联剂溶液中搅拌，经反应1~2h后过滤，在100~110℃温度范围内烘干。

上述一种掺经表面处治的玄武岩纤维与废胎胶粉的沥青胶结料中，所述沥青胶结料其性能指标为：5℃延度不小于15cm，软化点不小于80℃，25℃针入度不小于40（单位为0.1mm），弹性恢复不小于70%，PG分级不小于PG82-22，60℃粘度不小于1200Pa·s，135℃粘度不大于3.0Pa·s。

本发明的有益效果如下：

本发明涉及的沥青胶结料，具有强度高、高温性能好，可有效提高沥青路面的抗车辙和抗开裂能力。

本发明经表面处治的玄武岩纤维与废胎胶粉的沥青胶结料是按照提高沥青胶结料性能的原则进行科学合理选择与设计的。废胎胶粉显著提升了基质沥青的高低温稳定性能和粘结性能；玄武岩纤维明显提高了沥青的抗老化性能和高温性能；偶联剂改善了无机物与有机物之间的界面作用，从而大大提高复合材料的性能。本发明涉及的沥青胶结料通过试验验证具有优良的抗车辙性能和抗开裂性能，且制备方法简单、经济成本低，适用于南方夏季高温地区，较一般改性沥青材料有明显的优势，尤其是高温性能，其较普遍使用的SBS改性沥青，软化点可提高30%左右，且同时具有常温高粘度、高温低粘度的特点，即60℃粘度不小于1200Pa·s、135℃粘度不大于3.0Pa·s，此特点表明该材料不仅拥有良好的抗车辙和抗开裂性能，且具有良好施工和易性。因此，该材料的应用前景广阔，潜在的社会、经济效益显著。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

用82.7质量份的基质沥青、16.4质量份的经偶联剂处治后的废胎胶粉和0.9质量份的经偶联剂处治后的玄武岩纤维，制成沥青胶结料。对制备的沥青胶结料进行性能试验检测，测得该沥青胶结料5℃延度为20.3cm，软化点为87.4℃，25℃的针入度值为42.3（单位为0.1mm），弹性恢复为82%，PG分级为PG88-28（动态剪切流变试验失效温度为89.4℃，低温弯曲梁流变试验失效温度为-28℃），60℃粘度为1780 Pa·s，135℃粘度为2.68Pa·s，各项指标均符合前述的要求。

实施例2：

用84.5质量份的基质沥青、14.7质量份的经偶联剂处治后的废胎胶粉和0.8质量份的经偶联剂处治后的玄武岩纤维，制成沥青胶结料。对制备的沥青胶结料进行性能试验检测，测得该沥青胶结料5℃延度为18.4cm，软化点为84.5℃，25℃的针入度值为45.7（单位为0.1mm），弹性恢复为79%，PG分级为PG88-28（动态剪切流变试验失效温度为88.5℃，低温弯曲梁流变试验失效温度为-28℃），60℃粘度为1420 Pa·s，135℃粘度为2.31 Pa·s，各项指标均符合前述的要求。

实施例3：

用86.3质量份的基质沥青、13.1质量份的经偶联剂处治后的废胎胶粉和0.6质量份的经偶联剂处治后的玄武岩纤维，制成沥青胶结料。对制备的沥青胶结料进行性能试验检测，测得该沥青胶结料5℃延度为16.2cm，软化点为82.3℃，25℃的针入度值为47.4（单位为0.1mm），弹性恢复为72%，PG分级为PG82-22（动态剪切流变试验失效温度为84.2℃，低温弯曲梁流变试验失效温度为-22℃），60℃粘度为1320 Pa·s，135℃粘度为2.12 Pa·s，各项指标均符合前述的要求。

本发明的所列举的实施例是按各组成成分的上、中、下限取值，都能满足本发明的权利要求，且综合性能优越，较国内普遍使用的SBS改性沥青、橡胶沥青等都具有其突出特点，如SBS改性沥青软化点一般为60℃左右，而本发明可达80℃以上，可提高30%左右，同时PG分级可达PG82-22以上；橡胶沥青虽高温性能较好，但其135℃粘度可达6.0 Pa·s以上，远高于规范要求，一般需要添加降粘剂以满足施工和易性要求，而本发明具有低温高粘度、高温低粘度的特点，是目前沥青路面中理想的胶结料。

Claims (3)

1.一种掺经表面处治的玄武岩纤维与废胎胶粉的沥青胶结料，由以下组分组成：82.7~86.3质量份的基质沥青；13.1~16.4质量份的经表面处治的废胎胶粉；0.6~0.9质量份的经表面处治的玄武岩纤维；各组分的质量之和为100；所述表面处治废胎胶粉和玄武岩纤维的材料为偶联剂溶液，其特征在于：偶联剂∶水∶乙醇=1∶3~6∶10~20。

2.根据权利要求1所述的一种掺经表面处治的玄武岩纤维与废胎胶粉的沥青胶结料，其特征在于：所述的基质沥青在25℃,5s,100g的针入度值不小于60（单位为0.1mm）；所述废胎胶粉粒径不小于60目；所述玄武岩纤维为短切玄武岩纤维，其长度为8~12mm；所述经表面处治的玄武岩纤维和废胎胶粉，其特征在于：将玄武岩纤维和废胎胶粉分别加入偶联剂溶液中搅拌，经反应1~2h后过滤，在100~110℃温度范围内烘干。

3.根据权利要求1~2所述的一种掺经表面处治的玄武岩纤维与废胎胶粉的沥青胶结料，其特征在于，所述沥青胶结料其性能指标为：5℃延度不小于15cm，软化点不小于80℃，25℃针入度不小于40（单位为0.1mm），弹性恢复不小于70%，PG分级不小于PG82-22，60℃粘度不小于1200Pa·s，135℃粘度不大于3.0Pa·s。