CN105001656A - 常温沥青改性剂、改性沥青及沥青混凝土 - Google Patents

常温沥青改性剂、改性沥青及沥青混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明提供了常温沥青改性剂、改性沥青及沥青混凝土。所述常温沥青改性剂为包括废机油、橡胶轮胎和塑料提取物的混合物。改性沥青是将常温沥青改性剂加入130℃～150℃的基质沥青中搅拌得到的。沥青混凝土包括上述改性沥青和矿料。常温沥青改性剂是利用废机油、橡胶轮胎和塑料提取物等的三种或者三种以上的高分子聚合物，经过共混形成高分子互穿网络的高分子合金。利用其改性得到的改性沥青可以得到可储式道路常温沥青改性剂。具有低碳、节能、环保，即铺即通少修补，低造价，适应性好，延长使用寿命，施工方便，健康环保和建站费用低的优点。

Description

常温沥青改性剂、改性沥青及沥青混凝土
技术领域
本发明涉及沥青改性剂技术领域，尤其涉及常温沥青改性剂、改性沥青及沥青混凝土。
背景技术
随着国民经济的迅速增长，我国公路建设进入了良好的发展时期。高速公路建设成绩令人震撼，但是沥青混凝土路面的损坏问题越来越普遍。现有提高沥青的路用性能的常规手段是将沥青改性剂加入沥青或沥青混凝土中，沥青改性剂可熔融或分散在沥青中以改善或提高沥青的路用性能。
目前的沥青改性剂大多采用天然或人工合成的有机或无机材料，虽然在提高沥青路面的使用效果有一定作用，但是没有突破性的进展。但是仍然存在很多缺点，例如，功能单一；不节约能源，沥青、矿料依然需要加温到160-190℃，铺设过程沥青砼需要保持130℃以上状态下快速成型；没有有效降低道路施工成本，在一定程度上反而提高道路铺设成本；未做到大幅度减少污染、降低碳排放；降噪效果不明显；对不同岩质的矿料适应性差等。
因此，亟需研发出一种沥青改性剂，使得改性沥青能够在常温下铺设，有效降低施工成本，以及减少污染、降低碳排放，而且降噪效果明显；对不同岩质的矿料适应性好；功能多。
发明内容
针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供常温沥青改性剂、改性沥青及沥青混凝土。解决现有沥青要在高温下掺拌和铺设，对不同岩质的矿料适应性差，以及污染大，碳排放高等的技术问题。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
常温沥青改性剂，为包括废机油、橡胶轮胎和塑料提取物的混合物；其中废机油、橡胶轮胎和塑料提取物的质量比为1﹕1～3﹕4～8。
进一步地，所述废机油、橡胶轮胎和塑料提取物的质量比为1﹕1.5～2.5﹕5～7。
进一步地，所述废机油、橡胶轮胎和塑料提取物的质量比为1﹕2﹕6。
进一步地，所述塑料提取物是采用裂解法得到的裂解产物的混合物。
具体地，所述塑料提取物为包括600～900℃下高温裂解得到的芳香烃及轻质汽油和焦油的混合物、400～500℃下高温裂解得到的蜡、以及400～600℃下催化裂解得到的链状烷烃和烯烃的混合物。三者的混合比例不限定。
进一步地，所述塑料提取物是采用超临界水降解法降解得到的混合物。具体地，所述塑料提取物是废旧塑料经在25～35MPa、400～450℃的条件下，利用超临界水降解法降解得到的产物和降解残留物的混合物。两者的混合比例不限定。
进一步地，所述橡胶轮胎采用粉末状橡胶轮胎材料，粒径范围为10～80μm。
进一步地，所述橡胶轮胎采用废旧汽车橡胶轮胎。所述塑料提取物中的塑料采用废气塑料。
改性沥青，是将上述的常温沥青改性剂加入130℃～150℃的基质沥青中搅拌得到的；所述常温沥青改性剂与基质沥青的质量比为1﹕1～5。
优选地，是将上述的常温沥青改性剂加入140℃的基质沥青中搅拌得到的。
进一步地，所述常温沥青改性剂与基质沥青的质量比为1﹕1.5～3。
进一步地，所述常温沥青改性剂与基质沥青的质量比为1﹕2。
沥青混凝土，包括上述的改性沥青和矿料的混合物；所述矿料为60℃的干燥矿料；所述改性沥青和矿料的质量比为1﹕8～15。
进一步地，沥青混凝土中，所述改性沥青和矿料的质量比为1﹕9～12。
进一步地，沥青混凝土中，所述改性沥青和矿料的质量比为1﹕10。
本发明的常温沥青改性剂是利用废机油、橡胶轮胎和塑料提取物等的三种或者三种以上的高分子聚合物，经过共混形成高分子互穿网络的高分子合金。利用其对沥青进行改性时无需高温，且改性得到的改性沥青与矿料在常温下拌合即可得到沥青混凝土，且沥青混凝土可以预先拌合后堆放，为可储式道路常温沥青混凝土。本发明的常温沥青改性剂从根本上改变了沥青本身固有的缺陷，不但在功能，拌合温度，成本，减少污染，以及适应性等方面取得突破性进展，还大大提高道路使用其他性能，如减少燃油、燃煤，沥青消耗量。
本发明具有以下优点：
1、低碳、节能、环保：采用常温沥青改性剂生产可储式常温改性沥青混凝土，对干燥矿料低温加热，沥青只需加热到130-150℃融溶在常温状态下即可拌和(即温拌)，碳排放极少,对比其他沥青改性剂减排幅度降低60％以上。不加高温，CO2、SO2、煤灰、矿料粉尘、沥青苯丙芘、苯丙芬、沥青烟等有毒有害气体排放只有传统沥青的2-10％，其高分子聚合物的弹性特征又赋予它比热沥青减噪28％以上。
2、即铺即通少修补：温拌冷铺改性沥青混凝土属于柔性熟料，成型迅速，即铺即通。
3、低造价：可储式常温改性沥青混凝土造价与SBS改性沥青混凝土相比约低￥260元/m3，与普通基质重交沥青混凝土成本低10％以上。沥青混凝土可长时间储存，一次性用不完的产品进行简单裹覆可储存1个星期。
4、适应性好：与偏酸的普通基质沥青相比，(加高温热拌热铺的工艺破坏石灰石矿料强度。偏酸的基质沥青与偏酸的玄武岩和易性差)，温拌冷铺改性沥青属于酸碱中性与各种矿料均有较佳相适性。
5、延长使用寿命：温拌冷铺改性沥青混凝土是在低温状态下生产，沥青、矿料无需高温，延缓了沥青老化，提高沥青砼塑性、路面创伤修复功能作用明显，降噪效果好，无车辙、不推移、不涌包、不龟裂，延长了沥青路面的使用寿命。
6、施工方便：温拌冷铺改性沥青混凝土生产、施工过程不受气温、时效限制，气温-20℃以上均可正常施工，它既可以机械摊铺也可人工铺设，而且摊铺工艺简单，因为延时固化的特性摊铺500米再开始碾压工作都不影响沥青砼密实度(碾压机工效提高40％)。
7、健康环保：
温拌冷铺改性沥青混凝土生产、运输、施工都在低温状态下，无需高温生产、运输摊铺过程没有传统热沥青那么多的有毒气体挥发，减少施工工人发生职业病的风险,降低了沥青路面摊铺对人体健康的伤害、对环境的污染。
8、建站费用低：
生产沥青混凝土过程不加热或少加热、有大量产品需求的时候可以预先生产堆放(即可储式)，沥青混凝土拌和站建设不必配备大型加热设备、用电负荷小——可减少30％场地、70％资金投入。(1000+型的沥青拌和机设备可达到2000吨/天沥青混凝土产能)。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
常温沥青改性剂，为包括废机油、橡胶轮胎粉末和塑料提取物的混合物；其中废机油、橡胶轮胎和塑料提取物的质量比为1﹕2﹕6。
所述塑料提取物具体采用包括600～900℃下高温裂解得到的芳香烃及轻质汽油和焦油的混合物、400～500℃下高温裂解得到的蜡、以及400～600℃下催化裂解得到的链状烷烃和烯烃的混合物。具体地，三者的混合质量比例依次为1﹕2﹕1。
采用的橡胶轮胎粉末的粒径为10～80μm。
实施例2
常温沥青改性剂，为包括废机油、橡胶轮胎粉末和塑料提取物的混合物；其中废机油、橡胶轮胎和塑料提取物的质量比为1﹕1﹕4。
所述塑料提取物具体采用包括600～900℃下高温裂解得到的芳香烃及轻质汽油和焦油的混合物、400～500℃下高温裂解得到的蜡、以及400～600℃下催化裂解得到的链状烷烃和烯烃的混合物。具体地，三者的混合质量比例依次为1﹕2﹕1。
采用的橡胶轮胎粉末的粒径为10～80μm。
实施例3
常温沥青改性剂，为包括废机油、橡胶轮胎粉末和塑料提取物的混合物；其中废机油、橡胶轮胎和塑料提取物的质量比为1﹕3﹕8。
所述塑料提取物具体采用包括600～900℃下高温裂解得到的芳香烃及轻质汽油和焦油的混合物、400～500℃下高温裂解得到的蜡、以及400～600℃下催化裂解得到的链状烷烃和烯烃的混合物。具体地，三者的混合质量比例依次为1﹕2﹕1。
采用的橡胶轮胎粉末的粒径为10～80μm。
实施例4
常温沥青改性剂，为包括废机油、橡胶轮胎粉末和塑料提取物的混合物；其中废机油、橡胶轮胎和塑料提取物的质量比为1﹕2.5﹕5。
所述塑料提取物具体采用包括600～900℃下高温裂解得到的芳香烃及轻质汽油和焦油的混合物、400～500℃下高温裂解得到的蜡、以及400～600℃下催化裂解得到的链状烷烃和烯烃的混合物。具体地，三者的混合质量比例依次为1﹕2﹕1。
采用的橡胶轮胎粉末的粒径为10～80μm。
上述实施例1至实施例4中所述的塑料提取物还可以采用下述的方法得到的提取物：采用超临界水降解法降解得到的混合物。具体地，所述塑料提取物是废旧塑料经在25～35MPa、400～450℃的条件下，利用超临界水降解法降解得到的产物和降解残留物的混合物。
实施例5
改性沥青，是将上述实施例1至实施例4中任一的常温沥青改性剂加入130℃～150℃的基质沥青中搅拌得到的。所述常温沥青改性剂和基质沥青的质量比为1﹕1～5。
本实施例5中，常温沥青改性剂和基质沥青的质量比为1﹕1～5，在该范围内得到的改性沥青均具有优良的性能。
进一步优选为，所述常温沥青改性剂与基质沥青的质量比为1﹕1.5～3。
最佳地，所述常温沥青改性剂与基质沥青的质量比为1﹕2。
实施例6
沥青混凝土，包括实施例5记载的改性沥青和矿料的混合物；所述矿料为60℃的干燥矿料；所述改性沥青和矿料的质量比为1﹕8～15。
具体地，所述改性沥青和矿料的质量比为1﹕8，1﹕9，1﹕10，1﹕12或者1﹕15。
与现有高温拌合的普通沥青混凝土相比，本发明实施例的沥青混凝土具有低碳、节能和环保的优点，如下表1和表2记载的数据。
表1中记载的是沥青混凝土施工过程中的燃油消耗，以及对应的节省标准煤的量和减少CO2排放量的数据对比。本发明的可储式常温改性沥青混凝土减排幅度降低60％以上。节能，低碳。
表2是现有高温与本发明的常温拌合中，有毒有害气体排放量对比数据。可见，本发明的常温拌合方式中，有毒有害气体排放的降幅最高可达99.2％，其高分子聚合物的弹性特征又赋予它比热沥青减噪28％以上。环保。
表1
材料 普通沥青砼(m3) 本发明沥青砼(m3) 节省标准煤(kg) CO2排放(kg)
沥青 180℃ 130℃ 约省14 减少35
矿料 180℃ 60℃干燥 约省23 减少57
燃油 7.5L 2.5-4.5L 减少40-70
表2
测试项目 单位 热拌 常温 降幅(％)
二氧化碳CO2 Mg/m3 2.6 0.18 61.5
粉尘 mg/m3 5.6 0.86 84.58
一氧化硫SO mg/m3 104 91.3 12.2
二氧化硫SO2 104mg/m3 13 1.1 91.54
氨氮化合物NOX mg/m3 151 40 73.5
沥青烟 mg/m3 21.1 0.06 99.2
苯可溶物 mg/m3 19.5 0.58 97.0
苯并芘 mg/m3 0.094 0.019 79.8
行车噪音 Db 71.5 51.5 28
燃油 Kg/m3 7.5 2.5-4.5 40-70
本发明实施例的沥青混凝土还具有以下优点：
即铺即通少修补：温拌冷铺改性沥青混凝土属于柔性熟料，成型迅速，即铺即通。
低造价：可储式常温改性沥青混凝土造价与SBS改性沥青混凝土相比约低￥260元/m3，与普通基质重交沥青混凝土成本低10％以上。沥青混凝土可长时间储存，一次性用不完的产品进行简单裹覆可储存1个星期。
适应性：与偏酸的普通基质沥青相比，(加高温热拌热铺的工艺破坏石灰石矿料强度。偏酸的基质沥青与偏酸的玄武岩和易性差)，温拌冷铺改性沥青属于酸碱中性与各种矿料均有较佳相适性。
延长使用寿命：温拌冷铺改性沥青混凝土是在低温状态下生产，沥青、矿料无需高温，延缓了沥青老化，提高沥青砼塑性、路面创伤修复功能作用明显，降噪效果好，无车辙、不推移、不涌包、不龟裂，延长了沥青路面的使用寿命。
施工方便：温拌冷铺改性沥青混凝土生产、施工过程不受气温、时效限制，气温-20℃以上均可正常施工，它既可以机械摊铺也可人工铺设，而且摊铺工艺简单，因为延时固化的特性摊铺500米再开始碾压工作都不影响沥青砼密实度(碾压机工效提高40％)。
健康环保：温拌冷铺改性沥青混凝土生产、运输、施工都在低温状态下，无需高温生产、运输摊铺过程没有传统热沥青那么多的有毒气体挥发，减少施工工人发生职业病的风险,降低了沥青路面摊铺对人体健康的伤害、对环境的污染。
建站费用低：生产沥青混凝土过程不加热或少加热、有大量产品需求的时候可以预先生产堆放(即可储式)，沥青混凝土拌和站建设不必配备大型加热设备、用电负荷小——可减少30％场地、70％资金投入。(1000+型的沥青拌和机设备可达到2000吨/天沥青混凝土产能)。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.常温沥青改性剂，其特征在于：所述常温沥青改性剂为包括废机油、橡胶轮胎和塑料提取物的混合物；其中废机油、橡胶轮胎和塑料提取物的质量比为1﹕1～3﹕4～8。
2.根据权利要求1所述的常温沥青改性剂，其特征在于：所述废机油、橡胶轮胎和塑料提取物的质量比为1﹕1.5～2.5﹕5～7。
3.根据权利要求1所述的常温沥青改性剂，其特征在于：所述废机油、橡胶轮胎和塑料提取物的质量比为1﹕2﹕6。
4.根据权利要求1至3之一所述的常温沥青改性剂，其特征在于：所述塑料提取物是采用裂解法得到的裂解产物的混合物，或者是采用超临界水降解法降解得到的混合物。
5.根据权利要求1至3之一所述的常温沥青改性剂，其特征在于：所述橡胶轮胎采用粉末状橡胶轮胎材料，粒径范围为10～80μm。
6.改性沥青，其特征在于：是将权利要求1至5中任一项所述的常温沥青改性剂加入130℃～150℃的基质沥青中搅拌得到的；所述常温沥青改性剂与基质沥青的质量比为1﹕1～5。
7.根据权利要求6所述的改性沥青，其特征在于：所述常温沥青改性剂与基质沥青的质量比为1﹕1.5～3。
8.根据权利要求6所述的改性沥青，其特征在于：所述常温沥青改性剂与基质沥青的质量比为1﹕2。
9.沥青混凝土，其特征在于：包括权利要求6至8中任一项所述的改性沥青和矿料；所述矿料为60℃的干燥矿料；所述改性沥青和矿料的质量比为1﹕8～15。
10.根据权利要求9所述的沥青混凝土，其特征在于：所述改性沥青和矿料的质量比为1﹕10。
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