CN105038263A - 一种高掺比胶粉改性沥青组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高掺比胶粉改性沥青组合物，包括以下组分：基质沥青：100份；胶粉：25～33份；活化剂：胶粉质量的2‰～5‰；稳定剂：0.3～0.5份。本发明将胶粉与活化剂预混之后，其掺加量能够达到25％-33％，使用的稳定剂除了硫磺之外还掺加了一定比例的促进剂和防老剂；有益效果是：加大了废轮胎胶粉掺加量，提高了废弃物的二次利用率；按照特定比例加入防老剂，有效抑制了胶粉改性沥青性能的衰减，使胶粉改性沥青及其混合料在长时间放置后仍然保持很好的性能。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程的沥青技术领域，尤其涉及一种高掺比胶粉改性沥青组合物。
背景技术
随着交通事业的发展，胶粉改性沥青因其优良的性能及其资源环保性逐渐在国内兴起，关于胶粉改性沥青的专利、文献也出现了大量的公开。然而，传统胶粉改性沥青的制备方法是将常温放置的橡胶粉加入到高温基质沥青中，造成基质沥青过早老化，并且基质沥青与橡胶粉混合后体系大幅度的温降使其粘度增加，影响过磨效率；同时基质沥青与橡胶粉的搅拌强度小，造成橡胶粉与基质沥青搅拌熔融后分散仍不均匀，产生离析现象，不利于长期储存。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种胶粉掺加量较高的胶粉改性沥青组合物。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种高掺比胶粉改性沥青组合物，其特征在于，包括以下组分：
基质沥青：100份；
胶粉：25～33份；
活化剂：胶粉质量的2‰～5‰；
稳定剂：0.3～0.5份。
优选的，上述沥青组合物的的组分配比为：基质沥青：100份、胶粉：25-33份、活化剂：胶粉质量的3‰、稳定剂：0.4份。
所述的基质沥青为道路石油沥青。
优选的，所述的胶粉规格为30-80目。
所述的稳定剂为硫磺、促进剂和防老剂的混合物。
优选的，所述稳定剂为硫磺、促进剂和防老剂的混合物，三者的质量比为5：1：1。
上述高掺比胶粉改性沥青组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将基质沥青经过至170-190℃，然后输送至连续式快速混合罐中；
(2)将胶粉、活化剂及稳定剂搅拌混合均匀后，将其升温至60-80℃，并注入连续式快速混合罐中与基质沥青进行搅拌混合，混合时间为10-30min；连续式快速混合罐的体系温度下降10-20℃；
(3)将步骤(2)混合后得到的混合物经筒式加热器或平板加热器升温10-30℃之后泵送至胶体磨进行剪切研磨，研磨时间为10-20min；
(4)将步骤(3)剪切研磨后的混合物泵送至发育罐进行搅拌发育后，即得。
优选的，所述连续式快速混合罐搅拌转速为3000-4000r/min。
所述步骤(4)的发育时间为4小时。
与现有技术相比，本发明提供的高掺比胶粉改性沥青组合物的发明原理及有益效果是：现有技术中的胶粉改性沥青中胶粉掺加量较低，掺加量一般在20％-22％，甚至更低；本发明是将胶粉与活化剂预混之后，其掺加量能够达到25％-33％；现有技术中常用稳定剂是硫磺，本发明使用的稳定剂除了硫磺之外还掺加了一定比例的促进剂和防老剂，因此带来的有益效果是：(1)充分使用废轮胎胶粉，提高了其掺加量，提高了废弃物的二次利用率，具有很好的环保和可持续发展意义；(2)按照特定比例加入防老剂，有效抑制了胶粉改性沥青性能的衰减，使胶粉改性沥青及其混合料在长时间放置后仍然保持很好的性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施方式：
一种高掺比胶粉改性沥青组合物，包括以下组分：
基质沥青：100份；
胶粉：25～33份；
活化剂：胶粉质量的2‰～5‰；
稳定剂：0.3～0.5份。
优选的，上述沥青组合物的的组分配比为：基质沥青：100份、胶粉：25-33份、活化剂：胶粉质量的3‰、稳定剂：0.4份。
所述的稳定剂为硫磺、促进剂和防老剂的混合物。
优选的，所述稳定剂为硫磺、促进剂和防老剂的混合物，三者的质量比为5：1：1。
其中，所述活化剂为本领域普通技术人员常用的420、480或580；所述促进剂为市售产品TMTD；所述防老剂优选为市售产品防老剂D，中文名称N-苯基-2-萘胺。
所述的基质沥青为道路石油沥青。
优选的，所述的胶粉规格为30-80目。
上述高掺比胶粉改性沥青组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用70号道路石油沥青作为基质沥青，将基质沥青通过沥青泵输送，质量流量表计量并经过升温系统加热到170-190℃，输送至连续式快速混合罐中；
(2)将胶粉、稳定剂及活化剂按一定配比充分搅拌混合均匀后，经输送绞龙将其升温至60-80℃，并注入已经装有基质沥青的连续式快速混合罐中进行搅拌混合，混合时间为10-30min，体系温度下降；所述输送绞龙内部带有导热油盘管，所述搅拌转速为3000-4000r/min，所述体系温度下降10-20℃；
(3)将步骤(2)所得的混合物经筒式加热器或平板加热器升温10-30℃之后泵送至胶体磨进行剪切研磨，研磨时间为10-20min，所述筒式加热器或平板加热器内部带有导热油盘管；
(4)将剪切研磨后的混合物泵送至发育罐进行搅拌发育，发育时间为4h。
下面提供的具体的实施例，其中的实施例1-9是本发明高掺比胶粉改性沥青组合物的具体实施方式，其中的实施例3、5、7、9是最佳实施例；实施例10、11是对比实施例；实施例12、13是现有技术得到的改性沥青及混合料指标，与本发明中实施例1-11进行对比。
实施例1
按照质量分数计，称取该胶粉改性沥青组合物的各组分：70号道路石油沥青100份，胶粉(30目)25份，活化剂(580)胶粉质量的3‰，稳定剂0.4份。
制备方法，包括以下步骤：
(1)选用70号道路石油沥青作为基质沥青，将基质沥青通过沥青泵输送，质量流量表计量并经过升温系统加热到170℃，输送至连续式快速混合罐中；
(2)将胶粉、稳定剂及活化剂按一定配比充分搅拌混合均匀后，经输送绞龙将其升温至60℃，注入已经装有基质沥青的连续式快速混合罐中进行搅拌混合，混合时间为10-30min，搅拌转速为3000r/min；
(3)将步骤(2)所得的混合物经筒式加热器或平板加热器升温10℃之后泵送至胶体磨进行剪切研磨；
(4)将剪切研磨后的混合物泵送至发育罐进行搅拌发育，发育时间为4h。
实施例2
按照质量分数计，称取该胶粉改性沥青组合物的各组分：70号道路石油沥青100份，胶粉(40目)28份，活化剂(480)胶粉质量的3‰，稳定剂0.4份。
上述胶粉改性沥青组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用70号道路石油沥青作为基质沥青，将基质沥青通过沥青泵输送，质量流量表计量并经过升温系统加热到170℃，输送至连续式快速混合罐中；
(2)将胶粉、稳定剂及活化剂按一定配比充分搅拌混合均匀后，经输送绞龙将其升温至70℃，注入已经装有基质沥青的连续式快速混合罐中进行搅拌混合，混合时间为10-30min，搅拌转速为3500r/min；
(3)将步骤(2)所得的混合物经筒式加热器或平板加热器升温20℃之后泵送至胶体磨进行剪切研磨；
(4)将剪切研磨后的混合物泵送至发育罐进行搅拌发育，发育时间为4h。
实施例3
按照质量分数计，称取该胶粉改性沥青组合物的各组分：70号道路石油沥青100份，胶粉(60目)30份，活化剂(420)胶粉质量的3‰，稳定剂0.4份。
上述胶粉改性沥青组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用70号道路石油沥青作为基质沥青，将基质沥青通过沥青泵输送，质量流量表计量并经过升温系统加热到170℃，输送至连续式快速混合罐中；
(2)将胶粉、稳定剂及活化剂按一定配比充分搅拌混合均匀后，经输送绞龙将其升温至80℃，注入已经装有基质沥青的连续式快速混合罐中进行搅拌混合，混合时间为10-30min，搅拌转速为4000r/min；
(3)将步骤(2)所得的混合物经筒式加热器或平板加热器升温30℃之后泵送至胶体磨进行剪切研磨；
(4)将剪切研磨后的混合物泵送至发育罐进行搅拌发育，发育时间为4h。
实施例4
按照质量分数计，称取该胶粉改性沥青组合物的各组分：70号道路石油沥青100份，胶粉(80目)33份，活化剂(580)胶粉质量的3‰，稳定剂0.4份。
上述胶粉改性沥青组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用70号道路石油沥青作为基质沥青，将基质沥青通过沥青泵输送，质量流量表计量并经过升温系统加热到180℃，输送至连续式快速混合罐中；
(2)将胶粉、稳定剂及活化剂按一定配比充分搅拌混合均匀后，经输送绞龙将其升温至60℃，注入已经装有基质沥青的连续式快速混合罐中进行搅拌混合，混合时间为10-30min，搅拌转速为4000r/min；
(3)将步骤(2)所得的混合物经筒式加热器或平板加热器升温20℃之后泵送至胶体磨进行剪切研磨；
(4)将剪切研磨后的混合物泵送至发育罐进行搅拌发育，发育时间为4h。
实施例5
按照质量分数计，称取该胶粉改性沥青组合物的各组分：70号道路石油沥青100份，胶粉(40目)28份，活化剂(480)胶粉质量的3‰，稳定剂0.4份。
上述胶粉改性沥青组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用70号道路石油沥青作为基质沥青，将基质沥青通过沥青泵输送，质量流量表计量并经过升温系统加热到180℃，输送至连续式快速混合罐中；
(2)将胶粉、稳定剂及活化剂按一定配比充分搅拌混合均匀后，经输送绞龙将其升温至70℃，注入已经装有基质沥青的连续式快速混合罐中进行搅拌混合，混合时间为10-30min，搅拌转速为3000r/min；
(3)将步骤(2)所得的混合物经筒式加热器或平板加热器升温30℃之后泵送至胶体磨进行剪切研磨；
(4)将剪切研磨后的混合物泵送至发育罐进行搅拌发育，发育时间为4h。
实施例6
按照质量分数计，称取该胶粉改性沥青组合物的各组分：70号道路石油沥青100份，胶粉(30目)30份，活化剂(420)胶粉质量的3‰，稳定剂0.4份。
上述胶粉改性沥青组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用70号道路石油沥青作为基质沥青，将基质沥青通过沥青泵输送，质量流量表计量并经过升温系统加热到180℃，输送至连续式快速混合罐中；
(2)将胶粉、稳定剂及活化剂按一定配比充分搅拌混合均匀后，经输送绞龙将其升温至80℃，注入已经装有基质沥青的连续式快速混合罐中进行搅拌混合，混合时间为10-30min，搅拌转速为3500r/min；
(3)将步骤(2)所得的混合物经筒式加热器或平板加热器升温10℃之后泵送至胶体磨进行剪切研磨；
(4)将剪切研磨后的混合物泵送至发育罐进行搅拌发育，发育时间为4h。
实施例7
按照质量分数计，称取该胶粉改性沥青组合物的各组分：70号道路石油沥青100份，胶粉(60目)33份，活化剂(580)胶粉质量的3‰，稳定剂0.4份。
上述胶粉改性沥青组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用70号道路石油沥青作为基质沥青，将基质沥青通过沥青泵输送，质量流量表计量并经过升温系统加热到190℃，输送至连续式快速混合罐中；
(2)将胶粉、稳定剂及活化剂按一定配比充分搅拌混合均匀后，经输送绞龙将其升温至60℃，注入已经装有基质沥青的连续式快速混合罐中进行搅拌混合，混合时间为10-30min，搅拌转速为3500r/min；
(3)将步骤(2)所得的混合物经筒式加热器或平板加热器升温30℃之后泵送至胶体磨进行剪切研磨；
(4)将剪切研磨后的混合物泵送至发育罐进行搅拌发育，发育时间为4h。
实施例8
按照质量分数计，称取该胶粉改性沥青组合物的各组分：70号道路石油沥青100份，胶粉(80目)25份，活化剂(480)胶粉质量的3‰，稳定剂0.4份。
上述胶粉改性沥青组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用70号道路石油沥青作为基质沥青，将基质沥青通过沥青泵输送，质量流量表计量并经过升温系统加热到190℃，输送至连续式快速混合罐中；
(2)将胶粉、稳定剂及活化剂按一定配比充分搅拌混合均匀后，经输送绞龙将其升温至70℃，注入已经装有基质沥青的连续式快速混合罐中进行搅拌混合，混合时间为10-30min，搅拌转速为4000r/min；
(3)将步骤(2)所得的混合物经筒式加热器或平板加热器升温10℃之后泵送至胶体磨进行剪切研磨；
(4)将剪切研磨后的混合物泵送至发育罐进行搅拌发育，发育时间为4h。
实施例9
按照质量分数计，称取该胶粉改性沥青组合物的各组分：70号道路石油沥青100份，胶粉(80目)25份，活化剂(420)胶粉质量的3‰，稳定剂0.4份。
上述胶粉改性沥青组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用70号道路石油沥青作为基质沥青，将基质沥青通过沥青泵输送，质量流量表计量并经过升温系统加热到190℃，输送至连续式快速混合罐中；
(2)将胶粉、稳定剂及活化剂按一定配比充分搅拌混合均匀后，经输送绞龙将其升温至80℃，注入已经装有基质沥青的连续式快速混合罐中进行搅拌混合，混合时间为10-30min，搅拌转速为3000r/min；
(3)将步骤(2)所得的混合物经筒式加热器或平板加热器升温20℃之后泵送至胶体磨进行剪切研磨；
(4)将剪切研磨后的混合物泵送至发育罐进行搅拌发育，发育时间为4h。
实施例10
按照质量分数计，称取该胶粉改性沥青组合物的各组分：70号道路石油沥青100份，胶粉(60目)30份，活化剂(420)胶粉质量的3‰，稳定剂0.4份。
上述胶粉改性沥青组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用70号道路石油沥青作为基质沥青，将基质沥青通过沥青泵输送，质量流量表计量并经过升温系统加热到170℃，输送至连续式快速混合罐中；
(2)将胶粉、稳定剂及活化剂按一定配比充分搅拌混合均匀后，经输送绞龙注入已经装有基质沥青的连续式快速混合罐中进行搅拌混合，混合时间为10-30min，搅拌转速为4000r/min；
(3)将步骤(2)所得的混合物经筒式加热器或平板加热器升温30℃之后泵送至胶体磨进行剪切研磨；
(4)将剪切研磨后的混合物泵送至发育罐进行搅拌发育，发育时间为4h。
实施例11
按照质量分数计，称取该胶粉改性沥青组合物的各组分：70号道路石油沥青100份，胶粉(40目)28份，活化剂(480)胶粉质量的3‰，稳定剂0.4份。
上述胶粉改性沥青组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用70号道路石油沥青作为基质沥青，将基质沥青通过沥青泵输送，质量流量表计量并经过升温系统加热到180℃，输送至连续式快速混合罐中；
(2)将胶粉、稳定剂及活化剂按一定配比充分搅拌混合均匀后，经输送绞龙将其升温至70℃，注入已经装有基质沥青的连续式快速混合罐中进行搅拌混合，混合时间为10-30min，搅拌转速为3000r/min；
(3)将步骤(2)所得的混合物泵送至胶体磨进行剪切研磨；
(4)将剪切研磨后的混合物泵送至发育罐进行搅拌发育，发育时间为4h。
实施例12
按照质量分数计，称取该胶粉改性沥青组合物的各组分：70号道路石油沥青100份，胶粉(80目)25份，活化剂(480)胶粉质量的3‰，稳定剂0.4份。
上述胶粉改性沥青组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用70号道路石油沥青作为基质沥青，将基质沥青通过沥青泵输送，质量流量表计量并经过升温系统加热到190℃，输送至连续式快速混合罐中；
(2)将胶粉、稳定剂及活化剂按一定配比充分搅拌混合均匀后，经输送绞龙注入已经装有基质沥青的连续式快速混合罐中进行搅拌混合，混合时间为10-30min，搅拌转速为3000r/min；
(3)将步骤(2)所得的混合物泵送至胶体磨进行剪切研磨；
(4)将剪切研磨后的混合物泵送至发育罐进行搅拌发育，发育时间为4h。
实施例13
按照质量分数计，称取该胶粉改性沥青组合物的各组分：70号道路石油沥青100份，胶粉(60目)33份，活化剂(580)胶粉质量的3‰，稳定剂0.4份。
上述胶粉改性沥青组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用70号道路石油沥青作为基质沥青，将基质沥青通过沥青泵输送，质量流量表计量并经过升温系统加热到210℃，输送至连续式快速混合罐中；
(2)将胶粉、稳定剂及活化剂按一定配比充分搅拌混合均匀后，经输送绞龙注入已经装有基质沥青的连续式快速混合罐中进行搅拌混合，混合时间为10-30min，搅拌转速为2000r/min；
(3)将步骤(2)所得的混合物泵送至胶体磨进行剪切研磨；
(4)将剪切研磨后的混合物泵送至发育罐进行搅拌发育，发育时间为4h。
上述13个实施例得到的低能耗、高效率的高掺比胶粉改性沥青的性能指标如表1所示。
表1：实施例胶粉改性沥青性能指标
将实施例1～13中得到的胶粉改性沥青组合物混入至提前预热到合适温度的连续级配石料中，通过沥青混合料拌和机进行拌和，拌合均匀后得到改性沥青混合料；沥青混合料试件制作成型后，再通过沥青混合料车辙实验、沥青混合料马歇尔稳定度实验，得到的胶粉改性沥青混合料性能指标的实验结果如表2所示。
表2：实施例胶粉改性沥青混合料性能指标
由表1的数据可以看出，与传统方法相比(实施例10、12)，将胶粉、活化剂和稳定剂经输送绞龙升温后注入基质沥青中，得到的改性沥青针入度基本一致，延度和软化点指标均明显增加，粘度和离析显著减小；对改性沥青进行旋转薄膜加热实验后，本发明的残留改性沥青的低温延度远远大于传统方法得到的改性沥青，抗老化性能显著改善(实施例3、9)；同时，本发明将沥青混合物经筒式加热器或平板加热器升温之后进行过磨研磨，改性沥青的各项测试指标及其老化性能均得到优化(实施例5、9)。另外，基质沥青加热到过高的温度容易造成沥青的老化，直接影响了改性沥青及其混合料的性能指标(实施例13)。
表1数据还显示，采用本发明制备胶粉改性沥青组合物时所需要的研磨时间比传统方法至少可减少50％，很大程度的提高了生产效率，减少生产能耗。
表2可以看出，与传统方法制备的改性沥青混合料相比(实施例13)，本发明制备的沥青混合料的油石比基本与之持平，具备较好的经济性。同时，本发明制备的改性沥青的混合料的水稳定性、抗高温车辙稳定性以及低温开裂性能指标更加优异。
以上结果表明：采用本发明提供的高掺比胶粉改性沥青组合物能够大大提高其性能参数指标，得到的改性沥青组合物及其沥青混合料指标明显优于传统方法制备的产品，并且在较低温度下制备改性沥青可以防止沥青老化，对环保具有重大意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种高掺比胶粉改性沥青组合物，其特征在于，包括以下组分：
基质沥青：100份；
胶粉：25～33份；
活化剂：胶粉质量的2‰～5‰；
稳定剂：0.3～0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种高掺比胶粉改性沥青组合物，其特征在于所述胶粉改性沥青组合物的组分配比为：基质沥青为100份、胶粉为25-33份、活化剂的质量为胶粉质量的3‰、稳定剂为0.4份。
3.根据权利要求1或2所述的一种高掺比胶粉改性沥青组合物，其特征在于所述的稳定剂为硫磺、促进剂和防老剂的混合物。
4.根据权利要求3所述的一种高掺比胶粉改性沥青组合物，其特征在于所述稳定剂为硫磺、促进剂和防老剂的混合物，三者的质量比为5：1：1。
5.根据权利要求4所述的一种高掺比胶粉改性沥青组合物，其特征在于所述的基质沥青为道路石油沥青。
6.根据权利要求4所述的一种高掺比胶粉改性沥青组合物，其特征在于所述的胶粉规格为30-80目。
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