CN105130256B - 一种节能降耗型沥青混凝土改性剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于沥青改性技术领域，涉及到一种节能降耗型沥青混凝土改性剂及其制备方法。所述沥青混凝土改性剂的组份按质量份计，包括65‑90份的硫、5‑10份的聚合物、10‑25份的填料、1‑5份的增粘剂、0.5‑1份的塑化剂、0.1‑2份的硫化氢抑制剂、0.1‑0.5份的碳粉、0.05‑0.1的份抗氧化剂和30‑40份沥青。与现有技术相比，本发明拌和温度低，以硫磺改性沥青，节能环保，经济效益和社会效益十分显著；工艺方法流程简单，减少了很多加工程序，可操作性强；设备及原料成本低廉；操作工艺条件缓和，整个工艺过程温度有较大程度的降低，从而有效降低了生产中的安全隐患，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于沥青改性技术领域，具体来说，涉及到一种节能降耗型沥青混凝土改性剂及其制备方法。
背景技术
随着国民经济的发展，交通量迅速增长，高等级公路发展很快，2007年底我国高速公路总通车里程数达到5.3万公里，至2014年我国高速公路总通车里程数已突破10万公里。高等级公路对沥青各方面性能要求较高，沥青由于产源及生产工艺等因素的制约，沥青含蜡量高，温度敏感性大，水稳定性不够理想，耐久性欠佳等原因，沥青的性能不能满足高等级道路中沥青路面的要求。
普通沥青的缺点是其性能的温度敏感性大、高温流淌、低温发脆，不能完全适应高等级公路的要求。为克服沥青的上述不足，沥青的改性受到人们的普遍重视。向沥青中添加外掺剂进行改性由来已久，添加剂可分为聚合物、抗剥离剂、抗老化剂及其它(如硫磺)等四类。近年来，国内外公路科技人员在面层胶结料方面做了大量的研究，各种配方的改性沥青得到了广泛的应用，一些新的改性方法也在不断研究。
现在常用的改性沥青材料有SBS、橡胶和抗车辙剂等改性沥青。通过在沥青中添加4-10％的改性剂，可以很好的增强沥青路面的抗压抗疲劳能力。但是现在常用的改性沥青材料也存在着非常大的缺点，即价格高昂。过高的路面价格一直是困扰公路建设的一个难题。因此，寻求价格低廉而改性效果较好，在满足改性沥青的性能符合相应技术规范要求的情况下，尽可能地减少沥青用量，降低工程成本，已成为目前沥青路面材料研究和公路建设投资业主关注的焦点。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种节能降耗型沥青混凝土改性剂及其制备方法。
本发明所述的一种节能降耗型沥青混凝土改性剂，所述沥青混凝土改性剂的组份按质量份计，包括65-90份的硫、5-10份的聚合物、10-25份的填料、1-5份的增粘剂、0.5-1份的塑化剂、0.1-2份的硫化氢抑制剂、0.1-0.5份的碳粉、0.05-0.1的份抗氧化剂和30-40份沥青。
本发明所述的一种节能降耗型沥青混凝土改性剂，所述聚合物为SBR粉、SBS粉、废旧胶粉或纤维素中的一种或几种。
本发明所述的一种节能降耗型沥青混凝土改性剂，所述填料为纳米碳酸钙、粉煤灰或氯化钙。
发明所述的一种节能降耗型沥青混凝土改性剂，所述增粘剂为松香树脂、石油树脂或基质沥青。
发明所述的一种节能降耗型沥青混凝土改性剂，所述塑化剂为正丁醇、乙酸正戊酯、乙酸异戊酯或邻苯二甲酸二辛酯中的一种或几种。
发明所述的一种节能降耗型沥青混凝土改性剂，所述硫化氢抑制剂为氯化亚铁、二硫化四乙基秋兰姆、氧化锌或过氧化二甲苯酰中的一种或几种。
发明所述的一种节能降耗型沥青混凝土改性剂，所述碳粉为炭黑或纤维型碳材料；所述硫为自然硫或硫单质。
发明所述的一种节能降耗型沥青混凝土改性剂，抗氧化剂为叔丁基羟基茴香醚、二叔丁基对甲酚或亚磷酸酯类。
发明所述的节能降耗型沥青混凝土改性剂的制备方法，所述制备方法具体步骤为：按配方称取各组份，预混合并加热剪切熔融，然后将熔融物经造粒塔制粒，即得。
发明所述的节能降耗型沥青混凝土改性剂具有以下特点：可在普通沥青混合料拌和过程中直接投放，通过同体积替代部分沥青用量来达到混合料改性的目的，通常可以替代混合料中15％-30％的基质沥青(最高可替代30％的基质沥青)；沥青混凝土改性剂中的其它功能性成分，能够与沥青中的不饱和烃发生聚合或交联，形成交联网状结构，这种网络状结构限制了沥青间的流动性，显著提高沥青混合料力学性能和抗车辙性能，延长沥青路面使用寿命；与普通沥青混合料相比，拌和温度降低30-50℃，易于拌和、摊铺和碾压；能有效降低施工过程中二氧化碳等废气物的排放；节能降耗型特种沥青混合料改性剂的成本与常规沥青混合料的成本相当。
与现有技术相比，发明所述的节能降耗型沥青混凝土改性剂具有如下有益效果：与普通沥青混合料相比，拌和温度降低30-50℃，能有效降低施工过程中二氧化碳等废气物的排放，可在不增加成本的前提下显著提高沥青混合料力学性能和抗车辙性能，延长沥青路面使用寿命，通常可以替代混合料中15％～30％的基质沥青，节能环保，经济效益和社会效益十分显著；作为主要成分硫磺的加入能缓解硫磺产能过剩的问题，并可以大幅降低公路建设的成本。用高质量的硫磺改性沥青来补充和部分取代所需的高质量沥青，能很好的解决沥青缺乏给中国带来的压力，经济性及环保效益均十分显著；以再生聚合物为原料，实现了资源的循环利用，提高了其使用价值，经济及环保效益十分显著；工艺方法流程简单，减少了很多加工程序，可操作性强；设备及原料成本低廉；操作工艺条件缓和，整个工艺过程温度有较大程度的降低，从而有效降低了生产中的安全隐患，适合工业化生产，经济效益十分显著。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明所述的节能降耗型沥青混凝土改性剂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
按各组份质量份配比，将硫单质80份，SBR粉2份，胶粉5份，纳米碳酸钙5份，松香树脂2份，正丁醇0.5份，乙酸正戊酯0.5份，氯化亚铁0.1份，氧化锌0.5份，二硫化四乙基秋兰姆0.1份，炭黑0.5份，叔丁基羟基茴香醚0.05份预混合并加热剪切熔融，控制温度在130～155℃，然后将熔融物经造粒塔制得特种沥青混凝土改性剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)标准，掺加本发明的改性剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度3816次/mm，冻融劈裂残留强度比为87％。
实施例2
按各组份质量份配比，将硫单质85份，SBS粉2份，胶粉4份，粉煤灰5份，石油树脂2份，正丁醇0.5份，乙酸异戊酯0.5份，氯化亚铁0.1份，氧化锌0.5份，过氧化二甲苯酰0.1份，炭黑0.5份，二叔丁基对甲酚0.05份预混合并加热剪切熔融，控制温度在130～155℃，然后将熔融物经造粒塔制得特种沥青混凝土改性剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)标准，掺加本发明的改性剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度5590次/mm，冻融劈裂残留强度比为89％。
实施例3
按各组份质量份配比，将硫单质85份，SBR粉1份，聚丙烯纤维素1份，胶粉4份，粉煤灰10份，壳牌基质沥青3份，邻苯二甲酸二辛酯0.5份，乙酸异戊酯0.5份，氯化亚铁0.1份，二硫化四乙基秋兰姆0.3份，过氧化二甲苯酰0.1份，炭黑0.5份，亚磷酸酯0.05份预混合并加热剪切熔融，控制温度在130～155℃，然后将熔融物经造粒塔制得特种沥青混凝土改性剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)标准，掺加本发明的改性剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度5066次/mm，冻融劈裂残留强度比为90％。
实施例4
按各组份质量份配比，将硫单质90份，SBS粉2份，聚丙烯纤维素1份，胶粉4份，羟基乙基纤维素1份，氯化钙5份，石油树脂2份，邻苯二甲酸二辛酯0.5份，乙酸异戊酯0.5份，氯化亚铁0.1份，氧化锌0.5份，过氧化二甲苯酰0.1份，炭黑0.5份，亚磷酸酯0.05份预混合并加热剪切熔融，控制温度在130～155℃，然后将熔融物经造粒塔制得特种沥青混凝土改性剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)标准，掺加本发明的改性剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度5832次/mm，冻融劈裂残留强度比为94％。
实施例5
按各组份质量份配比，将自然硫90份，聚丙烯腈纤维素2份，胶粉4份，羟基乙基纤维素1份，氯化钙5份，松香树脂3份，邻苯二甲酸二辛酯0.5份，乙酸异戊酯0.5份，氯化亚铁0.1份，氧化锌0.5份，二硫化四乙基秋兰姆0.3份，纤维碳0.5份，二叔丁基对甲酚0.1份预混合并加热剪切熔融，控制温度在130～155℃，然后将熔融物经造粒塔制得特种沥青混凝土改性剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)标准，掺加本发明的改性剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度3914次/mm，冻融劈裂残留强度比为90％。
实施例6
按各组份质量份配比，将自然硫85份，聚丙烯晴纤维素2份，胶粉5份，氯化钙10份，壳牌基质沥青3份，正丁醇0.2份，邻苯二甲酸二辛酯0.3份，乙酸异戊酯0.5份，氯化亚铁0.1份，氧化锌0.5份，二硫化四乙基秋兰姆0.1份，炭黑0.5份，二叔丁基对甲酚0.1份预混合并加热剪切熔融，控制温度在130～155℃，然后将熔融物经造粒塔制得特种沥青混凝土改性剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)标准，掺加本发明的改性剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度4218次/mm，冻融劈裂残留强度比为89％。
实施例7
按各组份质量份配比，将自然硫80份，聚丙烯纤维素1份，聚丙烯晴纤维素1份，胶粉5份，氯化钙10份，壳牌基质沥青5份，正丁醇0.2份，乙酸异戊酯0.5份，氯化亚铁0.1份，氧化锌0.5份，二硫化四乙基秋兰姆0.1份，炭黑0.5份，亚磷酸酯0.1份预混合并加热剪切熔融，控制温度在130～155℃，然后将熔融物经造粒塔制得特种沥青混凝土改性剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)标准，掺加本发明的改性剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度4965次/mm，冻融劈裂残留强度比为92％。
实施例8
按各组份质量份配比，将硫单质80份，聚丙烯纤维素5份，聚丙烯晴纤维素1份，胶粉2份，粉煤灰10份，壳牌基质沥青2份，正丁醇0.2份，邻苯二甲酸二辛酯0.3份，氯化亚铁0.2份，氧化锌0.5份，二硫化四乙基秋兰姆0.1份，炭黑0.5份，亚磷酸酯0.1份预混合并加热剪切熔融，控制温度在130～155℃，然后将熔融物经造粒塔制得特种沥青混凝土改性剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)标准，掺加本发明的改性剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度3983次/mm，冻融劈裂残留强度比为91％。
实施例9
按各组份质量份配比，将硫单质90份，SBS粉2份，聚丙烯纤维素0.5份，胶粉4份，羟基乙基纤维素1份，氯化钙5份，石油树脂2份，邻苯二甲酸二辛酯0.5份，乙酸异戊酯0.5份，氯化亚铁0.1份，氧化锌0.5份，过氧化二甲苯酰0.1份，炭黑0.5份，亚磷酸酯0.05份预混合并加热剪切熔融，控制温度在130～155℃，然后将熔融物经造粒塔制得特种沥青混凝土改性剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)标准，掺加本发明的改性剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度4637次/mm，冻融劈裂残留强度比为91％。
实施例10
按各组份质量份配比，将硫单质90份，SBS粉2份，聚丙烯纤维素0.5份，胶粉4份，羟基乙基纤维素1份，氯化钙5份，石油树脂2份，邻苯二甲酸二辛酯0.5份，乙酸异戊酯0.5份，氯化亚铁0.1份，氧化锌1.5份，过氧化二甲苯酰0.1份，炭黑0.5份，亚磷酸酯0.05份预混合并加热剪切熔融，控制温度在130～155℃，然后将熔融物经造粒塔制得特种沥青混凝土改性剂。按我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)标准，掺加本发明的改性剂后，所制备沥青混合料试件动稳定度4568次/mm，冻融劈裂残留强度比为90％。
Claims (2)
1.一种节能降耗型沥青混凝土改性剂，其特征在于，所述沥青混凝土改性剂的组份按质量份计，包括硫单质90份，SBS粉2份，聚丙烯纤维素1份，胶粉4份，羟基乙基纤维素1份，氯化钙5份，石油树脂2份，邻苯二甲酸二辛酯0.5份，乙酸异戊酯0.5份，氯化亚铁0.1份，氧化锌0.5份，过氧化二甲苯酰0.1份，炭黑0.5份，亚磷酸酯0.05份。
2.根据权利要求1所述节能降耗型沥青混凝土改性剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体步骤为：按配方称取各组份，预混合并加热剪切熔融，然后将熔融物经造粒塔制粒，即得。
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