CN105131618A - 路面灌缝沥青材料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

路面灌缝沥青材料及其制备方法与应用，属于道路铺设特种材料技术领域。解决了现有技术中低温、严寒区路用灌缝沥青技术不达标的问题，从而延长路面寿命，降低修护道路成本。本发明的路面灌缝沥青材料，组成及重量份为：40-70重量份的道路石油沥青、7-15重量份SBS、10-20重量份的橡胶粉、0.2-0.4重量份的相溶型稳定剂、8-40重量份的沥青添加剂和0-8重量份的填充料。该路面灌缝沥青具有高弹性与韧性，抗低温性能稳定，在-30℃环境下拉伸可达3个100％循环，在+80℃高温条件下无流动，完全达到低温不脆裂、高温不流淌的灌缝沥青概念，能够满足沥青及水泥道路裂缝修补用，且适合全国各地不同气候地区使用。

Description

路面灌缝沥青材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种路面灌缝沥青材料及其制备方法与应用，属于道路铺设特种材料技术领域，适用于国内、国际不同气候分区。

背景技术

沥青道路在修筑后期，因夏季高温与冬季严寒交替，加之雨雪冰霜渗透使路面出现横向与纵向的裂纹、细缝，如不立即治理，裂纹伸展放宽深入路表下，到达基层后，使整条路面寿命受到严重威胁。沥青灌缝材料应用在路表裂缝，已经成为道路养护中修补路面的一种方式，但是，现有技术中大多数是采用普通的基质沥青或改性沥青充当灌缝材料，无法达到行业标准中要求的各项指标，特别禁不起严寒与低温的冻裂考验。于是每年春季，施工单位就会对沥青道路修补裂缝，但即便是反复修补，由于劣质灌缝材料无法满足路用性能村求，雨雪水早已进入路基层，从内部开始破坏道路，致使整条路需要翻修，浪费了国家大量资金。

基于此种情况，我国需要一种可抵抗低温冷冻，可耐高温酷暑的路面灌缝沥青材料。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中低温、严寒区路用灌缝沥青的技术不达标问题，延长路面寿命，降低修护道路成本，提供一种路面灌缝沥青材料及其制备方法与应用。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案如下。

本发明的路面灌缝沥青材料，组成及重量份为：

所述橡胶粉为60-100目的废旧轮胎橡胶粉；

所述相溶型稳定剂中有机溶剂含量在40％以上；

所述沥青添加剂中芳烃含量在85％以上。

优选的是，所述填充料为石粉；更优选的，所述石粉为碳酸钙或者滑石粉。

优选的是，所述石油沥青的规格为70#或者90#。

本发明灌缝沥青材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份称取石油沥青、SBS、橡胶粉、相溶型稳定剂、沥青添加剂和填充料；

(2)将石油沥青和沥青添加剂预热至180-200℃；

(3)将预热后的石油沥青投入持续搅拌状态下的预混罐中，然后在该持续搅拌状态下，先向预混罐中投入沥青添加剂，再向预混罐中依次投入SBS和相溶型稳定剂，得到共混物；

(4)然后将共混物送入胶体磨，研磨后，打入成品罐，搅拌至均匀，再向成品罐中依次投入橡胶粉和填充料，继续搅拌反应4-6h后，冷却，得到路面灌缝沥青材料。

优选的是，所述步骤(3)和步骤(4)中，搅拌速度为300-500转/min。

优选的是，所述胶体磨间隙调整至0.2-0.25mm。

上述路面灌缝沥青材料能够用于修补沥青道路裂缝。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明的路面灌缝沥青具有高弹性与韧性，抗低温性能稳定，在-30℃环境下拉伸不脆裂，低温拉伸温度下可达3个100％循环，无裂纹，远高于行业中规定的低温拉伸率需达到3个50％的循环，在+80℃高温条件下性能稳定，不流淌，适合全国各不同气候地区使用；

2、本发明的路面灌缝沥青的制备工艺简单，容易操作；

3、本发明的路面灌缝沥青材料用于修补沥青及水泥道路裂缝，施工方便，修补后的裂纹具有高弹性与韧性，在-30℃环境下拉伸不脆裂，在+80℃高温条件下不流淌，从而延长了道路寿命，为国家节约高昂的修筑费用。

具体实施方式

为了进一步详细了解本发明，结合优选实施方案对本发明进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明权利要求的限制。

路面灌缝沥青材料，组成及重量份为：40-70重量份的道路石油沥青、7-15重量份SBS、10-20重量份的橡胶粉、0.2-0.4重量份的相溶型稳定剂、8-40重量份的沥青添加剂和0-8重量的填充料。

其中，道路石油沥青没有特殊限制，为道路交通行业用料，行业标准中灌缝沥青指标要求因使用区域不同而不同，一般高温型沥青和普通型沥青选择低标号的沥青，低温型沥青和严寒型沥青选择稍高标号的沥青，本发明中高温型沥青、普通型沥青选用70#石油沥青，低温型沥青、严寒型沥青选用90#石油沥青为原料。

SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，为道路交通行业用料，可通过本领域技术人员熟知方式获得。本发明中，SBS的作用是能够保证路面灌缝沥青材料具备低温延展性，有效抗冻裂。

橡胶粉为废旧轮胎橡胶粉，颗粒尺寸为60-100目，优选60目通过率为100％，为道路交通行业用料，可以通过本领域技术人员熟知方式获得。本发明中，橡胶粉的作用是提升路面灌缝沥青材料的粘度和弹性恢复率。

相溶型稳定剂为本领域中有机溶剂含量在40％以上的相溶型稳定剂即可，没有其他特殊限制。相溶型稳定剂与道路石油沥青发生化学反应，促进其他材料溶解发育，将其他材料有效分散在道路石油沥青中，稳定不分层。相溶型稳定剂的用量控制在0.2-0.4重量份之内，过多或过少添加对本发明都无良好效果。

沥青添加剂选用芳烃成份在85％以上，为液体，可通过本领域技术人员熟知方式获得。沥青添加剂的作用是加速SBS和橡胶粉的溶胀速度，芳烃含量高，可缩短发育时间，增加高温性能指标。

填充料为沥青领域常用填充料，可为石粉等相似类材料，通常为碳酸钙粉末、滑石粉等，填充料的目数在200目以上。根据客户要求的不同地区的使用范围，填充料酌情添加，一般在0-8重量份，因各地区沥青性能略有差别，如能满足锥入度范围(锥入度范围参见行业标准)，可不添加填充料，如果高于锥入度范围，可增加填充料，如添加填充料可相应减去沥青的用量。以普通型沥青为例，原配比中沥青70重量份，填充料1重量份，检测后锥入度大于70，可增加填充料的用量，填充料为5重量份，沥青则变为66重量份。

上述路面灌缝沥青材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按重量份称取石油沥青、SBS、橡胶粉、相溶型稳定剂、沥青添加剂和填充料；

(2)将石油沥青预热至180-200℃；

(3)将预热后的石油沥青投入持续搅拌状态下的预混罐中，然后在该持续搅拌状态下，先向预混罐中投入沥青添加剂，再向预混罐中依次投入SBS和相溶型稳定剂，得到共混物；

(4)然后将共混物送入胶体磨，胶体磨间隙一般调整至0.2-0.25mm，研磨后，打入成品罐，搅拌至均匀，再向成品罐中依次投入橡胶粉和填充料，继续搅拌反应4-6h后，冷却，得到路面灌缝沥青材料。

上述制备方法中，搅拌速度一直为300-800转/min。

上述路面灌缝沥青材料能够用于修补沥青道路裂缝，修补方法与现有技术中用于修补道路裂缝的沥青的用方相同，没有特殊限制，修补后的路面沥青在-30℃环境下拉伸不脆裂，在+80℃高温条件下不流淌。

以下结合实施例进一步说明本发明。

实施例1

路面灌缝沥青，其组成为：70重量份的70#石油沥青、7重量份的SBS、8重量份的沥青添加剂(芳烃含量85％)、10重量份的废旧轮胎橡胶粉(60目)、5重量份碳酸钙粉末(200目)，0.3重量份的相溶型稳定剂(有机溶剂含量40％)。

上述路面灌缝沥青材料的制备方法及步骤：

(1)按组成及重量份称取上述原料后，将石油沥青与沥青添加剂通过换热装置，预热至180-200℃；

(2)将预热后的石油沥青打入持续搅拌状态(转速300-800转/min)下的预混罐中，然后在该持续搅拌状态下，先向预混罐中投入沥青添加剂，再向预混罐中依次投入SBS和相溶型稳定剂，得到共混物；

(3)将共混物泵送入间隙为0.2-0.25mm的胶体磨，研磨后，注入成品罐，再向成品罐中依次投入橡胶粉和填充料，发育时间4-6h得到灌缝沥青。

得到的灌缝沥青检测技术指标及方法依据公路工程JT/T740-2009路面橡胶沥青灌缝胶行业标准的规定。检测结果如表1所示。

表1为实施例1制备的灌缝沥青，此配比可满足高温型与普通型两个类别

表1中，低温拉伸试验，高温型、普通型、低温型和严寒型的试验温度分别为：0℃，-10℃，-20℃，-30℃；完成50％拉伸量(7.5mm)三个循环为通过。

实施例2

路面灌缝沥青，其组成为：55重量份的90#石油沥青、10重量份的SBS、30重量份的沥青添加剂(芳烃含量90％)、15重量份的废旧轮胎橡胶粉(80目)和0.25重量份的相溶型稳定剂(有机溶剂含量50％)。

上述路面灌缝沥青材料的制备方法及步骤：

(1)按组成及重量份称取上述原料后，将石油沥青与沥青添加剂通过换热装置，预热至180-200℃；

(2)将预热后的石油沥青打入持续搅拌状态(转速300-800转/min)下的预混罐中，然后在该持续搅拌状态下，先向预混罐中投入沥青添加剂，再向预混罐中依次投入SBS和相溶型稳定剂，得到共混物；

(3)将共混物泵送入间隙为0.2-0.25mm的胶体磨，研磨后，注入成品罐，再向成品罐中投入橡胶粉，发育时间4-6h得到灌缝沥青。

得到的灌缝沥青检测技术指标及方法依据公路工程JT/T740-2009路面橡胶沥青灌缝胶行业标准的规定。检测结果如表2所示。

表2为实施例2制备的灌缝沥青，可满足低温型与严寒型

表2中，低温拉伸试验中，高温型、普通型、低温型和严寒型的试验温度分别为：0℃，-10℃，-20℃，-30℃；完成50％拉伸量(7.5mm)三个循环为通过。

实施例3

路面灌缝沥青材料，组成及重量份为：40重量份的石油沥青90#、15重量份SBS、10重量份的废旧轮胎橡胶粉(100目)、0.2重量份的相溶型稳定剂(有机溶剂含量55％)和35重量份的沥青添加剂(芳烃含量85％)。

上述路面灌缝沥青材料的制备方法及步骤：

(1)按组成及重量份称取上述原料后，将石油沥青与沥青添加剂通过换热装置，预热至180-200℃；

(2)将预热后的石油沥青打入持续搅拌状态(转速300-800转/min)下的预混罐中，然后在该持续搅拌状态下，先向预混罐中投入沥青添加剂，再向预混罐中依次投入SBS和相溶型稳定剂，得到共混物；

(3)将共混物泵送入间隙为0.2-0.25mm的胶体磨，研磨后，注入成品罐，再向成品罐中投入橡胶粉，发育时间4-6h得到灌缝沥青。

得到的灌缝沥青检测技术指标及方法依据公路工程JT/T740-2009路面橡胶沥青灌缝胶行业标准的规定。检测结果如表3所示。

表3为实施例3制备的灌缝沥青，可满足行业标准中严寒型指标要求：

表3中，低温拉伸试验中，高温型、普通型、低温型和严寒型的试验温度分别为：0℃，-10℃，-20℃，-30℃；完成50％拉伸量(7.5mm)三个循环为通过。

从上述实验结果可以看出，本发明的灌缝沥青能够满足高、低温性能要求，适合季冻区乃至全国各不同气候地区使用。

实施例4

路面灌缝沥青，其组成为：60重量份的70#石油沥青、12重量份的SBS、40重量份的沥青添加剂(芳烃含量90％)、20重量份的废旧轮胎橡胶粉(60目)、8重量份碳酸钙粉末(200目)，0.4重量份的相溶型稳定剂(有机溶剂含量50％)。

上述路面灌缝沥青材料的制备方法及步骤：

(1)按组成及重量份称取上述原料后，将石油沥青与沥青添加剂通过换热装置，预热至180-200℃；

(2)将预热后的石油沥青打入持续搅拌状态(转速300-800转/min)下的预混罐中，然后在该持续搅拌状态下，先向预混罐中投入沥青添加剂，再向预混罐中依次投入SBS和相溶型稳定剂，得到共混物；

(3)将共混物泵送入间隙为0.2-0.25mm的胶体磨，研磨后，注入成品罐，再向成品罐中依次投入橡胶粉和填充料，发育时间4-6h得到灌缝沥青。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明专利保护的范围内。

Claims (8)

1.路面灌缝沥青材料，其特征在于，组成及重量份为：

所述橡胶粉为60-100目的废旧轮胎橡胶粉；

所述相溶型稳定剂中有机溶剂含量在40％以上；

所述沥青添加剂中芳烃含量在85％以上。

2.根据权利要求1所述的路面灌缝沥青材料，其特征在于，所述填充料为石粉。

3.根据权利要求2所述的路面灌缝沥青材料，其特征在于，所述石粉为碳酸钙或者滑石粉。

4.根据权利要求1所述的路面灌缝沥青材料，其特征在于，所述石油沥青的规格为70#或者90#。

5.权利要求1-4任何一项所述的路面灌缝沥青材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按重量份称取石油沥青、SBS、橡胶粉、相溶型稳定剂、沥青添加剂和填充料；

(2)将石油沥青和沥青添加剂预热至180-200℃；

(3)将预热后的石油沥青投入持续搅拌状态下的预混罐中，然后在该持续搅拌状态下，先向预混罐中投入沥青添加剂，再向预混罐中依次投入SBS和相溶型稳定剂，得到共混物；

(4)然后将共混物送入胶体磨，研磨后，打入成品罐，搅拌至均匀，再向成品罐中依次投入橡胶粉和填充料，继续搅拌反应4-6h后，冷却，得到路面灌缝沥青材料。

6.根据权利要求1所述的路面灌缝沥青材料，其特征在于，所述步骤(3)和步骤(4)中，搅拌速度为300-500转/min。

7.根据权利要求1所述的路面灌缝沥青材料，其特征在于，所述胶体磨间隙调整至0.2-0.25mm。

8.权利要求1-4任何一项所述的路面灌缝沥青材料能够用于修补沥青道路裂缝。