CN105419360A - 一种低温阻裂橡胶沥青 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温阻裂橡胶沥青，其配方包括：69%~80%的沥青、17%~24%的胶粉、3%~11%的添加剂，其中添加剂为环烷油。与现存的普通橡胶沥青相比，本发明的制备方法制得的橡胶沥青在保证高温稳定性、施工和易性满足规范要求的同时，具有优异的低温抗裂性能，较好的韧性和变形性。本发明工艺简单，能耗低，环境污染小，便于推广实施。

Description

一种低温阻裂橡胶沥青
技术领域
本发明涉及一种低温阻裂橡胶沥青。
背景技术
目前，我国正处在现代化城市建设和公路交通迅速发展时期，同时带动着汽车工业的发展，我国废旧橡胶的产量急剧增长。根据国家发改委的数据，早在2013年，全国废旧轮胎生产量已达1080万吨，超过美国成为世界上废旧轮胎最大生产国。还不包括每年报废的大量摩托车胎、电动车胎、自行车胎等众多废旧橡胶制品，其数量也在几百万吨，每年产生的废橡胶、废旧轮胎数量保守估算在1500万吨以上，但废旧轮胎的回收利用率却很低。
废旧橡胶是一种难以降解的高分子材料，无论是采用填埋、堆放还是焚烧的方法处理都会带来新的污染，既危害人们的身体健康，又污染环境、占用土地资源。因此，无害化、资源化地充分利用大量废旧轮胎对我国经济的可持续发展、缓解环境和资源匮乏带来的压力具有重要的现实意义。
2012年底我国公路总里程已超过410万公里，其中高速公路总里程已9.6万公里。到2015年，公路总里程达到450万公里，国家高速公路网基本建成，高速公路总里程达到10.8万公里，可见我国整体上已从公路建设的高峰时期，逐渐转向公路建设与养护并重的新阶段。改性沥青、高质量的集料、路用添加剂等新材料得到广泛应用，提高了路用材料的性能。
改性沥青的方法、途径有很多，包括热塑性橡胶类、橡胶类、树脂类及橡胶粉改性沥青等。SBS、SBR、PE等改性技术也已基本成熟，此类改性剂亦很好地改善了沥青和沥青混合料的路用性能，有效增加了路面的抗病害能力，大大延长了路面的使用寿命。但是聚合物改性沥青昂贵的价格严重限制了聚合物改性沥青的使用推广，特别是在非高速公路上的应用。进一步寻求性能更优越、价格更便宜的改性沥青材料，仍是道路工作者不倦的追求。因此橡胶粉改性沥青技术的发展是完全符合我国可持续发展和建设节约型社会发展战略的。
1997年美国ASTM将橡胶沥青定义为：由沥青、回收轮胎橡胶及一定的添加剂组成的混合料，其中胶粉的含量不少于总重15%（内掺），且要求橡胶颗粒在热沥青中充分反应并膨胀，又称沥青橡胶(AsphaltRubber)。橡胶沥青不但是一种减少“黑色”环境污染的有效办法，还以其良好的耐温变性能，抗疲劳和抗滑性能，降低路面噪音和筑路成本受到筑路界的高度关注。橡胶沥青将危及人们生活环境的污染物废橡胶与沥青性能的改善结合起来，降低改性沥青的生产成本，赋予改性沥青特殊的性能，是集节能、环保和新产品开发为一体的不可再生能源再生利用的有效途径。
橡胶沥青混合料具有优良的高温稳定性，其低温抗裂性能、抗老化性能、抗疲劳性能也明显优于常规沥青混合料，但是其路用性能与SBS改性沥青混合料相比却各有特点。相关研究中发现，橡胶沥青混合料的高温性能虽优于基质沥青混合料却不如SBS改性沥青混合料，但其低温性能却远远优于包括SBS改性沥青混合料在内的沥青混合料，这一点在对其结合料与混合料的研究中均得到充分体现。在高寒地区，沥青混凝土面层的温缩开裂是路面破坏的主要形式之一，此类开裂在许多寒冷国家和地区，例如北美、加拿大、日本、俄罗斯、北欧以及我国北方地区非常普遍，温缩裂缝成为我国北方地区及高寒地区最为普遍和严重的路面病害。因此，为充分开发利用橡胶沥青混合料低温抗裂的突出优势，解决高寒地区沥青路面低温开裂病害，对橡胶沥青进行适当的改性十分必要。本发明提供了一种橡胶沥青低温阻裂改性技术，进一步提升了橡胶沥青的低温阻裂性能。
发明内容
针对现有的问题，本发明的目的在于提供一种步骤少，基于低温阻裂的橡胶沥青改性技术，增加在低温条件下橡胶沥青的韧性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种低温阻裂橡胶沥青，其配方组合包括：以沥青组合物的总质量计：
（1）沥青69%~80%，优选69.1%~76.2%；
（2）胶粉17%~24%，优选18.2%~22.9%；
（3）添加剂3%~11%，优选4.8%~9.1%；
其中所述的添加剂为环烷油。
所述沥青组合物的制备方法采用常规的直接混溶法，其过程是将胶粉、添加剂加到175~195℃（优选180~190℃）的沥青中，并分散均匀，分散设备为搅拌设备、剪切设备。使用搅拌器的时间为30~90min（优选45~60min），并保持混合物温度185±5℃。
本方案从橡胶沥青的改性机理出发，增强橡胶颗粒与沥青的溶胀反应，从而进一步提高其在低温环境下的柔韧性，此外，施工和易性也同时得到改善。
本发明所得的橡胶沥青可用于制备路用橡胶沥青混合料，该混合料可在严寒地区体现出优秀的路用性能，提高道路的使用年限，减少成本。此种橡胶沥青亦可以作为防水卷材，在北方低温地区耐用性显著。
本发明的有益效果是：与现存的普通橡胶沥青相比，本发明的制备方法制得的橡胶沥青在保证高温稳定性、施工和易性满足规范要求的同时，具有优异的低温抗裂性能，较好的韧性和变形性。本发明工艺简单，能耗低，环境污染小，便于推广实施。
具体实施方式
本发明中所用的沥青是指石油沥青，可以是普通道路沥青、A级道路沥青、B级道路沥青、C级道路沥青及重交通道路沥青等。
本发明中所用的胶粉为废旧轮胎胶粉，平均粒度为0.425毫米（40目）或0.250毫米（60目）。
本发明中所用的添加剂为环烷油，倾点≤-24℃，闪点（开口）≥190℃，环烷基含量≥40%。
所述沥青组合物的制备方法采用常规的直接混溶法，其过程是将胶粉、添加剂加到175~195℃（优选180~190℃）的沥青中，并分散均匀，分散设备为搅拌设备、剪切设备。使用搅拌器的时间为30~90min（优选45~60min），并保持混合物温度185±5℃。
下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述：
实施例1
取390克质量的90#壳牌石油沥青并加热到180~190℃，将110克质量平均粒度0.420毫米（40目）的废旧轮胎胶粉、30克质量的环烷油加到已加热的沥青中，用玻璃棒搅拌均匀以后使用剪切仪高速剪切45~60min，期间保持温度在185±5℃左右，得到产品。
实施例2
取390克质量的90#壳牌石油沥青并加热到180~190℃，将110克质量平均粒度0.420毫米（40目）的废旧轮胎胶粉、40克质量的环烷油加到已加热的沥青中，用玻璃棒搅拌均匀以后使用剪切仪高速剪切45~60min，期间保持温度在185±5℃左右，得到产品。
实施例3
取390克质量的90#壳牌是石油沥青并加热到180~190℃，将110克质量平均粒度0.420毫米（40目）的废旧轮胎胶粉、50克质量的环烷油加到已加热的沥青中，用玻璃棒搅拌均匀以后使用剪切仪高速剪切45~60min，期间保持温度在185±5℃左右，得到产品。
实施例4
取390克质量的90#壳牌石油沥青并加热到180~190℃，将110克质量平均粒度0.250毫米（60目）的废旧轮胎胶粉、30克质量的环烷油加到已加热的沥青中，用玻璃棒搅拌均匀以后使用剪切仪高速剪切45~60min，期间保持温度在185±5℃左右，得到产品。
实施例5
取390克质量的90#壳牌石油沥青并加热到180~190℃，将110克质量平均粒度0.250毫米（60目）的废旧轮胎胶粉、40克质量的环烷油加到已加热的沥青中，用玻璃棒搅拌均匀以后使用剪切仪高速剪切45~60min，期间保持温度在185±5℃左右，得到产品。
对比例1
按照实施例1的工艺，不含添加剂。
表1沥青组合物的性能
性质 对比例1 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
添加剂含量，% 0 5.66 7.41 9.09 5.66 7.41
胶粉目数及含量，% 40目，22% 40目，20.75% 40目，20.37% 40目，20% 60目，20.26% 60目，20.37%
软化点，℃ 67.3 59.6 56.0 52.2 64.2 61.2
180℃运动粘度Pa.s 4.32 2.75 2.45 2.23 2.79 2.41
-24℃劲度模量Mpa 207 109 65.2 54.1 99.5 64.7
-24℃蠕变速率 0.286 0.363 0.395 0.417 0.375 0.39
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。总之应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种低温阻裂橡胶沥青，其特征在于，其配方包括，以沥青混合物的总质量记：
（1）沥青69%~80%；
（2）胶粉17%~24%；
（3）添加剂3%~11%；
其中所述的添加剂为环烷油。
2.根据权利要求1所述的低温阻裂橡胶沥青，其特征在于，其配方包括，以沥青混合物的总质量记：
（1）沥青69.1%~76.2%；
（2）胶粉18.2%~22.9%；
（3）添加剂4.8%~9.1%。
3.根据权利要求1所述的低温阻裂橡胶沥青，其特征在于，所用的沥青为石油沥青。
4.根据权利要求1所述低温阻裂橡胶沥青，其特征在于，所用的胶粉为废旧轮胎胶粉，平均粒度为0.420毫米或0.250毫米。
5.根据权利要求1所述低温阻裂橡胶沥青，其特征在于：所述环烷油为橡胶工业操作油类的环烷油。
6.权利要求1~5所述的任一沥青的制备方法，其特征在于，其过程是将胶粉、添加剂加到175~195℃的沥青中，并分散均匀，分散所采用的设备为搅拌设备、剪切设备。
7.按照权利要求6的制备方法，其特征在于，在分散搅拌过程中，保持沥青混合物温度在185±5℃，且搅拌时间30min~90min。
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