CN106118078A - 一种沥青温拌改性剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沥青温拌改性剂及其制备方法,所述的沥青温拌再生剂由以下重量份原料组成：脱硫橡胶10‑20份、乙撑双油酸酰胺10‑15份、芳烃油50‑70份、邻苯二甲酸二丁酯5‑10份、石油树脂5‑10份、性能提升剂1‑3份。本发明所采用的制备方法为：1)将芳烃油加热到120℃以上，备用；2)将乙撑双油酸酰胺加热到120℃以上使其成为液态，并投入步骤1所得芳烃油中；3)将邻苯二甲酸二丁酯、石油树脂依次投入步骤2所得物质进行混合并搅拌均匀；4)将脱硫橡胶、性能提升剂依次投入步骤3中所得物质，并在120℃下搅拌1小时即得本发明沥青温拌再生剂。

Description

一种沥青温拌改性剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及制备领域，具体设计一种沥青温拌改性剂及其制备方法。

背景技术

沥青路面在使用过程中，沥青在各种自然因素(如氧、温度、光、水等)的作用下会发生复杂的物理、化学变化，使沥青老化，表现为沥青粘度增大，沥青面层变脆，可塑性和变形能力降低，与集料的粘结性能变差等，从而导致路面产生裂缝、松散、坑洞等破坏，路用性能也随之变差。对旧路面材料掺入沥青再生剂进行再生利用，可以使沥青材料的性能得到一定程度恢复。沥青路面的再生利用，有利于处治废料、节省资源、保护环境，具有显著的经济和社会效益。

由于有机降粘剂法具有较好的降粘效果及降粘可靠性(其降粘效果不随时间变化而衰减)，并且性价比合适，所以被大量应用于公路工程施工中，但是由于有机温拌剂的主要成分多为蜡基物质，采用此类温拌剂会降低石油沥青的粘结性和塑性，同时对温度特别敏感(即温度稳定性差)，蜡对沥青路面使用性能有极大影响。现有研究认为沥青中蜡的存在，在高温时会使沥青容易发软，导致沥青路面高温稳 定性降低，出现车辙。同样，在低温时会使沥青变得脆硬，导致路面低温抗裂性降低，出现裂痕，此外，蜡会使沥青与石料的粘附性降低，在有水的条件下，会使路面石子产生剥落现象，造成路面破坏，更严重的是，含蜡沥青会使沥青路面的抗滑性降低，影响路面的行车安全。

目前沥青再生剂已大量应用于公路工程施工中，但现有的废旧沥青再生剂多为树脂与石油工业生产油份的混合物，为了达到理想的再生效果，在沥青混合料拌和时需要较高的拌和温度。从而导致了生产沥青混合料时的能源消耗和烟尘等废弃物排放的增多，巨大的能耗和温室气体的排放，不利于环境保护，同时经济和社会效益也较低。因此，如何在降低拌和温度的同时，保证沥青的再生效果以及混合料的路用性能，是一个亟待解决的问题。

发明内容

发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种沥青温拌改性剂及其制备方法。本发明在降低拌和温度的同时，提高了再生剂的扩散能力，在降低温拌再生剂对沥青性能的不利影响的同时，降低能耗并且提高了旧沥青的再生效率。

为发明实现上述目的，本发明所述的技术方案如下：

一种沥青温拌改性剂及其制备方法，按照质量份数计包括：

脱硫橡胶10-20份、乙撑双油酸酰胺10-15份、芳烃油50-70份、邻苯二甲酸二丁酯5-10份、石油树脂5-10份。

在本发明的一个优选实施例中，所述脱硫橡胶15-17份、乙撑双油酸酰胺12-14份、芳烃油58-62份、邻苯二甲酸二丁酯7-8份、石 油树脂7-9份。

在本发明的一个优选实施例中，还包括有性能提升剂1-3份，所述性能提升剂的成分为五氯硫酚、松焦油。

在本发明的一个优选实施例中，所述五氯硫酚用量为脱硫橡胶质量份数的0.1％-1％，松焦油用量为脱硫橡胶质量质量份数的10％-15％。

一种沥青温拌改性剂及其制备方法，包括以下步骤:

1)将芳烃油加热到120℃以上，备用；

2)将乙撑双油酸酰胺加热到120℃以上使其成为液态，并投入步骤1所得芳烃油中；

3)将邻苯二甲酸二丁酯、石油树脂依次投入步骤2所得物质进行混合并搅拌均匀；

4)将脱硫橡胶、性能提升剂依次投入步骤3中所得物质，并在120℃下搅拌即得沥青温拌再生剂。

在本发明的一个优选实施例中，所述脱硫橡胶在常温下晾干，然后进行粉碎，过40目筛。

在本发明的一个优选实施例中，所述芳烃油为糠醛油。

在本发明的一个优选实施例中，所述性能提升剂成分为五氯硫酚和松焦油。

在本发明的一个优选实施例中，所述五氯硫酚用量为脱硫橡胶质量的0.1％-1％，松焦油用量为脱硫橡胶质量的10％-15％。

与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：

(1)、本发明提出了采用温拌剂(乙撑双油酸酰胺)与再生剂(芳 烃油、邻苯二甲酸二丁酯、石油树脂)复配改性的技术手段，保证废旧沥青再生效果的同时，降低了拌合温度，根据对市场上常用再生剂调查，普通再生剂的拌和温度为160℃左右，这样才能保废旧沥青与脱硫橡胶的再生互溶以及混合料的压实度效果，而本产品拌和温度为120℃，并且沥青再生效果优良，混合料各项指标均满足规范要求。所述制备过程中，需保持120℃，以保证化学反应的顺利进行。

(2)、如背景技术中所述，虽然有机降粘剂具有较好的降粘效果及降粘可靠性(其降粘效果不随时间变化而衰减)，但其温度敏感性较大，为解决此问题，本发明添加了脱硫橡胶，脱硫橡胶加入对沥青的高温性能、低温性能、贮存稳定性、抗老化均有了较大的提高。从而弥补了有机温拌剂温度敏感性差的问题。

(3)、为了达到较好的再生效果，再生剂中含有大量的芳香烃类，因为芳香分含量较高的沥青再生剂在老化沥青中具有较好扩散性能，对老化沥青具有较好再生效果。但是这样做在增强旧沥青再生效果的同时，也降低了沥青的粘度。而通过脱硫橡胶的加入，可以有效的调节再生沥青的粘度。在路面摊铺碾压完成后，脱硫橡胶能继续与芳香烃发生反应，芳香烃可以使脱硫橡胶中的S-S键和S-C键进一步断开，从而增加沥青的粘度，同时消耗多余的芳香烃，使沥青混凝土的路用性能和疲劳性能得到提升。

(4)、本发明不仅具有较好的降粘效果以及再生效果，而且性价比也较合适。

(5)本发明以乙撑双油酸酰胺、芳烃油以及脱硫橡胶三者为主要材料，三者交互作用，在降低施工温度的同时，保证了沥青的再生效果，可应用于大多数再生沥青路面施工中。

(6)为使所述脱硫橡胶与沥青充分反应，达到理想的路用效果，本发明在生产过程中添加了性能提升剂，其中五氯硫酚作为化学塑解剂，通过切断少数橡胶烃的分子链，增强再生沥青的柔韧性以及抗老化性能，松焦油作为一种物理软化剂，削弱橡胶烃分子间力，起润滑的作用。

(7)总的来说，本发明的沥青温拌再生剂中成分搭配合理，各组分之间的协同增效明显，实现优势互补，综合改善再生沥青的高低温性能以及抗老化性能，对于节约资源、降低能耗以及实现废料的重复利用有着重大的意义，具有良好的市场前景。

附图说明

图1为某一AC-13旧沥青混合料样品的级配示意图。

其中纵坐标代表标准筛分实验中集料通过各筛孔的通过率，横坐标为标准方孔筛筛孔尺寸。

图中第一折线100、第二折线200、第三折线300分别对应《公路沥青路面设计规范》中AC-13矿料级配的级配上限、级配中值、级配下限，图中第四折线400代表混合料旧料的级配曲线。

具体实施方式

下面列举1个实施例，结合附图1所述旧沥青混合料，对本发明 加以进一步说明，但本发明不只限于这一个实施例。

遵循本发明的技术方案，一种沥青温拌改性剂及其制备方法，按照质量份数计包括：脱硫橡胶10-20份、乙撑双油酸酰胺10-15份、芳烃油50-70份、邻苯二甲酸二丁酯5-10份、石油树脂5-10份。

进一步地，本发明中各组分质量份数计包括：脱硫橡胶15-17份、乙撑双油酸酰胺12-14份、芳烃油58-62份、邻苯二甲酸二丁酯7-8份、石油树脂7-9份。

除了上述主要成分外，本发明还包括有性能提升剂1-3份，所述性能提升剂包括五氯硫酚和松焦油，其中五氯硫酚用量为脱硫橡胶质量份数的0.1％-1％，松焦油用量为脱硫橡胶质量质量份数的10％-15％。

上述的所述脱硫橡胶所用原料优选为废旧轮胎橡胶粉，并通过控制废胶粉在脱硫罐中的反应温度(160℃-165℃)和反应时间(2h-2.5h)，使废旧橡胶粉达到半脱硫状态，所得半脱硫橡胶需在常温下晾干，然后进行粉碎，过40目筛，得所述脱硫橡胶。

除本发明中所用脱硫方法，目前国内外橡胶脱硫的一般制作方法如：机械法、微波法、有机化合物再生法、无机化合物再生法以及生物脱硫法可适用于本发明。

该实施例的沥青温拌再生剂由以下重量份原料组成：脱硫橡胶15份、乙撑双油酸酰胺10份、芳烃油60份、邻苯二甲酸二丁酯5份、石油树脂8份、性能提升剂2份。

本发明所采用的制备方法步骤可为：

1)将芳烃油加热到120℃以上，备用；

2)将乙撑双油酸酰胺加热到120℃以上使其成为液态，并投入步骤1所得芳烃油中；

3)将邻苯二甲酸二丁酯、石油树脂依次投入步骤2所得物质进行混合并搅拌均匀；

4)将脱硫橡胶、性能提升剂依次投入步骤3中所得物质，并在120℃下搅拌1小时即得本发明沥青温拌再生剂。

所述脱硫橡胶需在常温下晾干，然后进行粉碎，过40目筛。

所述芳烃油为糠醛油。

所述性能提升剂成分为五氯硫酚和松焦油。

所述五氯硫酚用量为脱硫橡胶质量的0.1％-1％，松焦油用量为脱硫橡胶质量的10％-15％。

所述性能提升剂应在脱硫橡胶之后投入，并充分搅拌。

所述制备过程中，需保持120℃，以保证化学反应的顺利进行。

发明人对本发明所述实施例的沥青温拌再生剂进行了一下性能试验。

以下所述性能实验中所用的沥青温拌再生剂是上述实施例中的沥青温拌再生剂，所述沥青为兰炼90#沥青或中海90#沥青。

实验一、沥青温拌再生剂的加入对老化沥青性能的影响

分别采用兰炼90#沥青、中海90#沥青进行长期老化实验。老化实验按规范标准进行，首先进行旋转薄膜烘箱加热并在压力老化容器中加速沥青老化实验。

将所述实施例所得沥青温拌再生剂以一定比例加入上述所得两 种老化沥青中，搅拌均匀后按规范进行沥青三大指标以及粘度、低温劲度模量的实验，并与基质沥青老化前后的性能指标对比，分析本发明所述沥青温拌再生剂对老化沥青的各项性能指标的影响，测试结果如下表1所示

表1沥青温拌再生剂再生效果测试结果

沥青混凝土路面在使用过程中，沥青逐渐老化，硬度增大，低温抗裂能力明显下降，但是高温抗车辙能力有所增加，因此评价沥青再生效果，应重点关注低温性能的恢复，同时保证高温性能满足要求。有表1中数据分析可知：

(1)随着温拌再生剂添加量的增加，两种老化沥青的软化点和 粘度逐渐降低，针入度显著增加。这是由于再生剂发挥作用，老化沥青中沥青质含量逐渐减少，芳香分含量提高，四组分比例趋于协调，同时，温拌再生剂添加量在11％-14％左右时，再生沥青的各项指标与原有基质沥青较为接近。

实验二、本发明的沥青温拌再生剂对沥青抗老化性能影响。

为验证再生沥青的抗老化性能，选取中海90#基质沥青与利用老化后中海90#基质沥青在12％温拌再生剂掺量下生产的再生沥青作为对比，通过旋转薄膜烘箱老化试验，进行抗老化性能对比，结果如下：

表2沥青温拌再生剂对沥青抗老化性能影响实验结果

由表2中的实验数据分析可知，经过旋转薄膜老化，基质沥青与再生沥青的各项指标均有所下降，但针入度，粘度和延度等各项指标的变化趋势与基质沥青大致相同。与基质沥青相比，再生沥青老化后的延度降低量要小很多，说明温拌再生剂不仅对老化沥青的组分进行了调节，同时其中的脱硫橡胶与芳烃油作用，形成网状弹性结构，使得再生沥青具有更好的抗老化性能，总之，沥青温拌再生剂作用后，老化沥青的性能得到很大程度的恢复，同时低温性能较基质沥青更优。

实验三、再生沥青混合料路用性能验证

本实验所用沥青混凝土旧料为AC-13上面层旧料，级配如图1所示，旧料采用铣刨机从旧路面取样，燃烧法测定旧料试样中沥青含量，采用抽提法测定老化沥青性能指标。如下表所示：

表3旧料沥青性能指标

沥青	针入度(mm)	软化点(℃)	15℃延度(mm)	沥青含量(％)
					中海90#	34.5	67.2	94	4.22

沥青混合料路用性能的好坏直接关系着路面通行质量，再生路面的生产中，为到达较好的经济效益，同时保证再生沥青混合料的质量，应控制旧料的掺入量。本实验中，选择40％废旧沥青混合料掺配率进行温拌再生，新料所用沥青及集料与旧料一致。所述本发明温拌再生沥青混合料拌和温度120℃，所述基质沥青混合料的拌和温度按规范确定，所述普通再生沥青混合料拌和温度为160℃。按规范要求成型 实验试件，将本发明温拌再生沥青混合料与基质沥青混合料与普通再生沥青混合料的高低温性能以及水稳定性等路用性能实验做对比实验，结果如下表4所示：

表4再生沥青混合料的路用性能实验结果

由上表可看出，本发明温拌再生混合料冻融劈裂比较基质沥青混合料和普通再生沥青混合料都稍高，这说明本发明所述温拌再生剂对再生沥青混合料的低温性能有很大的提升；温拌再生混合料的残留稳定度相对于基质沥青混合料相差不大，这说明本发明所述温拌再生剂对废旧沥青的性能恢复作用明显。本发明温拌再生沥青混合料与普通再生沥青混合料的动稳定度与基质沥青混合料差别不大，说明两者均有较好的高温稳定性。

实验四、再生沥青混合料力学性能验证

本实验中，选择40％废旧沥青混合料掺配率进行温拌再生，新料 所用沥青及集料与旧料一致。所述本发明温拌再生沥青混合料拌和温度120℃，所述基质沥青混合料的拌和温度按规范确定，所述普通再生沥青混合料拌和温度为160℃。参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中相关规定，进行小梁三点弯曲实验，采用轮碾仪成型车辙板试件，并将试件切割成40mm*40mm*250mm的小梁，控制实验温度为-10℃，加载速率为50mm/min，采用万能试验机进行低温弯曲试验，结果如下：

表4再生沥青混合料的力学性能实验结果

有表中数据可知，使用本发明温拌再生剂的沥青混合料劲度模量较小，与之对应的最大弯拉应变较大，说明此种再生混合料低温抗变形能力较强，具有良好的低温抗裂性能，因此本发明温拌再生剂对老化沥青的低温性能具有较好的改善效果。

进一步地，参照图1，一般AC-13矿料级配曲线接近级配中值曲 线，而由图1中级配曲线可看出旧沥青混合料的级配曲线中，0-0.15筛孔所对应曲线段的斜率较级配中值曲线偏小，2.36-4.75筛孔所对应曲线的斜率较级配中值曲线偏大。这说明混合料中，由于旧料细料与沥青的结团的影响，细料含量减少，粗料含量增加。通过温拌再生剂的添加，可以在相对较低的加热温度下，使沥青恢复流动性，从而将粘结的混合料分散开，形成级配良好的再生混合料。

Claims (9)

1.一种沥青温拌改性剂及其制备方法，其特征在于，按照质量份数计包括：

脱硫橡胶10-20份、乙撑双油酸酰胺10-15份、芳烃油50-70份、邻苯二甲酸二丁酯5-10份、石油树脂5-10份。

2.根据权利要求1所述的一种沥青温拌改性剂及其制备方法，其特征在于，所述脱硫橡胶15-17份、乙撑双油酸酰胺12-14份、芳烃油58-62份、邻苯二甲酸二丁酯7-8份、石油树脂7-9份。

3.根据权利要求1或2所述的一种沥青温拌改性剂及其制备方法，其特征在于，还包括有性能提升剂1-3份，所述性能提升剂包括五氯硫酚和松焦油。

4.根据权利要求3所述的一种沥青温拌改性剂及其制备方法，其特征在于，所述五氯硫酚用量为脱硫橡胶质量份数的0.1％-1％，松焦油用量为脱硫橡胶质量质量份数的10％-15％。

5.一种沥青温拌改性剂及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤:

1)将芳烃油加热到120℃以上，备用；

2)将乙撑双油酸酰胺加热到120℃以上使其成为液态，并投入步骤1所得芳烃油中；

3)将邻苯二甲酸二丁酯、石油树脂依次投入步骤2所得物质进行混合并搅拌均匀；

4)将脱硫橡胶、性能提升剂依次投入步骤3中所得物质，并在120℃下搅拌即得沥青温拌再生剂。

6.根据权利要求5所述的一种沥青温拌改性剂及其制备方法，其特征在于，所述脱硫橡胶在常温下晾干，然后进行粉碎，过40目筛。

7.根据权利要求5所述的一种沥青温拌改性剂及其制备方法，其特征在于，所述芳烃油为糠醛油。

8.根据权利要求5-7之一所述的一种沥青温拌改性剂及其制备方法，其特征在于，所述性能提升剂成分为五氯硫酚和松焦油。

9.根据权利要求8所述的一种沥青温拌改性剂及其制备方法，其特征在于，所述五氯硫酚用量为脱硫橡胶质量的0.1％-1％，松焦油用量为脱硫橡胶质量的10％-15％。