CN106118099A - 一种环保改性沥青的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保改性沥青的制备方法，属于沥青技术领域。针对传统沥青低温易变脆，高温易发粘流淌，耐老化性能和耐疲劳性能较差的问题，本发明提供了一种环保改性沥青的制备方法。本发明将城市生活垃圾焚烧飞灰水解，与废弃橡胶轮胎制备的脱硫胶粉，纳米氧化锌，SBS改性剂，石油沥青混合，高速剪切乳化制得黏结力强，高温稳定性好，弹性恢复能力优越的改性沥青，并且脱硫胶粉，纳米氧化锌和水解城市生活垃圾焚烧飞灰，可有效提升沥青的低温开裂性，增强沥青的力学性能及抗剪强度。

Description

一种环保改性沥青的制备方法

技术领域

本发明公开了一种环保改性沥青的制备方法，属于沥青技术领域。

背景技术

现代公路和道路的交通流量和行驶频度急剧增长，货运车的轴重不断增加，普遍实行分车道单向行驶，要求进一步提高路面抗流动性，即高温下抗车辙的能力；提高柔性和弹性，即低温下抗开裂的能力；提高耐磨耗能力和延长使用寿命。现代建筑物普遍采用大跨度预应力屋面板，要求屋面防水材料适应大位移，更耐受严酷的高低温气候条件，耐久性更好，有自粘性，方便施工，减少维修工作量。使用环境发生的这些变化对石油沥青的性能提出了严峻的挑战。对石油沥青改性，使其适应上述苛刻使用要求，引起了人们的重视。经过数十年研究开发，已出现品种繁多的改性道路沥青、防水卷材和涂料，表现出一定的工程实用效果。但鉴于改性后的材料价格通常比普通石油沥青高2~7倍，用户对材料工程性能尚未能充分把握，改性沥青产量增长缓慢。改性道路沥青主要用于机场跑道、防水桥面、停车场、运动场、重交通路面、交叉路口和路面转弯处等特殊场合的铺装应用。欧洲将改性沥青应用到公路网的养护和补强，较大地推动了改性道路沥青的普遍应用。改性沥青防水卷材和涂料主要用于高档建筑物的防水工程。随着科学技术进步和经济建设事业的发展，将进一步推动改性沥青的品种开发和生产技术的发展。改性沥青的品种和制备技术取决于改性剂的类型、加入量和基质沥青（即原料沥青）的组成和性质。由于改性剂品种繁多，形态各异，为了使其与石油沥青形成均匀的可供工程实用的材料，多年来评价了各种类型改性剂，并开发出相应的配方和制备方法。

传统的沥青无机纳米复合材料低温易变脆，高温易发粘流淌，耐老化性能和耐疲劳性能较差，沥青路面的缺陷现象会导致沥青路面的早期损坏，大大缩短沥青路面的使用寿命。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对传统沥青低温易变脆，高温易发粘流淌，耐老化性能和耐疲劳性能较差的问题，本发明提供了一种环保改性沥青的制备方法。本发明将城市生活垃圾焚烧飞灰水解，与废弃橡胶轮胎制备的脱硫胶粉，纳米氧化锌，SBS改性剂，石油沥青混合，高速剪切乳化制得黏结力强，高温稳定性好，弹性恢复能力优越的改性沥青，并且脱硫胶粉，纳米氧化锌和水解城市生活垃圾焚烧飞灰，可有效提升沥青的低温开裂性，增强沥青的力学性能及抗剪强度。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）按重量份数计，称取10~12份醋酸锌，加入30~50份质量分数为50%双氧水溶液中，搅拌混合均匀，以400W微波加热20~30min，冷却至室温，转入离心机中，以3000~4000r/min离心分离，取沉淀，用无水乙醇和去离子水洗涤沉淀3~5次后，将沉淀放入80~90℃干燥箱中干燥1~2h，得纳米氧化锌，备用；

（2）按重量份数计，称取20~30份废弃橡胶轮胎，加入粉碎机粉碎，过200目筛，将过筛后的橡胶粉加入反应釜中，向反应釜中继续添加30~40份甲苯，30~40份二甲苯，3~5份乙酸，2~3份甲酸，1~2份氯化锌，1~2份氯化铁，2~3份浓硫酸，在70~80℃下反应5~10h，过滤，将滤渣置于105~110℃干燥箱中干燥1~3h，得脱硫胶粉，备用；

（3）按重量份数计，称取5~8份城市生活垃圾焚烧飞灰，加入8~15份去离子水中，以300~400r/min搅拌15~20min，静置陈化8~10h，过滤，将滤渣置于105~110℃干燥箱中干燥至恒重，取出，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，得水解城市生活垃圾焚烧飞灰；

（4）按重量份数计，称取90~100份石油沥青，置于130~140℃反应釜中，加热至沥青完全软化后，加入5~10份上述步骤（2）制备的脱硫胶粉，1~2份上述水解城市生活垃圾焚烧飞灰，以600~800r/min搅拌加热至180~190℃，加入3~5份上述步骤（1）制备的纳米氧化锌，2~3份SBS改性剂，继续搅拌40~50min，将混合料转入高速剪切乳化机中，在190~200℃下，以5000~6000r/min高速剪切1~2h，得环保改性沥青。

本发明的具体应用方法是：正式铺筑时，先用4～6台鼓风机对路面的灰尘进行清理，再用洒水车对路面进行润湿，平铺制得的环保改性沥青（集料用量约为4～6 m³/1000m²），随即撒上一层沙子，铺上一层塑料网，用钉子将网钉牢。最后用探铺机铺上一层用环保改性沥青搅拌的石子，边铺边用压路机来回反复压平，所铺成路使用周期长，可达20～30年的寿命。

本发明的有益效果是：

（1）本发明制得的环保改性沥青抗老化指标较传统沥青涂料提高了100~200%，硬度、附着力、冲击强度等有一定程度的提高；

（2）本改性沥青的高温性能得到改善、温度敏感性得到改善、耐久性能得到提高、水稳定性提高，抗水害能力增强，具有很好的环保特点，可广泛用于沥青技术领域。

具体实施方式

首先按重量份数计，称取10~12份醋酸锌，加入30~50份质量分数为50%双氧水溶液中，搅拌混合均匀，以400W微波加热20~30min，冷却至室温，转入离心机中，以3000~4000r/min离心分离，取沉淀，用无水乙醇和去离子水洗涤沉淀3~5次后，将沉淀放入80~90℃干燥箱中干燥1~2h，得纳米氧化锌，备用；按重量份数计，称取20~30份废弃橡胶轮胎，加入粉碎机粉碎，过200目筛，将过筛后的橡胶粉加入反应釜中，向反应釜中继续添加30~40份甲苯，30~40份二甲苯，3~5份乙酸，2~3份甲酸，1~2份氯化锌，1~2份氯化铁，2~3份浓硫酸，在70~80℃下反应5~10h，过滤，将滤渣置于105~110℃干燥箱中干燥1~3h，得脱硫胶粉，备用；按重量份数计，称取5~8份城市生活垃圾焚烧飞灰，加入8~15份去离子水中，以300~400r/min搅拌15~20min，静置陈化8~10h，过滤，将滤渣置于105~110℃干燥箱中干燥至恒重，取出，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，得水解城市生活垃圾焚烧飞灰；按重量份数计，称取90~100份石油沥青，置于130~140℃反应釜中，加热至沥青完全软化后，加入5~10份上述制备的脱硫胶粉，1~2份上述水解城市生活垃圾焚烧飞灰，以600~800r/min搅拌加热至180~190℃，加入3~5份上述制备的纳米氧化锌，2~3份SBS改性剂，继续搅拌40~50min，将混合料转入高速剪切乳化机中，在190~200℃下，以5000~6000r/min高速剪切1~2h，得环保改性沥青。

实例1

首先按重量份数计，称取10份醋酸锌，加入30份质量分数为50%双氧水溶液中，搅拌混合均匀，以400W微波加热20min，冷却至室温，转入离心机中，以3000r/min离心分离，取沉淀，用无水乙醇和去离子水洗涤沉淀3次后，将沉淀放入80℃干燥箱中干燥1h，得纳米氧化锌，备用；按重量份数计，称取20份废弃橡胶轮胎，加入粉碎机粉碎，过200目筛，将过筛后的橡胶粉加入反应釜中，向反应釜中继续添加30份甲苯，30份二甲苯，3份乙酸，2份甲酸，1份氯化锌，1份氯化铁，2份浓硫酸，在70℃下反应5h，过滤，将滤渣置于105℃干燥箱中干燥1h，得脱硫胶粉，备用；按重量份数计，称取5份城市生活垃圾焚烧飞灰，加入8份去离子水中，以300r/min搅拌15min，静置陈化8h，过滤，将滤渣置于105℃干燥箱中干燥至恒重，取出，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，得水解城市生活垃圾焚烧飞灰；按重量份数计，称取90份石油沥青，置于130℃反应釜中，加热至沥青完全软化后，加入5份上述制备的脱硫胶粉，1份上述水解城市生活垃圾焚烧飞灰，以600r/min搅拌加热至180℃，加入3份上述制备的纳米氧化锌，2份SBS改性剂，继续搅拌40min，将混合料转入高速剪切乳化机中，在190℃下，以5000r/min高速剪切1h，得环保改性沥青。

本发明的具体应用方法是：正式铺筑时，先用4台鼓风机对路面的灰尘进行清理，再用洒水车对路面进行润湿，平铺制得的环保改性沥青（集料用量约为4 m³/1000m²），随即撒上一层沙子，铺上一层塑料网，用钉子将网钉牢。最后用探铺机铺上一层用环保改性沥青搅拌的石子，边铺边用压路机来回反复压平，所铺成路使用周期长，可达20年的寿命。

实例2

首先按重量份数计，称取11份醋酸锌，加入40份质量分数为50%双氧水溶液中，搅拌混合均匀，以400W微波加热25min，冷却至室温，转入离心机中，以3500r/min离心分离，取沉淀，用无水乙醇和去离子水洗涤沉淀4次后，将沉淀放入85℃干燥箱中干燥1.5h，得纳米氧化锌，备用；按重量份数计，称取25份废弃橡胶轮胎，加入粉碎机粉碎，过200目筛，将过筛后的橡胶粉加入反应釜中，向反应釜中继续添加35份甲苯，35份二甲苯，4份乙酸，2.5份甲酸，1.5份氯化锌，1.5份氯化铁，2.5份浓硫酸，在75℃下反应7h，过滤，将滤渣置于107℃干燥箱中干燥2h，得脱硫胶粉，备用；按重量份数计，称取6份城市生活垃圾焚烧飞灰，加入12份去离子水中，以350r/min搅拌17min，静置陈化9h，过滤，将滤渣置于107℃干燥箱中干燥至恒重，取出，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，得水解城市生活垃圾焚烧飞灰；按重量份数计，称取95份石油沥青，置于135℃反应釜中，加热至沥青完全软化后，加入7份上述制备的脱硫胶粉，1.5份上述水解城市生活垃圾焚烧飞灰，以700r/min搅拌加热至185℃，加入4份上述制备的纳米氧化锌，2.5份SBS改性剂，继续搅拌45min，将混合料转入高速剪切乳化机中，在195℃下，以5500r/min高速剪切1.5h，得环保改性沥青。

本发明的具体应用方法是：正式铺筑时，先用5台鼓风机对路面的灰尘进行清理，再用洒水车对路面进行润湿，平铺制得的环保改性沥青（集料用量约为5m³/1000m²），随即撒上一层沙子，铺上一层塑料网，用钉子将网钉牢。最后用探铺机铺上一层用环保改性沥青搅拌的石子，边铺边用压路机来回反复压平，所铺成路使用周期长，可达25年的寿命。

实例3

首先按重量份数计，称取12份醋酸锌，加入50份质量分数为50%双氧水溶液中，搅拌混合均匀，以400W微波加热30min，冷却至室温，转入离心机中，以4000r/min离心分离，取沉淀，用无水乙醇和去离子水洗涤沉淀5次后，将沉淀放入90℃干燥箱中干燥2h，得纳米氧化锌，备用；按重量份数计，称取30份废弃橡胶轮胎，加入粉碎机粉碎，过200目筛，将过筛后的橡胶粉加入反应釜中，向反应釜中继续添加40份甲苯，40份二甲苯，5份乙酸，3份甲酸，2份氯化锌，2份氯化铁，3份浓硫酸，在80℃下反应10h，过滤，将滤渣置于110℃干燥箱中干燥3h，得脱硫胶粉，备用；按重量份数计，称取8份城市生活垃圾焚烧飞灰，加入15份去离子水中，以400r/min搅拌20min，静置陈化10h，过滤，将滤渣置于110℃干燥箱中干燥至恒重，取出，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，得水解城市生活垃圾焚烧飞灰；按重量份数计，称取100份石油沥青，置于140℃反应釜中，加热至沥青完全软化后，加入10份上述制备的脱硫胶粉，2份上述水解城市生活垃圾焚烧飞灰，以800r/min搅拌加热至190℃，加入5份上述制备的纳米氧化锌，3份SBS改性剂，继续搅拌50min，将混合料转入高速剪切乳化机中，在200℃下，以6000r/min高速剪切2h，得环保改性沥青。

本发明的具体应用方法是：正式铺筑时，先用6台鼓风机对路面的灰尘进行清理，再用洒水车对路面进行润湿，平铺制得的环保改性沥青（集料用量约为6 m³/1000m²），随即撒上一层沙子，铺上一层塑料网，用钉子将网钉牢。最后用探铺机铺上一层用环保改性沥青搅拌的石子，边铺边用压路机来回反复压平，所铺成路使用周期长，可达30年的寿命。

Claims (1)

1.一种环保改性沥青的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）按重量份数计，称取10~12份醋酸锌，加入30~50份质量分数为50%双氧水溶液中，搅拌混合均匀，以400W微波加热20~30min，冷却至室温，转入离心机中，以3000~4000r/min离心分离，取沉淀，用无水乙醇和去离子水洗涤沉淀3~5次后，将沉淀放入80~90℃干燥箱中干燥1~2h，得纳米氧化锌，备用；

（2）按重量份数计，称取20~30份废弃橡胶轮胎，加入粉碎机粉碎，过200目筛，将过筛后的橡胶粉加入反应釜中，向反应釜中继续添加30~40份甲苯，30~40份二甲苯，3~5份乙酸，2~3份甲酸，1~2份氯化锌，1~2份氯化铁，2~3份浓硫酸，在70~80℃下反应5~10h，过滤，将滤渣置于105~110℃干燥箱中干燥1~3h，得脱硫胶粉，备用；

（3）按重量份数计，称取5~8份城市生活垃圾焚烧飞灰，加入8~15份去离子水中，以300~400r/min搅拌15~20min，静置陈化8~10h，过滤，将滤渣置于105~110℃干燥箱中干燥至恒重，取出，加入粉碎机中粉碎，过100目筛，得水解城市生活垃圾焚烧飞灰；

（4）按重量份数计，称取90~100份石油沥青，置于130~140℃反应釜中，加热至沥青完全软化后，加入5~10份上述步骤（2）制备的脱硫胶粉，1~2份上述水解城市生活垃圾焚烧飞灰，以600~800r/min搅拌加热至180~190℃，加入3~5份上述步骤（1）制备的纳米氧化锌，2~3份SBS改性剂，继续搅拌40~50min，将混合料转入高速剪切乳化机中，在190~200℃下，以5000~6000r/min高速剪切1~2h，得环保改性沥青。