CN106243747B - 一种高寒改性沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种高寒改性沥青及其制备方法，主要由下列重量份的原料制成：基质沥青80‑90份，SBS改性剂3‑10份，化学稳定剂0.2‑0.8份，降粘剂2.5‑5.5份；其中，按重量百分比，所述化学稳定剂包括固态稳定剂60％‑70％和液态稳定剂30％‑40％。本发明的高寒改性沥青是采用高分子聚合物、助剂与优质的基质沥青科学配伍，并添加固液态组合化学稳定剂混炼而成，解决了高寒地区沥青路面容易产生开裂、变形的问题，以及克服了这些问题导致的路面铺设难、后期重修率高和维修成本高的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及道路材料技术领域，特别涉及一种高寒改性沥青及其制备方法。
背景技术
高寒沥青是指专用于高寒地区公路建设中的路面铺设材料，我国东北和西北部分区域就属于高寒地区。由于沥青混合料是由沥青和石料均匀拌合物体，其中石料构架之间的细缝由沥青来填充，在高温和低温时沥青就会处于“热胀冷缩”的状态，另外，如果沥青本身的韧度不够，再加上车辆荷载的反复作用，极其容易对沥青路面造成严重损害。尤其是高寒地区日照时间长、紫外线强、海拔高、温度低、昼夜温差大，这些极端恶劣的自然条件给这些地区的沥青路面很容易造成严重损害，如松散、裂缝、坑槽、车辙等问题；同时这些地区的道路养护工作也异常的艰难，道路的重修频率及维护成本增高。特别是在一年中温差在70℃以上的极寒地区，冬季气温可低于-40℃，夏天则高于30℃，并且路面温度通常还要低于或高于大气温度，尤其是在夏季中午时分沥青路面最高可达到60℃左右。在这些极限温差较大的地区，现有沥青产品铺设的沥青路面在夏季易出现泛油和车辙甚至是软化变形，冬季易出现开裂等病害，严重影响行车安全和路面使用寿命。
目前，为了解决沥青的耐高寒性能问题，通过向沥青中添加改性添加剂进行改性，使得道路沥青的性能得到了一定改善。但是，目前各类添加剂的种类和添加方式的限制，尤其是稳定剂的种类和添加方式的限制，使得对于高寒地区沥青路面出现的开裂、软化变形等问题的改善效果还是不佳。
发明内容
针对上述背景技术中所存在的缺陷和问题，本发明目的是提供一种高寒改性沥青及其制备方法。该高寒改性沥青是采用高分子聚合物与优质的基质沥青科学配伍，并添加固液态组合化学稳定剂混炼而成，解决了高寒地区沥青路面容易产生开裂、变形的问题，以及克服了这些问题导致的路面铺设难、后期重修率高和维修成本高的缺陷。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的一种高寒改性沥青，主要由下列重量份的原料制成：基质沥青80-90份，SBS改性剂3-10份，化学稳定剂0.2-0.8份和降粘剂2.5-5.5份；其中，按重量百分比，所述化学稳定剂包括固态稳定剂60％-70％和液态稳定剂30％-40％。
进一步地，所述的一种高寒改性沥青，主要由下列重量配比的原料制成：主要由下列重量配比的原料制成：基质沥青85-90份，SBS改性剂3-7份，化学稳定剂0.2-0.6份和降粘剂2.5-4.0份；其中，按重量百分比，所述化学稳定剂包括固态稳定剂60％和液态稳定剂40％。
优选地，所述的一种高寒改性沥青，主要由下列重量配比的原料制成：基质沥青90份，SBS改性剂5份，化学稳定剂0.3份和降粘剂3.5份；其中，按重量百分比，所述化学稳定剂包括固态稳定剂60％和液态稳定剂40％。
进一步地，按重量百分比，所述固态稳定剂包括甲基纤维素钠40％-50％、聚乙烯醇30％-40％和苯基丙酸十八碳醇酯20％-30％。
优选地，按重量百分比，所述固态稳定剂包括甲基纤维素钠40％、聚乙烯醇35％和苯基丙酸十八碳醇酯25％。
进一步地，按重量百分比，所述液态稳定剂包括二月桂酸二丁基锡25％-35％、二硫基乙酸异辛酯二甲基锡30％-40％、亚磷酸三苯酯20％-30％和二硫化二正丁基黄原酸锌15％-25％。
优选地，按重量百分比，所述液态稳定剂包括二月桂酸二丁基锡30％、二硫基乙酸异辛酯二甲基锡30％、亚磷酸三苯酯25％和二硫化二正丁基黄原酸锌15％。
优选地，所述SBS改性剂为粉状。
优选地，所述基质沥青为石油沥青。
本发明中，所述降粘剂采用本领域常规降粘剂即可。作为优选，本发明中优选采用Sasobit降粘剂，与本发明的固液复配的化学稳定剂起到更好的协同作用，提高改性沥青的抗高寒性能。
本发明还提供了一种高寒改性沥青的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一、将配方量的基质沥青加热至160-180℃，然后向基质沥青中加入配方量的SBS改性剂、化学稳定剂和降粘剂，混合，得混合料；
步骤二、将上述步骤得到的混合料于胶体磨和剪切机中研磨，经过一道剪切和两道研磨后，于170-200℃范围的温度下发育2-3小时，即得高寒改性沥青成品。
进一步地，步骤一中，将配方量的基质沥青在高温罐中加热至170℃后抽至预混罐，再向预混罐中加入配方量的SBS改性剂、化学稳定剂和降粘剂，混合，得混合料；其中，所述基质沥青在高温罐中预热时，换热器出口温度控制在195-205℃之间。
进一步地，步骤二中，将步骤一得到的混合料于胶体磨和剪切机中研磨，经过一道剪切和两道研磨后抽入孕育罐内，于180℃范围的温度下发育3小时后抽入成品罐，即得高寒改性沥青成品；其中，所述胶体磨和剪切机的转速为2900-3000转/分钟。
本发明提供的一种高寒改性沥青及其制备方法，选择优质基质沥青，在其没有改性的基础上添加科学配伍的高分子聚合物SBS改性剂，以及助剂降粘剂和高效固液态组合稳定剂，经过充分的研磨、混合工艺，生产出使沥青的性能得到很大改善的、能够适用于高寒地区的改性沥青。
本发明通过高温混融及胶体磨的研磨，使聚合物改性剂颗粒达到较小的数量级而均匀地分散到基质沥青中，并配备可以调节温度的孕育罐，使混合物料能够在最合适的温度下继续发育。同时，添加的高分子聚合物SBS改性剂以离散相状态均匀分布在呈全连续相状态的沥青介质中，使SBS改性剂在基质沥青内形成一种稳定而富有弹性的网络结构，并添加固液态组合化学稳定剂，结合了固态和液态稳定剂各自的优点，使高分子聚合物和沥青形成更稳定的网状胶体结构，很大程度上提高改性沥青在温度骤变时的稳定性，而且该稳定的网状胶体结构还能达到抗老化的目的，防止改性沥青离析，延缓其性能衰减。因此，将本发明的高寒改性沥青应用于高寒地区路面时，无论是极低温度还是极高温度，都能有效保持自身性能的稳定，解决了高寒地区沥青路面容易产生开裂、变形的问题，以及克服了这些问题导致的路面铺设难、后期重修率高和维修成本高的缺陷。
另外，本发明所使用的固液态组合化学稳定剂，能够更加快速均匀的融入改性沥青中，与传统的分别独立使用的固态稳定剂和液态稳定剂相比，固液态组合化学稳定剂与改性沥青的结合度更好，能够使其性能更优，并且能够与各种不同配方、标号的改性沥青产品相融合。
本发明的高寒沥青产品成功应用于青海—拉萨国道、青藏公路色季拉山、加哈高速佳木斯段和满洲里市政工程。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中所述的基质沥青为辽河油田低凝环烷基原油加工的基质沥青。
实施例1
本发明实施例1的一种高寒改性沥青，由下列重量配比的原料制成：基质沥青90份，SBS改性剂5份，化学稳定剂0.3份，Sasobit降粘剂3.5份；其中，按重量百分比，所述化学稳定剂包括固态稳定剂60％和液态稳定剂40％；所述固态稳定剂包括甲基纤维素钠40％、聚乙烯醇35％、苯基丙酸十八碳醇酯25％，所述液态稳定剂包括二月桂酸二丁基锡30％，二硫基乙酸异辛酯二甲基锡30％，亚磷酸三苯酯25％，二硫化二正丁基黄原酸锌15％。
本实施例1的一种高寒改性沥青的制备方法，具体为：将配方量的基质沥青在高温罐中预热至170℃后抽至预混罐，再向预混罐中加入配方量的SBS改性剂、化学稳定剂和Sasobit降粘剂得混合物料；得到的混合料于胶体磨和剪切机中研磨，经过一道剪切和两道研磨后抽入运育罐，于180℃进行发育3小时后抽入成品罐，即得高寒改性沥青成品；其中，基质沥青在高温罐中预热时，换热器出口温度保持在200℃；胶体磨和剪切机的转速为2950转/分钟。
实施例2
本发明实施例2的一种高寒改性沥青，由下列重量配比的原料制成：基质沥青85份，SBS改性剂7份，化学稳定剂0.5份，Sasobit降粘剂4份；其中，按重量百分比，所述化学稳定剂包括固态稳定剂70％和液态稳定剂30％；所述固态稳定剂包括甲基纤维素钠50％、聚乙烯醇30％、苯基丙酸十八碳醇酯20％，所述液态稳定剂包括二月桂酸二丁基锡25％，二硫基乙酸异辛酯二甲基锡30％，亚磷酸三苯酯20％，二硫化二正丁基黄原酸锌25％。
本实施例2的一种高寒改性沥青的制备方法，具体为：将配方量的基质沥青在高温罐中预热至180℃后抽至预混罐，再向预混罐中加入配方量的SBS改性剂、化学稳定剂和Sasobit降粘剂得混合物料；得到的混合料于胶体磨和剪切机中研磨，经过一道剪切和两道研磨后抽入运育罐，于180℃进行发育2.5小时后抽入成品罐，即得高寒改性沥青成品；其中，基质沥青在高温罐中预热时，换热器出口温度保持在200℃；胶体磨和剪切机的转速为2950转/分钟。
实施例3
本发明实施例3的一种高寒改性沥青，由下列重量配比的原料制成：基质沥青80份，SBS改性剂3份，化学稳定剂0.8份，Sasobit降粘剂3份；其中，按重量百分比，所述化学稳定剂包括固态稳定剂70％和液态稳定剂30％；所述固态稳定剂包括甲基纤维素钠45％、聚乙烯醇35％、苯基丙酸十八碳醇酯20％，所述液态稳定剂包括二月桂酸二丁基锡35％，二硫基乙酸异辛酯二甲基锡30％，亚磷酸三苯酯20％，二硫化二正丁基黄原酸锌15％。
本实施例3的一种高寒改性沥青的制备方法，具体为：将配方量的基质沥青在高温罐中预热至170℃后抽至预混罐，再向预混罐中加入配方量的SBS改性剂、化学稳定剂和Sasobit降粘剂得混合物料；得到的混合料于胶体磨和剪切机中研磨，经过一道剪切和两道研磨后抽入运育罐，于180℃进行发育2小时后抽入成品罐，即得高寒改性沥青成品；其中，基质沥青在高温罐中预热时，换热器出口温度保持在200℃；胶体磨和剪切机的转速为2950转/分钟。
试验例：
采用本发明各个实施例的高寒改性沥青，对其进行各方面指标和性能测试，以本发明实施例1为例，具体检测结果见表1。
表1本实施例1产品性能检测结果
| 检验项目 | 单位 | 试验方法 | 检测结果 |
| 针入度(25℃100g,5s) | 0.1mm | T0604 | 120 |
| 延度(5℃，5cm/mim) | cm | T0605 | 65 |
| 软化点 | ℃ | T0606 | 45 |
| 运动粘度(135℃) | pa.s | T0625 | 3.0 |
| 闪点 | ℃ | T0611 | 250 |
| 溶解度 | ％ | T0607 | 99 |
| 粘韧性 | N.M | T0624 | 6.0 |
| 韧性 | N.M | T0624 | 3.0 |
| 质量损失 | ％ | T0609 | 1.0 |
| 针入度比(25℃) | ％ | T0604 | 55 |
| 延度(5℃) | cm | T0605 | 33 |
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种高寒改性沥青，其特征在于，主要由下列重量份的原料制成：基质沥青80-90份，SBS改性剂3-10份，化学稳定剂0.2-0.8份和降粘剂2.5-5.5份；其中，按重量百分比，所述化学稳定剂包括固态稳定剂60％-70％和液态稳定剂30％-40％。
2.根据权利要求1所述的一种高寒改性沥青，其特征在于，所述高寒改性沥青，主要由下列重量配比的原料制成：基质沥青85-90份，SBS改性剂3-7份，化学稳定剂0.2-0.6份和降粘剂2.5-4.0份；其中，按重量百分比，所述化学稳定剂包括固态稳定剂60％和液态稳定剂40％。
3.根据权利要求1或者2所述的一种高寒改性沥青，其特征在于，按重量百分比，所述固态稳定剂包括甲基纤维素钠40％-50％、聚乙烯醇30％-40％和苯基丙酸十八碳醇酯20％-30％。
4.根据权利要求3所述的一种高寒改性沥青，其特征在于，按重量百分比，所述固态稳定剂包括甲基纤维素钠40％、聚乙烯醇35％和苯基丙酸十八碳醇酯25％。
5.根据权利要求1或者2所述的一种高寒改性沥青，其特征在于，按重量百分比，所述液态稳定剂包括二月桂酸二丁基锡25％-35％、二硫基乙酸异辛酯二甲基锡30％-40％、亚磷酸三苯酯20％-30％和二硫化二正丁基黄原酸锌15％-25％。
6.根据权利要求5所述的一种高寒改性沥青，其特征在于，按重量百分比，所述液态稳定剂包括二月桂酸二丁基锡30％、二硫基乙酸异辛酯二甲基锡30％、亚磷酸三苯酯25％和二硫化二正丁基黄原酸锌15％。
7.如权利要求1至6任一项所述的一种高寒改性沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将配方量的基质沥青加热至160-180℃，然后向基质沥青中加入配方量的SBS改性剂、化学稳定剂和降粘剂，混合，得混合料；
步骤二、将上述步骤得到的混合料于胶体磨和剪切机中研磨，经过一道剪切和两道研磨后，于170-200℃范围的温度下发育2-3小时，即得高寒改性沥青成品。
8.根据权利要求7所述的一种高寒改性沥青的制备方法，其特征在于，步骤一中，将配方量的基质沥青在高温罐中加热至170℃后抽至预混罐，再向预混罐中加入配方量的SBS改性剂、化学稳定剂和降粘剂，混合，得混合料；其中，所述基质沥青在高温罐中预热时，换热器出口温度控制在195-205℃之间。
9.根据权利要求7所述的一种高寒改性沥青的制备方法，其特征在于，步骤二中，将步骤一得到的混合料于胶体磨和剪切机中研磨，经过一道剪切和两道研磨后抽入孕育罐内，于180℃范围的温度下发育3小时后抽入成品罐，即得高寒改性沥青成品；其中，所述胶体磨和剪切机的转速为2900-3000转/分钟。
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