CN106336545A - 一种减缓路面裂缝的热拌沥青混合料接缝贴及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减缓路面裂缝的沥青混合料接缝贴及其制备方法，其组分包括石油沥青16‑18％、建筑沥青4‑6％、相容剂23‑26％、热塑性弹性体3‑5％、高温树脂1‑3％、废胶粉25‑32％、滑石粉20‑26％、稳定剂0.2‑0.6％。制备方法依次包括:将石油沥青升温后投入建筑沥青搅拌混匀，升温后打入工作罐中，补充相容剂；加入热塑性弹性体、高温树脂后边搅拌边过胶体磨剪切磨细，获得混合物；将混合物打入发育卧罐，加入废胶粉、滑石粉和稳定剂，在165～185℃搅拌发育3‑4h获得胶结料；将胶结料挤出成型包装。其优点在于，粘附力强并有自行恢复变形能力；大幅度提高沥青路面抗高温变形、低温开裂的能力和抗疲劳性能；有效减缓沥青路面裂缝的产生，增加行车舒适性，降低道路建设投入频率。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程改性沥青技术领域，具体为一种减缓路面裂缝的沥青混合料接缝贴及其制备方法。
背景技术
石油沥青经由热塑性弹性体改性筑路后，受热具有柔弹性、受冷具有塑刚性，所以改性沥青混凝土与水泥路面施工不同的是表观为无缝施工。实际施工时，由于温度差和时间差的存在微观上都有接缝。所以沥青路面的施工规范要求：接缝紧密、连接平顺；上下层的纵缝应错开150mm(热接缝)或300-400mm(冷接缝)以上，相邻两幅及上下层的横向接缝均应错位1m以上(皆为错位接缝)；高速公路和一级公路的表面层横向接缝应采用垂直的平接缝，以下各层可采用自然碾压的斜接缝，沥青层较厚时也可作阶梯接缝。其他等级公路的各层均可采用斜接缝。
常规沥青混凝土路面施工属于混合料与混合料之间的硬接缝：分热接缝和冷接缝、纵缝和横缝。温度差和时间差使得接缝都有细小的痕迹可循，所以高速公路的面层一般采用连续施工，尽量保证路面整齐划一；虽然如此，诸如天气等因素的变化不得不停工而会产生冷硬接缝。市政沥青混凝土摊铺夜间不能作业，横向纵向都会有冷硬接缝，若不严格按照规范进行施工，不久就清晰可见纵横接缝；即便规范施工，沥青路面在使用过程中长期受到车辆载荷、温度应力、紫外线照射，逐渐产生各种病害，包括裂缝车辙、松散、拥包、沉降等。其中沥青路面内应力积累到一定程度加之冬季低温易开裂，会出现永久性裂缝。裂缝是沥青路面最常见、最易发生和最早产生的病害。裂缝的出现使沥青路面的连续性受损，影响行车舒适性；雨水雪水会沿着裂缝下渗，进而影响路基稳，造成更大的路面损坏而降低沥青路面的使用寿命。目前周期性反复封堵裂缝是延长沥青路面寿命的一种路面养护补救措施。因灌封胶质量参差不齐，失效率在85％以上。这样就加大了养护工作量，增加了养护费用。
为了使得路面寿命与设计寿命的十年、二十年尽量同步，将热拌沥青混合料的硬接缝改为软接缝。即施工时，有缝的地方都加装一种复合橡胶沥青接缝贴：具有极好的粘附性、优异的高、低温性能、抗外力变形能力强。并且无缝连续施工的热拌沥青混合料，每施工500米～1000米也可以加装一层接缝贴，以消除改性沥青道路的内应力，减缓路面裂缝的产生，延长路面的使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适合于沥青混合料铺装接缝的材料，本发明还提供一种沥青混合料接缝贴的制备方法。
沥青混合料接缝贴，按重量百分比由以下重量百分比的原料组成：
所述石油沥青为110号或130号石油沥青，优选A级110号或A级130号道路石油沥青；所述建筑沥青为10号或30号建筑石油沥青，均符合GB-T 484-2010国家标准；所述相容剂为糠醛抽出油、重油、轻油中的一种或几种的混合物；所述热塑性弹性体为线型或星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、线型或星型苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或几种的混合物；所述高温树脂为环氧树脂、高软化点石油树脂或高软化点古马隆树脂中的一种或几种的混合物；所述废胶粉为废轮胎胎面胶的天然胶粉，且为非活化胶粉，粒径为60目，所述滑石粉为含水硅酸镁，比重为2.7-2.8g/cm3。
本发明所述的沥青混合料接缝贴的制备方法，包括以下步骤：
1)将石油沥青升温至160-170℃，输送投入建筑沥青并于155～165℃搅拌混匀；
2)将步骤1)制得的混合沥青升温至180～210℃，打入工作罐中，补充相容剂；
3)再往工作罐中加入热塑性弹性体、高温树脂边搅拌边过胶体磨剪切磨细，获得混合物；
4)将混合物打入发育卧罐，向发育卧罐中加入废胶粉、待废胶粉与沥青搅匀、融合，加入滑石粉，最后加入稳定剂，于165～185℃搅拌发育3-4h获得胶结料；5)通过双螺杆挤出机将胶结料挤出成2-4mm的片状条料，水冷、风冷后，上下以塑料薄膜隔离、堆垛装箱存放即可。
在出料口装配一定宽度和厚度的金属压片，步骤4)中采用螺旋输送器向发育卧罐中加入废胶粉。所述稳定剂按以下方法制得：将木质素纤维10～50重量份、金属皂10～55重量份、硬脂酰胺15～35重量份和硫磺5～15重量份投入混合器中，在30～80℃研磨0.5～1.5h，制得稳定剂；所述稳定剂的粒度小于100目。
本发明所述一种减缓路面裂缝的沥青混合料接缝贴及其制备方法，具有以下有益效果：
1、沥青经SBS、SIS和废胶粉综合改性后，可大幅度提高其高温性能，加上建筑沥青与高温树脂的加强作用效果更为显著，表现为SHRP指标满足PG82-22；可有效防止在高温动态条件下沥青混合料与混合料之间的推移、拥包、开裂等现象的发生；
2、所述的SBS、SIS是热塑性弹性体，高温下具有塑形，易于流动加工，低温下具有弹性，柔软抗变形；加之相容剂与高参量废胶粉共同作用，可极大增强沥青低温柔韧性；3、所述的复合橡胶沥青接缝贴粘附力极强，满足沥青混合料与混合料之间密实贴合的施工要求；4、所述稳定剂是由木质素纤维、金属皂、硬脂酰胺和硫磺组成，这种稳定剂可使柔性路面结构具有自行恢复的功能，增强接缝贴的粘附性和抗裂性；5、所述的接缝贴是以废胶粉为主体的改性沥青，表层的塑料薄膜高温热融接缝时成网状分布，有效发挥塑料的高温性能，同时避免了塑料与沥青极易分层的不可加工性，扩大了塑料在道路上的应用范围，减少了黑色与白色污染，社会效益经济效益显著，性价比高；6、设备投资小，易于实施推广。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步阐述，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
所添加的组分及数量如表1所示，其具体步骤如下：1)预制混合沥青的制备：将石油沥青升温至160℃，输送投入建筑沥青于155℃搅拌混匀；2)稳定剂的制备：将木质素纤维、金属皂、硬脂酰胺和硫磺投入混合器中，在80℃研磨1.5h，制得稳定剂；所述稳定剂的粒度小于100目；3)将混合沥青升温至180℃，打入工作罐中，补充相容剂；4)再往工作罐中加入热塑性弹性体、高温树脂边搅拌边过胶体磨剪切磨细，获得混合物A；5)将混合物A打入发育卧罐，采用螺旋输送器向发育卧罐中加入废胶粉、待废胶粉与沥青搅匀、融合，加入滑石粉，最后加入稳定剂，在165℃搅拌发育3h，获得胶结料B；6)通过双螺杆挤出机将胶结料B挤出成2mm的片状条料，水冷、风冷后，上下以塑料薄膜隔离、堆垛装箱存放即可。
实施例2
所添加的组分及数量如表1所示，其具体步骤如下：1)预制混合沥青的制备：将石油沥青升温至165℃，输送投入建筑沥青于160℃搅拌混匀；2)稳定剂的制备：将木质素纤维、金属皂、硬脂酰胺和硫磺投入混合器中，在80℃研磨0.5h，制得稳定剂；所述稳定剂的粒度小于100目；3)将混合沥青升温至190℃，打入工作罐中，补充相容剂；4)再往工作罐中加入热塑性弹性体、高温树脂边搅拌边过胶体磨剪切磨细，获得混合物A；5)将混合物A打入发育卧罐，采用螺旋输送器向发育卧罐中加入废胶粉、待废胶粉与沥青搅匀、融合，加入滑石粉，最后加入稳定剂，在170℃搅拌发育4h，获得胶结料B；6)通过双螺杆挤出机将胶结料B挤出成3mm的片状条料，水冷、风冷后，上下以塑料薄膜隔离、堆垛装箱存放即可。
实施例3
所添加的组分及数量如表1所示，其具体步骤如下：1)预制混合沥青的制备：将石油沥青升温至170℃，输送投入建筑沥青于165℃搅拌混匀；2)稳定剂的制备：将木质素纤维、金属皂、硬脂酰胺和硫磺投入混合器中，在70℃研磨1.5h，制得稳定剂；所述稳定剂的粒度小于100目。3)将混合沥青升温至200℃，打入工作罐中，补充相容剂；4)再往工作罐中加入热塑性弹性体、高温树脂边搅拌边过胶体磨剪切磨细，获得混合物A；5)将混合物A打入发育卧罐，采用螺旋输送器向发育卧罐中加入废胶粉、待废胶粉与沥青搅匀、融合，加入滑石粉，最后加入稳定剂，在175℃搅拌发育3.5h，获得胶结料B；6)通过双螺杆挤出机将胶结料B挤出成2mm的片状条料，水冷、风冷后，上下以塑料薄膜隔离、堆垛装箱存放即可。
实施例4
所添加的组分及数量如表1所示，其具体步骤如下：1)预制混合沥青的制备：将石油沥青升温至162℃，输送投入建筑沥青于157℃搅拌混匀；2)稳定剂的制备：将木质素纤维、金属皂、硬脂酰胺和硫磺投入混合器中，在75℃研磨1h，制得稳定剂；所述稳定剂的粒度小于100目。3)将混合沥青升温至205℃，打入工作罐中，补充相容剂；4)再往工作罐中加入热塑性弹性体、高温树脂边搅拌边过胶体磨剪切磨细，获得混合物A；5)将混合物A打入发育卧罐，采用螺旋输送器向发育卧罐中加入废胶粉、待废胶粉与沥青搅匀、融合，加入滑石粉，最后加入稳定剂，在180℃搅拌发育3h，获得胶结料B；6)通过双螺杆挤出机将胶结料B挤出成4mm的片状条料，水冷、风冷后，上下以塑料薄膜隔离、堆垛装箱存放即可。
实施例5
所添加的组分及数量如表1所示，其具体步骤如下：1)预制混合沥青的制备：将石油沥青升温至166℃，输送投入建筑沥青于162℃搅拌混匀；2)稳定剂的制备：将木质素纤维、金属皂、硬脂酰胺和硫磺投入混合器中，在30℃研磨1.5h，制得稳定剂；所述稳定剂的粒度小于100目。3)将混合沥青升温至210℃，打入工作罐中，补充相容剂；4)再往工作罐中加入热塑性弹性体、高温树脂边搅拌边过胶体磨剪切磨细，获得混合物A；5)将混合物A打入发育卧罐，采用螺旋输送器向发育卧罐中加入废胶粉、待废胶粉与沥青搅匀、融合，加入滑石粉，最后加入稳定剂，在182℃搅拌发育3h，获得胶结料B；6)通过双螺杆挤出机将胶结料B挤出成4mm的片状条料，水冷、风冷后，上下以塑料薄膜隔离、堆垛装箱存放即可。
实施例6
所添加的组分及数量如表1所示，其具体步骤如下：1)预制混合沥青的制备：将石油沥青升温至170℃，输送投入建筑沥青于165℃搅拌混匀；2)稳定剂的制备：将木质素纤维、金属皂、硬脂酰胺和硫磺投入混合器中，在40℃研磨1.5h，制得稳定剂；所述稳定剂的粒度小于100目。3)将混合沥青升温至195℃，打入工作罐中，补充相容剂；4)再往工作罐中加入热塑性弹性体、高温树脂边搅拌边过胶体磨剪切磨细，获得混合物A；5)将混合物A打入发育卧罐，采用螺旋输送器向发育卧罐中加入废胶粉、待废胶粉与沥青搅匀、融合，加入滑石粉，最后加入稳定剂，在180℃搅拌发育3h，获得胶结料B；6)通过双螺杆挤出机将胶结料B挤出成2mm的片状条料，水冷、风冷后，上下以塑料薄膜隔离、堆垛装箱存放即可。
实施例7
所添加的组分及数量如表1所示，其具体步骤如下：1)预制混合沥青的制备：将石油沥青升温至170℃，输送投入建筑沥青于163℃搅拌混匀；2)稳定剂的制备：将木质素纤维、金属皂、硬脂酰胺和硫磺投入混合器中，在50℃研磨1.2h，制得稳定剂；所述稳定剂的粒度小于100目。3)将混合沥青升温至208℃，打入工作罐中，补充相容剂；4)再往工作罐中加入热塑性弹性体、高温树脂边搅拌边过胶体磨剪切磨细，获得混合物A；5)将混合物A打入发育卧罐，采用螺旋输送器向发育卧罐中加入废胶粉、待废胶粉与沥青搅匀、融合，加入滑石粉，最后加入稳定剂，在178℃搅拌发育3h，获得胶结料B；6)通过双螺杆挤出机将胶结料B挤出成3mm的片状条料，水冷、风冷后，上下以塑料薄膜隔离、堆垛装箱存放即可。
所制得的沥青胶结料，加工成2-4mm厚的复合橡胶沥青接缝材料，这种产品具有好的粘附性、优异的高低温性能、好的抗外力变形能力。无缝连续施工时，每施工500米- 2000米可加装一层软的接缝贴，以消除改性沥青道路的内应力，减缓路面裂缝的产生，延长路面的使用寿命。
沥青经SBS、SIS和废胶粉综合改性后，可大幅度提高其高温性能，加上建筑沥青与高温树脂的加强作用效果更为显著，表现为SHRP指标满足PG82-22；可有效防止在高温动态条件下沥青混合料与混合料之间的推移、拥包、开裂等现象的发生；另外，所述的SBS、SIS是热塑性弹性体，高温下具有塑形，易于流动加工，低温下具有弹性，柔软抗变形；加之相容剂与高参量废胶粉共同作用，可大幅度增强沥青低温柔韧性。
所述稳定剂是由木质素纤维、金属皂、硬脂酰胺和硫磺组成，这种稳定剂可使柔性路面结构具有自行恢复的功能，增强接缝贴的粘附性和抗裂性；改性橡胶沥青粘附力极强，满足沥青混合料与混合料之间密实贴合的施工要求。
所述接缝贴是以废胶粉为主体的改性沥青，表层的塑料薄膜高温热融接缝时成网状分布，有效发挥塑料的高温性能，同时避免了塑料与沥青极易分层的不可加工性，扩大了塑料在道路上的应用范围，减少黑色与白色污染，社会效益经济效益显著，性价比高；可在现有改性沥青生产工艺设备基础上，增加一台双螺杆挤出机即可生产，投资不大，易于实施推广。
沥青混合料进行摊铺接缝时，先在已摊铺沥青混合料的尾部撒一层细集料，压实，将接缝材料粘接在细集料上，然后在接缝材料另一面继续摊铺沥青混合料完成接缝；沥青混合料通过薄层复合橡胶沥青接缝贴热融相互坎挤和粘接，实行了沥青混合料的软接缝。此接缝材料对路面变形具有良好粘附随从性，优异的高低温性能和抗外力变形的能力。所以可减缓路面裂缝的产生，使路面寿命与设计寿命的十年、二十年同步。
采用软接缝的施工方式使路面具有极佳高低温性能和抗外力变形的能力；软接缝对路面变形具有良好随从性，可在微观上消除沥青混合料的接缝；有效减缓路面裂缝的产生，降低路面成本、延长路面的使用寿命。
表1各实施例所添加组分的数量
| 混合沥青 | 相容剂 | SBS | SIS | EP | 废胶粉 | 滑石粉 | 稳定剂 | |
| 实施例1 | 20 | 23 | 2 | 1 | 2 | 25 | 20 | 0.6 |
| 实施例2 | 24 | 26 | 3 | 2 | 1 | 32 | 26 | 0.2 |
| 实施例3 | 21 | 25 | 2.5 | 1.5 | 3 | 28 | 23 | 0.4 |
| 实施例4 | 22 | 24 | 2.2 | 1.3 | 1.5 | 26 | 21 | 0.3 |
| 实施例5 | 23 | 23 | 1.8 | 1.5 | 3 | 27 | 22 | 0.5 |
| 实施例6 | 20 | 26 | 1.6 | 1.4 | 2 | 26 | 24 | 0.5 |
| 实施例7 | 21 | 25 | 3 | 1 | 1 | 29 | 25 | 0.2 |
表2：改性沥青主要技术指标
表2所示为实施例1-7制得的复合改性沥青的主要技术指标，其中，针入度(25℃、100g、5s)、软化点(环球法)、延度(5℃、5cm/min)、动力粘度(135℃)、闪点、弹性恢复(25℃)等各项指标均大大超越现有技术，而薄膜烘箱试验(163℃，5h)中的针入度比(25℃)、延度(5℃)和弹性恢复(25℃)也比现有技术有较大提高。显示其具有良好的弹性和耐热性能。
当然，以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (11)
1.一种减缓路面裂缝的热拌沥青混合料接缝贴，按重量百分比由以下原料组成：
2.根据权利要求1所述的一种减缓路面裂缝的热拌沥青混合料接缝贴，其特征在于：所述石油沥青为110号或130号石油沥青。
3.根据权利要求1所述的一种减缓路面裂缝的热拌沥青混合料接缝贴，其特征在于：所述建筑沥青为10号或30号建筑石油沥青，均符合GB-T 484-2010国家标准。
4.根据权利要求1所述的一种减缓路面裂缝的热拌沥青混合料接缝贴，其特征在于：所述相容剂为糠醛抽出油、重油、轻油中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种减缓路面裂缝的热拌沥青混合料接缝贴，其特征在于：所述热塑性弹性体为线型或星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、线型或星型苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种减缓路面裂缝的热拌沥青混合料接缝贴，其特征在于：所述高温树脂为环氧树脂、高软化点石油树脂或高软化点古马隆树脂中的一种或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种减缓路面裂缝的热拌沥青混合料接缝贴，其特征在于：所述废胶粉为废轮胎胎面胶的天然胶粉，且为非活化胶粉，粒径为60目，所述滑石粉为含水硅酸镁，比重为2.7-2.8g/cm3。
8.权利要求1～7中任一项所述的一种减缓路面裂缝的热拌沥青混合料接缝贴的制备方法，包括以下步骤：
1)将石油沥青升温至160-170℃，输送投入建筑沥青并于155～165℃搅拌混匀；
2)将步骤1)制得的混合沥青升温至180～210℃，打入工作罐中，补充相容剂；
3)再往工作罐中加入热塑性弹性体、高温树脂边搅拌边过胶体磨剪切磨细，获得混合物；
4)将混合物打入发育卧罐，向发育卧罐中加入废胶粉、待废胶粉与沥青搅匀、融合，加入滑石粉，最后加入稳定剂，于165～185℃搅拌发育3-4h获得胶结料；
5)通过双螺杆挤出机将胶结料挤出成2-4mm的片状条料，水冷、风冷后，上下以塑料薄膜隔离、堆垛装箱存放即可。
9.根据权利要求8所述的一种减缓路面裂缝的热拌沥青混合料接缝贴的制备方法，其特征在于：在出料口装配一定宽度和厚度形状的金属压片。
10.根据权利要求8所述的一种减缓路面裂缝的热拌沥青混合料接缝贴的制备方法，其特征在于：步骤4)中采用螺旋输送器向发育卧罐中加入废胶粉。
11.根据权利要求1～7中任一项所述的一种减缓路面裂缝的热拌沥青混合料接缝贴，其特征在于：所述稳定剂按以下方法制得：将木质素纤维10～50重量份、金属皂10～55重量份、硬脂酰胺15～35重量份和硫磺5～15重量份投入混合器中，在30～80℃研磨0.5～1.5h，制得稳定剂；所述稳定剂的粒度小于100目。
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