CN106398243A - 一种沥青混合料增强剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及道路材料技术领域，特别涉及一种沥青混合料增强剂及其制备方法。该沥青混合料增强剂的由如下重量份数的原料制成：伊朗岩沥青55.6‑75份、北美岩沥青20‑30份、分散剂0.7‑1.4份、温拌剂2‑4份、偶联剂5‑9份。该沥青混合料增强剂解决了粉磨加工过程中的团聚问题，在提高加工效率和加工质量的同时，提高了改性剂同集料和基质沥青的粘聚融合性能，可以在沥青混合料拌合时直接投入拌合锅，在改善沥青混合料各项性能的同时，避免了传统工艺中沥青多次老化的问题。

Description

一种沥青混合料增强剂及其制备方法

(一)技术领域

本发明涉及道路材料技术领域，特别涉及一种沥青混合料增强剂及其制备方法。

(二)背景技术

国内对于天然沥青的研究应用已有很多年，积累了不少成功的经验，对于改善沥青的高温性能、提高路面的质量和使用寿命起到了明显效果。但是，国内前期的研究和应用，受限于原材料产地和性质的影响，大都采用湿法工艺，工艺相对复杂，成本较高，在加工过程中沥青老化比较严重，混合料的低温性能不理想，质量控制也比较困难，无法充分发挥天然沥青的优良性能，制约了其大面积的推广应用。

岩沥青属天然沥青，由于长期存在于自然界并经受了恶劣自然环境的考验，性质极其稳定，耐老化性能突出，通常作为改性材料与基质沥青、集料混合，改善基质沥青的路用性能。作为基质沥青的性能增强剂，其与基质沥青的混溶性远远优于聚合物性能增强剂与基质沥青的混溶性。此外，岩沥青中矿粉的主要成分是石灰岩，颗粒极细而且具有相当好的吸收沥青的能力，具有加强沥青与集料的粘附性的作用。然而，单独使用岩沥青对石油沥青进行改性时，将其与石油沥青铺筑在路面上，改性效果有限，低温性能不理想。因此，亟需一种较传统的天然沥青产品科技含量更高的深加工产品，来实现改性后的沥青路面耐老化、高温性能和水稳定性优异、低温抗裂性能稳定的目的。

(三)发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种沥青混合料增强剂及其制备方法，解决了粉磨加工过程中的团聚问题，在提高加工效率和加工质量的同时，提高了改性剂同集料和基质沥青的粘聚融合性能，可以在沥青混合料拌合时直接投入拌合锅，在改善沥青混合料各项性能的同时，避免了传统工艺中沥青多次老化的问题，质量更加稳定可控，而且施工工艺更简单，降低了施工成本解决了现有技术中存在的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种沥青混合料增强剂，其由如下重量份数的原料制成：

伊朗岩沥青55.6-75份、北美岩沥青20-30份、分散剂0.7-1.4份、温拌剂2-4份、偶联剂5-9份；

所述分散剂为六偏磷酸盐、焦磷酸盐或聚丙烯酸盐一种或几种；

所述温拌剂为褐煤蜡与高分子烃的混合物(褐煤蜡与高分子烃混合质量比为3:7)、SEAM硫磺、长链脂肪族烃类化合物或脂肪酞胺化合物的一种或几种；

所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂的一种或几种。

优选的，该沥青混合料增强剂的成分由如下重量份数的原料制成：

伊朗岩沥青69份、北美岩沥青20份、分散剂1份、温拌剂3份、偶联剂7份；

所述分散剂为0.5份聚丙烯酸盐和0.5份六偏磷酸盐混合物；所述温拌剂为2份长链脂肪族烃类化合物和1份SEAM硫磺；所述偶联剂为3份硅烷偶联剂和4份钛酸酯偶联剂混合物。

所述伊朗岩沥青和北美岩沥青的粒度均为200-300目。

所述伊朗岩沥青灰分含量小于30％,软化点180℃-210℃；所述北美岩沥青灰分含量小于3％,软化点150℃-180℃。

该沥青混合料增强剂的制备方法，包括如下操作步骤：

按上述重量份数混合伊朗岩沥青、北美岩沥青和分散剂，一同研磨成100-600目细粉；然后加入上述重量份数的温拌剂、偶联剂共混，进行表面改性，搅拌均匀，即得沥青混合料增强剂。

本发明的有益效果是：本发明的沥青混合料增强剂能避免粉磨加工过程中的团聚问题，在提高加工效率和加工质量的同时，提高了其同集料和基质沥青的粘聚融合性能，可以在沥青混合料拌合时直接投入拌合锅，大大避免了传统湿法工艺生产过程中的复杂性和高成本，在改善沥青混合料各项性能的同时，避免了传统湿法操作中沥青多次老化的问题，沥青质量更加稳定可控，高温性能和水稳定性更优异、低温抗裂性能稳定，且其制备简单，操作方便。

使用方法：

室内试验使用方法：该增强剂采用“干法”工艺，首先该沥青混合料增强剂与185-190℃矿料拌合90秒，然后添加150-160℃基质沥青(或160-170℃的改性沥青)，拌合90秒，最后添加填料(如矿粉等)，拌合90秒，形成增强剂沥青混合料。

拌合站实际生产时使用方法：采用“干法”工艺，首先该沥青混合料增强剂与185-190℃矿料干拌13-18秒，然后喷入150-160℃基质沥青(或160-170℃的改性沥青)和矿粉，湿拌30-50秒，形成增强剂沥青混合料。

(四)具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于此。

实施例1：

一种沥青混合料增强剂，其由如下重量份数的原料制成：

55.6份伊朗岩沥青、30份北美岩沥青、1.0份聚丙烯酸盐、0.4份焦磷酸盐、4份长链脂肪族烃类化合物和9份的钛酸酯偶联剂。

上述沥青混合料增强剂的制备步骤如下：

按上述重量份数，将添加分散剂聚丙烯酸盐、焦磷酸盐的伊朗岩沥青和北美岩沥青研磨成500-600目的粉末，然后添加上述质量份数的长链脂肪族烃类化合物和钛酸酯偶联剂，进行均匀混合，得沥青混合料增强剂。

实施例2：

一种沥青混合料增强剂，其由如下重量份数的原料制成：

59份伊朗岩沥青、30份北美岩沥青、1份聚丙烯酸盐、1份长链脂肪族烃类化合物、2份脂肪酞胺化合物和4份的硅烷偶联剂、3份铝酸酯偶联剂。

上述沥青混合料增强剂的制备步骤如下：

(1)按上述重量份数，将添加分散剂聚丙烯酸盐的伊朗岩沥青和北美岩沥青研磨成300-400目的粉末，然后添加上述质量份数的长链脂肪族烃类化合物和硅烷偶联剂，进行均匀混合，得沥青混合料增强剂。

实施例3：

一种沥青混合料增强剂，其由如下重量份数的原料制成：

69份伊朗岩沥青、20份北美岩沥青、0.5份聚丙烯酸盐、0.5份六偏磷酸盐、2份长链脂肪族烃类化合物、1份SEAM硫磺和3份的硅烷偶联剂、4份铝酸酯偶联剂。

上述沥青混合料增强剂的制备步骤如下：

(1)按上述重量份数，将添加分散剂聚丙烯酸盐、六偏磷酸盐的伊朗岩沥青和北美岩沥青研磨成200-300目细粉，然后添加上述重量份数的长链脂肪族烃类化合物、SEAM硫磺和硅烷偶联剂以及铝酸酯偶联剂，进行均匀混合，得沥青混合料增强剂。

实施例4：

一种沥青混合料增强剂，其由如下重量份数的原料制成：

72.3份岩沥青A、20份北美岩沥青、0.7份六偏磷酸盐、2份褐煤蜡与高分子烃的混合物和5份的钛酸酯偶联剂。

上述沥青混合料增强剂的制备步骤如下：

(1)按上述重量份数，将添加分散剂六偏磷酸盐的伊朗岩沥青和北美岩沥青研磨成100-200目的粉末，然后添加上述重量份数的褐煤蜡与高分子烃的混合物和钛酸酯偶联剂，进行均匀混合，得沥青混合料增强剂。

实施例5：

一种沥青混合料增强剂，其由如下重量份数的原料制成：

75份岩沥青A、25份北美岩沥青、1份六偏磷酸盐、2份褐煤蜡与高分子烃的混合物和5份的钛酸酯偶联剂。

上述沥青混合料增强剂的制备步骤如下：

(1)按上述重量份数，将添加分散剂六偏磷酸盐的伊朗岩沥青和北美岩沥青研磨成100-200目的粉末，然后添加上述重量份数的褐煤蜡与高分子烃的混合物和钛酸酯偶联剂，进行均匀混合，得沥青混合料增强剂。

实施例6：

将实施3的沥青混合料增强剂用于制备增强剂沥青混合料，具体实施步骤如下：

(1)将集料加热至185-190℃，然后加入本发明的沥青混合料增强剂，干拌15秒，再喷入70#沥青和矿粉，在175-180℃温度下，拌合45秒，得到增强剂沥青混合料。

步骤(1)中沥青混合料的添加量根据具体需要确定。

如下表1为制备的增强剂沥青混合料的车辙动稳定度试验结果，不难发现，经本发明沥青混合料增强剂改善后沥青混合料，其动稳定度远大于基质沥青混合料，达到3000较容易，且随沥青混合料增强剂掺量的增加，车辙动稳定度不断提高。

表1增强剂沥青混合料车辙动稳定度试验结果

沥青混合料增强剂与混合料质量比(％)	动稳定度DS(次/mm)
		0	1183
0.3	2305
		0.4	3254
0.5	4371
		0.6	7972
0.7	8453
		0.8	11614

如下表2为制备的增强剂沥青混合料的冻融劈裂试验结果，同样不难发现，经本发明沥青混合料增强剂改善后沥青混合料，其水稳性改善较明显，其冻融劈裂强度比基本上能达到80％以上，表现出良好的抗水损害能力。

表2增强剂沥青混合料冻融劈裂强度比试验结果

沥青混合料增强剂与混合料质量比(％)	冻融劈裂强度比(％)
		0	73.4
0.3	77.7
		0.4	83.7
0.5	90.3
		0.6	92.4
0.7	89.1
		0.8	87.8

如下表3为制得的增强剂沥青混合料的低温弯曲蠕变试验结果，经沥青混合料增强剂改善后的沥青混合料，其低温性能改善较明显，其低温应变基本上大于2500微应变，表现出良好的低温抗裂性能。

表3增强剂沥青混合料低温弯曲蠕变试验结果

沥青混合料增强剂与混合料质量比(％)	低温弯曲应变(με)
		0	1659
0.3	2316
		0.4	2563
0.5	2883
		0.6	3216
0.7	3079
		0.8	2635

如下表4为制得的增强剂沥青混合料的疲劳试验结果，在250με弯拉应变下，0.5％掺量的增强剂沥青混合料比空白样的70#沥青混合料疲劳寿命提高70％，增强剂沥青混合料表现出良好的抗疲劳性能。

表4增强剂沥青混合料疲劳试验结果

沥青混合料增强剂与混合料质量比(％)	疲劳寿命(次)
		0	813480
0.5	1383310

如实施例5，将本发明将实施1、2和4的沥青混合料增强剂用于制备增强剂沥青混合料，所得的增强剂沥青混合料测试结果与上述表1-表4数据相当。

本发明实施例中所用的伊朗岩沥青和北美岩沥青的前处理包括如下步骤：

(1)矿石分选

岩沥青矿石先通过雷蒙机粉碎设备粉碎成0-5mm的颗粒，然后采用矿石分选机，首先，通过振动喂料器或爬坡式输送带输送这些颗粒到整个分选区域，物料离开皮带做抛物线运动时，传感器对物料单面或双面进行扫描和辨别，如果被识别的物料与所设置的喷射参数一致，信号就会反馈到喷射系统，相对应的高速喷嘴借助压缩空气将所识别的物料喷出，而被触发的相应喷嘴数目取决于所识别物料的大小。

上述步骤同时完成了矿石的提纯：首先通过行扫描摄影机对岩沥青矿石进行颜色识别，同时采用独特的近红外光谱分析技术和X射线荧光进行矿物识别，如果被识别的物料与所设置的喷射参数一致，就会被喷射系统喷出，从而实现分选出岩沥青矿石和杂质。

(2)脱水

岩沥青矿石主要是薄膜水，采用螺旋干燥筒进行脱水，脱水后的纯岩沥青矿石，通过提升机进入分级研磨机。

如此，便完成了岩沥青的前处理。

接着，通过研磨：将干燥的纯岩沥青矿石颗粒和分散剂按质量比例送入分级研磨机进行研磨，该机兼具预先分析和检查分级功能。原料中的合格细度经分级后直接排出，有助于提高粉碎效率。内闭路的粉碎方式不仅能保证产品细度，还可以提高粉碎效率，降低能耗。该设备能把岩沥青矿石研磨成0-800目细度。最后混料：将添加有分散剂的研磨后的两种类型的岩沥青和温拌剂、偶联剂混合，对岩沥青粉末表面进行改性，搅拌均匀，即得。

Claims (6)

1.一种沥青混合料增强剂，其特征是：其由如下重量份数的原料制成：

伊朗岩沥青55.6-75份、北美岩沥青20-30份、分散剂0.7-1.4份、温拌剂2-4份、偶联剂5-9份；

所述分散剂为六偏磷酸盐、焦磷酸盐或聚丙烯酸盐的一种或几种；

所述温拌剂为褐煤蜡与高分子烃的混合物、SEAM硫磺混合物、长链脂肪族烃类化合物或脂肪酞胺化合物的一种或几种；

所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的一种沥青混合料增强剂，其特征是：其由如下重量份数的原料制成：

伊朗岩沥青69份、北美岩沥青20份、分散剂1份、温拌剂3份、偶联剂7份；

所述分散剂为聚丙烯酸盐和六偏磷酸盐混合物；所述温拌剂为长链脂肪族烃类化合物和SEAM硫磺混合物；所述偶联剂为硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂混合物。

3.根据权利要求2所述的一种沥青混合料增强剂，其特征是：所述伊朗岩沥青和北美岩沥青的粒度均为200-300目。

4.根据权利要求1或2所述的一种沥青混合料增强剂，其特征是：所述伊朗岩沥青的灰分含量小于30％,软化点180℃-210℃；所述北美岩沥青灰分含量小于3％,软化点150℃-180℃。

5.一种如权利要求1或2所述的沥青混合料增强剂的制备方法，其特征是：包括如下操作步骤：

按上述重量份数混合伊朗岩沥青、北美岩沥青和分散剂，一同研磨成100-600目细粉；然后加入上述重量份数的温拌剂、偶联剂共混，搅拌均匀，即得沥青混合料增强剂。

6.根据权利要求5所述的沥青混合料增强剂的制备方法，其特征是：所述分散剂为六偏磷酸盐、焦磷酸盐或聚丙烯酸盐的一种或几种；所述温拌剂为褐煤蜡与高分子烃的混合物、SEAM硫磺混合物、长链脂肪族烃类化合物或脂肪酞胺化合物的一种或几种；所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂或钛酸酯偶联剂的一种或几种。