CN106554634A - 一种沥青混合料用改性剂及其使用方法 - Google Patents

一种沥青混合料用改性剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种沥青混合料用改性剂及其使用方法，所述改性剂包括以下组分：生物基补强填料/聚烯烃的共混母粒：大于等于70wt％且小于100wt％，和水泥：大于0且小于等于30wt％。所述方法中采用“干法”技术工艺，所述改性剂具有良好的分散性能、能够提升集料与沥青的粘结性能，改善集料与沥青的相容性，有效提高沥青路面的抗水损害，抗车辙性、低温性能等，且所述使用方法的施工工艺简单，材料成本低，有利于普遍推广应用。

Description

一种沥青混合料用改性剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体地涉及一种沥青混合料用改性剂及其使用方法。
背景技术
沥青路面作为一种连续式无缝路面，具有行车舒适、噪音低和易维护等优点，一直是发达国家的主要路面类型，发达国家在90％以上，甚至95％以上。同时是我国高等级路面的主要形式，我国高速公路80％以上采用沥青路面结构形式。但是沥青路面易存水损害病害，包括石料剥落，坑槽等；低温开裂，出现裂缝；车辙病害等。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种沥青混合料的外掺型改性剂及其使用方法，所述方法中采用“干法”技术工艺，所述改性剂具有良好的分散性能，同时兼具以下诸多特点：能够提升集料与沥青的粘结性能，改善集料与沥青的相容性，有效提高沥青路面的抗水损害，抗车辙性、低温性能等。本发明的使用方法的施工工艺简单，材料成本低，有利于普遍推广应用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种沥青混合料用改性剂，其包括以下组分：
生物基补强填料/聚烯烃的共混母粒：大于等于70wt％且小于100wt％，和
水泥：大于0且小于等于30wt％。
根据本发明，所述共混母粒中除生物基补强填料和聚烯烃外还包括其他添加剂，所述其他添加剂选自以下组分中的一种或多种：耐寒剂、抗氧剂、润滑剂等。
根据本发明，所述改性剂是上述组分的均一共混物。
根据本发明，所述水泥选用硅酸盐水泥或磷酸盐水泥的一种或两种共混物。优选硅酸盐水泥。水泥的作用是一种抗剥落剂，可显著提高沥青路面的抗水损害及抗车辙性，相对其他类型抗剥落剂，性价比更高。水泥的用量为大于0且小于等于30wt％，若添加量过大，会降低低温性能，应控制在合适范围内。
根据本发明，所述生物基补强填料/聚烯烃的共混母粒通过下述方法制得：采用生物基补强填料与聚烯烃，通过挤出共混改性制备得到所述的生物基补强填料/聚烯烃的共混母粒。
根据本发明，所述生物基补强填料/聚烯烃的共混母粒通过下述方法制得：采用生物基补强填料与聚烯烃及其他添加剂，通过挤出共混改性制备得到所述的生物基补强填料/聚烯烃的共混母粒；所述其他添加剂选自以下组分中的一种或多种：耐寒剂、抗氧剂、润滑剂等。
其中，所述生物基补强填料为造纸黑液中的生物基木质素与蒙脱土复合改性的共混物填料。优选地，所述填料的目数为40～120目。优选地，所述蒙脱土与生物基木质素的质量比为1:(2～6)，优选1:(3～5)，更优选1:4。
其中，所述聚烯烃可选自低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)中的一种或多种的共混物。
根据本发明，所述母粒中，各组分的重量百分含量为：
生物基补强填料 8～30％，优选10～25％，
聚烯烃 60～90％，优选70～85％，和
其他添加剂 0～11％，优选5～10％。
根据本发明，所述母粒的技术指标如下：密度：0.94～1.02g/cm3；熔融指数：≥1g/10min；拉伸强度：7～14MPa；断裂伸长率：≥150％；8％内掺于70#基质沥青的软化点：≥80℃。
所述母粒的作用是提高沥青混合料的各项路用性能指标，体现在路面上，增加了沥青路面的抗水损害、抗车辙性及低温性能。所述母粒在改性剂中的重量百分含量为大于等于70且小于100wt％，若含量过小，会导致低温性能和抗车辙性能下降。
研究发现，当所述改性剂中同时加入水泥和所述母粒时，所述水泥和母粒不仅分别起到上述的诸多作用，还发现二者之间还有协效作用，生物基补强填料为纤维状，水泥材料具有较强粘结性能，当母粒与水泥、沥青、集料共同作用时，生物基补强填料与聚烯烃的作用下，在沥青与石料之间起到“架桥”作用，形成“网络互穿”结构，而水泥的粘结性能，使得“网络”更加牢固，宏观上表现沥青路面性能更加稳定，性能更加优异。
本发明还提供以下技术方案：
上述沥青混合料用改性剂的使用方法，其包括以下步骤：
步骤1：将集料加热到180～190℃；
步骤2：在所述集料中加入所述的沥青混合料用改性剂，与集料干拌100～120s；
步骤3：喷入150～160℃的基质沥青，湿拌100～120s。
根据本发明，所述使用方法进一步包括以下步骤：
步骤4：加入矿粉，干拌70～110s(例如90s)，得到改性沥青混合料。
根据本发明，所述基质沥青选自30#沥青、70#沥青、90#沥青和110#沥青中的一种或其共混物，还优选70#沥青、或30#沥青与90#沥青及110#沥青的共混物，更优选70#沥青。
根据本发明，所述沥青混合料用改性剂的添加量，相对于100g集料，为0.1～1g。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种沥青混合料的外掺型改性剂及其使用方法，所述方法中采用“干法”技术工艺，所述改性剂具有良好的分散性能、能够提升集料与沥青的粘结性能，改善集料与沥青的相容性，有效提高沥青路面的抗水损害，抗车辙性、低温性能等，且所述使用方法的施工工艺简单，材料成本低，有利于普遍推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，应理解，在阅读了本发明所记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。
实施例1-3和对比例1-2
制备沥青混合料用改性剂
1)按照表1的配方准备原料，其中，水泥为425号硅酸盐水泥或525号硅酸盐水泥，生物基补强填料/聚烯烃的共混母粒采用以下方法制备：
准备：
生物基补强填料，10g，
低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)中的一种，82g，
其他添加剂，8g，
其他添加剂包括有耐寒剂，抗氧剂和润滑剂，以任意比例混合。耐寒剂选自糠醛抽出油，抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯，润滑剂选自乙撑双硬脂酰胺。
采用生物基补强填料与聚烯烃及其他添加剂，通过挤出共混改性制备得到所述生物基补强填料/聚烯烃的共混母粒。
所得母粒的技术指标如下：密度：0.94～1.02g/cm3；熔融指数：≥1g/10min；拉伸强度：7～14MPa；断裂伸长率：≥150％；8％内掺于70#基质沥青的软化点：≥80℃。
2)通过混缸将所述母粒与水泥按表1的配方混拌，得到均一的共混物，即所述沥青混合料用改性剂。
表1实施例1-3和对比例1的配方
实施例4-6和对比例3-4
制备改性沥青混合料
按照表2的配方准备各物质；
表2实施例4-6和对比例2的配方
AC-13C集料是指沥青混合料规格中一种，AC表示为连续级配，13是指该混合料最大公称粒径为13mm，C是连续级配中的一个分类。连续级配是经过多种单一规格的石料筛分，计算通过率后，合成一种连续级配。上述集料也可选择AC-20C，也是沥青混合料中规格的一种，20是指该混合料最大公称粒径为20mm。AC-13C、AC-20C集料在路面工程设计时，依据应用在沥青路面的不同面层的需求而选用不同规格的集料。
按照下述步骤使用所述改性剂得到改性沥青混合料：
步骤1：将集料温度加热到180～190℃。
步骤2：加入生物基补强填料/聚烯烃共聚物与水泥的共混物与集料干拌100～120s。
步骤3：喷入150～160℃的70#基质沥青，湿拌100～120s。
步骤4：加入矿粉，干拌90s，得到改性沥青混合料。
上述制备的混合料按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)制备测试样块并进行测试，测试结果列于表3。
表3试验数值
备注：数值检测按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)。
从表3所列结果可见，随着水泥添加量逐渐增多，车辙动稳定度逐渐增加，低温弯拉应变逐渐减少，表现为路面高温性能提高，但低温性能下降，为使路面性能达到最佳平衡点，则应控制水泥的添加量在本发明的范围内。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种沥青混合料用改性剂，其特征在于，所述改性剂包括以下组分：
生物基补强填料/聚烯烃的共混母粒：大于等于70wt％且小于100wt％，和
水泥：大于0且小于等于30wt％。
2.根据权利要求1所述的改性剂，其特征在于，所述共混母粒中除生物基补强填料和聚烯烃外还包括其他添加剂，所述其他添加剂选自以下组分中的一种或多种：耐寒剂、抗氧剂、润滑剂等。
3.根据权利要求1或2所述的改性剂，其特征在于，所述改性剂是上述组分的均一共混物。
4.根据权利要求1-3任一项所述的改性剂，其特征在于，所述水泥选用硅酸盐水泥或磷酸盐水泥的一种或两种共混物。优选硅酸盐水泥。
5.根据权利要求1-4任一项所述的改性剂，其特征在于，所述生物基补强填料/聚烯烃的共混母粒通过下述方法制得：采用生物基补强填料与聚烯烃，通过挤出共混改性制备得到所述的生物基补强填料/聚烯烃的共混母粒；或者，
所述生物基补强填料/聚烯烃的共混母粒通过下述方法制得：采用生物基补强填料与聚烯烃及其他添加剂，通过挤出共混改性制备得到所述的生物基补强填料/聚烯烃的共混母粒；所述其他添加剂选自以下组分中的一种或多种：耐寒剂、抗氧剂、润滑剂等。
优选地，所述生物基补强填料为造纸黑液中的生物基木质素与蒙脱土复合改性的共混物填料。优选地，所述填料的目数为40～120目。优选地，所述蒙脱土与生物基木质素的质量比为1:(2～6)，优选1:(3～5)，更优选1:4。
优选地，所述聚烯烃可选自低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)中的一种或多种的共混物。
6.根据权利要求5所述的改性剂，其特征在于，所述母粒中，各组分的重量百分含量为：
生物基补强填料 8～30％，优选10～25％，
聚烯烃 60～90％，优选70～85％，和
其他添加剂 0～11％，优选5～10％。
优选地，所述母粒的技术指标如下：密度：0.94～1.02g/cm3；熔融指数：≥1g/10min；拉伸强度：7～14MPa；断裂伸长率：≥150％；8％内掺于70#基质沥青的软化点：≥80℃。
7.权利要求1-6任一项所述沥青混合料用改性剂的使用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：将集料加热到180～190℃；
步骤2：在所述集料中加入所述的沥青混合料用改性剂，与集料干拌100～120s；
步骤3：喷入150～160℃的基质沥青，湿拌100～120s。
8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述使用方法进一步包括以下步骤：
步骤4：加入矿粉，干拌70～110s(例如90s)，得到改性沥青混合料。
9.根据权利要求7或8所述的使用方法，其特征在于，所述基质沥青选自30#沥青、70#沥青、90#沥青和110#沥青中的一种或其共混物，还优选70#沥青、或30#沥青与90#沥青及110#沥青的共混物，更优选70#沥青。
10.根据权利要求7-9任一项所述的使用方法，其特征在于，所述沥青混合料用改性剂的添加量，相对于100g集料，为0.1～1g。
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