CN106633961A - 一种高粘改性沥青材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高粘改性沥青材料及其制备方法，由稳定剂、以及按质量份数为65‑80份的沥青、6‑15份的改性剂、10‑20份的橡胶粉及1‑5份的塑化剂制备而成，其中，稳定剂的质量为沥青的质量、改性剂的质量、橡胶粉的质量及塑化剂的质量之和的0.08％‑0.13％，该沥青材料的成本低，性能与TPS改性沥青相当，并且制备方法简单。
Description
技术领域
本发明属于道路工程材料技术领域，涉及一种高粘改性沥青材料及其制备方法。
背景技术
近年来，我国各大城市“逢雨看海”屡屡发生，合理利用城市雨水问题迫在眉睫。目前我国海绵城市建设如火如荼的开展起来，已先后建成了16个海绵城市试点城市。海绵城市是指能够在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的弹性，像海绵一样，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要用水时将蓄存的水释放的城市。透水路面是海绵城市中道路与广场部分主要铺装形式，解决了海绵城市近1/4的“渗水、滞水、蓄水、净水、用水、排水”的问题，是海绵城市的重要组成部分。
相比较传统路面，透水路面有两个明显的优点，一方面它能有效排除路面积水，改善路面的抗滑性能，减少车辆后方溅水和喷雾，提高雨天行车的能见度，从而大大降低道路交通事故发生率，提高行车安全性和舒适性；另一方面它具有良好的降噪功能，较普通密级配沥青路面能够降低约3～6d B的路面噪音。
但透水路面也有较明显的缺点，由于路面孔隙较多，导致一般要采用高黏度沥青来保证其强度。高黏沥青种类较多，但能同时兼顾沥青路面高温和低温性能的却相对较少，目前普遍应用于是TPS(TAFPACK-Super)改性沥青。TPS改性沥青具有良好的路面使用性能，但其价格相当昂贵，导致了透水路面的应用推广收到了较大的成本限制。为此，我们研发了一种可代替TPS改性沥青的高粘改性沥青材料，这种高粘改性沥青材料能够在性能上与TPS改性沥青相当，但成本较低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种高粘改性沥青材料及其制备方法，该沥青材料的成本低，性能与TPS改性沥青相当，并且制备方法简单。
为达到上述目的，本发明所述的高粘改性沥青材料由稳定剂、以及按质量份数为65-80份的沥青、6-15份的改性剂、10-20份的橡胶粉及1-5份的塑化剂制备而成，其中，稳定剂的质量为沥青的质量、改性剂的质量、橡胶粉的质量及塑化剂的质量之和的0.08％-0.13％。
改性剂由增粘剂及增溶剂混合而成。
橡胶粉为30目的橡胶粉、40目的橡胶粉及50目的橡胶粉中的一种或几种按任意比例混合的混合物。
沥青为50号基质沥青、70号基质沥青及90号基质沥青中的一种或两种按任意比例混合的混合物。
增粘剂为C9石油树脂、C5石油树脂、SBR及SBS中的一种或几种按任意比例混合的混合物。
增溶剂为芳烃油、润滑油、催化裂化油浆及重质矿物油中的一种或几种按任意比例混合的混合物。
塑化剂为邻苯二甲酸二辛酯、减二线抽出油、减三线抽出油及乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或几种按任意比例混合的混合物。
稳定剂为无机硫及有机硫化物中的一种或两种按任意比例混合的混合物。
本发明所述的高粘改性沥青材料的制备方法包括以下步骤：
按质量份数称取65-80份的沥青、6-15份的改性剂、10-20份的橡胶粉及1-5份的塑化剂，再称取稳定剂，其中，稳定剂的质量为沥青的质量、改性剂的质量、橡胶粉的质量及塑化剂的质量之和的0.08％-0.13％，改性剂由增粘剂及增溶剂混合而成；
将沥青在120℃-135℃的温度下融化，再升温至175℃-185℃后加入橡胶粉，搅拌后在175℃-185℃的恒温条件下加入增粘剂，再搅拌均匀，然后在175℃-185℃的恒温条件下加入稳定剂，再进行搅拌及剪切，然后再进行搅拌，降温至150-160℃后加入塑化剂及增容剂，并在140℃-150℃的温度条件下进行保温，然后再冷却至室温，得高粘改性沥青材料。
搅拌后在175℃-185℃的恒温条件下加入增粘剂的过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为20min；
再进行搅拌及剪切过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为20min，剪切过程中剪切机的速度为4500r/min，剪切时间为45min；
然后再进行搅拌，降温至150-160℃后加入塑化剂及增容剂的过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为15min；
在140℃-150℃的条件下进行保温的过程中保温时间为30min。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的高粘改性沥青材料以沥青为主要原料，合理加入改性剂、橡胶粉、稳定剂及塑化剂，从而大大的提高普通沥青路面的路用性能，进而提高沥青路面的使用寿命，同时改性剂的加入量较小，成本较低。经实验，本发明所述的高粘改性沥青材料不仅满足CJJ/T 190-2012《透水沥青路面技术规程》相关要求，且在性能上与传统TPS改性沥青相当，部分性能甚至优于TPS改性沥青，造价却较TPS改性沥青低很多，具有极高的性价比。并且在制备过程中，只需将各原料在一定温度下混合保温、搅拌及剪切即可，制备方法较为简单。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步详细描述，以下是对本发明的解释而不是限定。
实施例一
本发明所述的高粘改性沥青材料由稳定剂、以及按质量份数为70份的沥青、8份的改性剂、16份的橡胶粉及4份的塑化剂制备而成，其中，稳定剂的质量为沥青的质量、改性剂的质量、橡胶粉的质量及塑化剂的质量之和的0.12％。
所述改性剂由增粘剂及增溶剂混合而成，增粘剂与增溶剂的质量比为1:1。
橡胶粉为30目的橡胶粉。
沥青为70号基质沥青。
增粘剂为C9石油树脂。
增溶剂为芳烃油。
塑化剂为邻苯二甲酸二辛酯。
稳定剂为无机硫。
本发明所述的高粘改性沥青材料的制备方法包括以下步骤：
将沥青在135℃的温度下融化，升温至175℃后加入橡胶粉，搅拌后在175℃的恒温条件下加入增粘剂，再搅拌均匀，然后在175℃的恒温条件下加入稳定剂，再进行搅拌及剪切，然后再进行搅拌，降温至150℃后加入塑化剂及增容剂，并在140℃的条件下进行保温，然后再冷却至室温，得高粘改性沥青材料。
搅拌后在175℃的恒温条件下加入增粘剂的过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为20min；
再进行搅拌及剪切过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为20min，剪切过程中剪切机的速度为4500r/min，剪切时间为45min；
然后再进行搅拌，降温至150℃后加入塑化剂及增容剂的过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为15min。
在140℃的条件下进行保温的过程中保温时间为30min。
选用满足CJJ/T 190-2012要求的粗集料、细集料进行配合比设计，设计成目标空隙率为20％的PAC-20的矿料级配；然后将上述级配采用高粘改性沥青材料和TPS改性沥青作为粘结料，分别进行混合料拌和实验，且都在175℃的条件下击实50次成型标准马歇尔试件。
表1为两种改性沥青的性能对比：
表1
表2为PAC-20混合料性能对比：
表2
实施例二
本发明所述的高粘改性沥青材料由稳定剂、以及按质量份数为75份的沥青、9份的改性剂、15份的橡胶粉及3份的塑化剂制备而成，其中，稳定剂的质量为沥青的质量、改性剂的质量、橡胶粉的质量及塑化剂的质量之和的0.1％。
所述改性剂由增粘剂及增溶剂混合而成，增粘剂与增溶剂的质量比为1:0.8。
橡胶粉为40目的橡胶粉。
沥青为90号基质沥青。
增粘剂为C5石油树脂。
增溶剂为润滑油。
塑化剂为减二线抽出油。
稳定剂为有机硫化物。
本发明所述的高粘改性沥青材料的制备方法包括以下步骤：
将沥青在120℃的温度下融化，升温至185℃后加入橡胶粉，搅拌后在185℃的恒温条件下加入增粘剂，再搅拌均匀，然后在185℃的恒温条件下加入稳定剂，再进行搅拌及剪切，然后再进行搅拌，降温至160℃后加入塑化剂及增容剂，并在150℃的条件下进行保温，然后再冷却至室温，得高粘改性沥青材料。
搅拌后在185℃的恒温条件下加入增粘剂的过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为20min；
再进行搅拌及剪切过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为20min，剪切过程中剪切机的速度为4500r/min，剪切时间为45min；
然后再进行搅拌，降温至160℃后加入塑化剂及增容剂的过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为15min。
在140℃的条件下进行保温的过程中保温时间为30min。
选用满足CJJ/T 190-2012要求的粗集料、细集料进行配合比设计，设计成目标空隙率为20％的PAC-16的矿料级配；然后将上述级配采用高粘改性沥青材料和TPS改性沥青作为粘结料，分别进行混合料拌和实验，且都在175℃的条件下击实50次成型标准马歇尔试件。
表3为两种改性沥青的性能对比：
表3
表4为PAC-16混合料性能对比：
表4
实施例三
本发明所述的高粘改性沥青材料由稳定剂、以及按质量份数为73份的沥青、10份的改性剂、12份的橡胶粉及3份的塑化剂制备而成，其中，稳定剂的质量为沥青的质量、改性剂的质量、橡胶粉的质量及塑化剂的质量之和的0.09％。
所述改性剂由增粘剂及增溶剂混合而成，增粘剂与增溶剂的质量比为1:0.8。
橡胶粉为50目的橡胶粉。
沥青为50号基质沥青。
增粘剂为SBR。
增溶剂为催化裂化油浆。
塑化剂为减三线抽出油。
稳定剂为无机硫及有机硫化物按任意比例混合的混合物。
本发明所述的高粘改性沥青材料的制备方法包括以下步骤：
将沥青在130℃的温度下融化，升温至180℃后加入橡胶粉，搅拌后在180℃的恒温条件下加入增粘剂，再搅拌均匀，然后在180℃的恒温条件下加入稳定剂，再进行搅拌及剪切，然后再进行搅拌，降温至155℃后加入塑化剂及增容剂，并在145℃的条件下进行保温，然后再冷却至室温，得高粘改性沥青材料。
搅拌后在180℃的恒温条件下加入增粘剂的过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为20min；
再进行搅拌及剪切过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为20min，剪切过程中剪切机的速度为4500r/min，剪切时间为45min；
然后再进行搅拌，降温至155℃后加入塑化剂及增容剂的过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为15min。
在145℃的条件下进行保温的过程中保温时间为30min。
选用满足CJJ/T 190-2012要求的粗集料、细集料进行配合比设计，设计成目标空隙率为20％的PAC-13的矿料级配；然后将上述级配采用高粘改性沥青材料和TPS改性沥青作为粘结料，分别进行混合料拌和实验，且都在175℃的条件下击实50次成型标准马歇尔试件。
表5为两种改性沥青的性能对比：
表5
表6为PAC-13混合料性能对比：
表6
实施例四
本发明所述的高粘改性沥青材料由稳定剂、以及按质量份数为65份的沥青、15份的改性剂、10份的橡胶粉及5份的塑化剂制备而成，其中，稳定剂的质量为沥青的质量、改性剂的质量、橡胶粉的质量及塑化剂的质量之和的0.08％。
所述改性剂由增粘剂及增溶剂混合而成，增粘剂与增溶剂的质量比为1:0.3。
橡胶粉为40目的橡胶粉及50目的橡胶粉按任意比例混合的混合物。
沥青为70号基质沥青及90号基质沥青按任意比例混合的混合物。
增粘剂为SBS。
增溶剂为重质矿物油。
塑化剂为乙烯-醋酸乙烯共聚物。
稳定剂为无机硫及有机硫化物中的一种或两种按任意比例混合的混合物。
本发明所述的高粘改性沥青材料的制备方法包括以下步骤：
将沥青在125℃的温度下融化，升温至178℃后加入橡胶粉，搅拌后在178℃的恒温条件下加入增粘剂，再搅拌均匀，然后在178℃的恒温条件下加入稳定剂，再进行搅拌及剪切，然后再进行搅拌，降温至153℃后加入塑化剂及增容剂，并在146℃的条件下进行保温，然后再冷却至室温，得高粘改性沥青材料。
搅拌后在178℃的恒温条件下加入增粘剂的过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为20min；
再进行搅拌及剪切过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为20min，剪切过程中剪切机的速度为4500r/min，剪切时间为45min；
然后再进行搅拌，降温至153℃后加入塑化剂及增容剂的过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为15min。
在146℃的条件下进行保温的过程中保温时间为30min。
选用满足CJJ/T 190-2012要求的粗集料、细集料进行配合比设计，设计成目标空隙率为24％的PAC-13的矿料级配；然后将上述级配采用高粘改性沥青材料和TPS改性沥青作为粘结料，分别进行混合料拌和实验，且都在175℃的条件下击实50次成型标准马歇尔试件。
表7为两种改性沥青的性能对比：
表7
表8为PAC-13混合料性能对比：
表8
实施例五
本发明所述的高粘改性沥青材料由稳定剂、以及按质量份数为80份的沥青、6份的改性剂、20份的橡胶粉及1份的塑化剂制备而成，其中，稳定剂的质量为沥青的质量、改性剂的质量、橡胶粉的质量及塑化剂的质量之和的0.13％。
所述改性剂由增粘剂及增溶剂混合而成，增粘剂与增溶剂的质量比为1:0.6。
橡胶粉为30目的橡胶粉、40目的橡胶粉及50目的橡胶粉按任意比例混合的混合物。
沥青为50号基质沥青及90号基质沥青中的一种或两种按任意比例混合的混合物。
增粘剂为SBR及SBS按任意比例混合的混合物。
增溶剂为芳烃油、润滑油、催化裂化油浆及重质矿物油按任意比例混合的混合物。
塑化剂为邻苯二甲酸二辛酯、减二线抽出油、减三线抽出油及乙烯-醋酸乙烯共聚物按任意比例混合的混合物。
稳定剂为无机硫。
本发明所述的高粘改性沥青材料的制备方法包括以下步骤：
将沥青在132℃的温度下融化，升温至182℃后加入橡胶粉，搅拌后在182℃的恒温条件下加入增粘剂，再搅拌均匀，然后在182℃的恒温条件下加入稳定剂，再进行搅拌及剪切，然后再进行搅拌，降温至158℃后加入塑化剂及增容剂，并在146℃的条件下进行保温，然后再冷却至室温，得高粘改性沥青材料。
搅拌后在182℃的恒温条件下加入增粘剂的过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为20min；
再进行搅拌及剪切过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为20min，剪切过程中剪切机的速度为4500r/min，剪切时间为45min；
然后再进行搅拌，降温至158℃后加入塑化剂及增容剂的过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为15min。
在146℃的条件下进行保温的过程中保温时间为30min。
选用满足CJJ/T 190-2012要求的粗集料、细集料进行配合比设计，设计成目标空隙率为18％的PAC-13的矿料级配；然后将上述级配采用高粘改性沥青材料和TPS改性沥青作为粘结料，分别进行混合料拌和实验，且都在175℃的条件下击实50次成型标准马歇尔试件。
表9为两种改性沥青的性能对比：
表9
表10为PAC-13混合料性能对比：
表10
需要说明的是，增粘剂还可以为C9石油树脂、C5石油树脂、SBR及SBS中的几种按任意比例混合的混合物；增溶剂还可以为芳烃油、润滑油、催化裂化油浆及重质矿物油中的几种按任意比例混合的混合物。塑化剂还可以为邻苯二甲酸二辛酯、减二线抽出油、减三线抽出油及乙烯-醋酸乙烯共聚物几种按任意比例混合的混合物。
从表1-10可以看出本发明所述的高粘改性沥青材料及其拌制的混合料在性能上满足CJJ/T 190-2012《透水沥青路面技术规程》相关要求；从表1-10可以看出高粘改性沥青材料和其拌制的沥青混合料与TPS改性沥青和其拌制的沥青混合料性能相当，部分性能甚至优于TPS改性沥青和其拌制的沥青混合料。；另外，高粘改性沥青材料的造价低廉，本发明所述的高粘改性沥青材料的造价仅相当于TPS改性沥青的一半左右，具有极高的性价比。
以上所述仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，变更以及添加或替换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种高粘改性沥青材料，其特征在于，由稳定剂、以及按质量份数为65-80份的沥青、6-15份的改性剂、10-20份的橡胶粉及1-5份的塑化剂制备而成，其中，稳定剂的质量为沥青的质量、改性剂的质量、橡胶粉的质量及塑化剂的质量之和的0.08％-0.13％。
2.根据权利要求1所述的高粘改性沥青材料，其特征在于，改性剂由增粘剂及增溶剂混合而成。
3.根据权利要求1所述的高粘改性沥青材料，其特征在于，橡胶粉为30目的橡胶粉、40目的橡胶粉及50目的橡胶粉中的一种或几种按任意比例混合的混合物。
4.根据权利要求1所述的高粘改性沥青材料，其特征在于，沥青为50号基质沥青、70号基质沥青及90号基质沥青中的一种或两种按任意比例混合的混合物。
5.根据权利要求2所述的高粘改性沥青材料，其特征在于，增粘剂为C9石油树脂、C5石油树脂、SBR及SBS中的一种或几种按任意比例混合的混合物。
6.根据权利要求2所述的高粘改性沥青材料，其特征在于，增溶剂为芳烃油、润滑油、催化裂化油浆及重质矿物油中的一种或几种按任意比例混合的混合物。
7.根据权利要求1所述的高粘改性沥青材料，其特征在于，塑化剂为邻苯二甲酸二辛酯、减二线抽出油、减三线抽出油及乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种或几种按任意比例混合的混合物。
8.根据权利要求1所述的高粘改性沥青材料，其特征在于，稳定剂为无机硫及有机硫化物中的一种或两种按任意比例混合的混合物。
9.一种高粘改性沥青材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按质量份数称取65-80份的沥青、6-15份的改性剂、10-20份的橡胶粉及1-5份的塑化剂，再称取稳定剂，其中，稳定剂的质量为沥青的质量、改性剂的质量、橡胶粉的质量及塑化剂的质量之和的0.08％-0.13％，改性剂由增粘剂及增溶剂混合而成；
将沥青在120℃-135℃的温度下融化，再升温至175℃-185℃后加入橡胶粉，搅拌后在175℃-185℃的恒温条件下加入增粘剂，再搅拌均匀，然后在175℃-185℃的恒温条件下加入稳定剂，再进行搅拌及剪切，然后再进行搅拌，降温至150-160℃后加入塑化剂及增容剂，并在140℃-150℃的温度条件下进行保温，然后再冷却至室温，得高粘改性沥青材料。
10.根据权利要求9所述的高粘改性沥青材料的制备方法，其特征在于，
搅拌后在175℃-185℃的恒温条件下加入增粘剂的过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为20min；
再进行搅拌及剪切过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为20min，剪切过程中剪切机的速度为4500r/min，剪切时间为45min；
然后再进行搅拌，降温至150-160℃后加入塑化剂及增容剂的过程中搅拌速度为300r/min，搅拌时间为15min；
在140℃-150℃的条件下进行保温的过程中保温时间为30min。
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