CN106673503B - 一种钢桥面用复合改性沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

一种钢桥面用复合改性沥青混合料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106673503B
CN106673503B CN201611261967.0A CN201611261967A CN106673503B CN 106673503 B CN106673503 B CN 106673503B CN 201611261967 A CN201611261967 A CN 201611261967A CN 106673503 B CN106673503 B CN 106673503B
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite modified
modified asphalt
bridge deck
steel bridge
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611261967.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106673503A (zh
Inventor
孙敏
渠广镇
刘洪旺
赵育
郑木莲
杨庆振
曲元梅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong road Technician College
Changan University
Shandong Transportation Institute
Original Assignee
Shandong Road Technician College
Changan University
Shandong Transportation Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong Road Technician College, Changan University, Shandong Transportation Institute filed Critical Shandong Road Technician College
Priority to CN201611261967.0A priority Critical patent/CN106673503B/zh
Publication of CN106673503A publication Critical patent/CN106673503A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106673503B publication Critical patent/CN106673503B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02Macromolecular compounds
    • C04B26/26Bituminous materials, e.g. tar, pitch
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48Polyethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6666Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
    • C08G18/667Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38
    • C08G18/6674Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3203
    • C08G18/6677Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/32 or polyamines of C08G18/38 with compounds of group C08G18/3203 having at least three hydroxy groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7657Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings
    • C08G18/7664Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups
    • C08G18/7671Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups containing only one alkylene bisphenyl group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0075Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for road construction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength

Abstract

本发明涉及一种钢桥面用复合改性沥青混合料及其制备方法,用可形成聚氨酯结构的预聚物、聚酰胺和活性橡胶粉对沥青进行复合改性制备改性沥青,并采用特定的矿料级配组成,在特定的工艺下完成沥青混合料的生产,制备及施工工艺简单。复合改性沥青混合料的模量高(15℃,10Hz,模量大于14000MPa),高温稳定性好(70℃动稳定度大于8000次/mm),低温抗变形能力强(弯拉劲度模量大于3000(MPa)),耐疲劳性好,特别适用于钢桥面铺装。复合改性沥青混合料铺筑在桥面后,可形成强度高、高低温性能较好的桥面铺装层。可以解决钢桥面铺装中存在的刚度小、变形大、受温度影响严重等问题。

Description

一种钢桥面用复合改性沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种钢桥面用复合改性沥青混合料及其制备方法,属于桥面铺装材料技术领域。
背景技术
钢桥面铺装技术一直是一个施工难题,其受到行车荷载、风载、温度荷载及地震等因素的影响,受力很复杂,很多材料很难满足高温稳定性、抗疲劳开裂性、对钢桥面变形的追从性、层间粘结及完善的防排水体系这一系列的要求。
随着科学技术的不断发展,环氧改性沥青混合料的出现解决了桥面铺装中的难题。环氧沥青一般由环氧树脂和固化剂这两个部分组成,环氧树脂与固化剂发生化学反应,使沥青性质从热塑性转变为热固性,从而具备了高强度、优良的抗疲劳性能、良好的耐久性及抗老化性能,满足受力特性异常复杂的正交异性钢桥面铺装。但是环氧沥青成本较高,施工工艺控制复杂,限制了其大面积推广应用。
中国专利CN 102464892 A公开了一种道路沥青用复合聚氨酯改性剂,该改性剂由NCO终端多异氰酸酯预聚物或聚合物,端羟基与氨基的化合物,有机聚氨酯催化剂和低分子多元醇等预聚形成,可以明显改善沥青的高温性能。但其得到的改性沥青低温性能相对较弱,强度、耐久性及抗疲劳性仍不足,并不适用于钢桥面铺装及重载交通中对沥青混合料的要求。
中国专利CN 102773935 A公开了一种复合改性沥青制备工艺,该专利提供了一种适用于聚氨酯化学改性沥青的搅拌混合设备,该工艺可以实现聚氨酯与沥青的化学改性复合,改性后的沥青相容性好,储存稳定性优异。该专利仅提供了一种改进化学改性效果的制备工艺,对综合提高改性沥青性能考虑较少,并不涉及复合改性沥青在钢桥面铺装中的应用。
中国专利CN 103834185A公开了一种聚氨酯/纳米复合改性沥青及其制备方法,该专利以聚氨醋及氧化石墨烯为改性剂,采用“二步法”的改性工艺,充分发挥聚合物及纳米材料的优良性能,明显提高基质沥青的高温性能、抗变型能力及沥青路面抗车辙能力。采用该方法制备的沥青混合料高温性能明显改善,但是仍不能满足钢桥面铺装在低温、抗疲劳及耐久性等方面的需求。
中国专利CN 102850506A公开了一种聚氨酯改性沥青的制备方法,该发明提供一种采用引发剂,将沥青和烯丙醇反应制备含轻基沥青,再和异氰酸酯反应,制得聚氨酯改性沥青。该发明所制备的化学改性沥青低温性能优良,极大地改善了普通沥青的低温发脆,柔韧性差等缺点,能满足高寒地区道路使用性能,延长道路使用寿命。采用该方法制备的沥青混合料低温性能明显改善,但是在高温性能方面相对不足,不能满足钢桥面铺装及重载交通地区对沥青混合料的需求。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足,提供一种钢桥面用复合改性沥青混合料及其制备方法,本发明复合改性沥青混合料模量高、高温抗变形能力强、耐疲劳性和耐久性强,可以解决钢桥面铺装中存在的刚度小、变形大、受温度影响严重等问题,尤其适用于钢桥面铺装。
为此,本发明采用的技术方案是,用可形成聚氨酯结构的预聚物、聚酰胺和活性橡胶粉对沥青进行复合改性制备改性沥青,并采用特定的矿料级配组成,在特定的工艺下完成沥青混合料的生产。
具体方案如下:本发明一种钢桥面用复合改性沥青混合料,按重量份计,各原料配比如下:耐磨集料70~100份、复合改性沥青4~10份、石灰石矿粉5~15份、木质素纤维0~5份。
优选地,按重量份计,各原料配比如下:耐磨集料80~90份、复合改性沥青5~8份、石灰石矿粉5~11份、木质素纤维0~1份。
所述复合改性沥青由如下配比的原料制备而成:90~110重量份的基质沥青、3~10重量份的聚氨酯化学改性剂预聚物、1~5重量份的聚酰胺、3~10重量份的活性橡胶粉。
其中,所述聚氨酯化学改性剂预聚物由下列组分制备成:35~65重量份的异氰酸酯,30~45重量份的多元醇,1~10重量份的催化剂,1~10重量份的表面活性剂,1~3重量份的增溶剂。其中异氰酸酯预聚物的用量大于多元醇,保证—NCO/—OH>1即—NCO过量。
所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI);所述多元醇为聚合物多元醇,如聚醚多元醇(PPG);所述催化剂采用叔胺类催化剂,优选三亚乙基二胺或N-烷基吗啡啉;所述表面活性剂采用硅烷类共聚物,如Air Products公司生产的DC2517、DC2528;所述增溶剂选用季戊四醇或季戊四醇酯。
其中异氰酸酯预聚物的用量大于多元醇,保证—NCO/—OH>1即—NCO过量,这样生成的聚合物端基为异氰酸基。异氰酸基一方面可以与沥青中活性氢反应,提高沥青的高温性能,另一方面可以与酰胺基共同作用降低沥青的粘度。
所述聚酰胺选用脂肪族聚酰胺,优选的为单体中全部含有偶数个亚甲基者,一方面其聚合物分子链上酰胺基可100%形成氢键,从而保证聚酰胺基与氢键发生反应,另一方面其与沥青有较好的相容性,可有效降低沥青的粘度,从而降低施工温度。
本发明所述的聚氨酯化学改性剂预聚物的制备方法如下:按所述重量配比将所述多元醇加入反应釜,釜内温度100~120℃,抽真空脱水2~3h后,降温至60~70℃,再按比例加入所述异氰酸酯、催化剂、表面活性剂、增溶剂,氮气养护条件下,在80~90℃下反应4~5h,冷却至55~65℃,即得聚氨酯化学改性剂预聚物。
所述复合改性沥青制备工艺如下,将基质沥青加热至150℃~170℃,加入聚氨酯化学改性剂预聚物,使用涡轮式搅拌器进行搅拌,搅拌速度300~800rpm,搅拌10~50min,加入聚酰胺,搅拌10~20min;加入活性橡胶粉,分1~3次加入,每次加入后将沥青混合料通过高速剪切机,调整转速为4000~6000转/min,搅拌4~8min,搅拌完毕后在140~150℃静置15~30min,得到复合改性沥青。
本发明制备的复合改性沥青符合PG88-22的要求。可以根据聚氨酯预聚物的材料组成调整搅拌器的转速及搅拌时间,一方面保证改性剂可以与沥青充分共混,另一方面控制反应速度,防止反应过快产生固化。其中聚氨酯化学改性剂预聚物与沥青中的活性氢、聚酰胺中的氢键反应可以大大改善沥青的高温性能,而一部分聚酰胺与沥青相溶,降低沥青粘度,从而降低施工温度。本发明很好地控制聚酰胺与聚氨酯化学改性剂预聚物的比例,防止聚酰胺用量过少沥青粘度较大,同时防止聚酰胺用量过大,影响沥青固化时间。活性橡胶粉可以较好的改善沥青的低温性能,可根据使用环境调整活性橡胶粉的用量。
所述复合改性沥青,制备完成后存储温度为120~130℃,储存时间小于8h,防止储存时间过长,NCO含量发生改变,聚氨酯预聚物与沥青及聚酰胺持续发生反应,降低沥青粘度,发生絮凝固化反应,影响拌和摊铺效果。
所述耐磨集料,采用玄武岩石料,所述玄武岩石料其洛杉矶磨耗损失小于25%,石料压碎值小于24%,吸水率小于1.8%;所述玄武岩石料、石灰石矿粉合成的矿料级配如表1:
表1矿料级配范围
本发明的钢桥面用复合改性沥青混合料的制备方法如下:复合改性沥青加热到165~175℃,耐磨集料加热温度为185~195℃,石灰石矿粉为常温,木质素纤维为常温,采用间歇式沥青混合料拌和站进行拌和生产,保证沥青混合料的出料温度在175~185℃之间,空隙率在3%~5%之间,矿料间隙率≥18%。
本发明复合改性沥青混合料,生产完成后4h内进行沥青混合料的现场摊铺和压实,防止经历一个拌和的高温后,存放时间过长异氰酸基与沥青中的活泼氢,及聚酰胺中的氢键继续反应,提前产生絮凝固化,影响摊铺和压实效果。
本发明的复合改性沥青混合料在钢桥面施工时,简单方便,与普通热拌沥青混合料路面施工工艺相同即可。即可采用《公路沥青路面施工技术规范》中对热拌改性沥青混合料的规定,拌和后混合料的温度在175~185℃之间,摊铺温度在160~170℃之间,压实温度在150~160℃之间。防止温度过高,复合改性沥青老化,同时防止温度过低,复合改性沥青的粘度较大,影响拌和和摊铺效果。摊铺机摊铺速度1~3m/min;采用钢轮式压路机进行碾压施工,开始碾压温度不低于145℃,碾压终了温度不低于80℃;采取高频率、低振幅的方式慢速碾压。
本发明具有如下有益效果:
1)本发明利用聚氨酯化学改性剂预聚物、聚酰胺和活性橡胶粉对沥青进行复合改性,预聚物中的活性基团与聚酰胺中和沥青中的活性氢发生反应,改变了沥青的胶体结构,得到了一种高温稳定性好,相容性好的一种化学改性沥青。复合改性沥青软化点大于80℃,5℃延度大于15cm,针入度小于30mm,符合PG88-22分级标准。
2)本发明所述复合改性沥青的制备工艺简单,整个制备过程仅需搅拌分散和胶体磨剪切,不需要复杂的混合设备,并且改性沥青不需要溶胀养生。复合改性沥青生产时间短(1小时左右),温度相对较低(150~170℃),可以节约能耗,减少环境污染。
3)复合改性沥青混合料的生产和施工工艺简单,可以直接采用普通热拌沥青混合料拌和设备,间歇式拌合站进行复合改性沥青混合料的生产,不需要研发新的拌和设备。可采用热拌改性沥青混合料施工工艺进行施工,施工简单易行。
4)复合改性沥青混合料的模量高(15℃,10Hz,模量大于14000MPa),高温稳定性好(70℃动稳定度大于8000次/mm),低温抗变形能力强(弯拉劲度模量大于3000(MPa)),耐疲劳性好,特别适用于钢桥面铺装。复合改性沥青混合料铺筑在桥面后,由于经历了拌和时的高温,改性沥青进一步发生固化反应,可形成强度高、高低温性能较好的桥面铺装层。解决了钢桥面铺装中存在的刚度小、变形大、受温度影响严重等问题。
5)本发明解决了现有环氧沥青成本较高,施工工艺控制复杂,不适宜大面积推广应用等问题。提供了一种制备方法简单、施工方便、成本低且性能良好适用于钢桥面铺装的沥青混合料,具有重大现实意义。
具体实施方式
下面结合具体试验方法对本发明的技术方案及其所产生的技术效果进行进一步的阐述,下述说明仅是为了解释本发明,但不以任何方式对本发明加以限制,基于本发明教导所作的任何变换或替换,均属于本发明的保护范围。
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述,所举实例仅具示范性和解释性,并非用于限定本发明的保护范围。
实施例1、钢桥面用复合改性沥青混合料,其中各原料及制备方法如下:
(1)制备复合改性沥青
①基质沥青为70号道路石油沥青。
②聚氨酯化学改性剂预聚物由下列材料预聚而成:55wt%烟台万华生产的二苯基甲烷二异氰酸酯,40wt%的烟台万华生产的聚醚多元醇、2wt%的三亚乙基二胺、2wt%的Air Products生产的DC2517,1wt%季戊四醇。
按上述重量配比将聚醚多元醇加入反应釜,釜内温度110℃,抽真空脱水2h后,降温至65℃,再按比例加入二苯基甲烷二异氰酸酯、三亚乙基二胺、DC2517、季戊四醇,氮气养护条件下,在85℃下反应4h,冷却至60℃,即得聚氨酯预聚体。
③将基质沥青加热至160℃,加入沥青质量7%的步骤②制备的聚氨酯化学改性剂预聚物,使用涡轮式搅拌器进行搅拌,搅拌速度500rpm,搅拌30min,加入沥青质量4%的聚酰胺,搅拌10min;加入沥青质量6%的活性橡胶粉,分2次加入,每次加入后将沥青混合料通过高速剪切机,调整转速为5000转/min,搅拌5min,搅拌完毕后在145℃静置20min,得到复合改性沥青。
(2)矿料级配设计,采用青州前营玄武石料厂生产的玄武岩耐磨集料和济南市历城区荣兴达矿粉厂石灰石矿粉,集料与矿粉的比例为90:10。进行矿料级配设计,结果见表2所示。
表2矿料级配范围
(3)制备复合改性沥青混合料
①配合比:复合改性沥青用量为6%,符合上述(2)级配的集料和矿粉总用量93.7%,木质素纤维用量为0.3%。
②制备工艺是:复合改性沥青加热至175℃,耐磨集料加热至190℃,石灰石矿粉和木质纤维素常温即可,采用拌锅模拟间歇式拌和机进行混合料的生产。集料投入后立即加入木质素纤维,干拌5~8s,投入矿粉,总干拌时间比普通沥青混合料增加5~10s,喷入复合改性沥青湿拌不少于5s,保证混合料出厂温度在175~185℃之间。
实施例2、钢桥面用复合改性沥青混合料,其中各原料及制备方法同实施例1,所不同的是合成的矿料级配如表3所示:
表3矿料级配范围
实施例3、钢桥面用复合改性沥青混合料,其中各原料及制备方法同实施例1,所不同的是合成的矿料级配如表4所示:
表4矿料级配范围
实施例4、钢桥面用复合改性沥青混合料,其中各原料及制备方法同实施例1,所不同的是,制备复合改性沥青各原料用量为:100质量份的基质沥青、6质量份的聚氨酯化学改性剂预聚物、3质量份的聚酰胺、5质量份的活性橡胶粉。
实施例5、钢桥面用复合改性沥青混合料,其中各原料及制备方法同实施例1,所不同的是,制备复合改性沥青各原料用量为:100质量份的基质沥青、3质量份的聚氨酯化学改性剂预聚物、3质量份的聚酰胺、5质量份的活性橡胶粉。
实施例6、钢桥面用复合改性沥青混合料,其中各原料及制备方法同实施例1,所不同的是,制备复合改性沥青各原料用量为:100质量份的基质沥青、10质量份的聚氨酯化学改性剂预聚物、3质量份的聚酰胺、5质量份的活性橡胶粉。
实施例7、钢桥面用复合改性沥青混合料,其中各原料及制备方法同实施例1,所不同的是,制备复合改性沥青各原料用量为:100质量份的基质沥青、6质量份的聚氨酯化学改性剂预聚物、1质量份的聚酰胺、5质量份的活性橡胶粉。
实施例8、钢桥面用复合改性沥青混合料,其中各原料及制备方法同实施例1,所不同的是,制备复合改性沥青各原料用量为:100质量份的基质沥青、6质量份的聚氨酯化学改性剂预聚物、5质量份的聚酰胺、5质量份的活性橡胶粉。
实施例9、钢桥面用复合改性沥青混合料,其中各原料及制备方法同实施例1,所不同的是,制备复合改性沥青各原料用量为:100质量份的基质沥青、6质量份的聚氨酯化学改性剂预聚物、3质量份的聚酰胺、3质量份的活性橡胶粉。
实施例10、钢桥面用复合改性沥青混合料,其中各原料及制备方法同实施例1,所不同的是,制备复合改性沥青各原料用量为:100质量份的基质沥青、6质量份的聚氨酯化学改性剂预聚物、3质量份的聚酰胺、10质量份的活性橡胶粉。
实施例11、钢桥面用复合改性沥青混合料,其中各原料及制备方法如下:
(1)制备复合改性沥青
①基质沥青为70号道路石油沥青。
②聚氨酯化学改性剂预聚物由下列材料预聚而成:50wt%烟台万华生产的二苯基甲烷二异氰酸酯,45wt%的烟台万华生产的聚醚多元醇、2wt%的N-烷基吗啡啉、2wt%的Air Products生产的DC2528,1wt%季戊四醇脂。
按上述重量配比将聚醚多元醇加入反应釜,釜内温度120℃,抽真空脱水2.5h后,降温至60℃,再按比例加入二苯基甲烷二异氰酸酯、N-烷基吗啡啉、DC2528、季戊四醇脂,氮气养护条件下,在90℃下反应5h,冷却至58℃,即得聚氨酯化学改性剂预聚物。
③将基质沥青加热至170℃,加入沥青质量6%的步骤②制备的聚氨酯化学改性剂预聚物,使用涡轮式搅拌器进行搅拌,搅拌速度600rpm,搅拌40min,加入沥青质量3%的聚酰胺,搅拌15min;加入沥青质量5%的活性橡胶粉,分3次加入,每次加入后将沥青混合料通过高速剪切机,调整转速为4500转/min,搅拌6min,搅拌完毕后在140℃静置25min,得到复合改性沥青。
(2)矿料级配设计,采用青州前营玄武石料厂生产的玄武岩耐磨集料和济南市历城区荣兴达矿粉厂石灰石矿粉,进行矿料级配设计如表5所示:
表5矿料级配范围
(3)制备复合改性沥青混合料
①配合比为:复合改性沥青沥青用量为5.9%,符合上述(2)的级配的耐磨集料和矿粉总用量93.8%,木质素纤维用量为0.3%。
②制备工艺是:复合改性沥青加热至175℃,耐磨集料的加热至192℃,石灰石矿粉、木质纤维素常温,采用拌锅模拟间歇式拌和站的生产,进行混合料的拌制,保证混合料出厂温度在175~185℃之间。
实施例12、钢桥面用复合改性沥青混合料,其中各原料及制备方法如下:
(1)制备复合改性沥青
①基质沥青为70号道路石油沥青。
②聚氨酯化学改性剂预聚物由下列材料预聚而成:50wt%烟台万华生产的二苯基甲烷二异氰酸酯,35wt%的烟台万华生产的聚醚多元醇、7wt%的N-烷基吗啡啉、7wt%的Air Products生产的DC2528,1wt%季戊四醇脂。
按上述重量配比将聚醚多元醇加入反应釜,釜内温度100℃,抽真空脱水2h后,降温至67℃,再按比例加入二苯基甲烷二异氰酸酯、N-烷基吗啡啉、DC2528、季戊四醇脂,氮气养护条件下,在88℃下反应4.5h,冷却至60℃,即得聚氨酯化学改性剂预聚物。
③将基质沥青加热至155℃,加入沥青质量6%的步骤②制备的聚氨酯化学改性剂预聚物,使用涡轮式搅拌器进行搅拌,搅拌速度700rpm,搅拌30min,加入沥青质量3%的聚酰胺,搅拌20min;加入沥青质量5%的活性橡胶粉,分2次加入,每次加入后将沥青混合料通过高速剪切机,调整转速为5500转/min,搅拌7min,搅拌完毕后在148℃静置24min,得到复合改性沥青。
(2)矿料级配设计,采用青州前营玄武石料厂生产的玄武岩耐磨集料和济南市历城区荣兴达矿粉厂石灰石矿粉,进行矿料级配设计如表6所示:
表6矿料级配范围
(3)制备复合改性沥青混合料
①配合比为:复合改性沥青沥青用量为6.2%,符合上述(2)的级配的集料和矿粉总用量93.5%,木质素纤维用量为0.3%。
②制备工艺是:复合改性沥青加热至175℃,耐磨集料的加热至192℃,石灰石矿粉、木质纤维素常温,采用拌锅模拟间歇式拌和站的生产,进行混合料的拌制,保证混合料出厂温度在175~185℃之间。
试验例一、不同耐磨集料级配曲线对本发明复合改性沥青混合料的影响
实施例1、2、3各原料及制备方法均相同,所不同的是三个实施例中分别采用3种不同的矿料级配曲线,分别处于推荐矿料级配的中值、上限、下限附近。所配制得复合改性沥青混合料的技术指标比较如表7所示:
表7实施例1-3复合改性沥青技术指标比较
从表7可以看出,上述3种不同的矿料级配曲线分别处于推荐矿料级配的中值、上限、下限附近,所配制的沥青混合料的性能虽有差别,但都能充分满足钢桥面铺装的需要,由此可见本发明采用的集料级配设计十分合理。
试验例二、不同复合改性沥青配比对本发明复合改性沥青及其混合料的影响
上述实施例4至实施例10与实施例1各原料及制备方法均相同,所不同的是制备复合改性沥青各原料用量有所差别,而实施例11与实施例12与实施例1~10中的聚氨酯预聚物的组成不同,且混合料制备时所使用的矿料级配不同,由此所配制的改性沥青的指标比较如表8所示,所制备的复合改性沥青混合料的技术指标比较如表9所示。
表8各实例复合改性沥青技术指标比较
注:表中所述掺量为沥青的质量百分数。
表9各实例复合改性沥青技术指标比较
分析表8和表9中的数据,可得以下结论:
(1)复合改性沥青的高低温性能得到了明显提高,各项指标远远优于SBS改性沥青,特别是64℃抗车辙因子达到了SBS改性沥青的20~30倍左右,这说明复合改性沥青的高温性能非常优异。
(2)以上实例所制备的复合改性沥青混合料的各项指标,完全符合钢桥面环氧沥青混合料硬化后的各项指标要求,强度高、高温和低温稳定性较好、抗水损坏性能好,可以适用于钢桥面铺装和重载交通道路沥青路面面层。
(3)比较例1~10可知,在聚氨酯预聚物组分相同的情况下,各种改性剂的掺量影响复合改性沥青的性能,其中聚氨酯预聚物用量直接决定了沥青高温性能的优劣,聚酰胺的用量对沥青粘度影响较大,进一步影响复合改性沥青的施工温度,活性橡胶粉的掺量影响了沥青的低温性能,但在保证性能的前提下都存在最佳掺量,掺量并非越多越好,可根据工程实况调整改性沥青配方。
(4)比较实施例1与实施例10、实施例11可知,聚氨酯预聚物的组分影响复合改性沥青的性能,即使各种改性剂的掺量相同,聚氨酯预聚物的组分不同,复合改性沥青的制备工艺不同,复合改性沥青及混合料的性能差别很大,特别是异氰酸酯与多元醇的比例直接影响了复合改性沥青的性能。
以上所述,仅是本发明的优选实施例而已,并非是对本发明作其它形式的限制,任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是在未脱离本发明原理的前提下,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型,仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种钢桥面用复合改性沥青混合料,其特征是,按重量份计,各原料配比如下:耐磨集料70~100份、复合改性沥青4~10份、石灰石矿粉5~15份、木质素纤维0~5份;
所述复合改性沥青,按重量份计,由如下重量份配比的原料制备而成:基质沥青90~110份、聚氨酯化学改性剂预聚物3~10份、聚酰胺1~5份、活性橡胶粉3~10份;
所述聚氨酯化学改性剂预聚物由如下重量份配比的原料制备成:异氰酸酯35~65份,多元醇30~45份,催化剂1~10份,表面活性剂1~10份,增溶剂1~3份;其中异氰酸酯的用量大于多元醇,保证—NCO/—OH>1 ,即—NCO过量。
2.如权利要求1所述的钢桥面用复合改性沥青混合料,其特征是,所述聚氨酯化学改性剂预聚物的制备方法如下:将多元醇加入反应釜,釜内温度100~120℃,抽真空脱水2~3h后,降温至60~70℃,再加入异氰酸酯、催化剂、表面活性剂、增溶剂,氮气养护条件下,在80~90℃下反应4~5h,冷却至55~65℃,即得。
3.如权利要求1-2任一所述的钢桥面用复合改性沥青混合料,其特征是,所述复合改性沥青制备工艺如下,将基质沥青加热至150℃~170℃,加入聚氨酯化学改性剂预聚物,使用涡轮式搅拌器进行搅拌,搅拌速度300~800rpm,搅拌10~50min;加入聚酰胺,搅拌10~20min;加入活性橡胶粉,分1~3次加入,每次加入后将沥青混合料通过高速剪切机,调整转速为4000~6000转/min,搅拌4~8min,搅拌完毕后在140~150℃静置15~30min,得到复合改性沥青。
4.如权利要求1-2任一所述的钢桥面用复合改性沥青混合料,其特征是,所述耐磨集料,采用玄武岩石料;耐磨集料和石灰石矿粉的矿料级配设计为,
筛孔尺寸(mm) 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 通过百分率(%) 100 92~98 54~70 24~29 17~23 16~22 14~18 12~14 10~15 9~11
5.制备权利要求1-2任一所述的钢桥面用复合改性沥青混合料的方法,其特征是,步骤如下:复合改性沥青加热到165~175℃,耐磨集料加热温度为185~195℃,石灰石矿粉为常温,木质素纤维为常温,采用间歇式沥青混合料拌和站进行拌和即可。
6.如权利要求5所述的制备钢桥面用复合改性沥青混合料的方法,其特征是,所述沥青混合料的出料温度在175~185℃之间,空隙率在3%~5%之间,矿料间隙率≥18%。
7.权利要求1-2任一所述的钢桥面用复合改性沥青混合料的用途,其特征是,用于热拌沥青混合料路面铺筑。
8.权利要求1-2任一所述的钢桥面用复合改性沥青混合料的使用方法,其特征是,施工时,复合改性沥青混合料的温度在175~185℃之间,摊铺温度在160~170℃之间,压实温度在150~160℃之间;摊铺机摊铺速度1~3m/min;采用钢轮式压路机进行碾压施工,开始碾压温度不低于145℃,碾压终了温度不低于80℃;采取高频率、低振幅的方式慢速碾压。
CN201611261967.0A 2016-12-30 2016-12-30 一种钢桥面用复合改性沥青混合料及其制备方法 Active CN106673503B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611261967.0A CN106673503B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种钢桥面用复合改性沥青混合料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611261967.0A CN106673503B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种钢桥面用复合改性沥青混合料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106673503A CN106673503A (zh) 2017-05-17
CN106673503B true CN106673503B (zh) 2018-06-15

Family

ID=58850049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611261967.0A Active CN106673503B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种钢桥面用复合改性沥青混合料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106673503B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107177210A (zh) * 2017-06-21 2017-09-19 长安大学 一种聚氨酯改性沥青及其制备方法
CN111983321A (zh) * 2020-08-19 2020-11-24 南京林业大学 纳米氧化石墨烯改性沥青混合料制备及电热性能评价方法
CN112921798A (zh) * 2021-04-06 2021-06-08 孙正东 一种桥梁伸缩缝的施工方法
CN113072817A (zh) * 2021-05-10 2021-07-06 江阴泰富沥青有限公司 环氧橡胶复合改性沥青及其制备方法
CN113354338A (zh) * 2021-06-28 2021-09-07 香港理工大学 一种单组份聚氨酯改性沥青混合料及其制备方法
CN116396012B (zh) * 2022-12-02 2024-02-23 中冶路桥建设有限公司 一种温拌高模量改性沥青混合料及生产工艺、生产装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06299065A (ja) * 1993-04-12 1994-10-25 Nippon Tokushu Toryo Co Ltd 防錆型一液ブロックポリウレタン組成物
CN1831037A (zh) * 2006-02-27 2006-09-13 广东省石油化工研究院 硬脂酰胺在改性道路沥青中的应用
CN101348350A (zh) * 2008-09-12 2009-01-21 陕西长大博源公路养护科技有限公司 废旧橡胶粉复合改性沥青及其制备方法
KR20110026038A (ko) * 2009-09-07 2011-03-15 허정도 폐아스콘 100%를 도로포장에 재사용하기 위한 온도조정 개질 재생아스콘의 조성물과 그 제조방법
CN102464892A (zh) * 2010-11-13 2012-05-23 烟台万华聚氨酯股份有限公司 道路沥青用复合聚氨酯改性剂
CN102617070A (zh) * 2012-03-23 2012-08-01 重庆市智翔铺道技术工程有限公司 一种聚氨酯沥青混凝土及其制备方法和用途

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06299065A (ja) * 1993-04-12 1994-10-25 Nippon Tokushu Toryo Co Ltd 防錆型一液ブロックポリウレタン組成物
CN1831037A (zh) * 2006-02-27 2006-09-13 广东省石油化工研究院 硬脂酰胺在改性道路沥青中的应用
CN101348350A (zh) * 2008-09-12 2009-01-21 陕西长大博源公路养护科技有限公司 废旧橡胶粉复合改性沥青及其制备方法
KR20110026038A (ko) * 2009-09-07 2011-03-15 허정도 폐아스콘 100%를 도로포장에 재사용하기 위한 온도조정 개질 재생아스콘의 조성물과 그 제조방법
CN102464892A (zh) * 2010-11-13 2012-05-23 烟台万华聚氨酯股份有限公司 道路沥青用复合聚氨酯改性剂
CN102617070A (zh) * 2012-03-23 2012-08-01 重庆市智翔铺道技术工程有限公司 一种聚氨酯沥青混凝土及其制备方法和用途

Also Published As

Publication number Publication date
CN106673503A (zh) 2017-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106673503B (zh) 一种钢桥面用复合改性沥青混合料及其制备方法
Cong et al. The use of polyurethane for asphalt pavement engineering applications: A state-of-the-art review
US20180312437A1 (en) Polyurethane, modified asphalt and mixture material containing same and pavement structure
Huang et al. Polyurethane as a modifier for road asphalt: A literature review
CN102433007B (zh) 一种路桥嵌缝沥青及其制备方法
CN104558489B (zh) 铁路道砟用聚氨酯软泡材料及其制备方法
CN106145776A (zh) 一种聚氨酯聚脲改性沥青混合料及其制备和应用
CN102464892B (zh) 道路沥青用复合聚氨酯改性剂
CN104725883B (zh) 一种基于橡胶颗粒表面改性的高粘高弹沥青、sma沥青混合料及其制备方法
CN104448207B (zh) 一种可用于整治板式无砟轨道翻浆冒泥的注浆材料及其制备方法和使用方法
CN104610769B (zh) 一种高强型冷铺沥青混合料的制备方法
CN103866667A (zh) 半柔性重载路面铺装结构
CN110171942A (zh) 一种湿固化反应型沥青路面冷补料及其制备方法
CN101798203B (zh) 一种直拌橡胶沥青混合料及其生产方法
CN109553991A (zh) 一种基于sbs/聚氨酯复合的高粘改性沥青及其制备方法
CN112723792A (zh) 一种改性沥青混合料及其制备方法
CA2427020A1 (en) Treated rubber and products made therefrom
CN101003688A (zh) 高性能环氧沥青路面材料及其制备方法和应用
CN112225491A (zh) 一种长期性能优异的纤维改性sma-13沥青混合料
CN112681134A (zh) 一种桥隧纤维复合浇筑柔性防水铺装及施工方法
CN106146775A (zh) 植物油基沥青改性剂、含有该改性剂的改性沥青及其制备
CN104140223B (zh) 一种直投活化橡胶沥青混合料及其制备方法
CN102532930A (zh) 一种改性乙烯基树脂及其制备方法
CN106317915B (zh) 植物油基聚氨酯改性沥青和含有该改性沥青的混合料
CN107286894B (zh) 水工用低模量单组分聚氨酯密封胶及其生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Sun Min

Inventor after: Qu Guangzhen

Inventor after: Liu Hongwang

Inventor after: Zhao Yu

Inventor after: Zheng Mulian

Inventor after: Yang Qingzhen

Inventor after: Qu Yuanmei

Inventor before: Sun Min

Inventor before: Qu Guangzhen

Inventor before: Zheng Mulian

CB03 Change of inventor or designer information
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20180515

Address after: 710000 central section of south two ring road, Yanta District, Xi'an, Shaanxi

Applicant after: Changan Univ.

Applicant after: Shandong road Technician College

Applicant after: SHANDONG COMMUNICATIONS SCIENCE RESEARCH INSTITUTE

Address before: No. 26777, ten East Road, Ji'nan, Shandong, Shandong

Applicant before: Shandong road Technician College

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant