CN107022200A - 极端高温重载条件下抗车辙的改性沥青及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种极端高温重载条件下抗车辙的改性沥青及其制备方法，旨在提供一种性能好的改性沥青及其制备方法。改性沥青由以下重量百分比的材料组成：材料Ａ：基质沥青94.4%〜95.43%；材料Ｂ：SBS与SBR混合料4.2～5%；材料Ｃ：复合交联剂0.3～0.5%；材料Ｄ：复合稳定剂0.07～0.1%。本发明铺筑的沥青铺路面，能防止早期破坏，减少维修养护，延长公路使用寿命，有效降低运营成本，总体建设与运营养护费用有很大节省。

Description

极端高温重载条件下抗车辙的改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及公路交通施工技术领域，尤其是一种极端高温重载条件下抗车辙的改性沥青及其制备方法。
背景技术
中国援建的巴基斯坦N5公路南段修复项目地处巴基斯坦东南部，为混合交通，双向四车道沥青路面。巴基斯坦交通管理比较开放，不限载、不限重，多拉慢跑情况比较普遍。巴基斯坦南部属热带，有明显的季风气候特点，最低气温在5℃左右，最高气温在55℃左右，高温持续时间长，日温差小，16cm〜23cm沥青路面温度高达80℃左右；多年平均年降水量在100mm～200mm，雨季短、雨量小。当地沥青路面使用普通基质沥青混合料铺筑，高温重载下的沥青路面在短期内多出现较深车辙，影响行车交通安全和通过量，产生的车辙用铣刨机铣除车辙埂后维持通车，降低了路面厚度，运行一段时间再进行基质沥青混合料加铺，增加沥青路面温度储存；形成路面早期破坏。由于目前还没有沥青改性的方法能使改性后的沥青软化点温度达到90℃以上，解决高温重载下沥青抗车辙问题是中国援建巴基斯坦南部公路沥青路面项目及今后一带一路、中巴经济走廊沥青路面成败的关键。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种耐高温，不易老化，抗车辙能力强，特别适用于早晚温差大和气候干热的地区的改性沥青及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种极端高温重载条件下抗车辙的改性沥青，其由以下重量百分比的材料组成：
材料Ａ：基质沥青94.4%〜95.43%；
材料Ｂ：SBS与SBR混合料4.2～5%；
材料Ｃ：复合交联剂0.3～0.5%；
材料Ｄ：复合稳定剂0.07～0.1%。
优选的是，所述复合交联剂由有机矿物质和硫化交联剂组成，按重量比有机矿物质：硫化交联剂=1:0.6～1.2。
优选的是，所述复合稳定剂由石油树脂与防老剂组成，按重量比石油树脂：防老剂=1:0.4～0.6。
优选的是，所述SBS与SBR混合料按重量比例为SBS：SBR=1:02～0.4。
制备如上所述改性沥青的方法，其由以下步骤组成：
（1）基质沥青升温至170℃〜180℃；
（2）升温后的基质沥青与材料Ｂ和Ｃ按比例加入生产配料罐搅拌混合，获得初步混合料；
（3）通过胶体磨研磨加工初步混合料，使材料Ｂ和Ｃ磨细并充分溶在沥青中；
（4）将材料D加入经过胶体磨研磨后的初步混合料中，形成改性沥青混合料；
（5）将改性沥青混合料注入改性沥青搅拌罐，发育4-6小时即得改性沥青；
（6）发育好后的改性沥青继续保持低速搅拌，随时供沥青拌和站拌料。
优选的是，所述材料Ｂ、Ｃ经胶体磨研磨后的细度为10~20μm。
优选的是，所述初步混合料采用胶体磨研磨3-4遍，并定期抽检研磨后的细度。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
（1）本发明的改性沥青在大于120℃以上时，其粘度与基质沥青基本相近，易于同拌合料混合、摊铺和碾压。
(2）本发明提供的改性沥青在路面温度达85℃时，仍保持与基质沥青高出一倍以上的粘度，低温时仍保持较大的形变能力，同时温度敏感性降低，耐久不易老化。
(3）本发明的改性沥青抗车辙能力有极为明显的提高，即使路面温度90℃时，抗车辙能力较基质沥青混合料提高5倍以上。低温抗裂性也有显著提高，在-15℃时的温度应力只有原沥青混合料的一半。
（4）抗滑性的试验表明，本发明的改性沥青与矿料的粘附性有明显改善，耐磨性有明显提高且摩擦系数的衰降较为缓慢。
（5）本发明铺筑的沥青铺路面，能防止早期破坏，减少维修养护，延长公路使用寿命，有效降低运营成本，总体建设与运营养护费用有很大节省。
（6）本发明的改性沥青是解决高温重载条件下抗车辙沥青路面的新技术。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种极端高温重载条件下抗车辙的改性沥青，其由以下重量百分比的材料组成：
Ａ：基质沥青94.4%〜95.43%；
Ｂ：SBS与SBR混合料4.2～5%；
Ｃ：复合交联剂0.3～0.5%；
Ｄ：复合稳定剂0.07～0.1%。
所述复合交联剂由有机矿物质和硫化交联剂组成，有机矿物质：硫化交联剂=1:0.6～1.2。
所述复合稳定剂由石油树脂与防老剂组成，石油树脂：防老剂=1:0.4～0.6。
所述SBS与SBR混合料组成比例为SBS：SBR=1:02～0.4。
实施例一
制备极端高温重载条件下抗车辙的改性沥青的具体步骤：采用以下重量百分比的材料：
Ａ：基质沥青95.43%；
Ｂ：SBS与SBR混合料4.2%；
Ｃ：复合交联剂0.3%；
Ｄ：复合稳定剂0.07%。
所述复合交联剂由有机矿物质和硫化交联剂组成，有机矿物质：硫化交联剂=1:0.6。
所述复合稳定剂由石油树脂与防老剂组成，石油树脂：防老剂=1:0.4。
所述SBS与SBR混合料组成比例为SBS：SBR=1:02。
将上述材料按以下步骤进行操作：
（1）基质沥青升温至170℃；
（2）升温后的基质沥青与材料Ｂ、Ｃ按比例加入生产配料罐搅拌混合，获得初步混合料；
（3）通过胶体磨研磨加工初步混合料，使材料Ｂ、Ｃ磨细并充分溶在沥青中；
（4）将材料D加入经过胶体磨研磨后的初步混合料中，形成改性沥青混合料；
（5）将改性沥青混合料注入改性沥青搅拌罐，发育4小时即得改性沥青；
（6）发育好后的改性沥青继续保持低速搅拌。
所述材料Ｂ、Ｃ经胶体磨研磨后的细度为10μm。
所述初步混合料采用胶体磨研磨3遍，并定期抽检研磨后的细度。
将制备获得的改性沥青进行测试，测试结果见表1。
通过SBS与SBR混合料的制备采取预处理与共混工艺相结合，将SBS与SBR制成高分子合金，通过隔离造粒技术，解决了造粒结后的团聚现象，使SBS与SBR混合料在沥青中的分散均匀，质量稳定。
复合交联剂是将一种多环孔有机矿物与硫化交联剂一起制成复合交联剂，不但使SBS有限的双键和SBR的双键与基质沥青所带的少量活性基团形成三者互穿的交联网络，其有机矿物环孔的嵌套作用使沥青饱和长链分子形成物理交联点，限制了过长的饱和分子链的相对滑移，形成可滑移的交联点，制成有化学交联也有物理交联的织构态，赋予沥青碾压后具有弹性恢复性，同时，多环孔有机矿物还可吸附沥青中的蜡质油份，大大改善了沥青的车辙性能和耐热性能。
复合稳定剂是采用复配技术，制成高温干热专用复合稳定剂，赋予高分子沥青具有优良温度稳定性、耐久性和抗紫外线。
基质沥青分子链是带少量活性基团的饱和长链分子，SBS为软硬链段的嵌段共聚物，引入少量带双键的SBR橡胶，三者形成可交织在一起的交联网络，减少分子中过长饱和链的相对滑移，同时加入环状有机矿物助剂，形成可活动的交联点，同时吸附沥青中的蜡质油份，改善了耐热性，增强了弹性恢复性。实质上本发明是采用以SBS为基材，与SBR进行并用改性，综合了SBS改性和SBR改性的优点，并掺入多组份改性反应剂，使基质沥青同高分子聚合物形成交联及交织的空间网络织构，同时再添加耐热氧、抗紫外线、有机矿物质等作为稳定剂，便改性后的沥青具有良好的耐高温性、抗紫外线、耐久性和弹性恢复大等特点，特别适用于早晚温差大和气候干热的地区，体现了良好的综合改性效果。
实施例二
制备极端高温重载条件下抗车辙的改性沥青的具体步骤：采用以下重量百分比的材料：
Ａ：基质沥青94.4%；
Ｂ：SBS与SBR混合料5%；
Ｃ：复合交联剂0.5%；
Ｄ：复合稳定剂0.1%。
所述复合交联剂由有机矿物质和硫化交联剂组成，有机矿物质：硫化交联剂=1:1.2。
所述复合稳定剂由石油树脂与防老剂组成，石油树脂：防老剂=1: 0.6。
所述SBS与SBR混合料组成比例为SBS：SBR=1: 0.4。
将上述材料按以下步骤进行操作：
（1）基质沥青升温至180℃；
（2）升温后的基质沥青与材料Ｂ、Ｃ按比例加入生产配料罐搅拌混合，获得初步混合料；
（3）通过胶体磨研磨加工初步混合料，使材料Ｂ、Ｃ磨细并充分溶在沥青中；
（4）将材料D加入经过胶体磨研磨后的初步混合料中，形成改性沥青混合料；
（5）将改性沥青混合料注入改性沥青搅拌罐，发育6小时即得改性沥青；
（6）发育好后的改性沥青继续保持低速搅拌。
所述材料Ｂ、Ｃ经胶体磨研磨后的细度为20μm。
所述初步混合料采用胶体磨研磨4遍，并定期抽检研磨后的细度。
将采用本发明技术方案制备获得的改性沥青进行测试，测试结果见表1。
表1：
由上表各实施例和目前采用的一般沥青参数(50号）的各项测试数据比较说明，本发明具有耐高温性、抗紫外线、耐久性和弹性恢复大等特点，特别适用于早晚温差大和气候干热的地区公路铺设使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种极端高温重载条件下抗车辙的改性沥青，其特征在于由以下重量百分比的材料制成：
材料Ａ：基质沥青94.4%〜95.43%；
材料Ｂ：SBS与SBR混合料4.2～5%；
材料Ｃ：复合交联剂0.3～0.5%；
材料Ｄ：复合稳定剂0.07～0.1%。
2.根据权利要求1所述极端高温重载条件下抗车辙的改性沥青，其特征在于：所述复合交联剂由有机矿物质和硫化交联剂组成，按重量比有机矿物质：硫化交联剂=1:0.6～1.2。
3.根据权利要求1所述极端高温重载条件下抗车辙的改性沥青，其特征在于：所述复合稳定剂由石油树脂和防老剂组成，按重量比石油树脂：防老剂=1:0.4～0.6。
4.根据权利要求1所述极端高温重载条件下抗车辙的改性沥青，其特征在于：所述SBS与SBR混合料按重量比例为SBS：SBR=1:02～0.4。
5.制备权利要求1所述改性沥青的方法，其特征在于由以下步骤组成：
（1）基质沥青升温至170℃〜180℃；
（2）升温后的基质沥青与材料Ｂ和Ｃ按比例加入生产配料罐搅拌混合，获得初步混合料；
（3）通过胶体磨研磨加工初步混合料，使材料Ｂ和Ｃ磨细并充分溶在沥青中；
（4）将材料D加入经过胶体磨研磨后的初步混合料中，形成改性沥青混合料；
（5）将改性沥青混合料注入改性沥青搅拌罐，发育4-6小时即得改性沥青；
（6）发育好后的改性沥青继续保持低速搅拌，随时供沥青拌和站拌料。
6.根据权利要求5所述制备改性沥青的方法，其特征在于：所述材料Ｂ、Ｃ经胶体磨研磨后的细度为10~20μm。
7.根据权利要求5所述制备改性沥青的方法，其特征在于：所述初步混合料采用胶体磨研磨3-4遍，并定期抽检研磨后的细度。
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