CN107739521A - 一种浇筑式沥青混合料用成品胶结料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浇筑式沥青混合料用成品胶结料及其制备方法。其主要成分包括40‑80%针入度5‑20（0.1mm）的天然沥青母液、1‑8% 改性剂、18‑55%石油沥青、0.1%‑0.3%稳定剂。将由氯化聚乙烯橡胶和热塑性弹性体组成的改性剂加入160‑180℃的石油沥青中，经充分溶胀、剪切后，与温度在180℃‑190℃的天然沥青母液混合并搅拌均匀，最后加入稳定剂，在170‑190℃下发育2‑3h即得到所述浇筑式沥青混合料用成品胶结料。该成品胶结料可长时间存储及运输，随用随取，适应于配置高性能浇筑式沥青混合料。

Description

一种浇筑式沥青混合料用成品胶结料及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路建筑材料领域，特别是涉及一种浇筑式沥青混合料用成品胶结料及其制备方法。

背景技术

浇筑式沥青混合料由于整体性好，封水效果佳，与桥面的随动性好等优势，成为主流的桥面铺装方式之一。如在我国的港珠澳大桥的桥面铺装就使用了浇筑式沥青混合料。

早期浇筑式沥青的胶结料使用湖沥青掺配基质沥青的方式获得，如日本使用针入度20-40（0.1mm）的直馏沥青，掺加20-30%的湖沥青改性后作为胶结料。德国早期的浇筑式沥青采用针入度25-50（0.1mm）的直馏沥青掺配15-35%湖沥青 。由于湖沥青高温性能优异，因此用在浇筑式沥青混合料中，能显著改善混合料由于用油量高所带来的高温稳定性不足的问题。但应用中存在以下问题，一方面湖沥青改性沥青存在低温延展性和耐疲劳性能不足的缺点，因此路面容易出现疲劳裂缝及温缩裂缝等病害；另一方面，由于湖沥青中含有三氯乙烯不溶物，与石油沥青互混后，这些不溶物极易离析沉淀，从而影响胶结料的性能，因此常规的的湖沥青改性只能采用现场改性的方式，即在使用前将湖沥青作为外加剂加入沥青或混合料中，不仅增加了施工工序和质量控制难度，且材料的均匀性较差。

现有的天然沥青与聚合物改性沥青的复配技术，都是先生产出成品的聚合物改性沥青后，再在使用前夕将天然沥青投入改性沥青中，这主要是由于：一方面天然沥青中三氯乙烯不溶物颗粒粒径过大，导致难以通过剪切机；另一方面天然沥青密度大，极易从改性沥青中离析沉淀，因此常规工艺下产品无法长时间存储，只能在使用前将天然沥青掺入。这种添加方式的缺点是，（1）天然沥青的加入难以和聚合物改性沥青所形成的网状结构融合，甚至可能破坏其原有胶体结构，无法充分发挥两者的优点；（2）由于离析问题，天然沥青的使用量受限；（3）天然沥青作为外加剂使用时，需要额外的添加工艺，产品不能成品化，使用不便；（4）天然沥青属于一种自然界的矿物质、其沥青含量及组分存在一定偏差，直接加入天然沥青易导致每批次成品存在一定的质量差异。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的一个目的在于提供一种浇筑式沥青混合料用成品胶结料。

本发明的另一目的在于提供该胶结料的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种浇筑式沥青混合料用成品胶结料，包括以下重量份比的组分：40-80%针入度5-20dmm的天然沥青母液、1-8% 改性剂、18-55%石油沥青以及0.1-0.3%稳定剂。

进一步的选择包括，所述改性剂为氯化聚乙烯橡胶和热塑性弹性体的混合物， 两者的重量份比为1-5：2-3。

进一步的选择包括，所述氯化聚乙烯橡胶为氯含量25%-40%的氯化聚乙烯橡胶。

进一步的选择包括，所述氯化聚乙烯橡胶为氯含量35%-36%的氯化聚乙烯橡胶。

进一步的选择包括，所述热塑性弹性体为分子量大于20万的热塑性丁苯弹性体 、20-100目的胶粉或两者的混合物。

进一步的选择包括，所述天然沥青母液，由30%-70%的天然沥青与70%-30%的石油沥青构成，且母液中三氯乙烯不溶物的平均粒径小于5微米，粒径小于10微米的占90%以上。

进一步的选择包括，所述天然沥青为沥青含量大于25%的岩沥青、湖沥青或其混合物，且其含水率小于1%。

进一步的选择包括，所述石油沥青为30#、50#、70#、90#、110#道路用石油沥青中的一种，或是数种的混合物。

进一步的选择包括，所述稳定剂为单体硫或含硫化合物。

一种如前所述的浇筑式沥青混合料用成品胶结料的制备方法，其特征在于包含以下制备步骤：按照前述的比例，将改性剂加入160-180℃的石油沥青中，经充分溶胀后，通过高速剪切机剪切，随后与温度在180℃-190℃的天然沥青母液混合并搅拌均匀，最后加入稳定剂，在170-190℃下发育2-3h即得到所述浇筑式沥青混合料用成品胶结料。

本发明的技术效果在于：

通过控制天然沥青母液中三氯乙烯不溶物的粒径，一方面保证体系稳定性，实现成品化，另一方面有助于充分发挥天然沥青优异的抗老化性及高温稳定性，缓解由于高温拌合对胶结料的老化影响以及大沥青用量对混合料高温稳定性的影响。

通过改性剂的加入有助于提升混合料的低温性能及抗疲劳性能，且选用氯化聚乙烯橡胶及大分子量的热塑性弹性体、胶粉，有助于缓解由于高温拌合所导致的聚合物裂解后高低温性能衰减的问题。

浇筑式沥青混合料的生产过程中，需要在220-240℃下搅拌1-3小时，在如此高的温度和时间下，常规的聚合物改性剂极宜发生裂解，从而失效。本发明独创性的使用了氯含量25-40%的氯化聚乙烯橡胶与分子量大于20万的热塑性弹性体，一方面保证高温下不会裂解，另一方面能充分发挥改性剂对浇筑式沥青混合料的高温及低温性能的改善。此外氯化聚乙烯橡胶还有一定的阻燃效果，有助于保证生产安全性。

本发明的浇筑式沥青混合料用成品胶结料及其制备方法，先将改性剂在石油沥青中充分溶胀剪切后，在其胶体结构还未完全形成之前与天然沥青母液混合，使两者充分混合，并在工艺最后加入稳定剂，从而使得改性剂的网状结构在最后形成，天然沥青均匀分散在改性沥青中。同时通过对天然沥青母液的针入度及三氯乙烯不溶物粒径的控制，从源头保证了产品质量的稳定性，避免了由于天然沥青质量差异对混合料性能的影响。

其优点包括以下几方面：

（1）通过控制天然沥青中三氯乙烯不溶物的粒径，保证了体系的均匀性，天然沥青不会从最终产物中离析出来。且随着聚合物改性剂的加入，提高了混合物的粘度，更好的“锁住”天然沥青中的无机物成分；

（2）稳定剂在工艺的最后加入，天然沥青成分均匀分散在聚合物改性沥青的网状结构中，两者融合更彻底，有助于充分发挥天然沥青的高温稳定性和聚合物改性剂的低温性和延展性，这一优点可以通过胶结料的低针入度、高软化点及弹性恢复和延度的数据得到验证；

（3）天然沥青通过预处理以母液的方式加入，并通过对母液针入度等指标的控制，可以保证最终成品质量的稳定性；

（4）成品化，使用便捷。

综上：本发明通过减小天然沥青中三氯乙烯不溶物粒径，促使天然沥青均匀分散在石油沥青中，不离析、不沉淀、一方面既能充分发挥天然沥青的优异抗老化性及高温稳定性，又能保证成品胶结料能长时间存储和运输。此外由于浇筑式沥青混合料要在220-240℃下搅拌1-3小时，因此常规的聚合物改性剂在该温度下会裂解，而本发明使用氯化聚乙烯橡胶及分子量超过20万的热塑性弹性体和胶粉，解决常规改性剂的裂解问题。有助于提高浇筑式沥青混合料的高温稳定性及低温抗裂性。

具体实施方式

实施例一： 将3%的SBS改性剂4303及2%的氯化聚乙烯橡胶，加入50%的 160℃的镇海90#沥青中，经过充分溶胀、剪切后，进入预混罐；同时将44.7%针入度20（0.1mm）的天然沥青母液升温到190℃，通过沥青泵打入预混罐，将两者充分搅拌均匀后，加入0.3%硫磺稳定剂，在180℃下发育2小时即得到样品一。

实施例二：将4%的SBS改性剂4303、1%的60目胶粉、加入34.5% 的170℃的镇海70#沥青中，经过充分溶胀、剪切后，进入预混罐；同时将60%针入度10（0.1mm）的天然沥青母液升温到180℃，通过沥青泵打入预混罐，将两者充分搅拌均匀后，加入硫磺稳定剂0.5%，在180℃下发育2小时即得到样品二。

对照组：将常规的SBS I-C改性沥青（使用4303的SBS改性剂，且改性剂用量占改性沥青质量的4.5%）加热到170℃后，投入300目的天然沥青粉末，且改性沥青与天然沥青的比例为：80:20。将两者搅拌均匀后得到对照组样品。

各组样品的指标情况如下表所示：

表 不同样品的指标检测结果

检测项目	样品一	样品二	对照组	试验方法
					针入度(25℃，100g，5s) 0.1mm	24	37	48	T0604
延度（10℃，5cm/min） cm	28	20	10	T0606
					软化点 ℃	86	68	76	T0605
弹性恢复25℃ %	67	55	42	T 0661
					离析，48h软化点差 ℃	1.7	1.9	12	T 0662

对照组离析样品在放置48小时候后，底部一层呈膏状且有肉眼可见的固体颗粒，样品一及样品二均无此现象。

将样品1，样品2及对照组按照10%的油石比，取5-10mm：3-5mm：0-3mm：矿粉=25：20：32：23的比例，分别按照下述合成级配配置浇筑式沥青混合料，并检测混合料的性能指标如下所示：

贯入度越小混合料的高温性能越好，作为浇筑式沥青成品胶结料的样品一及样品二配置的浇筑式沥青混合料，在确保流动度满足施工要求的前提下，表现更突出的高温及低温性能。

Claims (10)

1.一种浇筑式沥青混合料用成品胶结料 ，其特征在于，所述浇筑式沥青混合料用成品胶结料包括以下重量份比的组分：40-80%针入度5-20 dmm的天然沥青母液、1-8% 改性剂、18-55%石油沥青以及0.1-0.3%稳定剂。

2.如权利要求1所述的浇筑式沥青混合料用成品胶结料，其特征在于，所述改性剂为氯化聚乙烯橡胶和热塑性弹性体的混合物， 两者的重量份比为1-5：2-3。

3.如权利要求2所述的浇筑式沥青混合料用成品胶结料，其特征在于，所述氯化聚乙烯橡胶为氯含量25%-40%的氯化聚乙烯橡胶。

4.如权利要求3所述的浇筑式沥青混合料用成品胶结料，其特征在于，所述氯化聚乙烯橡胶为氯含量35%-36%的氯化聚乙烯橡胶。

5.如权利要求2所述的浇筑式沥青混合料用成品胶结料，其特征在于，所述热塑性弹性体为分子量大于20万的热塑性丁苯弹性体、20-100目的胶粉或两者的混合物。

6.如权利要求1所述的浇筑式沥青混合料用成品胶结料，其特征在于，所述天然沥青母液，由30%-70%的天然沥青与70%-30%的石油沥青构成，且母液中三氯乙烯不溶物的平均粒径小于5微米，粒径小于10微米的占90%以上。

7.如权利要求6所述的浇筑式沥青混合料用成品胶结料，其特征在于，所述天然沥青为沥青含量大于25%的岩沥青、湖沥青或其混合物，且其含水率小于1%。

8.如权利要求1或6所述的浇筑式沥青混合料用成品胶结料，其特征在于，所述石油沥青为30#、50#、70#、90#、110#道路用石油沥青中的一种，或是数种的混合物。

9.如权利要求1所述的浇筑式沥青混合料用成品胶结料，其特征在于，所述稳定剂为单体硫或含硫化合物。

10.一种如权利要求1所述的浇筑式沥青混合料用成品胶结料的制备方法，其特征在于包含以下制备步骤：按照权利要求1中的比例，将改性剂加入160-180℃的石油沥青中，经充分溶胀后，通过高速剪切机剪切，随后与温度在180℃-190℃的天然沥青母液混合并搅拌均匀，最后加入稳定剂，在170-190℃下发育2-3h即得到所述浇筑式沥青混合料用成品胶结料。