CN108102397A - 改性沥青及沥青混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改性沥青及沥青混凝土，所述改性沥青由下述重量份的原料制备而成：沥青95‑105份、聚丙烯2‑9份、SBS 1‑5份、石油树脂0.5‑2.5份、邻苯二甲酸二甲酯0.5‑2.5份、阻燃剂1‑5份、交联剂0.1‑0.5份、硫磺0.1‑0.5份。本发明改性沥青，具有较强的弹性恢复能力和较大的粘韧性。该沥青混凝土包含该改性沥青，其具有较强的抗反射裂缝能力，可显著提高高速公路路面尤其是水泥路加铺沥青路面的使用寿命。

Description

改性沥青及沥青混凝土
技术领域
本发明涉及沥青改性技术领域，具体涉及一种改性沥青及沥青混凝土。
背景技术
自1989年修建第一条高速公路以来，我国的高速公路得到了快速的发展，到2010年底已经达到了6.5万公里，仅次于美国，居世界第2位。高速公路的快速发展和建设加强了城市之间的联系，缩短了客货在途的时间，促进了不同地域的文化交流，增进了民族之间的团结，对整个国民经济的发展起到了重要的促进作用。
已修建的高速公路大多采用半刚性基层或水泥混凝土路面。半刚性基层材料对温度和湿度变化比较敏感，在其强度形成过程中以及运营期间会产生干缩裂缝和温缩裂缝。具有裂缝的基层在干、温收缩应力以及荷载进一步作用下，裂缝顶端产生较大应力并且集中，导致基层裂缝沿沥青面层底部向上反射直至贯通，形成反射裂缝。现场钻芯取样观察表明，裂缝中相当数量为半刚性基层先裂而导致沥青面层开裂的反射裂缝，尤其在温、湿变化剧烈地区，这一比例常常超过50％。但由于半刚性基层造价低、施工技术成熟，其将长期用于未来高速公路的建设。
水泥混凝土路面具有强度高、刚度大、扩散荷载能力强、稳定性好等优点，但其交通情况、技术状况和养护以及使用状况存在不少问题。早期修建的水泥混凝土路面大都到了或接近其使用年限，以致出现结构性破坏或功能性缺陷，严重影响了高速公路使用质量，急需维修改造。现阶段，随着高速公路交通量日益增加，轴载日益重载化，使得近期修建的水泥混凝土路面在通车后不到几年或更短时间出现不同程度的局部沉降、断板等结构性破坏。因此，大量早期和近期修建的水泥混凝土路面都将面临维修改造。目前公认的改善水泥混凝土路面使用性能最有效的方式是在旧水泥混凝土路面上加铺沥青层。然而，若直接于旧水泥混凝土路面上加铺沥青层将不可避免地出现反射裂缝。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种改性沥青，由下述重量份的原料制备而成：沥青95-105份、聚丙烯2-9份、SBS 1-5份、石油树脂0.5-2.5份、邻苯二甲酸二甲酯0.5-2.5份、阻燃剂1-5份、交联剂0.1-0.5份、硫磺0.1-0.5份。
优选地，所述的阻燃剂为次磷酸铝、次磷酸镁、硼酸锌中一种或多种的混合物。
更优选地，所述的阻燃剂由次磷酸铝、次磷酸镁、硼酸锌混合而成，所述次磷酸铝、次磷酸镁、硼酸锌的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
优选地，所述的交联剂为一硫化四甲基秋兰姆、对甲基苯甲醛、对苯二甲醇中一种或多种的混合物。
更优选地，所述的交联剂由一硫化四甲基秋兰姆、对甲基苯甲醛、对苯二甲醇混合而成，所述一硫化四甲基秋兰姆、对甲基苯甲醛、对苯二甲醇的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。
本发明所要解决的技术问题之二是提供了一种包含所述改性沥青的沥青混凝土，由下述重量份的原料制备而成：改性沥青10-30份、水泥25-45份、粉煤灰15-25份、花岗岩碎石25-35份、玄武岩碎石25-35份、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷0.5-1.5份、水10-30份。
本发明改性沥青，具有较强的弹性恢复能力和较大的粘韧性。该沥青混凝土包含该改性沥青，其具有较强的抗反射裂缝能力，可显著提高高速公路路面尤其是水泥路加铺沥青路面的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，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为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。
实施例中各原料介绍：
沥青，采用中石化东海牌70号A级道路沥青。
聚丙烯，CAS号：9003-07-0，采用中国石油化工股份有限公司茂名分公司生产的牌号为N-T30S的聚丙烯树脂。
SBS，采用中国石化集团资产经营管理有限公司巴陵石化分公司提供的牌号为YH-188的SBS(热塑性弹性体)。
石油树脂，采用兰州亚华石油化工有限责任公司提供的型号为11#碳九石油树脂。
硫磺，CAS号：7704-34-9。
邻苯二甲酸二甲酯，CAS号：131-11-3。
次磷酸铝，CAS号：7784-22-7，采用山东秀诚化工有限公司提供的型号为xc601的次磷酸铝，粒径为5μm。
次磷酸镁，CAS号：7783-84-8，采用河南佰化利化工产品有限公司提供的粒度为100目的次磷酸镁。
硼酸锌，CAS号：1332-07-6，采用济南泰星精细化工有限公司提供的型号为HT-207的硼酸锌，粒径为5μm。
一硫化四甲基秋兰姆，CAS号：97-74-5。
对甲基苯甲醛，CAS号：104-87-0。
对苯二甲醇，CAS号：589-29-7。
水泥，采用南京江南水泥有限公司生产的金宁羊牌PⅡ42.5R(C1)硅酸盐水泥。
粉煤灰，采用灵寿县兰祥矿产品加工厂提供的型号为LX61-4的一级粉煤灰。
花岗岩碎石，粒径7mm。
玄武岩碎石，粒径7mm。
二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷，CAS号：35141-30-1。
实施例1
改性沥青原料(重量份)：沥青100份、聚丙烯7份、SBS 3份、石油树脂0.9份、邻苯二甲酸二甲酯1份、阻燃剂3份、交联剂0.3份、硫磺0.2份。
所述的阻燃剂由次磷酸铝、次磷酸镁、硼酸锌按质量比为1:1:1搅拌混合均匀得到。
所述的交联剂由一硫化四甲基秋兰姆、对甲基苯甲醛、对苯二甲醇按质量比为1:1:1搅拌混合均匀得到。
改性沥青制备：
(1)将聚丙烯、石油树脂、邻苯二甲酸二甲酯在高速混合机中，室温下控制高速混合机转速在350转/分钟，混合5分钟，取出后转入双螺杆挤出机中，在160℃温度下挤出造粒，螺杆机转速控制在400转/分钟，通过剪切造粒，得到改性聚丙烯；
(2)将改性聚丙烯、SBS、阻燃剂、交联剂加入到沥青中，190℃下在高速剪切机下剪切30分钟，剪切转数4000r/min，得到剪切料；
(3)将剪切料在高速分散机上搅拌发育120分钟，保持温度为190℃，转数600r/min，在搅拌开始后6分钟时加入硫磺，继续搅拌，得到改性沥青。
包含上述改性沥青的沥青混凝土原料(重量份)：改性沥青20份、水泥40份、粉煤灰20份、花岗岩碎石30份、玄武岩碎石30份、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷1份、水15份。将水泥、粉煤灰、花岗岩碎石、玄武岩碎石、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷加入混凝土搅拌机中搅拌混合均匀，然后加入水继续搅拌至混合均匀，最后加入改性沥青继续搅拌至混合均匀即得沥青混凝土。
实施例2
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的阻燃剂由次磷酸镁、硼酸锌按质量比为1:1搅拌混合均匀得到。
实施例3
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的阻燃剂由次磷酸铝、硼酸锌按质量比为1:1搅拌混合均匀得到。
实施例4
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的阻燃剂由次磷酸铝、次磷酸镁按质量比为1:1搅拌混合均匀得到。
实施例5
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的交联剂为对甲基苯甲醛、对苯二甲醇按质量比为1:1搅拌混合均匀得到。
实施例6
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的交联剂为一硫化四甲基秋兰姆、对苯二甲醇按质量比为1:1搅拌混合均匀得到。
实施例7
与实施例1基本相同，区别仅仅在于：所述的交联剂为一硫化四甲基秋兰姆、对甲基苯甲醛按质量比为1:1搅拌混合均匀得到。
测试例1
对实施例1-7的改性沥青进行常规性能和阻燃性能测试，根据JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》规定进行基本性能试验，并参照GB/T8627-2007《建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法》规定进行烟密度试验。具体测试结果见表1。
表1：性能测试数据表
比较实施例1与实施例2-4，实施例1(次磷酸铝、次磷酸镁、硼酸锌复配)常规性能和阻燃性能明显优于实施例2-4(次磷酸铝、次磷酸镁、硼酸锌中任意二者复配)。比较实施例1与实施例5-7，实施例1(一硫化四甲基秋兰姆、对甲基苯甲醛、对苯二甲醇复配)常规性能和阻燃性能明显优于实施例5-7(一硫化四甲基秋兰姆、对甲基苯甲醛、对苯二甲醇中任意二者复配)。
测试例2
对实施例1和实施例5-7制备得到的沥青混凝土常规指标抗压强度、抗氯离子渗透性能进行测试。抗压强度测试参照甘冰清的硕士论文《透水混凝土的配合比设计及其性能研究》中2.3节中的方法进行；抗氯离子渗透试验测试方法参照徐庆磊的硕士论文《纳米二氧化硅对水泥基材料性能的影响及作用机理研究》中2.2.5抗氯离子渗透试验进行，具体测试结果见表2。
表2：常规指标测试结果表
比较实施例1与实施例5-7，实施例1(一硫化四甲基秋兰姆、对甲基苯甲醛、对苯二甲醇复配)常规指标抗压强度、抗氯离子渗透性能明显优于实施例5-7(一硫化四甲基秋兰姆、对甲基苯甲醛、对苯二甲醇中任意二者复配)。

Claims (6)

1.一种改性沥青，其特征在于，由下述重量份的原料制备而成：沥青95-105份、聚丙烯2-9份、SBS 1-5份、石油树脂0.5-2.5份、邻苯二甲酸二甲酯0.5-2.5份、阻燃剂1-5份、交联剂0.1-0.5份、硫磺0.1-0.5份。
2.如权利要求1所述的改性沥青，其特征在于：所述的阻燃剂为次磷酸铝、次磷酸镁、硼酸锌中一种或多种的混合物。
3.如权利要求2所述的改性沥青，其特征在于：所述的阻燃剂由次磷酸铝、次磷酸镁、硼酸锌混合而成，所述次磷酸铝、次磷酸镁、硼酸锌的质量比为（1-3）：（1-3）：（1-3）。
4.如权利要求1-3中任一项所述的改性沥青，其特征在于：所述的交联剂为一硫化四甲基秋兰姆、对甲基苯甲醛、对苯二甲醇中一种或多种的混合物。
5.如权利要求4所述的改性沥青，其特征在于：所述的交联剂由一硫化四甲基秋兰姆、对甲基苯甲醛、对苯二甲醇混合而成，所述一硫化四甲基秋兰姆、对甲基苯甲醛、对苯二甲醇的质量比为（1-3）：（1-3）：（1-3）。
6.一种包含权利要求1-5中任一项所述改性沥青的沥青混凝土，由下述重量份的原料制备而成：改性沥青10-30份、水泥25-45份、粉煤灰15-25份、花岗岩碎石25-35份、玄武岩碎石25-35份、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷0.5-1.5份、水10-30份。
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