CN108264268B - 一种改性沥青路用材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种改性沥青路用材料及其制备方法，其特征在于，其原料按照如下重量份配比：集料70‑80份，石油沥青8‑10份，铝矾土1‑3份，氨基甲酸乙酯树脂0.5‑2.0份，橡胶粉颗粒5‑10份，乙烯‑醋酸乙烯共聚物1‑2份，聚乙烯醇纤维0.2‑2份。通过加入改性剂至沥青材料，得到的改性沥青路用材料的抗裂性能提高，寿命延长。

Description

一种改性沥青路用材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种路面用铺设材料领域，具体为一种公路路面上铺设用的改性沥青路用材料。
背景技术
沥青路用材料是筑路常用的有机结合料。用它铺设成的沥青路面具有良好的技术性能。随着交通的快速发展，沥青路面对材料的要求越来越高，一般都需要提高沥青路面的高温稳定性、延长道路的寿命。现有技术采用改性增强的方法可有效提高路面的使用性能。
提高沥青混合料高温稳定性的途径是在沥青或沥青混合料中掺入各种改性剂材料，包括橡胶粉、丁苯橡胶(SBS)、抗车辙剂等。其中，尤以SBS改性沥青的应用最为广泛，表明该类改性剂对于提高沥青混合料的高温稳定性具有良好的效果。
例如中国申请CN201710358332.0提供一种公路超低模量水泥砼路面及其施工工艺，通过采用石料和水泥为主要材料，配合废旧橡胶粉及改性沥青乳液，有效降低水泥路面的抗压弹性模量，实现了水泥砼路面刚柔并济，不留缩、胀缝，极端高温环境下不软化、不变形、负温下不脆不裂，耐水性强，不推移，行车舒适感高。
中国申请CN201610901196.0将形状记忆环氧树脂颗粒应用到沥青混合料中，当沥青路面温度高于其玻璃化转变温度时，颗粒处于橡胶态，当车辆荷载消失后，其由受压状态回复到原始状态时带动周围的集料，从而减缓了变形的累积。
中国申请CN201310744500.1制备的复合改性沥青适用于高温重载条件下的沥青路面，对于提高路面结构抵抗永久变形的能力、延长路面结构的使用寿命、降低工程造价、提高路面的使用品质等方面具有重大的经济和社会效益。
但是，目前改性沥青材料仅局限于单独使用橡胶等增强物质，改性沥青依然难以从根本上解决沥青路面的抗裂、抗车辙问题。因此，亟需开发一种高强度、抗裂性能更加优良的复合改性沥青材料，充分发挥各种改性剂的物化性能，对于提高沥青混凝土路用性能并延长使用寿命的目的，具有十分重要的意义。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种新型的沥青改性沥青路用材料。利用石油沥青料中的有机树脂成分与添加的改性剂(包括铝矾土、氨基甲酸乙酸树脂)之间发生相互相容的化学作用：沥青分子渗入铝矾土的网络骨架中，以及与氨基甲酸乙酸树脂通过化学键作用，相互胶溶，对弹性体橡胶性产生强化粘结作用，这些协同作用最终提高了整个沥青材料的路用性能，道路的抗裂性能得到提升，延长了道路的寿命。
本发明提供一种改性沥青路用材料的技术方案：
一种改性沥青路用材料，其特征在于，其原料按照如下重量份配比：集料70-80份，石油沥青8-10份，铝矾土1-3份，氨基甲酸乙酯树脂0.5-2.0份，橡胶粉颗粒5-10份，乙烯-醋酸乙烯共聚物1-2份，聚乙烯醇纤维0.2-2份。
在优选实施方式中，所述集料选自砂和/或碎石。
在优选实施方式中，石油沥青在25℃下的针入度约为50-100，单位为0.1mm。
在优选实施方式中，所述橡胶粉颗粒为三元乙丙橡胶粉颗粒。
本发明还提供一种改性沥青路用材料的制备方法的技术方案，其具体步骤如下：
1)先将石油沥青预热软化，向基质沥青中按比例添加集料，铝矾土，保持温度在80-90℃，搅拌5-10min，得到混合料；
2)按照比例，往上述混合料中添加氨基甲酸乙酯树脂、橡胶粉颗粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物，搅拌混合均匀，升温170-190℃，备用；然后按照比例添加聚乙烯醇纤维，搅拌1-5min，得到改性沥青路用材料。
在优选实施方式中，所述步骤1)的混合料是在高速剪切机中搅拌，转速为240-360r/min。
在优选实施方式中，所述步骤1)中石油沥青的软化温度为50-100℃。
在优选实施方式中，所述步骤2)中，搅拌是在高速剪切机中搅拌，转速为240-360r/min。
本发明相比现有技术，能够获得如下的技术效果：
1)本发明铝矾土掺入沥青材料，由于铝矾土晶体是呈空间网络，而且遇热后会膨胀、硬化，因此铝矾土在沥青材料相当于支撑起骨架，能够在不破坏沥青本身结构的前提下，提高沥青的强度。
2)氨基甲酸乙酸树脂作为交联剂，与橡胶粉弹性颗粒一起加入沥青材料中，因此所用的橡胶粉颗粒之间的粘结性增强，形成三维的网状结构，这相当于提高了沥青材料的韧性，弹性以及抗裂性能。
3)聚乙烯醇纤维的加入，也能调控各改性剂之间在沥青材料中的分布状态，提高材料的稳定性。
具体实施方式
为更好地说明本发明的原理及方案，对本发明技术方案涉及的各种物质以及制备步骤中各种参数做出以下详细解释。更具体的技术方案，可参见实施例方案。
实施例1
原料按照如下质量份配比：
集料80份，石油沥青8份，铝矾土1-3份，氨基甲酸乙酯树脂1.0份，橡胶粉颗粒5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物1份，聚乙烯醇纤维1份。
按照以下步骤制改性沥青路面材料：
1)先将石油沥青在70℃预热软化，向基质沥青中按比例添加集料，铝矾土，保持温度在80℃，高速剪切机中搅拌5min，转速360r/min，得到混合料；
2)按照比例，往上述混合料中添加氨基甲酸乙酯树脂、橡胶粉颗粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物，搅拌混合均匀，升温180℃，备用；然后按照比例添加聚乙烯醇纤维，搅拌1min，得到改性沥青路用材料。
实施例2
集料75份，石油沥青10份，铝矾土3份，氨基甲酸乙酯树脂1.0份，橡胶粉颗粒7份，乙烯-醋酸乙烯共聚物1份，聚乙烯醇纤维0.5份。
按照以下步骤制改性沥青路面材料：
1)先将石油沥青在80℃预热软化，向基质沥青中按比例添加集料，铝矾土，保持温度在80℃，高速剪切机中搅拌10min，转速为240r/min，得到混合料；
2)按照比例，往上述混合料中添加氨基甲酸乙酯树脂、橡胶粉颗粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物，搅拌混合均匀，升温190℃，备用；然后按照比例添加聚乙烯醇纤维，搅拌2min，得到改性沥青路用材料。
实施例3
集料75份，石油沥青10份，铝矾土3份，氨基甲酸乙酯树脂1.0份，橡胶粉颗粒5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物1份，聚乙烯醇纤维0.5份。
按照以下步骤制改性沥青路面材料：
1)先将石油沥青100℃预热软化，向基质沥青中按比例添加集料，铝矾土，保持温度在80℃，高速剪切机中搅拌5min，转速为360r/min，得到混合料；
2)按照比例，往上述混合料中添加氨基甲酸乙酯树脂、橡胶粉颗粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物，搅拌混合均匀，升温195℃，备用；然后按照比例添加聚乙烯醇纤维，搅拌5min，得到改性沥青路用材料。
实施例4
集料78份，石油沥青6份，铝矾土2份，氨基甲酸乙酯树脂2份，橡胶粉颗粒7份，乙烯-醋酸乙烯共聚物1份，聚乙烯醇纤维0.5份。
按照以下步骤制改性沥青路面材料：
1)先将石油沥青在50℃预热软化，向基质沥青中按比例添加集料，铝矾土，保持温度在80℃，高速剪切机中搅拌10min，转速为360r/min，得到混合料；
2)按照比例，往上述混合料中添加氨基甲酸乙酯树脂、橡胶粉颗粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物，搅拌混合均匀，升温190℃，备用；然后按照比例添加聚乙烯醇纤维，搅拌2min，得到改性沥青路用材料。
实施例5
集料79份，石油沥青9份，铝矾土3份，氨基甲酸乙酯树脂2份，橡胶粉颗粒7份，乙烯-醋酸乙烯共聚物1份，聚乙烯醇纤维0.5份。
按照以下步骤制改性沥青路面材料：
1)先将石油沥青在60℃预热软化，向基质沥青中按比例添加集料，铝矾土，保持温度在90℃，高速剪切机中搅拌10min，转速为240r/min，得到混合料；
2)按照比例，往上述混合料中添加氨基甲酸乙酯树脂、橡胶粉颗粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物，搅拌混合均匀，升温190℃，备用；然后按照比例添加聚乙烯醇纤维，搅拌2min，得到改性沥青路用材料。
对比例1
原料除了不含铝钒土这一组分，其他原料的配比重量份与实施例1相同，其制备方法也同实施例1。
对比较2
原料除了不含氨基甲酸乙酯树脂这一组分，其他原料的配比重量份与实施例1相同，其制备方法也同实施例2。
为了突出本发明改性沥青的道路性能，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJE20-2011)规定进行基本性能试验。
各实施例及对比例的测试数据如表1所示：
表1
由表1的测试数据可知，本发明的沥青混凝土的路用性能均能够满足于JTG F40-2004中相关规定的要求，且弹性、韧性和疲劳寿命等方面都得到提高。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种改性沥青路用材料的制备方法，其具体步骤如下：
1)先将石油沥青预热软化，向基质沥青中按比例添加集料，铝矾土，保持温度在80-90℃，搅拌5-10min，得到混合料；
2)按照比例，往上述混合料中添加氨基甲酸乙酯树脂、橡胶粉颗粒、乙烯-醋酸乙烯共聚物，搅拌混合均匀，升温170-190℃，备用；然后按照比例添加聚乙烯醇纤维，搅拌1-5min，得到改性沥青路用材料；
其中，所述改性沥青路用材料的原料按照如下重量份配比：集料70-80份，石油沥青8-10份，铝矾土1-3份，氨基甲酸乙酯树脂0.5-2.0份，橡胶粉颗粒5-10份，乙烯-醋酸乙烯共聚物1-2份，聚乙烯醇纤维0.2-2份。
2.根据权利要求1所述的改性沥青路用材料的制备方法，其特征在于，所述集料选自砂和/或碎石。
3.根据权利要求1所述的改性沥青路用材料的制备方法，其特征在于，所述石油沥青在25℃下的针入度为50-100，单位为0.1mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的改性沥青路用材料的制备方法，其特征在于，所述橡胶粉颗粒为三元乙丙橡胶粉颗粒。
5.根据权利要求4所述的改性沥青路用材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)的混合料是在高速剪切机中搅拌，转速为240-360r/min。
6.根据权利要求5所述的改性沥青路用材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中石油沥青的软化温度为50-100℃。
7.根据权利要求5-6任一项所述的改性沥青路用材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，搅拌是在高速剪切机中搅拌，转速为240-360r/min。
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