CN108795071A - 一种替代部分沥青的硫基胶结料及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种替代部分沥青的硫基胶结料及其使用方法，属于铺路材料技术领域，可解决现有沥青的改性过程成本高以及低温性能差的问题，以煤化工企业采用湿式氧化法脱硫工艺中产生的低品质回收硫为原料，去除脱硫副盐组分后，通过添加低温增延剂、抑毒剂、抗剥落剂、增塑剂来制备的胶结料，可替代10%~50%的基质沥青用于道路铺设。本发明研制的硫基沥青改性剂各项理化性质稳定，成本低廉，并且充分利用煤化工领域内低品质回收硫中含有较难除去的杂质脱硫剂与焦油类物质，其中脱硫剂可抑制拌合过程中硫化氢的释放，焦油类物质可以增加沥青胶体的稳定度。实现提升沥青品质，降低铺路成本以及低品质回收硫的高质化利用等多重目的。

Description

一种替代部分沥青的硫基胶结料及其使用方法

技术领域

本发明属于铺路材料技术领域，具体涉及一种替代部分沥青的硫基胶结料及其使用方法。

背景技术

我国正处在以沥青路面高速公路为主的快速发展期，而优质沥青是高速公路的首选，其需求量也在不断增长。可是受产地及生产工艺等因素制约，大部分国产沥青都存在含蜡量高、温度敏感性大、水稳定性不佳、耐久性不足等问题，路用性能不能完全满足高等级道路规范对沥青的规定。采用进口沥青和国产优质重交沥青后不但造价提高，部分路段也会出现早期病害，如车辙、坑槽、裂缝等。实践证明，一些聚合物优越的物理化学性能可弥补沥青自身的缺陷，其中，以硫磺硫化沥青生产的高等级道路，具有优良的高温抗车辙性能，以及抗水损性能。

在焦化、化肥等行业采用湿式氧化技术脱硫过程中会产生的大量低品质回收硫，其中除含有硫磺外，还含有硫氰酸盐和硫代硫酸盐等脱硫副产物、焦油类物质以及脱硫催化剂等杂质，是一种危害极大的污染物。低品质回收硫的主要成分硫磺可以改善和提高沥青的性能，同时其中较难除去的杂质成分脱硫催化剂可抑制拌合过程中硫化氢等污染气体的释放，焦油类物质提高沥青胶体的稳定度。因此，低品质硫磺经适当处理后可作为沥青改性的优质原料。公开号为CN1690126A公开了一种硫磺改性沥青混合料配方及其施工工艺。该法通过硫磺中添加烟雾抑制剂和增塑剂来制备硫磺沥青改性剂，用于改性沥青，该法虽然可提高路面质量及使用寿命，但是该工艺直接采用纯硫磺来生产沥青改性剂生产成本较高，并且需要添加更多的烟雾抑制剂来抑制硫化氢的释放，还存在低温性能较差等潜在问题。

发明内容

本发明针对现有沥青的改性过程成本高以及低温性能差的问题，提供一种替代部分沥青的硫基胶结料及其使用方法。

本发明采用如下技术方案：

一种替代部分沥青的硫基胶结料，包括如下质量份数的组分：80-95份的去除脱硫副盐组分的低品质回收硫、1-5份的低温增延剂、2-7份的抑毒剂、1-6份的抗剥落剂和2-3份的增塑剂。

所述低品质回收硫是以煤化工企业采用湿式氧化法脱硫工艺中产生的硫膏或硫泡沫，经熔融或水洗涤处理后得到的低品质硫磺。

所述低温增延剂为邻苯二甲酸二辛酯、蒽油、脂肪酸甲酯或渣油中的一种或多种。

所述抑毒剂为有机过氧化物、磺化剂、酯类化合物和醛类化合物制备。

所述抗剥落剂为磷羟基类抗剥落剂。

所述增塑剂为烷基磺酸酯、环氧酯、氯化石蜡或磷酸酯中的一种或多种。

一种替代部分沥青的硫基胶结料的使用方法，包括如下步骤：

将硫基胶结料与沥青按照替代质量比为1.1:1~1.5:1的比例，替代10%~50%的基质沥青，硫基胶结料与沥青相混后，再与石料拌合或在沥青与石料拌合的同时或者稍晚于沥青添加至拌合仓中，在比普通热拌沥青混合料低20-40 ℃的条件下，拌合时间不少于35 s。

本发明的有益效果如下：

1. 本发明的硫基胶结料的各项理化性质稳定，成本低廉，并且充分利用煤化工领域内低品质回收硫中含有较难除去的杂质脱硫剂与焦油类物质，其中脱硫剂可抑制拌合过程中硫化氢的释放，焦油类物质可以增加沥青胶体的稳定度。实现提升沥青品质，降低铺路成本以及低品质回收硫的高质化利用等多重目的。

2. 本发明的硫基胶结料能够降低沥青的针入度，提升软化点以及5℃延度值。并且该改性剂还能够降低胶结料的粘度，起到温拌剂的效果。

3. 本发明的硫基胶结料能够显著提升路面的高温车辙性能，提高抗水损性能和低温抗裂性能。

本发明的原理如下：以煤化工企业采用湿式氧化法脱硫工艺中产生的低品质回收硫为原料，去除脱硫副盐组分后，通过添加低温增延剂、抑毒剂、抗剥落剂、增塑剂来制备的胶结料，可替代10%~50%的基质沥青用于道路铺设，充分利用煤化工领域内低品质回收硫中含有较难除去的杂质脱硫剂与焦油类物质，其中脱硫剂可抑制拌合过程中硫化氢的释放，焦油类物质可以增加沥青胶体的稳定度。

低温增延剂和增塑剂的添加，用于提升硫基胶结料的低温延度以及成型；抑毒剂用于抑制拌合过程中产生的萘、蒽等污染性气体；抗剥落剂用于提升硫基胶结料与石料的裹附性。

附图说明

图1是本发明实施例的针入度随养护时间变化对比图。

图2是本发明实施例的软化点随养护时间变化对比图。

图3是本发明实施例的135℃布氏黏度随养护时间变化对比图。

图4是本发明实施例的5℃延度随养护时间变化对比图。

具体实施方式

实施例1

步骤1：按以下重量准备原材料：于150℃温度下，向1kg低品质回收硫的熔融液中，添加20g低温增延剂、40g抑毒剂和20g增塑剂，充分搅拌直到混合均一。再将50g抗剥落剂均匀分为3份依次加入熔融液，剪切搅拌均匀后，排出制粒成型，形成沥青改性剂。

步骤2：在铁制容器中分别称取300g东海牌90#和镇海牌90#基质沥青于135~140℃加热直到沥青熔化为液态。然后向其中添加128.57 g的硫基沥青改性剂，搅拌时间为30min，搅拌温度为140℃，转速为2000 r/min。拌合完成后，将胶结料倒入多种模具中冷却至室温，用于不同养护时间下，性能的分析和测定，记为CSP-DH、 CSP-ZH。图1~图4为胶结料CSP-DH、CSP-ZH各项性能对比图。测试方法依据交通部《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011中的T 0604-2011、T 0605-2011、T 0606-2011、T 0625-2011规程对胶结料的针入度、延度、软化点、布氏粘度进行测定。

步骤3：拌合釜内，将事先预热好的AC-20石灰岩集料、东海牌90#基质沥青以及硫基改性沥青拌合，制得混合料测试样（车辙和马歇尔试样），用于性能测试，测试过程对比仅采用东海牌90#与相同集料拌合制得混合料测试样。表1~表2为混合料测试对比。测试方法依据交通部《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011中的T 0719-2011、T0729-2011规程对混合料的高温车辙性能和冻融劈裂性能进行测定。

由图1~图4结果可知，硫基沥青改性剂能够降低沥青的针入度，提升软化点以及5℃延度值。并且该改性剂还能够降低胶结料的粘度，起到温拌剂的效果。

由表1~表2结果可知，硫基沥青改性剂显著提升高温车辙性能，提高抗水损性能。

表1高温车辙性能对比

表2冻融劈裂性能对比

Claims (7)

1.一种替代部分沥青的硫基胶结料，其特征在于：包括如下质量份数的组分：80-95份的去除脱硫副盐组分的低品质回收硫、1-5份的低温增延剂、2-7份的抑毒剂、1-6份的抗剥落剂和2-3份的增塑剂。

2.根据权利要求1所述的一种替代部分沥青的硫基胶结料，其特征在于：所述低品质回收硫是以煤化工企业采用湿式氧化法脱硫工艺中产生的硫膏或硫泡沫，经熔融或水洗涤处理后得到的低品质硫磺。

3.根据权利要求1所述的一种替代部分沥青的硫基胶结料，其特征在于：所述低温增延剂为邻苯二甲酸二辛酯、蒽油、脂肪酸甲酯或渣油中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种替代部分沥青的硫基胶结料，其特征在于：所述抑毒剂为有机过氧化物、磺化剂、酯类化合物和醛类化合物制备。

5.根据权利要求1所述的一种替代部分沥青的硫基胶结料，其特征在于：所述抗剥落剂为磷羟基类抗剥落剂。

6.根据权利要求1所述的一种替代部分沥青的硫基胶结料，其特征在于：所述增塑剂为烷基磺酸酯、环氧酯、氯化石蜡或磷酸酯中的一种或多种。

7.一种如权利要求1所述的替代部分沥青的硫基胶结料的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

将硫基胶结料与沥青按照替代质量比为1.1:1~1.5:1的比例，替代10%~50%的基质沥青，硫基胶结料与沥青相混后，再与石料拌合或在沥青与石料拌合的同时或者稍晚于沥青添加至拌合仓中，在比普通热拌沥青混合料低20-40 ℃的条件下，拌合时间不少于35 s。