CN109096778A - 一种用于隧道路面沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于隧道路面沥青及其制备方法,通过将基质沥青、有机化累托石、聚氨酯预聚体、复合添加剂、抗老化剂、阻燃剂按照质量分数比混合,在制备的不同阶段加入不同的助剂,选取具有优异阻隔性能的有机化累托石对沥青进行改性,改善沥青的阻燃抑烟、高温、抗老化性能,选取塑性优异的聚氨酯,得到的改性沥青体系比传统的SBS改性沥青具有更优异的高低温性能和阻燃抑烟效果,不仅能够提高路面的耐久性,各项技术指标均满公路沥青路面施工技术规范的要求。在隧道路面中使用,显著提高其使用寿命,减少养护维修周期,并有效避免隧道路面火灾的发生,确保行车安全,由于该组成设计的沥青具有出色的延展性,也可用于桥面铺装的沥青面层。
Description
技术领域
本发明属于新型改性沥青材料技术领域,具体涉及一种用于隧道路面沥 青及其制备方法。
背景技术
截至2017年底,我国的公路通车总里程为477万公里,其中高速公路通 车总里程已经超过13.5万公里。在已建成的高速公路中,沥青路面占95%以 上。由于基质沥青高温易软化、低温易脆裂的缺点,需要对其进行改性以满 足路用性能。目前最常用的沥青改性剂为SBS改性剂。在施工过程中,SBS 改性沥青会产生大量的烟气,且阻燃性能较差,从根本上讲,烟气的产生主 要是沥青结合料产生的,要想减少沥青的烟气,改性剂必须具备阻止沥青烟 气产生的效果。已有研究表明,利用有机化累托石对沥青进行改性可起到较 好的阻燃抑烟作用。同时,有机化累托石可改善沥青的高温稳定性,且在沥 青中具有较好的热储存稳定性,但对沥青的低温抗裂性具有不利的影响。聚 氨酯可显著改善沥青的低温抗裂性,但对沥青的高温稳定性贡献不大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于隧道路面沥青及其制备方法,以克服现 有技术的不足。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种用于隧道路面的沥青,取以下原料按重量份计:基质沥青100份, 有机化累托石1~5份,聚氨酯预聚体5~9份,复合添加剂0.4~1.2份,抗老 化剂0.01~0.05份,阻燃剂0.15~1份。
进一步的,其中基质沥青采用石油沥青,有机化累托石为剥离型结构, 聚氨酯预聚体为聚醚型预聚体。
进一步的,复合添加剂由相容剂和扩链剂按重量份计:(0.05~0.2): (0.4~0.9)混合而成。
进一步的,相容剂采用马来酸酐或异氰酸酯型相容剂中的一种或两种。
进一步的,抗老化剂采用四季戊四醇酯。
进一步的,阻燃剂采用甲基膦酸二甲酯或磷酸三苯酯中的一种或两种。
进一步的,扩链剂采用芳香族二胺扩链剂。
一种用于隧道路面的沥青的制备方法,包括以下步骤:
步骤1)、首先将基质沥青加热至熔融状态,然后将有机化累托石和复合 添加剂依次加入熔融后的基质沥青中搅拌均匀得到混合物A;
步骤2)、将聚氨酯预聚体和抗老化剂混合得到混合物B,将混合物B加 入混合物A中混合均匀得到混合物C;
步骤3)、最后将阻燃剂加入混合物C中,混合均匀得到需要的隧道路面 沥青。
进一步的,步骤1)中,将基质沥青在130℃-160℃加热至熔融状态, 然后将有机化累托石和复合添加剂依次加入熔融后的基质沥青中,加入过程 中以1000~2000r/min搅拌速度速度搅拌;在复合添加剂加入工程中,分多次 少量添加,以便于搅拌均匀。
进一步的,步骤2)中,聚氨酯预聚体和抗老化剂混合物在加入沥青前 预先混合,具体为将聚氨酯预聚体在50℃下以1000-2000r/min的搅拌速率 加入抗老化剂,随后加热到80-100℃搅拌1-3min即可得到混合物B,然后 将混合物B加入混合物A中,在130℃-160℃中以2000~3000r/min搅拌速 度搅拌5~10min,得到混合物C。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明一种用于隧道路面沥青,通过将基质沥青、有机化累托石、聚氨 酯预聚体、复合添加剂、抗老化剂、阻燃剂按照质量分数比混合,选取具有 优异阻隔性能的有机化累托石对沥青进行改性,改善沥青的阻燃抑烟、高温、 抗老化性能,选取塑性优异的聚氨酯,与有机化累托石联合对沥青进行改性, 得到的改性沥青体系比传统的SBS改性沥青具有更优异的高低温性能和阻燃 抑烟效果,沥青分子链通过阳离子交换反应插入有机化累托石层间,改善了 传统改性沥青的热储存稳定性不足的问题,同时在混合物中加入抗老化剂防止聚氨酯预聚体在高温下发生老化反应,不仅能够提高路面的耐久性,而且 符合现阶段国家特别强调的环保理念,各项技术指标均满公路沥青路面施工 技术规范的要求。在隧道路面中使用,显著提高其使用寿命,减少养护维修 周期,并有效避免隧道路面火灾的发生,确保行车安全。此外,由于该组成 设计的沥青具有出色的延展性,也可用于桥面铺装的沥青面层。
进一步的,一种用于隧道路面沥青的制备方法,在制备的不同阶段加入 不同的助剂,并通过优化制备工艺,首先将基质沥青加热至熔融状态,然后 将有机化累托石和复合添加剂依次加入熔融后的基质沥青中搅拌均匀得到混 合物A;将聚氨酯预聚体和抗老化剂混合得到混合物B加入混合物A中混合 均匀得到混合物C;利用聚氨酯预聚体和抗老化剂的优先混合,采用有机化 累托石和聚氨酯联合对沥青进行改性,最后将阻燃剂加入混合物C中,混合 均匀得到需要的隧道路面沥青。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细描述:
一种用于隧道路面的沥青,取以下原料按重量份计:基质沥青100份, 有机化累托石1~5份,聚氨酯预聚体5~9份,复合添加剂0.4~1.2份,抗老 化剂0.01~0.05份,阻燃剂0.15~1份。
其中基质沥青采用石油沥青;
有机化累托石为剥离型结构;
聚氨酯预聚体为聚醚型预聚体;
复合添加剂由相容剂和扩链剂按重量份计:(0.05~0.2):(0.4~0.9)混 合而成;
相容剂采用马来酸酐或异氰酸酯型相容剂中的一种或两种。
扩链剂采用芳香族二胺扩链剂,具体采用3,5-二甲硫基甲苯二胺或3, 5-二乙基甲苯二胺中的一种或两种;
抗老化剂采用抗氧剂1010,化学名称为四季戊四醇酯;
阻燃剂采用甲基膦酸二甲酯或磷酸三苯酯中的一种或两种;
一种用于隧道路面沥青的制备方法,具体包括以下步骤:
步骤1)、首先将基质沥青加热至熔融状态,然后将有机化累托石和复合 添加剂依次加入熔融后的基质沥青中搅拌均匀得到混合物A;
步骤2)、将聚氨酯预聚体和抗老化剂混合得到混合物B,将混合物B加 入混合物A中混合均匀得到混合物C;
步骤3)、最后将阻燃剂加入混合物C中,混合均匀得到需要的隧道路面 沥青。
进一步的,步骤1)中,将基质沥青在130℃-160℃加热至熔融状态, 然后将有机化累托石和复合添加剂依次加入熔融后的基质沥青中,加入过程 中以1000~2000r/min搅拌速度搅拌;在复合添加剂加入工程中,分多次少量 添加,以便于搅拌均匀;
步骤2)中,步骤2)中,聚氨酯预聚体和抗老化剂混合物在加入沥青前 预先混合,具体为将聚氨酯预聚体在50℃下以1000-2000r/min的搅拌速率 加入抗老化剂,随后加热到80-100℃搅拌1-3min即可得到混合物B,然后 将混合物B加入混合物A中,在130℃-160℃中以2000~3000r/min搅拌速 度搅拌5~10min,得到混合物C;
步骤3)中,搅拌速度为800~1000r/min,搅拌温度为130℃-160℃,搅 拌时间为2~5min。
实施例1
步骤一、将500g沥青加热至135℃,在2000r/min搅拌速度下缓慢加入 5g有机化累托石后再加入0.5g马来酸酐和2.5g芳香族二胺扩链剂并搅拌 2min得到混合物A;
步骤二、在2000r/min搅拌速率下,将90℃的25g聚氨酯预聚体和0.05g 四季戊四醇酯的混合物B缓慢加入混合物A中,在2000r/min保持135℃搅 拌10min得到混合物C;
步骤三、最后在1000r/min加入1.25g甲基膦酸二甲酯,继续保持该温 度和速率搅拌2min后得到改性沥青。
实施例2
步骤一、将500g沥青加热至130℃,在1000r/min搅拌速度下缓慢加入 7g有机化累托石后再加入0.7g马来酸酐和3.5g芳香族二胺扩链剂并搅拌 5min得到混合物A;
步骤二、在2000r/min搅拌速率下,将90℃的35g聚氨酯预聚体和0.1g 抗氧剂1010的混合物B缓慢加入混合物A中,在2000r/min保持135℃搅拌 10min得到混合物C;
步骤三、最后在1000r/min加入1.75g甲基膦酸二甲酯,继续保持该温 度和速率搅拌2min后得到改性沥青。
实施例3
步骤一、将500g沥青加热至140℃,在1100r/min搅拌速度下缓慢加入 9g有机化累托石后再加入0.9g马来酸酐和4.5g芳香族二胺扩链剂并搅拌 5min得到混合物A;
步骤二、在相同搅拌速率下,将90℃的45g聚氨酯预聚体和0.15g抗氧 剂1010的的混合物B缓慢加入混合物A中,在3000r/min保持135℃搅拌 5min得到混合物C;
步骤三、最后在1000r/min加入2.25g甲基膦酸二甲酯,继续保持该温 度和速率搅拌5min后得到改性沥青。
实施例4
步骤一、将500g沥青加热至145℃,在1200r/min搅拌速度下缓慢加入 9g有机化累托石后再加入0.9g异氰酸酯型相容剂和4.5g芳香族二胺扩链剂 并搅拌5min得到混合物A;
步骤二、在相同搅拌速率下,将90℃的45g聚氨酯预聚体和0.15g抗氧 剂1010的混合物B缓慢加入混合物A中,在2000r/min保持135℃搅拌10min 得到混合物C;
步骤三、最后在1000r/min加入4.5g磷酸三苯酯,继续保持该温度和速 率搅拌5min后得到改性沥青。
实施例5
步骤一、将500g沥青加热至150℃,在1300r/min搅拌速度下缓慢加入 9g有机化累托石后再加入0.9g马来酸酐和4.5g芳香族二胺扩链剂并搅拌 5min得到混合物A;
步骤二、在相同搅拌速率下,将90℃的45g聚氨酯预聚体和0.25g抗氧 剂1010的混合物B缓慢加入混合物A中,在3000r/min保持135℃搅拌5min 得到混合物C;
步骤三、最后在1000r/min加入2.25g甲基膦酸二甲酯,继续保持该温 度和速率搅拌5min后得到改性沥青。
实施例6
步骤一、将500g沥青加热至160℃,在1400r/min搅拌速度下缓慢加入10g有机化累托石后再加入0.5g马来酸酐和2.5g芳香族二胺扩链剂并搅拌 5min得到混合物A;
步骤二、在相同搅拌速率下,将90℃的25g聚氨酯预聚体和0.05g抗氧 剂1010的混合物B缓慢加入混合物A中,在2000r/min保持135℃搅拌10min 得到混合物C;
步骤三、最后在1000r/min加入1.25g甲基膦酸二甲酯,继续保持该温 度和速率搅拌2min后得到改性沥青。
实施例7
步骤一、将500g沥青加热至138℃,在1500r/min搅拌速度下缓慢加入 10g有机化累托石后再加入0.7g马来酸酐和3.5g芳香族二胺扩链剂并搅拌 2min得到混合物A;
步骤二、在相同搅拌速率下,将90℃的35g聚氨酯预聚体和0.1g抗氧 剂1010的混合物B缓慢加入混合物A中,在2000r/min保持135℃搅拌10min 得到混合物C;
步骤三、最后在1000r/min加入1.75g甲基膦酸二甲酯,继续保持该温 度和速率搅拌2min后得到改性沥青。
实施例8
步骤一、将500g沥青加热至142℃,在1600r/min搅拌速度下缓慢加入 10g有机化累托石后再加入0.9g马来酸酐和4.5g芳香族二胺扩链剂并搅拌 5min得到混合物A;
步骤二、在相同搅拌速率下,将90℃的45g聚氨酯预聚体和0.15g抗氧 剂1010的混合物B缓慢加入混合物A中,在2000r/min保持135℃搅拌10min 得到混合物C;
步骤三、最后在1000r/min加入2.25g甲基膦酸二甲酯,继续保持该温 度和速率搅拌5min后得到改性沥青。
实施例9
步骤一、将500g沥青加热至144℃,在1700r/min搅拌速度下缓慢加入 10g有机化累托石后再加入0.9g异氰酸酯型相容剂和4.5g芳香族二胺扩链 剂并搅拌5min得到混合物A;
步骤二、在相同搅拌速率下,将90℃的45g聚氨酯预聚体和0.15g抗氧 剂1010的混合物B缓慢加入混合物A中,在3000r/min保持135℃搅拌5min 得到混合物C;
步骤三、最后在1000r/min加入4.5g磷酸三苯酯,继续保持该温度和速 率搅拌5min后得到改性沥青。
实施例10
步骤一、将500g沥青加热至148℃,在1800r/min搅拌速度下缓慢加入 10g有机化累托石后再加入0.9g马来酸酐和4.5g芳香族二胺扩链剂并搅拌 5min得到混合物A;
步骤二、在相同搅拌速率下,将90℃的45g聚氨酯预聚体和0.25g抗氧 剂1010的混合物B缓慢加入混合物A中,在3000r/min保持135℃搅拌5min 得到混合物C;
步骤三、最后在1000r/min加入2.25g甲基膦酸二甲酯,继续保持该温 度和速率搅拌5min后得到改性沥青。
实施例11
步骤一、将500g沥青加热至152℃,在1900r/min搅拌速度下缓慢加入 15g有机化累托石后再加入0.5g马来酸酐和2.5g芳香族二胺扩链剂并搅拌 5min得到混合物A;
步骤二、在相同搅拌速率下,将90℃的25g聚氨酯预聚体和0.05g抗氧 剂1010的混合物B缓慢加入混合物A中,在2000r/min保持135℃搅拌10min 得到混合物C;
步骤三、最后在1000r/min加入1.25g甲基膦酸二甲酯,继续保持该温 度和速率搅拌3min后得到改性沥青。
实施例12
步骤一、将500g沥青加热至154℃,在1000r/min搅拌速度下缓慢加入 15g有机化累托石后再加入0.7g马来酸酐和3.5g芳香族二胺扩链剂并搅拌 5min得到混合物A;
步骤二、在相同搅拌速率下,将90℃的35g聚氨酯预聚体和0.1g抗氧 剂1010的混合物B缓慢加入混合物A中,在2000r/min保持135℃搅拌10min 得到混合物C;
步骤三、最后在1000r/min加入1.75g甲基膦酸二甲酯,继续保持该温 度和速率搅拌2min后得到改性沥青。
实施例13
步骤一、将500g沥青加热至156℃,在2000r/min搅拌速度下缓慢加入 15g有机化累托石后再加入0.9g马来酸酐和4.5g芳香族二胺扩链剂并搅拌 5min得到混合物A;
步骤二、在相同搅拌速率下,将90℃的45g聚氨酯预聚体和0.15g抗氧 剂1010的混合物B缓慢加入混合物A中,在3000r/min保持135℃搅拌5min 得到混合物C;
步骤三、最后在1000r/min加入2.25g甲基膦酸二甲酯,继续保持该温 度和速率搅拌3min后得到改性沥青。
实施例14
步骤一、将500g沥青加热至158℃,在2000r/min搅拌速度下缓慢加入 15g有机化累托石后再加入0.9g异氰酸酯型相容剂和4.5g芳香族二胺扩链 剂并搅拌5min得到混合物A;
步骤二、在相同搅拌速率下,将90℃的45g聚氨酯预聚体和0.15g抗氧 剂1010的混合物B缓慢加入混合物A中,在3000r/min保持135℃搅拌5min 得到混合物C;
步骤三、最后在1000r/min加入4.5g磷酸三苯酯,继续保持该温度和速 率搅拌5min后得到改性沥青。
实施例15
步骤一、将500g沥青加热至135℃,在2000r/min搅拌速度下缓慢加入 15g有机化累托石后再加入0.9g马来酸酐和4.5g芳香族二胺扩链剂并搅拌 5min得到混合物A;
步骤二、在相同搅拌速率下,将90℃的45g聚氨酯预聚体和0.25g抗氧 剂1010的混合物B缓慢加入混合物A中,在3000r/min保持135℃搅拌5min 得到混合物C;
步骤三、最后在1000r/min加入2.25g甲基膦酸二甲酯,继续保持该温 度和速率搅拌5min后得到改性沥青。
表1改性沥青的各项测试指标参数
由表1可得,现有的SBS改性沥青与本发明制备的改性沥青的各项测试 指标相比,在25℃针入度中,本发明制备的改性沥青硬度大于SBS改性沥青 的硬度,其中低温性能和阻燃抑烟效果明显优于SBS改性沥青,而且本发明 制备的改性沥青的软化点也高于现有的SBS改性沥青软化点,比现有SBS改 性沥青耐高温温度高。
Claims (10)
1.一种用于隧道路面的沥青,其特征在于,取以下原料按重量份计:基质沥青100份,有机化累托石1~5份,聚氨酯预聚体5~9份,复合添加剂0.4~1.2份,抗老化剂0.01~0.05份,阻燃剂0.15~1份。
2.根据权利要求1所述的一种用于隧道路面的沥青,其特征在于,其中基质沥青采用石油沥青,有机化累托石为剥离型结构,聚氨酯预聚体为聚醚型预聚体。
3.根据权利要求1所述的一种用于隧道路面的沥青,其特征在于,复合添加剂由相容剂和扩链剂按重量份计:(0.05~0.2):(0.4~0.9)混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种用于隧道路面的沥青,其特征在于,相容剂采用马来酸酐或异氰酸酯型相容剂中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种用于隧道路面的沥青,其特征在于,抗老化剂采用四季戊四醇酯。
6.根据权利要求1所述的一种用于隧道路面的沥青,其特征在于,阻燃剂采用甲基膦酸二甲酯或磷酸三苯酯中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的一种用于隧道路面的沥青,其特征在于,扩链剂采用芳香族二胺扩链剂。
8.一种用于隧道路面的沥青的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1)、首先将基质沥青加热至熔融状态,然后将有机化累托石和复合添加剂依次加入熔融后的基质沥青中搅拌均匀得到混合物A;
步骤2)、将聚氨酯预聚体和抗老化剂混合得到混合物B,将混合物B加入混合物A中混合均匀得到混合物C;
步骤3)、最后将阻燃剂加入混合物C中,混合均匀得到需要的隧道路面沥青。
9.根据权利要求8所述的一种用于隧道路面的沥青的制备方法,其特征在于,步骤1)中,将基质沥青在130℃-160℃加热至熔融状态,然后将有机化累托石和复合添加剂依次加入熔融后的基质沥青中,加入过程中以1000~2000r/min搅拌速度搅拌。
10.根据权利要求8所述的一种用于隧道路面的沥青的制备方法,其特征在于,步骤2)中,聚氨酯预聚体和抗老化剂混合物在加入沥青前预先混合,具体为将聚氨酯预聚体在50℃下以1000-2000r/min的搅拌速率加入抗老化剂,随后加热到80-100℃搅拌1-3min即可得到混合物B,然后将混合物B加入混合物A中,在130℃-160℃中以2000~3000r/min搅拌速度搅拌5~10min,得到混合物C。
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陈繁华 等: "有机化累托石改性沥青的制备及性能研究", 《武汉理工大学学报》 * |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109096778B (zh) | 2021-07-27 |
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