CN109851282A - 一种耐紫外老化改性沥青混合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐紫外老化改性沥青混合料及其制备方法，该耐紫外老化改性沥青混合料由以下原料组成：粗集料、细集料、矿粉和耐紫外老化改性沥青，耐紫外老化改性沥青由以下原料组成：沥青、SBS、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物、促进剂和相容剂，该耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法包括以下步骤：耐紫外老化改性沥青的制备：选用粗集料、细集料和矿粉；对耐紫外老化改性沥青、粗集料、细集料和矿粉进行预热处理；称取粗集料、细集料、矿粉和耐紫外老化改性沥青，进行拌合，即得耐紫外老化改性沥青混合料，实验结果表明，本发明所制得的耐紫外老化改性沥青混合料具有很好的抗紫外老化能力。
Description
技术领域
本发明涉及道路沥青路面材料制备技术领域，具体是一种耐紫外老化改性沥青混合料及其制备方法。
背景技术
随着我国经济持续快速发展，交通量日益增大，重载及超载车辆非常普遍，路面裂缝、车辙等病害时常出现，这对沥青路面的高低温性能提出了更高的要求。为了延长沥青路面的使用寿命，提高路面的服务质量，减少维修养护成本，采用有效的改性增强方法和手段以提高沥青混合料的使用品质势在必行。为解决这一问题，通常采用聚合物对沥青进行改性，从而提高沥青混合料的路用性能，其中苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物（SBS）能同时改善沥青的高温和低温性能，成为世界上使用最为广泛的沥青改性剂。然而，沥青路面在使用过程中受到光、热、氧等因素的作用会发生老化，其中紫外光波长短、能量高，对沥青路面的破坏作用最为严重。紫外光不仅会导致沥青发生氧化缩合反应，而且对SBS的影响更为明显。这是因为 SBS分子链中含有较多的双键，在紫外光的作用下易发生分子链降解，由于SBS改性沥青的性能在很大程度上取决于改性剂的性能，因此SBS的降解将导致改性沥青的高低温性能急剧降低，路面易产生病害，大大缩短了沥青路面的使用寿命。
专利CN102181162A公开了一种镁铝基层状双氢氧化物耐老化SBR改性道路沥青及其制备方法，本发明利用镁铝基层状双氢氧化物对紫外线多层物理散射屏蔽和化学吸收作用，可以大幅度提升SBR改性道路沥青抗紫外老化能力，延长沥青路面的使用寿命，具有广泛的应用前景。但由于镁铝基层状双氢氧化物为无机粉体，一方面粉状的镁铝基层状双氢氧化物表观密度很小，加入到反应罐中后，悬浮在SBS改性沥青表面，很难与SBS改性沥青形成均匀分散，另一方面，无机镁铝基层状双氢氧化物与SBS改性沥青相容性较差，镁铝基层状双氢氧化物在SBS改性沥青中易发生沉降，因而严重影响了镁铝基层状双氢氧化物对SBS改性沥青的紫外防护作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐紫外老化改性沥青混合料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐紫外老化改性沥青混合料，该耐紫外老化改性沥青混合料由以下重量百分比的原料组成：粗集料50-70%、细集料25-35%、矿粉1-8%和耐紫外老化改性沥青2-10%，其中，粒径为16-26.5mm的粗集料为18-25%，粒径为9.5-16mm的粗集料为18-25%，粒径为4.75-9.5mm的粗集料为14-20%，粒径为2.36-4.75mm的细集料为5-10%，粒径为0-2.36mm的细集料为20-25%。粗骨料和细骨料为连续级配，并且级配合理，细骨料能够很好的填充在粗骨料的间隙中，降低了混合料本身的沉降收缩和自收缩。
作为优化，耐紫外老化改性沥青由以下重量百分比的原料组成：沥青80-90%、SBS1-10%、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物1-8%、促进剂0.01-0.1%和相容剂1-3%。
作为优化，表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物的制备方法为：将无水乙醇与去离子水按体积比为80-90:10-20配制成乙醇-水混合溶液，将含硫硅烷偶联剂与乙醇-水混合溶液按体积比为3-10:97-90配制成含硫硅烷偶联剂溶液；用体积浓度为30-50%的乙酸溶液将含硫硅烷偶联剂溶液的pH值调为6.2-6.8，将镁铝基层状双氢氧化物与含硫硅烷偶联剂溶液按质量比为55-65:45-35相混合，搅拌反应2-4h，反应结束后，将反应产物置于温度为80-120℃的烘箱中干燥至乙醇-水混合溶液挥发完全，取出干燥固体在高速粉碎机中粉碎，即得到表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物。
镁铝基层状双氢氧化物是根据专利CN102181162A中镁铝基层状双氢氧化物的制备方法所得到的；采用含硫硅烷偶联剂对镁铝基层状双氢氧化物进行表面有机改性，含硫硅烷偶联剂水解形成的硅氧键可以镁铝基层状双氢氧化物表面的羟基发生反应，形成稳定的化学键。
作为优化，含硫硅烷偶联剂为3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷、3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷或双-[3-（三乙氧基硅）丙基]二硫化物中的任意一种。
其中，3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷的结构式为：；
3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷的结构式为：；
3-巯丙基三乙氧基硅烷的结构式为：
；
双-[3-（三乙氧基硅）丙基]二硫化物的结构式为：。
作为优化，SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，促进剂为2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、2-（4-吗啡啉基硫代）苯并噻唑或N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的任意一个，相容剂为二硫化碳，沥青为道路石油沥青，其25℃的针入度为50-120dmm，软化点为45-60℃。
其中，2-硫醇基苯并噻唑的结构式为：；
二硫化二苯并噻唑的结构式为：；
N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的结构式为：；
2-（4-吗啡啉基硫代）苯并噻唑的结构式为：；
N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺的结构式为：。
作为优化，粗集料为玄武岩、花岗岩、辉绿岩中的一种或多种，细集料为天然砂、机制砂、石屑中的一种或多种，矿粉为岩浆岩、消石灰、水泥中的一种或多种。
一种耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法，该耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
（1）耐紫外老化改性沥青的制备：
（2）选用粗集料、细集料和矿粉；
（3）对步骤（1）所得的耐紫外老化改性沥青、步骤（2）所得的粗集料、细集料和矿粉进行预热处理；
（4）称取步骤（3）所得的粗集料、细集料、矿粉和耐紫外老化改性沥青，进行拌合，即得耐紫外老化改性沥青混合料。
作为优化，一种耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法，该耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
（1）耐紫外老化改性沥青的制备：
（a）分别称取沥青、SBS、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物、促进剂和相容剂；
（b）将步骤（a）称取的SBS、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物、促进剂和相容剂置于高速混合机中进行共混，得镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂；
（c）将步骤（a）称取的沥青进行加热，然后加入到反应罐中，边搅拌边加入步骤（b）得到的镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂，搅拌，混合均匀，研磨，即得耐紫外老化改性沥青；
（2）按照颗粒级配选用洁净、干燥、无风化的粗集料、细集料和矿粉；
（3）对步骤（1）所得的耐紫外老化改性沥青进行预热，对步骤（2）所得的粗集料、细集料和矿粉进行预热；
（4）分别称取步骤（3）所得的粗集料、细集料、矿粉和耐紫外老化改性沥青，将粗集料、细集料和耐紫外老化改性沥青进行拌合，然后加入矿粉，继续拌合，即得耐紫外老化改性沥青混合料。
作为优化，一种耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法，该耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
（1）耐紫外老化改性沥青的制备：
（a）按各原料所占重量百分比分别称取沥青80-90%、SBS 1-10%、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物1-8%、促进剂0.01-0.1%和相容剂1-3%；
（b）将步骤（a）称取的SBS、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物、促进剂和相容剂置于高速混合机中进行共混，共混温度为60-100℃，共混时间为10-20min，得镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂；表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物与SBS在共混的过程中，镁铝基层状双氢氧化物表面化学结合的含硫硅烷偶联剂中的巯基、二硫键或硫基在促进剂的作用下可与SBS分子链中的双键发生反应，使镁铝基层状双氢氧化物与SBS也形成化学结合；镁铝基层状双氢氧化物与SBS形成复合物后用于沥青改性，解决了粉状镁铝基层状双氢氧化物悬浮在沥青表面难以分散的难题；
（c）将步骤（a）称取的沥青加热到150-170℃，加入到带搅拌器和胶体磨的反应罐中，启动搅拌器，边搅拌边加入步骤（b）得到的镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂，在温度为150-170℃下搅拌3-8min，混合均匀，然后启动胶体磨，研磨20-50min，停止胶体磨，即得耐紫外老化改性沥青；SBS在搅拌和胶体磨分散作用下以网络结构稳定在沥青中，与SBS形成化学结合的镁铝基层状双氢氧化物也能够均匀稳定地分散在SBS改性沥青体系中，而不会发生沉淀；由于镁铝基层状双氢氧化物与SBS形成了化学结合，可以均匀的分散在SBS改性沥青中，镁铝基层状双氢氧化物由层状主体双金属氢氧化物层板和层间客体阴离子构成多级叠加的层状结构，紫外线在通过多级层板时，会在层板界面上发生多级反射，对紫外线具有优良的物理屏蔽作用，因此镁铝基层状双氢氧化物能够更好地发挥其对SBS改性沥青的紫外防护作用，尤其是镁铝基层状双氢氧化物以化学结合的方式分散在SBS网络结构中，其对SBS的紫外防护效果更好，可有效避免紫外光对SBS的降解作用，从而显著提高SBS改性沥青的抗紫外老化能力；
（2）按照颗粒级配选用洁净、干燥、无风化的粗集料、细集料和矿粉，粗集料、细集料和矿粉符合《公路沥青路面施工技术规范》中的相关技术要求；
（3）对步骤（1）所得的耐紫外老化改性沥青在160-180℃下进行预热，预热时间为1-2h，对步骤（2）所得的粗集料、细集料和矿粉在180-200℃下进行预热，预热时间为3-5h；
（4）按各原料所占重量百分比分别称取步骤（3）所得的粗集料50-70%、细集料25-35%、矿粉1-8%和耐紫外老化改性沥青2-10%，将粗集料、细集料和耐紫外老化改性沥青在150-170℃下进行拌合，搅拌速度为30-60r/min，拌和时间为55-65s，然后加入矿粉，继续在150-170℃下进行拌合，搅拌速度为30-60r/min，拌和时间为55-65s，即得耐紫外老化改性沥青混合料。
作为优化，步骤（c）中停止胶体磨后，继续搅拌1-3h，混合均匀。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一是本发明一种耐紫外老化改性沥青混合料及其制备方法，采用含硫硅烷偶联剂对镁铝基层状双氢氧化物进行表面有机改性，含硫硅烷偶联剂水解形成的硅氧键可以镁铝基层状双氢氧化物表面的羟基发生反应，形成稳定的化学键；表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物与SBS在共混的过程中，镁铝基层状双氢氧化物表面化学结合的含硫硅烷偶联剂中的巯基、二硫键或硫基在促进剂的作用下可与SBS分子链中的双键发生反应，使镁铝基层状双氢氧化物与SBS也形成化学结合；镁铝基层状双氢氧化物与SBS形成复合物后用于沥青改性，解决了粉状镁铝基层状双氢氧化物悬浮在沥青表面难以分散的难题；
二是本发明一种耐紫外老化改性沥青混合料及其制备方法，SBS在搅拌和胶体磨分散作用下以网络结构稳定在沥青中，与SBS形成化学结合的镁铝基层状双氢氧化物也能够均匀稳定地分散在SBS改性沥青体系中，而不会发生沉淀；由于镁铝基层状双氢氧化物与SBS形成了化学结合，可以均匀的分散在SBS改性沥青中，镁铝基层状双氢氧化物由层状主体双金属氢氧化物层板和层间客体阴离子构成多级叠加的层状结构，紫外线在通过多级层板时，会在层板界面上发生多级反射，对紫外线具有优良的物理屏蔽作用，因此镁铝基层状双氢氧化物能够更好地发挥其对SBS改性沥青的紫外防护作用，尤其是镁铝基层状双氢氧化物以化学结合的方式分散在SBS网络结构中，其对SBS的紫外防护效果更好，可有效避免紫外光对SBS的降解作用，从而显著提高SBS改性沥青的抗紫外老化能力。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种耐紫外老化改性沥青混合料，该耐紫外老化改性沥青混合料由以下重量百分比的原料组成：玄武岩粗集料50%、天然砂细集料35%、岩浆岩矿粉8%和耐紫外老化改性沥青7%，其中，粒径为16-26.5mm的玄武岩粗集料为18%，粒径为9.5-16mm的玄武岩粗集料为18%，粒径为4.75-9.5mm的玄武岩粗集料为14%，粒径为2.36-4.75mm的玄武岩细集料为10%，粒径为0-2.36mm的玄武岩细集料为25%。
耐紫外老化改性沥青由以下重量百分比的原料组成：沥青80%、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物10%、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物8%、2-硫醇基苯并噻唑0.1%和二硫化碳1.9%，其中，沥青为道路石油沥青，其25℃的针入度为50dmm，软化点为45℃。
表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物的制备方法为：将无水乙醇与去离子水按体积比为80:20配制成乙醇-水混合溶液，将3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷与乙醇-水混合溶液按体积比为3:97配制成3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷溶液；用体积浓度为30%的乙酸溶液将3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷溶液的pH值调为6.2，将镁铝基层状双氢氧化物与3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷溶液按质量比为55:45相混合，搅拌反应2h，反应结束后，将反应产物置于温度为80℃的烘箱中干燥至乙醇-水混合溶液挥发完全，取出干燥固体在高速粉碎机中粉碎，即得到表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物。
采用上述原料制备一种耐紫外老化改性沥青混合料，该耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
（1）耐紫外老化改性沥青的制备：
（a）按各原料所占重量百分比分别称取沥青80%、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物10%、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物8%、2-硫醇基苯并噻唑0.1%和二硫化碳1.9%；
（b）将步骤（a）称取的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物、2-硫醇基苯并噻唑和二硫化碳置于高速混合机中进行共混，共混温度为60℃，共混时间为10min，得镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂；
（c）将步骤（a）称取的沥青加热到150℃，加入到带搅拌器和胶体磨的反应罐中，启动搅拌器，边搅拌边加入步骤（b）得到的镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂，在温度为150℃下搅拌3min，混合均匀，然后启动胶体磨，研磨20min，停止胶体磨，继续搅拌1h，混合均匀，即得耐紫外老化改性沥青；
（2）按照颗粒级配选用洁净、干燥、无风化的玄武岩粗集料、天然砂细集料、岩浆岩矿粉，玄武岩粗集料、天然砂细集料、岩浆岩矿粉符合《公路沥青路面施工技术规范》中的相关技术要求；
（3）对步骤（1）所得的耐紫外老化改性沥青在160℃下进行预热，预热时间为1h，对步骤（2）所得的玄武岩粗集料、天然砂细集料、岩浆岩矿粉在180℃下进行预热，预热时间为3h；
（4）按各原料所占重量百分比分别称取步骤（3）所得的玄武岩粗集料50%、天然砂细集料35%、岩浆岩矿粉8%和耐紫外老化改性沥青7%，将玄武岩粗集料、天然砂细集料和耐紫外老化改性沥青在150℃下进行拌合，搅拌速度为30r/min，拌和时间为55s，然后加入岩浆岩矿粉，继续在150℃下进行拌合，搅拌速度为30r/min，拌和时间为55s，即得耐紫外老化改性沥青混合料。
实施例2：
一种耐紫外老化改性沥青混合料，该耐紫外老化改性沥青混合料由以下重量百分比的原料组成：花岗岩粗集料55%、机制砂细集料28%、消石灰矿粉8%和耐紫外老化改性沥青9%，其中，粒径为16-26.5mm的花岗岩粗集料为20%，粒径为9.5-16mm的花岗岩粗集料为20%，粒径为4.75-9.5mm的花岗岩粗集料为15%，粒径为2.36-4.75mm的机制砂细集料为6%，粒径为0-2.36mm的机制砂细集料为22%。
耐紫外老化改性沥青由以下重量百分比的原料组成：沥青82%、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物 8.98%、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物8%、二硫化二苯并噻唑0.02%和二硫化碳1%，其中，沥青为道路石油沥青，其25℃的针入度为60dmm，软化点为48℃。
表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物的制备方法为：将无水乙醇与去离子水按体积比为82:18配制成乙醇-水混合溶液，将3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷与乙醇-水混合溶液按体积比为4:96配制成3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷溶液；用体积浓度为35%的乙酸溶液将3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷溶液的pH值调为6.3，将镁铝基层状双氢氧化物与3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷溶液按质量比为58:42相混合，搅拌反应2.5h，反应结束后，将反应产物置于温度为88℃的烘箱中干燥至乙醇-水混合溶液挥发完全，取出干燥固体在高速粉碎机中粉碎，即得到表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物。
采用上述原料制备一种耐紫外老化改性沥青混合料，该耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
（1）耐紫外老化改性沥青的制备：
（a）按各原料所占重量百分比分别称取沥青82%、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物8.98%、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物8%、二硫化二苯并噻唑0.02%和二硫化碳1%；
（b）将步骤（a）称取的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物 、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物、二硫化二苯并噻唑和二硫化碳置于高速混合机中进行共混，共混温度为70℃，共混时间为12min，得镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂；
（c）将步骤（a）称取的沥青加热到155℃，加入到带搅拌器和胶体磨的反应罐中，启动搅拌器，边搅拌边加入步骤（b）得到的镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂，在温度为155℃下搅拌4min，混合均匀，然后启动胶体磨，研磨25min，停止胶体磨，继续搅拌1.5h，混合均匀，即得耐紫外老化改性沥青；
（2）按照颗粒级配选用洁净、干燥、无风化的花岗岩粗集料、机制砂细集料和消石灰矿粉，花岗岩粗集料、机制砂细集料和消石灰矿粉符合《公路沥青路面施工技术规范》中的相关技术要求；
（3）对步骤（1）所得的耐紫外老化改性沥青在165℃下进行预热，预热时间为1.2h，对步骤（2）所得的花岗岩粗集料、机制砂细集料和消石灰矿粉在185℃下进行预热，预热时间为3.5h；
（4）按各原料所占重量百分比分别称取步骤（3）所得的花岗岩粗集料55%、机制砂细集料28%、消石灰矿粉8%和耐紫外老化改性沥青9%，将花岗岩粗集料、机制砂细集料和耐紫外老化改性沥青在155℃下进行拌合，搅拌速度为35r/min，拌和时间为58s，然后加入消石灰矿粉，继续在155℃下进行拌合，搅拌速度为35r/min，拌和时间为58s，即得耐紫外老化改性沥青混合料。
实施例3：
一种耐紫外老化改性沥青混合料，该耐紫外老化改性沥青混合料由以下重量百分比的原料组成：辉绿岩粗集料60%、石屑细集料30%、水泥矿粉5%和耐紫外老化改性沥青5%，其中，粒径为16-26.5mm的辉绿岩粗集料为21.5%，粒径为9.5-16mm的辉绿岩粗集料为21.5%，粒径为4.75-9.5mm的辉绿岩粗集料为17%，粒径为2.36-4.75mm的石屑细集料为8%，粒径为0-2.36mm的石屑细集料为22%。
耐紫外老化改性沥青由以下重量百分比的原料组成：沥青85%、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物7.95%、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物5%、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺0.05%和二硫化碳2%，其中，沥青为道路石油沥青，其25℃的针入度为85dmm，软化点为52℃。
表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物的制备方法为：将无水乙醇与去离子水按体积比为85:15配制成乙醇-水混合溶液，将3-巯丙基三乙氧基硅烷与乙醇-水混合溶液按体积比为6:94配制成3-巯丙基三乙氧基硅烷溶液；用体积浓度为40%的乙酸溶液将3-巯丙基三乙氧基硅烷溶液的pH值调为6.5，将镁铝基层状双氢氧化物与3-巯丙基三乙氧基硅烷溶液按质量比为60:40相混合，搅拌反应3h，反应结束后，将反应产物置于温度为100℃的烘箱中干燥至乙醇-水混合溶液挥发完全，取出干燥固体在高速粉碎机中粉碎，即得到表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物。
采用上述原料制备一种耐紫外老化改性沥青混合料，该耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
（1）耐紫外老化改性沥青的制备：
（a）按各原料所占重量百分比分别称取沥青85%、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物7.95%、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物5%、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺0.05%和二硫化碳2%；
（b）将步骤（a）称取的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺和二硫化碳置于高速混合机中进行共混，共混温度为80℃，共混时间为15min，得镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂；
（c）将步骤（a）称取的沥青加热到160℃，加入到带搅拌器和胶体磨的反应罐中，启动搅拌器，边搅拌边加入步骤（b）得到的镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂，在温度为160℃下搅拌5min，混合均匀，然后启动胶体磨，研磨35min，停止胶体磨，继续搅拌2h，混合均匀，即得耐紫外老化改性沥青；
（2）按照颗粒级配选用洁净、干燥、无风化的辉绿岩粗集料、石屑细集料和水泥矿粉，辉绿岩粗集料、石屑细集料和水泥矿粉符合《公路沥青路面施工技术规范》中的相关技术要求；
（3）对步骤（1）所得的耐紫外老化改性沥青在170℃下进行预热，预热时间为1.5h，对步骤（2）所得的辉绿岩粗集料、石屑细集料和水泥矿粉在190℃下进行预热，预热时间为4h；
（4）按各原料所占重量百分比分别称取步骤（3）所得的辉绿岩粗集料60%、石屑细集料30%、水泥矿粉5%和耐紫外老化改性沥青5%，将辉绿岩粗集料、石屑细集料和耐紫外老化改性沥青在160℃下进行拌合，搅拌速度为45r/min，拌和时间为60s，然后加入水泥矿粉，继续在160℃下进行拌合，搅拌速度为45r/min，拌和时间为60s，即得耐紫外老化改性沥青混合料。
实施例4：
一种耐紫外老化改性沥青混合料，该耐紫外老化改性沥青混合料由以下重量百分比的原料组成：玄武岩和花岗岩的混合物粗集料65%、天然砂和机制砂的混合物细集料32%、岩浆岩和消石灰的混合物矿粉1%和耐紫外老化改性沥青2%，其中，粒径为16-26.5mm的玄武岩和花岗岩的混合物粗集料为22%，粒径为9.5-16mm的玄武岩和花岗岩的混合物粗集料为23%，粒径为4.75-9.5mm的玄武岩和花岗岩的混合物粗集料为20%，粒径为2.36-4.75mm的天然砂和机制砂的混合物细集料为10%，粒径为0-2.36mm的天然砂和机制砂的混合物细集料为22%。
耐紫外老化改性沥青由以下重量百分比的原料组成：沥青88%、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物2.5%、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物6.92%、2-（4-吗啡啉基硫代）苯并噻唑0.08%和二硫化碳2.5%，其中，沥青为道路石油沥青，其25℃的针入度为110dmm，软化点为55℃。
表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物的制备方法为：将无水乙醇与去离子水按体积比为88:12配制成乙醇-水混合溶液，将双-[3-（三乙氧基硅）丙基]二硫化物与乙醇-水混合溶液按体积比为8:92配制成双-[3-（三乙氧基硅）丙基]二硫化物溶液；用体积浓度为45%的乙酸溶液将双-[3-（三乙氧基硅）丙基]二硫化物溶液的pH值调为6.7，将镁铝基层状双氢氧化物与双-[3-（三乙氧基硅）丙基]二硫化物溶液按质量比为62:38相混合，搅拌反应3.5h，反应结束后，将反应产物置于温度为110℃的烘箱中干燥至乙醇-水混合溶液挥发完全，取出干燥固体在高速粉碎机中粉碎，即得到表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物。
采用上述原料制备一种耐紫外老化改性沥青混合料，该耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
（1）耐紫外老化改性沥青的制备：
（a）按各原料所占重量百分比分别称取沥青88%、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物2.5%、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物6.92%、2-（4-吗啡啉基硫代）苯并噻唑0.08%和二硫化碳2.5%；
（b）将步骤（a）称取的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物 、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物、2-（4-吗啡啉基硫代）苯并噻唑和二硫化碳置于高速混合机中进行共混，共混温度为90℃，共混时间为18min，得镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂；
（c）将步骤（a）称取的沥青加热到165℃，加入到带搅拌器和胶体磨的反应罐中，启动搅拌器，边搅拌边加入步骤（b）得到的镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂，在温度为165℃下搅拌7min，混合均匀，然后启动胶体磨，研磨45min，停止胶体磨，继续搅拌2.5h，混合均匀，即得耐紫外老化改性沥青；
（2）按照颗粒级配选用洁净、干燥、无风化的玄武岩和花岗岩的混合物粗集料、天然砂和机制砂的混合物细集料和岩浆岩和消石灰的混合物矿粉，玄武岩和花岗岩的混合物粗集料和天然砂和机制砂的混合物细集料、岩浆岩和消石灰的混合物矿粉符合《公路沥青路面施工技术规范》中的相关技术要求；
（3）对步骤（1）所得的耐紫外老化改性沥青在175℃下进行预热，预热时间为1.8h，对步骤（2）所得的玄武岩和花岗岩的混合物粗集料、天然砂和机制砂的混合物细集料和岩浆岩和消石灰的混合物矿粉在195℃下进行预热，预热时间为4.5h；
（4）按各原料所占重量百分比分别称取步骤（3）所得的玄武岩和花岗岩的混合物粗集料65%、天然砂和机制砂的混合物细集料32%、岩浆岩和消石灰的混合物矿粉1%和耐紫外老化改性沥青2%，将玄武岩和花岗岩的混合物粗集料、天然砂和机制砂的混合物细集料和耐紫外老化改性沥青在165℃下进行拌合，搅拌速度为55r/min，拌和时间为62s，然后加入岩浆岩和消石灰的混合物矿粉，继续在165℃下进行拌合，搅拌速度为55r/min，拌和时间为62s，即得耐紫外老化改性沥青混合料。
实施例5：
一种耐紫外老化改性沥青混合料，该耐紫外老化改性沥青混合料由以下重量百分比的原料组成：玄武岩、花岗岩和辉绿岩粗混合物粗集料70%、天然砂、机制砂和石屑混合物细集料25%、岩浆岩、消石灰和水泥混合物矿粉1%和耐紫外老化改性沥青4%，其中，粒径为16-26.5mm的玄武岩、花岗岩和辉绿岩粗混合物粗集料为25%，粒径为9.5-16mm的玄武岩、花岗岩和辉绿岩粗混合物粗集料为25%，粒径为4.75-9.5mm的玄武岩、花岗岩和辉绿岩粗混合物粗集料为20%，粒径为2.36-4.75mm的天然砂、机制砂和石屑混合物细集料为10%，粒径为0-2.36mm的天然砂、机制砂和石屑混合物细集料为15%。
耐紫外老化改性沥青由以下重量百分比的原料组成：沥青90%、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物 1%、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物6%、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺0.01%和二硫化碳2.99%，其中，沥青为道路石油沥青，其25℃的针入度为120dmm，软化点为60℃。
表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物的制备方法为：将无水乙醇与去离子水按体积比为90:10配制成乙醇-水混合溶液，将3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷与乙醇-水混合溶液按体积比为10:90配制成3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷溶液；用体积浓度为50%的乙酸溶液将3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷溶液的pH值调为6.8，将镁铝基层状双氢氧化物与3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷溶液按质量比为65:35相混合，搅拌反应4h，反应结束后，将反应产物置于温度为120℃的烘箱中干燥至乙醇-水混合溶液挥发完全，取出干燥固体在高速粉碎机中粉碎，即得到表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物。
采用上述原料制备一种耐紫外老化改性沥青混合料，该耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
（1）耐紫外老化改性沥青的制备：
（a）按各原料所占重量百分比分别称取沥青90%、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物1%、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物6%、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺0.01%和二硫化碳2.99%；
（b）将步骤（a）称取的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺和二硫化碳置于高速混合机中进行共混，共混温度为100℃，共混时间为20min，得镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂；
（c）将步骤（a）称取的沥青加热到170℃，加入到带搅拌器和胶体磨的反应罐中，启动搅拌器，边搅拌边加入步骤（b）得到的镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂，在温度为170℃下搅拌8min，混合均匀，然后启动胶体磨，研磨50min，停止胶体磨，继续搅拌3h，混合均匀，即得耐紫外老化改性沥青；
（2）按照颗粒级配选用洁净、干燥、无风化的玄武岩、花岗岩和辉绿岩粗混合物粗集料、天然砂、机制砂和石屑混合物细集料和岩浆岩、消石灰和水泥混合物矿粉，玄武岩、花岗岩和辉绿岩粗混合物粗集料、天然砂、机制砂和石屑混合物细集料和岩浆岩、消石灰和水泥混合物矿粉符合《公路沥青路面施工技术规范》中的相关技术要求；
（3）对步骤（1）所得的耐紫外老化改性沥青在180℃下进行预热，预热时间为2h，对步骤（2）所得的玄武岩、花岗岩和辉绿岩粗混合物粗集料、天然砂、机制砂和石屑混合物细集料和岩浆岩、消石灰和水泥混合物矿粉在200℃下进行预热，预热时间为5h；
（4）按各原料所占重量百分比分别称取步骤（3）所得的玄武岩、花岗岩和辉绿岩粗混合物粗集料70%、天然砂、机制砂和石屑混合物细集料25%、岩浆岩、消石灰和水泥混合物矿粉1%和耐紫外老化改性沥青4%，将玄武岩、花岗岩和辉绿岩粗混合物粗集料、岩浆岩、消石灰和水泥混合物细集料和耐紫外老化改性沥青在170℃下进行拌合，搅拌速度为60r/min，拌和时间为65s，然后加入岩浆岩、消石灰和水泥混合物矿粉，继续在170℃下进行拌合，搅拌速度为60r/min，拌和时间为65s，即得耐紫外老化改性沥青混合料。
对比例：
一种耐紫外老化改性沥青混合料，该耐紫外老化改性沥青混合料由以下重量百分比的原料组成：辉绿岩粗集料60%、石屑细集料30%、水泥矿粉5%和耐紫外老化改性沥青5%，其中，粒径为16-26.5mm的辉绿岩粗集料为21.5%，粒径为9.5-16mm的辉绿岩粗集料为21.5%，粒径为4.75-9.5mm的辉绿岩粗集料为17%，粒径为2.36-4.75mm的石屑细集料为8%，粒径为0-2.36mm的石屑细集料为22%。
耐紫外老化改性沥青由以下重量百分比的原料组成：沥青85%、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物7.95%、镁铝基层状双氢氧化物5%和二硫化碳2.05%，其中，沥青为道路石油沥青，其25℃的针入度为85dmm，软化点为52℃。
采用上述原料制备一种耐紫外老化改性沥青混合料，该耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
（1）耐紫外老化改性沥青的制备：
（a）按各原料所占重量百分比分别称取沥青85%、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物7.95%、镁铝基层状双氢氧化物5%和二硫化碳2.05%；
（b）将步骤（a）称取的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物、镁铝基层状双氢氧化物和二硫化碳置于高速混合机中进行共混，共混温度为80℃，共混时间为15min，得混合料；
（c）将步骤（a）称取的沥青加热到160℃，加入到带搅拌器和胶体磨的反应罐中，启动搅拌器，边搅拌边加入步骤（b）得到的混合料，在温度为160℃下搅拌5min，混合均匀，然后启动胶体磨，研磨35min，停止胶体磨，继续搅拌2h，混合均匀，即得耐紫外老化改性沥青；
（2）按照颗粒级配选用洁净、干燥、无风化的辉绿岩粗集料、石屑细集料和水泥矿粉，辉绿岩粗集料、石屑细集料和水泥矿粉符合《公路沥青路面施工技术规范》中的相关技术要求；
（3）对步骤（1）所得的耐紫外老化改性沥青在170℃下进行预热，预热时间为1.5h，对步骤（2）所得的辉绿岩粗集料、石屑细集料和水泥矿粉在190℃下进行预热，预热时间为4h；
（4）按各原料所占重量百分比分别称取步骤（3）所得的辉绿岩粗集料60%、石屑细集料30%、水泥矿粉5%和耐紫外老化改性沥青5%，将辉绿岩粗集料、石屑细集料和耐紫外老化改性沥青在160℃下进行拌合，搅拌速度为45r/min，拌和时间为60s，然后加入水泥矿粉，继续在160℃下进行拌合，搅拌速度为45r/min，拌和时间为60s，即得耐紫外老化改性沥青混合料。
效果例：
（1）实验样品：发明实施例1至5所制得的耐紫外老化改性沥青混合料和对比例所制得的耐紫外老化改性沥青混合料。
（2）实验方法：对实验样品分别进行紫外加速老化实验，实验方法为紫外光强度为1400μW/cm2，温度为70℃，老化时间为5天和10天，测试实验样品的软化点（反映实验样品的高温抗变形性）和5℃延度（反映实验样品的低温抗裂性），测试结果见表1。
表1 实验样品紫外老化前后性能变化
（3）实验结果：
从表1中可以看出，紫外老化5天后，本发明实施例1至5所制得的耐紫外老化改性沥青混合料的软化点增大值为1.7-2.2℃之间，5℃延度降低值为40.4-50.0cm之间，而对比例所制得的耐紫外老化改性沥青混合料的软化点增大值为5.2℃，5℃延度降低值为80.1cm，紫外老化10天后，本发明实施例1至5所制得的耐紫外老化改性沥青混合料的软化点比老化5天后的增大值为4.2-5℃之间，5℃延度比老化5天后降低值为32-44.9cm之间，而对比例所制得的耐紫外老化改性沥青混合料的软化点比老化5天后增大值为6.4℃，5℃延度比老化5天后降低值为47.6cm，本发明实施例1至5所制得的耐紫外老化改性沥青混合料的软化点增大值和5℃延度降低值均小于对比例所制得的耐紫外老化改性沥青混合料，并随着老化时间的延长，本发明实施例1至5所制得的耐紫外老化改性沥青混合料的软化点增大值和5℃延度降低值差距增大，实验结果表明，本发明实施例1至5所制得的耐紫外老化改性沥青混合料具有很好的抗紫外老化能力。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种耐紫外老化改性沥青混合料，其特征在于，该耐紫外老化改性沥青混合料由以下重量百分比的原料组成：粗集料50-70%、细集料25-35%、矿粉1-8%和耐紫外老化改性沥青2-10%，其中，粒径为16-26.5mm的粗集料为18-25%，粒径为9.5-16mm的粗集料为18-25%，粒径为4.75-9.5mm的粗集料为14-20%，粒径为2.36-4.75mm的细集料为5-10%，粒径为0-2.36mm的细集料为20-25%。
2.根据权利要求1所述的一种耐紫外老化改性沥青混合料，其特征在于，所述耐紫外老化改性沥青由以下重量百分比的原料组成：沥青80-90%、SBS 1-10%、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物1-8%、促进剂0.01-0.1%和相容剂1-3%。
3.根据权利要求2所述的一种耐紫外老化改性沥青混合料，其特征在于，所述表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物的制备方法为：将无水乙醇与去离子水按体积比为80-90:10-20配制成乙醇-水混合溶液，将含硫硅烷偶联剂与乙醇-水混合溶液按体积比为3-10:97-90配制成含硫硅烷偶联剂溶液；用体积浓度为30-50%的乙酸溶液将含硫硅烷偶联剂溶液的pH值调为6.2-6.8，将镁铝基层状双氢氧化物与含硫硅烷偶联剂溶液按质量比为55-65:45-35相混合，搅拌反应2-4h，反应结束后，将反应产物置于温度为80-120℃的烘箱中干燥至乙醇-水混合溶液挥发完全，取出干燥固体在高速粉碎机中粉碎，即得到表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物。
4.根据权利要求3所述的一种耐紫外老化改性沥青混合料，其特征在于：所述含硫硅烷偶联剂为3-硫氰基丙基三乙氧基硅烷、3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷或双-[3-（三乙氧基硅）丙基]二硫化物中的任意一种。
5.根据权利要求4所述的一种耐紫外老化改性沥青混合料，其特征在于：所述SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，所述促进剂为2-硫醇基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、2-（4-吗啡啉基硫代）苯并噻唑或N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺中的任意一个，所述相容剂为二硫化碳，所述沥青为道路石油沥青，其25℃的针入度为50-120dmm，软化点为45-60℃。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种耐紫外老化改性沥青混合料，其特征在于：所述粗集料为玄武岩、花岗岩、辉绿岩中的一种或多种，所述细集料为天然砂、机制砂、石屑中的一种或多种，所述矿粉为岩浆岩、消石灰、水泥中的一种或多种。
7.一种耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法，其特征在于，该耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
（1）耐紫外老化改性沥青的制备：
（2）选用粗集料、细集料和矿粉；
（3）对步骤（1）所得的耐紫外老化改性沥青、步骤（2）所得的粗集料、细集料和矿粉进行预热处理；
（4）称取步骤（3）所得的粗集料、细集料、矿粉和耐紫外老化改性沥青，进行拌合，即得耐紫外老化改性沥青混合料。
8.根据权利要求7所述的一种耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法，其特征在于，该耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
（1）耐紫外老化改性沥青的制备：
（a）分别称取沥青、SBS、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物、促进剂和相容剂；
（b）将步骤（a）称取的SBS、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物、促进剂和相容剂置于高速混合机中进行共混，得镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂；
（c）将步骤（a）称取的沥青进行加热，然后加入到反应罐中，边搅拌边加入步骤（b）得到的镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂，搅拌，混合均匀，研磨，即得耐紫外老化改性沥青；
（2）按照颗粒级配选用洁净、干燥、无风化的粗集料、细集料和矿粉；
（3）对步骤（1）所得的耐紫外老化改性沥青进行预热，对步骤（2）所得的粗集料、细集料和矿粉进行预热；
（4）分别称取步骤（3）所得的粗集料、细集料、矿粉和耐紫外老化改性沥青，将粗集料、细集料和耐紫外老化改性沥青进行拌合，然后加入矿粉，继续拌合，即得耐紫外老化改性沥青混合料。
9.根据权利要求8所述的一种耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法，其特征在于，该耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
（1）耐紫外老化改性沥青的制备：
（a）按各原料所占重量百分比分别称取沥青80-90%、SBS 1-10%、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物1-8%、促进剂0.01-0.1%和相容剂1-3%；
（b）将步骤（a）称取的SBS、表面有机改性镁铝基层状双氢氧化物、促进剂和相容剂置于高速混合机中进行共混，共混温度为60-100℃，共混时间为10-20min，得镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂；
（c）将步骤（a）称取的沥青加热到150-170℃，加入到带搅拌器和胶体磨的反应罐中，启动搅拌器，边搅拌边加入步骤（b）得到的镁铝基层状双氢氧化物/SBS复合改性剂，在温度为150-170℃下搅拌3-8min，混合均匀，然后启动胶体磨，研磨20-50min，停止胶体磨，即得耐紫外老化改性沥青；
（2）按照颗粒级配选用洁净、干燥、无风化的粗集料、细集料和矿粉，所述粗集料、细集料和矿粉符合《公路沥青路面施工技术规范》中的相关技术要求；
（3）对步骤（1）所得的耐紫外老化改性沥青在160-180℃下进行预热，预热时间为1-2h，对步骤（2）所得的粗集料、细集料和矿粉在180-200℃下进行预热，预热时间为3-5h；
（4）按各原料所占重量百分比分别称取步骤（3）所得的粗集料50-70%、细集料25-35%、矿粉1-8%和耐紫外老化改性沥青2-10%，将粗集料、细集料和耐紫外老化改性沥青在150-170℃下进行拌合，搅拌速度为30-60r/min，拌和时间为55-65s，然后加入矿粉，继续在150-170℃下进行拌合，搅拌速度为30-60r/min，拌和时间为55-65s，即得耐紫外老化改性沥青混合料。
10.根据权利要求9所述的一种耐紫外老化改性沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述步骤（c）中停止胶体磨后，继续搅拌1-3h，混合均匀。
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