CN109851283A - 一种橡塑合金改性沥青混凝土的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沥青及沥青混凝土领域，具体涉及一种橡塑合金改性沥青混凝土的施工方法。所述施工方法包括：(1)橡塑合金改性沥青混凝土的拌和：采用湿法拌和或干法拌和；(2)将拌合的橡塑合金改性沥青混凝土摊铺于路面的中上面层，进行碾压；(3)将经碾压后的路面在养生后，开放交通；该方法拓宽了沥青改性剂种类，施工方法简单便捷，工艺简化，降低改性成本，无需特殊设备，橡塑合金湿法施工工艺，较橡胶粉改性沥青可长距离运输，储存稳定性好，性能可达甚至超过传统SBS Ⅰ‑D改性沥青混凝土的性能，高温性能更突出，且成本可降低10～20％；施工工艺简单，省去了改性沥青的制作过程，施工质量和施工效率有明显的提高。

Description

一种橡塑合金改性沥青混凝土的施工方法

技术领域

本发明涉及沥青及沥青混凝土施工领域，具体涉及一种橡塑合金改性沥青混凝土的施工方法。

背景技术

随着我国交通运输业的发展，对路用沥青材料的技术性能提出了越来越高的要求。与此同时，国内社会也面临着废旧塑料和废旧橡胶轮胎带来的严重污染问题，如何回收再利用这些资源成为了一大重要课题。近年来，随着废旧材料回收利用技术的发展，橡胶粉已成为仅次于SBS的一种主要沥青改性材料，废旧橡胶粉用于改性沥青，不仅可以实现“黑色垃圾”资源化、无害化的利用，而且可以改善沥青的性能，且用废轮胎橡胶粉改性沥青铺筑的路面还具有抗滑性好、充分降噪和良好耐久性等特点。但与此同时，单一的橡胶改性沥青存在一定局限性，胶粉加入沥青中改善其性能的同时导致沥青粘度增加，改性沥青需要被加热到更高温度才能获得足够的流动性来拌合、摊铺、压实，这会导致沥青生产和摊铺过程中消耗更多能源并产生更多温室气体。单一胶粉改性剂由于与沥青的配伍性差及自身性能缺陷等因素只能改善沥青部分性能，且储存稳定性差不能长距离运输，限制了橡胶改性沥青的大规模使用。随着“白色污染”问题的日益严峻，如何将废旧塑料变废为宝成为了一大课题。塑料作为一种新型材料应用于改性沥青领域，可明显改善沥青的低温性能，但有关废旧塑料改性沥青在路面上的实际应用鲜有报道。塑料与橡胶的溶解度参数比较接近，相互间具有较好的扩散、渗透能力，因此，通过借鉴金属合金的制备原理，通过分子结构设计和相结构设计，借鉴高分子化学中等密度化学力理论模型，使废旧塑料与废旧橡胶在高温高压下密炼熔融、融合，使其优势互补，制备橡塑合金的改性剂粒子可拓宽沥青改性剂种类，同时，橡塑合金的改性剂可制备成改性沥青湿法应用于沥青混凝土，也可干法直投于沥青拌和楼制备沥青混凝土。湿法制备橡塑合金改性沥青的工艺与传统SBS改性沥青制备工艺相似，不需要特殊的改性设备，无任何成本投入；干法制备橡塑合金改性沥青混凝土简单便捷，其性能指标相当于4％SBS改性沥青，储存稳定性良好，成本下降约10～20％。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提出一种橡塑合金改性沥青混凝土的施工方法，该方法克服了单一用废旧胶粉改性沥青和塑料改性沥青无法兼顾改善沥青高低温性能的缺陷，使施工操作便捷，工艺简化，降低改性成本，稳定控制性能，进一步提高路面性能、控制施工温度、缩短施工工期、保证施工质量，快速开放交通，延长路面使用寿命。

具体地，本发明所提出的施工方法，包括：

(1)橡塑合金改性沥青混凝土的拌和：采用湿法或干法拌和；

所述湿法拌合为：

1.1)制备橡塑合金改性沥青，改性剂掺量12～15％；

1.2)将橡塑合金改性沥青与热集料拌合90-180s，再加入矿粉拌和90-180s；

所述干法拌合为：

1.1)将橡塑合金改性剂直投于混合料拌合锅中干拌，TPE掺量为混合料总量的0.2～0.4％，橡塑合金改性沥青混凝土的油石比为4.6％～5.3％；

1.2)再加入沥青及矿粉拌和90-180s；

(2)将拌合的橡塑合金改性沥青混凝土摊铺于路面的中上面层，进行碾压；

(3)将经碾压后的路面在养生后，开放交通。

本发明所述施工方法的步骤(1)中：

所述橡塑合金改性剂由包括如下重量份的原料制备而成(仅由如下原料制备而成)：塑料和硫化胶粉的重量份为5-7份、树脂的重量份为1.5-3.5份、活化剂/抗老化剂的重量份为2.0-3.5份，外掺脱硫稳定剂的含量占所有原料的1.0-1.5‰。

本发明所述的橡塑合金改性剂，其中：

所述塑料选自聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等废旧塑料中的一种或多种；优选聚乙烯。

所述硫化胶粉由废旧橡胶粉脱硫活化处理制得，所述脱硫活化所使用的活化剂/抗老化剂为石油基类(L-A)、煤焦油类(L-B)和De-link类(L-C)或植物油类(S-1)活化剂的一种。为了使活化效果更好，先将废胶粉和活化剂在高速混合机中混合，然后在双辊开炼机翻炼冷却破碎成细粉。

优选地，所述硫化胶粉和塑料的重量比为9：1-19：1，更优选15:1-19:1。

所述树脂为合成石油树脂或天然石油树脂，石油树脂选自链烷烃石油树脂、双环戊二烯树脂、芳烃石油树脂中的一种，所述天然石油树脂选自聚萜烯树脂、萜烯酚树脂、松香、松香酯以及改性松香酯中的一种或多种；

所述活化剂/抗老化剂选自石油类、煤焦油类和De-link类或植物油类活化剂的一种。当采用湿法拌和时，所述活化剂/抗老化剂优选使用石油基类(L-A)。

本发明同时提供上述橡塑合金改性剂的制备方法，将所述原料经熔融，120-140℃，0.4-0.6Mpa压力下，一次密炼时间5-10分钟，经挤出得到。

本领域技术人员可以理解，上述挤出是指采用本领域的螺杆挤出机进行挤出，特别使用双螺杆挤出机造粒得到。

所述橡塑合金改性沥青，所述橡塑合金改性剂占所述橡塑合金改性沥青总重量的12％-15％。

本发明所述的橡塑合金改性沥青包括所述橡塑合金改性剂和基质沥青。

所述的橡塑合金改性沥青的制备方法，所述湿法拌和，优选如下：

将所述橡塑合金改性剂加入基质沥青，高速剪切30-60min，高速剪切后加入稳定剂经发育即得。

所述制备方法中的稳定剂选自硫化物稳定剂、脱硫稳定剂等本领域常规稳定剂；格外优选脱硫稳定剂。

具体地，所述湿法拌和中，包括如下步骤：

1.1)制备橡塑合金改性沥青：将基质沥青加热到160-180℃，加入所述橡塑合金改性剂高速剪切机剪切30-40min，再加入脱硫稳定剂在170-190℃下发育30-40min，制备得到橡塑合金改性沥青；

1.2)制备混合料：将加热到180～190℃的集料与所述橡塑合金改性沥青在170～180℃拌合90～180s，在所得混合物中加入矿粉搅拌混合90～180s；

其中，混合料摊铺温度150～190℃。

所述步骤(1)中干法拌合包括以下步骤：

1.1)将加热到175～185℃的集料与所述橡塑合金改性剂干拌25～35s；

1.2)加入155～165℃的热沥青，拌和90～180s，最后加入矿粉，在165～175℃下再拌和90-180s；

其中，混合料摊铺温度150～190℃。

本发明所述施工方法的步骤(2)：

所述橡塑合金改性沥青混凝土含有4-6％(优选4.6-5.3％)的所述橡塑合金改性沥青，余料为包含集料和矿粉的矿料。采用上述油石比，有混合料综合性能较优的优势。

所述矿料中，集料和矿粉的优选采用AC-20级配。

湿法拌和中所制备的橡塑合金改性沥青储存稳定，能接受工厂化成品改性沥青的生产，长距离运输，不离析；干法拌和中，省去改性沥青的制备及运输，拌和工艺简单，无需额外的设备投入。在实际应用中，可依据实际情况进行选择，对于本发明所提供的混凝土的施工最终技术效果并无实际差别。

本发明所述的施工方法步骤(2)：

优选地，将(经过拌和的)所述橡塑合金改性沥青混凝土于180-200℃下摊铺于路面的中上面层，初压2-3遍+复压8-10遍+终压3-5遍，全程静压，碾压用时25-30min；其中，在碾压过程中，一直保持压路机轮湿润；

本发明所述步骤(2)中,所述橡塑合金改性沥青混凝土经拌合后，需采用具有保温措施的运输车运输到摊铺现场。保证混合料到场的内部温度与拌合温度的温差在10℃以内。所述运输时间优选小于60min。

步骤(2)所述摊铺可以在预热的或不加热的摊铺机上涂抹植物油，将运输到铺设地点的橡塑合金改性沥青混凝土及时摊铺。

本发明所述步骤(2)所述碾压也可以压路机轮胎涂抹植物油，紧跟摊铺机及时进行碾压，并随时监控碾压温度。优选所述碾压的次数不小于两次。所述碾压的温度与拌合时的温度(即混凝土的温度)相对应。作为本发明的优选方案，所述碾压过程中，初压温度不低于100℃，终压温度不低于85℃。本发明优选从拌合完成到碾压完成的时间在100min以内。

本发明所述的施工方法步骤(3)：

经过碾压的路面养生至马歇尔稳定度为大于18KN，空隙率小于5％即可开放交通。

本发明所述步骤(3)将碾压后的路面在＞5℃环境下养生24～36h，开放交通。

本发明所述方法还可以包括以下步骤：(4)监测路面的马歇尔稳定度和空隙率，当符合开放交通规定的参数标准时，即可开放交通；

优选当路面的马歇尔稳定度≥18kN且空隙率＜5％时，即可开放交通。

具体而言，本发明提供了一种橡塑合金改性沥青混凝土路面的施工方法，包括：橡塑合金改性剂的制备；橡塑合金的投放；橡塑合金改性沥青混凝土的拌合；摊铺及碾压；养生。

本发明进一步保护所述方法在各级公路、高速公路、城市干道、BRT车道、交通路口及公交站台的施工、养护、改建及维修工程中的应用。所述的路面施工方法，可用于高速公路、普通道路、城市主干道路、BRT车道、以及适用于SBS改性沥青路面的新建及维修工程。

本发明提供一种橡塑合金改性沥青混凝土路面的施工方法，该方法克服了单一用废旧胶粉改性沥青和塑料改性沥青无法兼顾改善沥青高低温性能的缺陷，本发明施工操作便捷，工艺简化，较SBS改性沥青可降低10～20％改性成本，并且改性后的橡塑合金改性沥青与SBS改性沥青性能相当，施工质量和施工效率有明显的提高。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例提供一种橡塑合金改性沥青，总重量视为100％，其配方如下：

橡塑合金改性剂12％，基质沥青88％；

所述像塑合金改性剂的制备原料由如下组分组成，且比例如下：塑料和硫化胶粉：树脂：活化剂/抗老化剂的重量比为5:3.5：2；脱硫稳定剂的掺量为1.2‰(外掺)。

其中所述塑料为低密度聚乙烯；所述硫化胶粉为40目的脱硫活化橡胶粉；所述树脂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)；所述活化剂为石油基类(L-A)；所述脱硫稳定剂为。经过脱硫工艺处理的硫化物；所述基质沥青为双龙70#。

实施例2

本实施例提供一种橡塑合金改性沥青混凝土及其制备方法，具体地，采用湿法拌和进行制备：

(1)橡塑合金改性剂原料配比：塑料和硫化胶粉：树脂：活化剂/抗老化剂的重量比为5:3.5：2；脱硫稳定剂的掺量为1.2‰(外掺)。

其中所述塑料为低密度聚乙烯；所述硫化胶粉为40目的脱硫活化橡胶粉；所述树脂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)；所述活化剂为石油基类(L-A)；所述脱硫稳定剂为。经过脱硫工艺处理的硫化物；

橡塑合金改性剂：基质沥青的质量百分比为12％:88％；所述基质沥青为双龙70#。

(2)采用AC-20级配，橡塑合金改性沥青占矿料质量百分比为4.6％；橡塑合金改性沥青混凝土的拌合：所述拌合分可为两个步骤：1)制备橡塑合金改性沥青：将所述橡塑合金改性剂与基质沥青在180℃溶胀30min，高速剪切30min，再加入稳定剂180℃下发育30min，制备得到橡塑合金改性沥青；2)制备混合料：将集料与所述橡塑合金改性沥青拌合90s，在所得混合物中加入矿粉搅拌混合90s；其中，所述集料加热温度185℃，拌和温度175℃，混合料摊铺温度190℃；

(3)将经步骤(2)拌合的橡塑合金改性沥青混凝土摊铺于经步骤(3)预处理的路面中上面层，采用钢轮压路机碾压，初压2遍+复压8遍+终压3遍，全程采用静压，碾压用时25min；在碾压过程中，一直保持压路机轮湿润；

(4)开放交通：将经步骤(3)碾压后的路面在10℃环境下养生24h，钻芯取样测马歇尔稳定度为21KN，空隙率为4％，满足开放交通要求，开放交通。

实施例3

本实施例提供一种橡塑合金改性沥青混凝土及其制备方法，具体地，采用干法拌和进行制备：

(1)橡塑合金改性剂原料配比为：塑料和硫化胶粉：树脂：活化剂/抗老化剂的重量比为5:3.5：2；脱硫稳定剂的掺量为1.2‰(外掺)。

其中所述塑料为低密度聚乙烯；所述硫化胶粉为40目的脱硫活化橡胶粉；所述树脂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)；所述活化剂为石油基类(L-A)；所述脱硫稳定剂为。经过脱硫工艺处理的硫化物；

(2)采用AC-20级配，橡塑合金改性剂为混合料质量的0.4％，油石比为4.9％；

橡塑合金改性沥青混凝土的拌合：将加热到175℃的集料与所述质量的橡塑合金改性剂干拌25s，加入165℃的热沥青，拌和80s，最后加入矿粉，在175℃下再拌和90s；其中，混合料摊铺温度180℃；

(3)将经步骤(2)拌合的橡塑合金改性沥青混凝土摊铺于经步骤(3)预处理的路面中上面层，采用钢轮压路机碾压，初压2遍+复压8遍+终压3遍，全程采用静压，碾压用时25min；在碾压过程中，一直保持压路机轮湿润；

(4)开放交通：将经步骤(3)碾压后的路面在10℃环境下养生36h，钻芯取样测马歇尔稳定度为20KN，空隙率为4％，满足开放交通要求，开放交通。

对比例1

将中石化生产的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)作为改性剂，70#双龙基质沥青作为原料，实验室制备符合规范要求的SBS1-D要求的SBS改性沥青。

对比例2

石油沥青，为70#双龙品牌，产地韩国。

试验例1

本试验例验证实施例1所制备的橡塑合金改性沥青与对比例1所示的SBS改性沥青性能指标对比，如表1、表2、表3所示。

表1橡塑合金改性沥青与SBS改性沥青基础性能指标对比

检测项目	橡塑合金改性沥青	SBS改性沥青
			5℃延度/cm	35.1	34.4
25℃针入度/0.1mm	52	52.0
			软化点/℃	80.8	84.4
TFOT 5℃延度/cm	14.4	20.8
			针入度比/％	88	87
135℃布氏粘度/pa.s	1.475	2.720
			175℃布氏粘度/pa.s	0.29	0.557

表2：橡塑合金改性沥青与SBS改性沥青DSR试验结果对比

表3：橡塑合金改性沥青与SBS改性沥青BBR试验结果对比

试验例2

本试验例验证实施例1所制备的橡塑合金改性沥青(TPE改性沥青)与对比例1所示的SBS改性沥青、对比例2所示的石油沥青在用于混合料时的施工情况对比，如表4所示。

表4：不同种类沥青混合料的施工温度范围

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种橡塑合金改性沥青混凝土的施工方法，其特征在于，包括：

(1)橡塑合金改性沥青混凝土的拌和：采用湿法拌和或干法拌和；

(2)将拌合的橡塑合金改性沥青混凝土摊铺于路面的中上面层，进行碾压；

(3)将经碾压后的路面在养生后，开放交通；

所述湿法拌合为：

1.1)制备橡塑合金改性沥青，改性剂掺量12-15％；

1.2)将橡塑合金改性沥青与热集料拌合90-180s，再加入矿粉拌和90-180s；

所述干法拌合为：

1.1)将橡塑合金改性剂直投于混合料拌合锅中干拌，TPE掺量为混合料总量的0.2-0.4％，橡塑合金改性沥青混凝土的油石比为4.6％-5.3％；

1.2)再加入沥青及矿粉拌和90-180s。

2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于，步骤(1)中：

所述橡塑合金改性剂，由包括如下重量份的原料制备而成：塑料和硫化胶粉的重量份为5-7份、树脂的重量份为1.5-3.5份、活化剂/抗老化剂的重量份为2.0-3.5份；外掺脱硫稳定剂的含量占所有原料的重量份的1.0-1.5‰。

3.根据权利要求2所述的施工方法，其特征在于，所述塑料选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种；优选聚乙烯；

和/或，所述硫化胶粉由废旧橡胶粉脱硫活化处理制得，所述脱硫活化所使用的活化剂/抗老化剂为石油类、煤焦油类和De-link类或植物油类活化剂的一种；

和/或，所述树脂为合成石油树脂或天然石油树脂，石油树脂选自链烷烃石油树脂、双环戊二烯树脂、芳烃石油树脂中的一种，所述天然石油树脂选自聚萜烯树脂、萜烯酚树脂、松香、松香酯以及改性松香酯中的一种或多种；

和/或，所述硫化胶粉和塑料的重量比为9：1-19：1；优选15:1-19:1。

4.根据权利要求1-3任一项所述的施工方法，其特征在于，所述橡塑合金改性剂由所述原料经熔融密炼机加温加压充分反应后经双螺杆挤出机造粒成型；

优选地，将所述原料经熔融，在120-140℃，0.4-0.6Mpa压力下，一次密炼时间5-10分钟，经挤出得到。

5.根据权利要求1-4任一项所述的施工方法，其特征在于，步骤(2)中：

所述橡塑合金改性沥青混凝土含有4.6-5.3％的所述橡塑合金改性沥青，余料为包含集料和矿粉的矿料；

优选地，所述橡塑合金改性沥青混凝土含有4.7-5.0％的所述橡塑合金改性沥青；和/或，所述集料和矿粉的采用AC-20级配。

6.根据权利要求1-5任一项所述的施工方法，其特征在于，步骤(1)中湿法拌合包括以下步骤：

1.1)制备橡塑合金改性沥青：将基质沥青加热到160-180℃，加入所述橡塑合金改性剂高速剪切机剪切30-40min，再加入脱硫稳定剂在170-190℃下发育30-40min，制备得到橡塑合金改性沥青；

1.2)制备混合料：将加热到180-190℃的集料与所述橡塑合金改性沥青在170-180℃拌合90-180s，在所得混合物中加入矿粉搅拌混合90-180s；

其中，混合料摊铺温度150-190℃。

7.根据权利要求1-5任一项所述的施工方法，其特征在于，步骤(1)中干法拌合包括以下步骤：

1.1)将加热到175-185℃的集料与所述橡塑合金改性剂干拌25-35s；

1.2)加入155-165℃的热沥青，拌和90-180s，最后加入矿粉，在165-175℃下再拌和90-180s；

其中，混合料摊铺温度150-190℃。

8.根据权利要求1-7任一项所述的施工方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碾压过程中路面的初压温度不低于100℃，路面的终压温度不低于85℃；

和/或，步骤(2)所述碾压时保持混凝土表面湿润，采用静压方法碾压；优选碾压次数为8-15次，且碾压时间控制在30min以内。

9.根据权利要求1-8任一项所述的施工方法，其特征在于，还包括以下步骤：(5)监测路面的马歇尔稳定度和空隙率，当符合开放交通规定的参数标准时，即可开放交通；

优选地，当路面的马歇尔稳定度≥18kN且空隙率＜5％时，即可开放交通。

10.根据权利要求1-9任一项所述的施工方法用于各级公路、高速公路、城市干道、BRT车道、交通路口及公交站台的施工及维修工程中的应用。