CN109852085A - 一种高粘改性沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高粘改性沥青及其制备方法，属于道路工程材料技术领域，高粘改性沥青原料包括：基质沥青500份、添加剂300‑400份以及复合增强纤维10‑20份；所述复合增强纤维由玄武岩纤维与聚酯纤维复合后包裹沥青基质薄膜后制备而得；本发明在制备高粘改性沥青时，通过添加复合增强纤维，不仅可以大大改善沥青路面的粘结性、高温稳定性，疲劳耐久性，并且具有低温防裂和防止反射裂缝的性能。有效提高抗拉、抗剪、抗压及抗冲击强度，提高其热稳定性和抗低温性能。

Description

一种高粘改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路工程材料技术领域，尤其涉及一种高粘改性沥青及其制备方法。

背景技术

沥青路面是指在矿质材料中掺入路用沥青材料铺筑的各种类型的路面。沥青结合料提高了铺路用粒料抵抗行车和自然因素对路面损害的能力，使路面平整少尘、不透水、经久耐用。因此，沥青路面是道路建设中一种被最广泛采用的高级路面。

随着中国公路交通的发展，我国公路建设正进入一个高速发展的时期，高速、重载和承受复杂应力等新情况都对高等级路面提出了更高的要求。传统的密级配沥青混凝土路面雨天易出现打滑、水漂、溅起水雾和炫光等问题而影响车辆的行驶安全，排水路面的道路结构空隙率一般为15～25％，能够保证路面的雨水通过结构的连通孔隙排出路面，保证路面在雨天时仍具有足够的抗滑性能，减少了炫光现象，提高了行车安全性。虽然沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、振动小、噪音低、耐磨、不扬尘、易清洗、施工期短、养护维修简便可再生利用、适宜分期修建等优点。但是沥青材料温度稳定性差，冬季易脆裂，夏季高温易软化，这些缺点严重制约了沥青路面的使用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高粘改性沥青及其制备方法。通过添加复合增强纤维，提高了沥青路面的机械强度，有效防止冬季脆裂、夏季软化造成的路面损坏。

本发明为达到上述目的，采用的技术方案如下：

技术方案一：

一种高粘改性沥青，以重量份数计，本发明的原料包括基质沥青500份、添加剂300-400份以及复合增强纤维10-20份；所述复合增强纤维由玄武岩纤维与聚酯纤维复合后包裹沥青基质薄膜后制备而得。

作为本发明的进一步改进，以重量份计，所述添加剂包括SBS4-8份、EVA2-6份、相容剂5-10份、稳定剂0.06-0.35份、橡胶粉10-15份、帖烯树脂2-10份、高粘剂4-10份、抗剥落剂0.2-0.8份。

所述SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，结构为星型结构，分子量为20～30万。所述帖烯树脂平均分子量为650～1250。所述基质沥青为70号和90号基质沥青。所述EVA为乙烯-醋酸乙烯共聚物，是具有一定弹性的热塑性树脂，化学式为(C₁₀H₁₆)_n，平均分子量为650-1250。

作为本发明的进一步改进，所述相容剂有效成分为芳烃油，芳香烃的含量占75％，其中直链烷烃的含量占40％，环烷烃含量占35％。

作为本发明的进一步改进，所述橡胶粉包括橡胶烃49.0wt％、丙酮抽提物11.5wt％、炭黑32.0wt％和灰分7.5wt％；所述橡胶粉目数为40～80目。

作为本发明的进一步改进，所述高粘剂为热塑性橡胶。

作为本发明的进一步改进，所述抗剥落剂为非胺类表面活性剂，优选的，所述抗剥落剂为路耐德系列沥青抗剥落剂。

作为本发明的进一步改进，所述稳定剂包括硫磺粉、石棉灰、轻质碳酸钙和炭黑，其中所述硫磺粉含量大于90％。

技术方案二：

一种高粘改性沥青的制备方法，包括如下步骤：

(1)将基质沥青烘化为液态沥青；

(2)将复合增强纤维均匀铺开，在表面均匀喷涂液态沥青后快速冷却至-10℃以下，使复合增强纤维表面均匀包裹沥青薄膜，在冷却过程中快速翻动，防止复合增强纤维粘连；然后将表面包裹有沥青薄膜的复合纤维剪切至长度为1-2cm；

(3)将相容剂和SBS缓慢加入到剩余的液态沥青中，加料的同时进行搅拌，加料完毕后放到烘箱中充分溶胀；

(4)将其它添加剂加入步骤(3)中得到的混合物中充分剪切，剪切时温度保持在170-180℃；

(5)将步骤(2)中制得的复合增强纤维添加到步骤(4)的反应体系中，在150-180℃温度条件下搅拌发育1-1.5h后即得。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)中烘化温度为130-145℃；所述步骤(3)中溶胀温度为145-160℃，溶胀时间为30-45min；所述步骤(4)中剪切时间为30-45min，转速为5000-8000r/min；所述步骤(5)中搅拌速度为600-800r/min。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

(1)提高路面耐久性的一个重要方法是在沥青结合中加入稳定添加剂，本发明在沥青制备过程中添加了复合增强纤维，它不仅是稳定添加剂，更能改善沥青胶体的工程结构，通过添加复合增强纤维，不仅可以大大改善沥青路面的粘结性、高温稳定性，疲劳耐久性，并且具有低涅防裂和防止反射裂缝的性能。有效提高抗拉、抗剪、抗压及抗冲击强度，提高其热稳定性和抗低温性能。

(2)常规纤维与沥青料的相容性较差，在搅拌过程中容易聚集成团，不容易均匀分散于沥青料中，本发明将无机纤维与有机纤维混合后在其表面包裹沥青基质薄膜，在发育过程中添加到反应体系中，由于反应体系为液态，而复合增强纤维表面的沥青薄膜为固态，在发育过程中沥青基质薄膜熔化比较缓慢，在其熔化为液态之前，复合增强纤维在沥青基质薄膜的带动下已经完成了与反应体系的均匀混合，沥青基质薄膜增大了复合增强纤维与沥青料反应体系的相容性，可以保证其在反应体系中分散均匀，从而保证沥青路面各向同性。

(3)本发明通过向基质沥青掺入SBS、高粘剂、帖烯树脂、橡胶粉，提高了基质沥青的粘结能力，增强了沥青与集料的握裹力和粘聚力，确保了沥青混合料中集料的抗飞散性能。

(4)本发明通过掺入EVA，高粘剂，使高粘改性沥青的高温性能提高，同时，由于加入EVA等添加剂，使高粘改性沥青的低温柔韧性、抗老化性能和耐久性能得到明显提高。

(5)本发明高粘改性沥青的60℃动力粘度高，均在60000以上，满足透水路面沥青与集料粘结力强度要求，但该高粘改性沥青135℃布氏粘度＜3Pa·s，使得高粘改性沥青混合料的施工拌和性，有利于沥青混合料拌和、沥青路面的摊铺等过程的进行。

(6)本发明在制备高粘改性沥青时，只进行溶胀、剪切和搅拌发育等简单的物理过程，生产工艺简单、灵活，且该高粘改性沥青稳定性能好，便于存储和运输。

具体实施方式

下面将结合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。

本发明的基质沥青采用A-70#进口沥青，各项性能指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》规定的技术要求。

实施例1

本实施例的改性沥青配方如下：基质沥青5kg，复合增强纤维由100g玄武岩纤维与100g聚酯纤维复合而成，添加剂包括50g相容剂、80gSBS、35gEVA、1.5g硫磺粉、120g橡胶粉、50g萜烯树脂、60g热塑橡胶以及5g路耐德系列沥青抗剥落剂；所述橡胶粉包括49.0wt％橡胶烃、11.5wt％丙酮抽提物、32.0wt％炭黑和7.5wt％灰分。

制备方法如下：

(1)将基质沥青烘化至135℃，基质沥青转化为液态沥青；

(2)将玄武岩纤维与聚酯纤维混合后均匀铺开，在表面均匀喷涂液态沥青后快速冷却至-10℃以下，使纤维表面均匀包裹沥青薄膜，在冷却过程中快速翻动，防止复合增强纤维粘连；然后将表面包裹有沥青薄膜的复合纤维剪切至长度为1-2cm；液态沥青喷涂量为基质沥青总重量的2％；

(3)将相容剂和缓慢加入到剩余的液态沥青中，加料的同时进行搅拌，加料完毕后放到烘箱中溶胀30-45min，溶胀温度为145-160℃；

(4)将EVA、硫磺粉、橡胶粉、萜烯树脂、热塑橡胶以及抗剥落剂加入步骤(3)中得到的混合物中剪切30-45min，转速为5000-8000r/min，剪切时温度保持在170-180℃；

(5)将步骤(2)中制得的复合增强纤维添加到步骤(4)的反应体系中，在150-180℃、600-800r/min条件下搅拌发育1h后即得。

对所得高粘性沥青进行性能测试，测试结果见表1.

表1

实施例2

本实施例的改性沥青配方如下：基质沥青5kg，复合增强纤维由50g玄武岩纤维与100g聚酯纤维复合而成，添加剂包括100g相容剂、50gSBS、60gEVA、3.5g硫磺粉、100g橡胶粉、20g萜烯树脂、50g热塑橡胶以及2g抗剥落剂；所述橡胶粉包括49.0wt％橡胶烃、11.5wt％丙酮抽提物、32.0wt％炭黑和7.5wt％灰分。

制备方法同实施例1。将本实施例制得的改性树脂进行性能测试，测试结果见表2。

表2

实施例3

本实施例的改性沥青配方如下：基质沥青5kg，复合增强纤维由50g玄武岩纤维与50g聚酯纤维复合而成，添加剂包括80g相容剂、80gSBS、20gEVA、0.6g硫磺粉、150g橡胶粉、100g萜烯树脂、40g热塑橡胶以及8g抗剥落剂；所述橡胶粉包括49.0wt％橡胶烃、11.5wt％丙酮抽提物、32.0wt％炭黑和7.5wt％灰分。

制备方法同实施例1。将本实施例制得的改性树脂进行性能测试，测试结果见表3。

表3

对实施例1-3进行热稳定性测试，热稳定性测试通过动稳定度(车辙试验)试验评价。以未添加复合增强纤维，其余组分和制备方法同实施例1的改性沥青为对比例。

采用试验尺寸为300mm×300mm×50mm，按最佳沥青用量制件，每组三个试件，以轮碾法成形。试验分别于温度60±1℃，轮压0.7Mpa和温度65±1℃，轮压0.8Mpa进行，根据采集变形曲线计算45min～60min之间的动稳定度。AC-13C型沥青混凝土动稳定度(车辙)试验结果见表4。

表4

	动稳定度/次
		实施例1	16000-22000
实施例2	18000-25000
		实施例3	17500-26500
对比例	5000-6000

对实施例1-3和对比例进行低温性能测试，小梁低温弯曲试验结果见表5.

表5

	破坏应力/με
		实施例1	3824.5
实施例2	3752.6
		实施例3	3689.5
对比例	2821.3

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高粘改性沥青，其特征在于，以重量份计，原料包括基质沥青500份、添加剂300-400份以及复合增强纤维10-20份；所述复合增强纤维由玄武岩纤维与聚酯纤维复合后包裹沥青基质薄膜后制备而得。

2.根据权利要求1所述的一种高粘改性沥青，其特征在于，以重量份计，所述添加剂包括SBS 4-8份、EVA 2-6份、相容剂5-10份、稳定剂0.06-0.35份、橡胶粉10-15份、帖烯树脂2-10份、高粘剂4-10份、抗剥落剂0.2-0.8份。

3.根据权利要求2所述的一种高粘改性沥青，其特征在于，所述相容剂的有效成分为芳烃油，芳香烃的含量占75％，其中直链烷烃的含量占40％，环烷烃含量占35％。

4.根据权利要求2所述的一种高粘改性沥青，其特征在于，所述橡胶粉包括橡胶烃49.0wt％、丙酮抽提物11.5wt％、炭黑32.0wt％和灰分7.5wt％；所述橡胶粉目数为40～80目。

5.根据权利要求2所述的一种高粘改性沥青，其特征在于，所述高粘剂为热塑性橡胶。

6.根据权利要求2所述的一种高粘改性沥青，其特征在于，所述抗剥落剂为非胺类表面活性剂。

7.根据权利要求2所述的一种高粘改性沥青，其特征在于，所述稳定剂包括硫磺粉、石棉灰、轻质碳酸钙和炭黑，其中所述硫磺粉含量大于90％。

8.如权利要求2-7任一项所述的一种高粘改性沥青的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将基质沥青烘化为液态沥青；

(2)将复合增强纤维均匀铺开，在表面均匀喷涂液态沥青后快速冷却至-10℃以下，使复合增强纤维表面均匀包裹沥青薄膜，在冷却过程中快速翻动，防止复合增强纤维粘连；然后将表面包裹有沥青薄膜的复合纤维剪切至长度为1-2cm；

(3)将相容剂和SBS缓慢加入到剩余的液态沥青中，加料的同时进行搅拌，加料完毕后放到烘箱中充分溶胀；

(4)将其它添加剂加入步骤(3)中得到的混合物中充分剪切，剪切时温度保持在170-180℃；

(5)将步骤(2)中制得的复合增强纤维添加到步骤(4)的反应体系中，在150-180℃温度条件下搅拌发育1-1.5h后即得。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中烘化温度为130-145℃；所述步骤(3)中溶胀温度为145-160℃，溶胀时间为30-45min；所述步骤(4)中剪切时间为30-45min，转速为5000-8000r/min；所述步骤(5)中搅拌速度为600-800r/min。