CN109943085A - 一种降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，由道路石油沥青，活化橡胶粉，苯乙烯类热塑性弹性体，稳定和增粘剂制备而成，其制备方法为：将石油道路沥青预热后加入增粘剂，剪切30‑60min，然后加入活化橡胶粉和苯乙烯类热塑性弹性体，继续剪切，再加入稳定剂剪切10‑30min，然后将物料发育60‑150min，得到降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青。本发明的改性高粘沥青的动力粘度大，软化点高、黏韧性较好，飞散损失、析漏损失较小，针入度、延度、动力粘度等检测结果均达到规范要求，可显著提高抗水损性能和高温抗车辙性能，还有低温抗开裂能力强、使用寿命长、成本低等优势，性价比高，具有显著的工程应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程铺面材料领域，更具体的涉及一种降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青及制备方法。
背景技术
近年来，我国各大城市经常出现“小雨积水、大雨内涝”的现象，有效解决城市洪涝灾害及水污染的问题迫在眉睫。目前海绵城市建设是解决城市开发中雨水与地表水资源综合利用、城市排水防洪和生态环境保护等问题，实现低影响开发的重要途径，对解决城市缺水和内涝等环境问题，实现城市可持续发展，具有重要意义。其中排水路面是海绵城市中道路建设的主要组成部分。
排水路面中的降噪排水路面是一种开级配、大空隙率的路面结构，降噪排水路面由于面层呈多孔构造形式，能够快速排除路表雨水和减小地面径流，具有良好的降噪、高温抗车辙、抗滑等性能，在雨天可降低行车水漂和水雾，可显著提高路面行车的安全性，是世界公认的高安全性、舒适性、环保性的功能路面。在国外如日本、美国、欧洲得到广泛的推广应用，但在国内还处在起步阶段，仅应用600km左右。随着国家提倡的品质工程建设、绿色环保以及海绵城市建设试点的推进，降噪排水路面技术有着广泛的应用前景。但根据目前国内降噪排水路面应用情况，面临的主要问题是：(1)高粘度粒子价格昂贵，造成材料成本大幅增加；(2)沥青胶结料的黏韧性不足，造成路面的抗冲击飞散性能较差，通车运营后普遍存在剥落、坑槽等病害，影响路面的使用性能。
申请号CN201510179740.0的专利公开了一种低噪音沥青路面胶结料的制备方法及用途，该沥青胶结料虽然可以提升降噪效果，但是仅仅通过胶粉进行改性，得到的产品仍存在较多缺陷，主要为软化点不高、动力粘度及黏韧性均较小，仅适用于密级配沥青路面中，不能应用于大孔隙透水沥青路面中。
目前中国废旧轮胎产生量达到千万吨以上，已成为世界第一，并且每年产生的废旧轮胎正以8-10％的速度急剧增加，到2020年，我国废旧轮胎数量将达2000万吨。然而，目前废旧轮胎无害化利用率不到50％，一部分用来翻新、生产再生胶及胶粉、作燃料等，一部分则长期露天堆放或掩埋，并且部分落后的处理方式不仅造成严重的二次污染，还造成橡胶资源的严重浪费。
采用含有橡胶粉的复合改性高粘沥青可以对废弃资源循环利用，适当替换部分石油沥青和改性剂，既有利于环保又能降低材料成本。同时橡胶是一种抗老化、高弹性的阻尼材料，可有效提升胶粉复合改性沥青的高温性能、抗老化性能和黏韧性，可提高排水路面的抗飞散、剥落性能及抗老化性能，降低工程成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青及制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，由如下重量份的原料组成：道路石油沥青100份，活化橡胶粉5-30份，苯乙烯类热塑性弹性体2-10份，稳定剂0.1-0.5份，增粘剂0.5-1.5份。
优选地，由如下重量份的原料组成：道路石油沥青100份，活化橡胶粉9-14份，苯乙烯类热塑性弹性体5-7份，稳定剂0.3-0.4份，增粘剂0.7-1份。
优选地，由如下重量份的原料组成：道路石油沥青100份，活化橡胶粉11份，苯乙烯类热塑性弹性体6份，稳定剂0.3份，增粘剂0.8份。
优选地，所述的稳定剂为硫磺。
优选地，所述的增粘剂为反式聚辛烯橡胶。
优选地，所述的苯乙烯类热塑性弹性体为SBS、SIS、SEBS、SEPS中的任意一种或一种以上的混合。
优选地，所述活化橡胶粉由废旧轮胎制备而成，所述活化橡胶粉为市面上所采购的活化橡胶粉。
优选地，所述的活化橡胶粉粒径为80-120目。
优选地，所述降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青的制备方法如下：将石油道路沥青预热到170-190℃并保持此温度，加入增粘剂，以4000-5000rpm的转速搅拌剪切30-60min，然后加入活化橡胶粉和苯乙烯类热塑性弹性体，继续搅拌剪切10-30min，再加入稳定剂以500-1000rpm的转速搅拌剪切10-30min，然后将物料在170-190℃下发育60-150min，得到降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青。
优选地，在石油道路沥青中加入增粘剂并搅拌剪切时，控制转速为4000rpm。
上述的SBS、SIS、SEBS、SEPS分别为：
SBS：苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；
SIS：苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物；
SEBS：苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物；
SEPS：苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯型嵌段共聚物。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
1、采用本发明制备的改性高粘沥青的60℃动力粘度大，软化点高、黏韧性较好，具有优异的高温稳定性、抗车辙性能；针入度、延度、动力粘度等检测结果均达到《透水沥青路面技术规范》(CJJ/J190-2012)的规范要求，说明此改性高粘沥青成形性好、快，断裂伸长率及劈裂抗拉强度高。其次，本发明的复合改性高粘沥青混合料完全达到并远优于技术规范对排水路面的要求，尤其是冻融劈裂试验的残留强度比和动稳定度的测试结果。并且其飞散损失、析漏损失较小，加上具有较高的动稳定度，沥青与集料的粘附性更好，透水沥青路面面临的主要病害就是脱粒、松散及高温车辙病害，采用胶粉复合改性高粘沥青可显著提高抗水损性能和高温抗车辙性能，还有低温抗开裂能力强、使用寿命长、成本低等优势，具有极高的性价比，也具有较好的施工和易性，可增加车辆行驶舒适度，具有显著的工程应用价值。
2、本发明的产品使用了大量的橡胶粉，橡胶粉可改善沥青的弹性和韧性，是一种内阻尼较大的高分子材料，对车辆轮胎的振动具有较大的削减功能，本发明采用橡胶板作为改性高粘沥青的原料，可进一步提升透水路面的降噪效果，结合透水路面本身的结构优势，可降低路面/轮胎噪音达5-11db。而常规的大空隙结构透水沥青路面虽然可减小空气泵吸效应，但是这种降噪仅发挥了路面结构的优势，通常仅可降低路面/轮胎噪音3-5db，可见使用本发明的沥青铺就的排水路面降噪功能远优于常规透水沥青路面的降噪功能。其次，本发明使用的橡胶粉为废旧轮胎回收利用，价格便宜，相对于同类其他高粘沥青发明专利，本发明在橡胶粉掺量上有大幅的提升，并添加其他辅助助剂，既改善了胶粉复合改性高粘沥青的性能，又大幅降低高粘沥青原材料成本，相比市场上采用的高粘沥青或高粘改性剂成本降低15％以上，采用硫磺作为稳定剂可避免产品离析，得到的改性沥青绿色环保，还能实现废旧材料的再利用，具有很好的社会效益和经济效益。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
本发明实施例所采用的活化橡胶粉均从广西交科新材料科技有限责任公司购得。
实施例1
本发明的降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，由如下原料组成：道路石油沥青100kg，活化橡胶粉5kg，SBS2kg，硫磺0.1kg，反式聚辛烯橡胶0.5kg；
将石油道路沥青预热到170℃并保持此温度，加入反式聚辛烯橡胶，以4000rpm的转速搅拌剪切60min，然后加入SBS和粒径为80目的活化橡胶粉，继续搅拌剪切30min，再加入硫磺以500rpm的转速搅拌剪切30min，然后将物料在170℃下发育150min，得到降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青。
实施例2
本发明的降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，由如下原料组成：道路石油沥青100kg，活化橡胶粉9kg，SEBS4kg，硫磺0.2kg，反式聚辛烯橡胶0.7kg；
将石油道路沥青预热到176℃并保持此温度，加入反式聚辛烯橡胶，以4200rpm的转速搅拌剪切52min，然后加入SEBS和粒径为100目的活化橡胶粉，继续搅拌剪切26min，再加入硫磺以600rpm的转速搅拌剪切24min，然后将物料在180℃下发育132min，得到降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青。
实施例3
本发明的降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，由如下原料组成：道路石油沥青100kg，活化橡胶粉10kg，SEPS5kg，硫磺0.25kg，反式聚辛烯橡胶0.8kg；
将石油道路沥青预热到178℃并保持此温度，加入反式聚辛烯橡胶，以4300rpm的转速搅拌剪切48min，然后加入SEPS和粒径为110目的活化橡胶粉，继续搅拌剪切24min，再加入硫磺以650rpm的转速搅拌剪切21min，然后将物料在180℃下发育125min，得到降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青。
实施例4
本发明的降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，由如下原料组成：道路石油沥青100kg，活化橡胶粉11kg，SBS3kg，SEBS3kg，硫磺0.3kg，反式聚辛烯橡胶0.9kg；
将石油道路沥青预热到180℃并保持此温度，加入反式聚辛烯橡胶，以4450rpm的转速搅拌剪切45min，然后加入SBS、SEBS和粒径为120目的活化橡胶粉，继续搅拌剪切20min，再加入硫磺以700rpm的转速搅拌剪切17min，然后将物料在185℃下发育110min，得到降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青。
实施例5
本发明的降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，由如下原料组成：道路石油沥青100kg，活化橡胶粉14kg，SIS4kg，SEPS3kg，硫磺0.35kg，反式聚辛烯橡胶1kg；
将石油道路沥青预热到182℃并保持此温度，加入反式聚辛烯橡胶，以4600rpm的转速搅拌剪切42min，然后加入SIS、SEPS和粒径为80目的活化橡胶粉，继续搅拌剪切17min，再加入硫磺以770rpm的转速搅拌剪切14min，然后将物料在185℃下发育95min，得到降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青。
实施例6
本发明的降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，由如下原料组成：道路石油沥青100kg，活化橡胶粉18kg，SBS2kg，SEBS3kg，SEPS3kg，硫磺0.4kg，反式聚辛烯橡胶1.1kg；
将石油道路沥青预热到185℃并保持此温度，加入反式聚辛烯橡胶，以4700rpm的转速搅拌剪切40min，然后加入SBS、SEBS、SEPS和粒径为90目的活化橡胶粉，继续搅拌剪切14min，再加入硫磺以820rpm的转速搅拌剪切12min，然后将物料在190℃下发育83min，得到降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青。
实施例7
本发明的降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，由如下原料组成：道路石油沥青100kg，活化橡胶粉22kg，SBS2.5kg，SEBS1.5kg，SEPS3kg，硫磺0.45kg，反式聚辛烯橡胶1.2kg；
将石油道路沥青预热到180℃并保持此温度，加入反式聚辛烯橡胶，以4800rpm的转速搅拌剪切37min，然后加入SBS、SEBS、SEPS和粒径为100目的活化橡胶粉，继续搅拌剪切12min，再加入硫磺以900rpm的转速搅拌剪切10min，然后将物料在185℃下发育75min，得到降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青。
实施例9
本发明的降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，由如下原料组成：道路石油沥青100kg，活化橡胶粉30kg，SIS2kg，SBS2.5kg，SEBS2kg，SEPS3.5kg，硫磺0.5kg，反式聚辛烯橡胶1.5kg；
将石油道路沥青预热到190℃并保持此温度，加入反式聚辛烯橡胶，以5000rpm的转速搅拌剪切30min，然后加入SBS、SIS、SEBS、SEPS和粒径为120目的活化橡胶粉，继续搅拌剪切10min，再加入硫磺以100rpm的转速搅拌剪切12min，然后将物料在190℃下发育60min，得到降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青。
产品性能分析
对本发明实施例的胶粉复合改性高粘沥青及混合料进行相关性能指标测试，测试结果分别见表1和表2，参考的技术指标为《透水沥青路面技术规程》(CJJ/T190-2012)。
表1胶粉复合改性高粘沥青性能测试结果
表2实施例3胶粉复合改性高粘沥青混合料性能测试结果
由表1和表2的数据可看出，采用本发明制备的改性高粘沥青的60℃动力粘度大，软化点高、黏韧性较好，具有优异的高温稳定性、抗车辙性能；针入度、延度、动力粘度等检测结果均达到《透水沥青路面技术规范》(CJJ/J190-2012)的规范要求，说明此改性高粘沥青成形性好、快，断裂伸长率及劈裂抗拉强度高。其次，发明人以实施例3的改性沥青混合料做重复测试，得到表2的4组测试结果，结果表明本发明的复合改性高粘沥青混合料完全达到并远优于技术规范对排水路面的要求，尤其是冻融劈裂试验的残留强度比和动稳定度的测试结果。并且其飞散损失、析漏损失较小，加上具有较高的动稳定度，沥青与集料的粘附性更好，路面具有高温抗车辙能力、低温抗开裂能力、使用寿命长、成本低等优势，具有极高的性价比，也具有较好的施工和易性，可增加车辆行驶舒适度。发明人还对实施例3以外的7组实施例的改性沥青混合料做了性能测试，测试结果均达到或远超于规范要求，在此不做赘叙。此外，本发明的产品使用了大量的废旧橡胶粉，实现了废旧材料的再利用，属于环保型高粘改性沥青，具有很好的社会效益和经济效益。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，其特征在于，由如下重量份的原料组成：道路石油沥青100份，活化橡胶粉5-30份，苯乙烯类热塑性弹性体2-10份，稳定剂0.1-0.5份，增粘剂0.5-1.5份。
2.根据权利要求1所述的降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，其特征在于，由如下重量份的原料组成：道路石油沥青100份，活化橡胶粉9-14份，苯乙烯类热塑性弹性体5-7份，稳定剂0.3-0.4份，增粘剂0.7-1份。
3.根据权利要求1所述的降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，其特征在于，由如下重量份的原料组成：道路石油沥青100份，活化橡胶粉11份，苯乙烯类热塑性弹性体6份，稳定剂0.3份，增粘剂0.8份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，其特征在于，所述的稳定剂为硫磺。
5.根据权利要求1-3任一项所述的降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，其特征在于，所述的增粘剂为反式聚辛烯橡胶。
6.根据权利要求1-3任一项所述的降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，其特征在于，所述的苯乙烯类热塑性弹性体为SBS、SIS、SEBS、SEPS中的任意一种或一种以上的混合。
7.根据权利要求1-3任一项所述的降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，其特征在于，其制备方法如下：将石油道路沥青预热到170-190℃并保持此温度，加入增粘剂，以4000-5000rpm的转速搅拌剪切30-60min，然后加入活化橡胶粉和苯乙烯类热塑性弹性体，继续搅拌剪切10-30min，再加入稳定剂以500-1000rpm的转速搅拌剪切10-30min，然后将物料在170-190℃下发育60-150min，得到降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青。
8.根据权利要求7所述的降噪排水路面用胶粉复合改性高粘沥青，其特征在于，在石油道路沥青中加入增粘剂并搅拌剪切时，控制转速为4000rpm。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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