CN110184824B - 用于沥青混凝土的复合改性材料、其制备方法及沥青混合料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于沥青混凝土的复合改性材料、其制备方法及沥青混合料，涉及改性沥青添加剂技术领域。用于沥青混凝土的复合改性材料包括橡胶、油份、树脂、费托蜡、有机胺和纤维毡；其中，橡胶、油份、树脂、费托蜡和有机胺经混炼后涂覆于纤维毡上。用于沥青混凝土的复合改性材料的制备方法包括：将橡胶、油份、树脂、费托蜡和有机胺混炼，然后涂覆于纤维毡上，最后将材料进行尺寸调整。沥青混合料包括沥青混凝土和上述复合改性材料，能够显著改善沥青混凝土的高低温性能、与石料的粘附性能，并且相对于其他改性剂降低了沥青混合料的施工难度。

Description

用于沥青混凝土的复合改性材料、其制备方法及沥青混合料
技术领域
本发明涉及改性沥青添加剂技术领域，且特别涉及用于沥青混凝土的复合改性材料、其制备方法及沥青混合料。
背景技术
随着社会的发展，人们对道路的行车舒适性要求越来越高，大孔隙率的排水式沥青混凝土由于能够及时消除雨水，避免路面形成水膜，提高行车的安全和舒适性，因而近年来获得了广泛的应用。
但是，由于孔隙率大，导致沥青混凝土的强度降低，集料容易脱落和飞散，使得排水式沥青路面的使用寿命不足。为解决此问题，通常采用以下措施：采用SBS含量高的改性沥青、添加纤维材料、添加抗剥落剂以提高沥青与石料的粘附性能。但是，以上措施改良效果不明显，并且会导致施工难度增大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料，旨在使沥青混凝土同时具备良好的高温稳定性、低温抗裂性和抗脱落性能，提高沥青混合凝土的使用寿命。
本发明的另一目的在于提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料的制备方法，其方法简便易行，制备得到的复合改性材料能够显著提高沥青混凝土的抗裂性能、抗脱落性能。
本发明的第三目的在于提供一种沥青混合料，其便于施工，且沥青混凝土的使用寿命长。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出了一种用于沥青混凝土的复合改性材料，包括橡胶、油份、树脂、费托蜡、有机胺和纤维毡；
其中，橡胶、油份、树脂、费托蜡和有机胺经混炼后涂覆于纤维毡上。
本发明还提出一种用于沥青混凝土的复合改性材料的制备方法，包括以下步骤：
将橡胶、油份、树脂、费托蜡和有机胺混炼，然后涂覆于纤维毡上，最后将材料进行尺寸调整；
优选地，混炼的温度为150-180℃；
优选地，涂覆是采用压延辊涂的方式；
优选地，将材料进行尺寸调整是将材料剪成薄片。
本发明还提出一种沥青混合料，包括沥青混凝土和上述复合改性材料；
优选地，沥青混凝土为排水式沥青混凝土；
优选地，复合改性材料与沥青混凝土的质量比为0.3-0.8:100；
优选地，沥青混凝土为排水式沥青混凝土，沥青混合料的动稳定度为6000-6600次/mm，冻融劈裂强度比为90-96％，析漏损失为0.12-0.16％，飞散损失为8-9％。
本发明实施例提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料的有益效果是：发明人通过将橡胶、油份、树脂、费托蜡、有机胺和纤维毡有机复合，产生性能上的协同作用，能够显著改善沥青混凝土的高低温性能、与石料的粘附性能，并且相对于其他改性剂降低了沥青混合料的施工难度。
本发明还提供了一种用于沥青混凝土的复合改性材料的制备方法，其通过熔化混炼的方式使橡胶、油份、树脂、费托蜡和有机胺混合均匀，然后再负载于纤维毡上，最后将材料进行尺寸调整即可。方法简便易行，制备得到的复合改性材料能够显著改善混凝土沥青的高低温性能、与石料的粘附性能，显著提升混凝土的使用寿命。
本发明还提供了一种沥青混合料，其包括沥青混凝土和上述复合改性材料，该混合料施工容易，且沥青混凝土的使用寿命长。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的用于沥青混凝土的复合改性材料、其制备方法及沥青混合料进行具体说明。
本发明实施例提供的一种用于沥青混凝土的复合改性材料，包括橡胶、油份、树脂、费托蜡、有机胺和纤维毡；其中，橡胶、油份、树脂、费托蜡和有机胺经混炼后涂覆于纤维毡上。
发明人发现，通过橡胶、油份、树脂、费托蜡、有机胺和纤维毡的有机配合能够显著提高沥青混凝土的各项性能，特别是高温稳定性、低温抗裂性、抗脱落性和抗飞散性。特别适用于大孔隙排水式沥青混凝土，能够显著延长混凝土的使用寿命。
需要说明的是，发明人对复合改性材料之所以能够改善沥青混凝土的高温稳定性、低温抗裂性、抗脱落性和抗飞散性作出如下解释：高低温性能的提升可能与橡胶、树脂和纤维的配合有关；抗脱落性和抗飞散性的提升究其原因是复合改性材料能够改善沥青混凝土与石料的粘附性能，这可能与树脂、有机胺和纤维的配合有关。此外，复合改性剂加入沥青混凝土后其施工难度会有所降低，这可能与油份和费托蜡能够使材料在沥青混凝土中易于分散有关。
发明人对复合改性材料的原料配比进行了优化，以进一步提高沥青混凝土的各项性能。优选地，复合改性材料的原料包括橡胶30-40份、油份20-30份、树脂10-20份、费托蜡5-10份、有机胺4-8份和纤维毡10-20份。
其中，橡胶的用量可以为30份、32份、34份、36份、38份、40份中的任意一个或两者之间的范围值；油份的用量可以为20份、22份、24份、26份、28份、30份中的任意一个或两者之间的范围值；树脂的用量可以为10份、12份、14份、16份、18份、20份中的任意一个或两者之间的范围值；费托蜡的用量可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份中的任意一个或两者之间的范围值；有机胺的用量可以为4份、5份、6份、6份、8份中的任意一个或两者之间的范围值；纤维毡的用量可以为10份、12份、14份、16份、18份、20份中的任意一个或两者之间的范围值。
进一步地，橡胶选自SBS橡胶、SBR橡胶和三元乙丙橡胶中的任意一种或多种。橡胶采用以上几种能够显著改善沥青混凝土的高低温性能，提高沥青混凝土的高温稳定性。
进一步地，油份选自糠醛抽出油、环烷油和柴油中的任意一种或多种。采用以上几种油份能够使橡胶、树脂和纤维易于分散至沥青混合料中，从而降低施工难度。
进一步地，树脂为石油树脂；优选地，树脂为C5石油树脂和/或C9石油树脂。树脂的加入能够显著改善沥青和石料的粘附性能，对于抗脱落性和抗飞散性的提升有重要影响。采用石油树脂具备原料易得、成本较低的优点，更为重要的是能够显著改善沥青和石料的粘附性能。
进一步地，费托蜡的分子量为500-1000，熔点为90-130℃，费托蜡的作用主要是使其他原料易于分散在沥青混凝土中，费托蜡的分子量过大会影响其分散性能，容易增加施工难度。
进一步地，纤维毡为聚酯纤维毡和/或玻璃纤维毡；优选地，纤维毡的厚度为0.5-2mm。纤维毡的加入主要是改善沥青混凝土的高低温性能和粘附性能，采用聚酯纤维毡或玻璃纤维毡对性能的改善更为明显。
具体地，有机胺的化学结构式为：
Figure BDA0002078923460000061
优选地，R1选自正丁基、叔丁基、十二烷基、十四烷基和苄基中的任意一种，R2选自乙基、丙基、丁基和己基中的任意一种。有机胺的加入是和树脂、纤维配合改善沥青与石料的粘附性能，发明人发现以上几种有机胺对于粘附性能的提升更为显著。
本发明实施例还提供了一种用于沥青混凝土的复合改性材料的制备方法，包括以下步骤：将橡胶、油份、树脂、费托蜡和有机胺混炼，然后涂覆于纤维毡上，最后将材料进行尺寸调整。
具体地，熔化混合过程的温度为150-180℃，在150-180℃的温度条件下能够使各原料充分混合均匀，有利于后续均匀负载于纤维毡上。
需要说明的是，将混合原料负载于纤维毡上的方式可以为多种，优选地采用压延辊涂的方式，使混合原料的负载更加均匀和牢固。辊涂的方式是以转辊作涂料的载体，涂料在转辊表面形成一定厚度的湿膜，然后借助转辊在转动过程中与被涂物接触，将涂料涂敷在被涂物的表面，压延辊涂的具体操作在此不做过多赘述。
需要说明的是，将材料进行尺寸调整是将材料剪成薄片，薄片的尺寸大致的长度和宽度均为1-3mm，以便更好地和沥青混凝土混合改善沥青的各项性能。
本发明实施例还提供了一种沥青混合料，包括沥青混凝土和上述复合改性材料；优选地，沥青混凝土为排水式沥青混凝土。对于大孔隙的排水式沥青混凝土而言，本发明实施例提供的复合改性材料能够显著改善其抗脱落性和抗飞散性，完善其在应用过程中的不足之处。
在实际应用过程中，复合改性材料与沥青混凝土的质量比为0.3-0.8:100。复合改性材料的用量过大会增加成本，用量过小性能的改善效果不理想。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料，其原料包括SBS橡胶35份、环烷油22份、C5石油树脂16份、费托蜡10份、有机胺4份、厚度0.5mm的聚酯纤维毡13份。
其中，有机胺的化学结构式为：
Figure BDA0002078923460000081
(R1为十二烷基，R2为正丁基)，费托蜡的分子量为500，熔点约为90℃。
本实施例还提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料的制备方法，其采用本实施例中提供的原料配方，包括：在带有加热搅拌装置的容器中将SBS橡胶、环烷油、C5树脂、有机胺和费托蜡在180℃熔化混炼均匀后压延辊涂至纤维毡上，然后裁剪成长宽约为2mm的薄片。
实施例2
本实施例提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料，其原料包括SBR橡胶35份、糠醛抽出油25份、C9石油树脂20份、费托蜡5份、有机胺(R1为正丁基，R2为己基)5份、厚度2mm的聚酯纤维毡15份。其中，费托蜡的分子量为1000，熔点约为130℃。
本实施例还提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料的制备方法，其采用本实施例中提供的原料配方，包括：在带有加热搅拌装置的容器中将SBR橡胶、糠醛抽出油、C9石油树脂、有机胺和费托蜡在170℃熔化混炼均匀后压延辊涂至纤维毡上，然后裁剪成长宽约为2mm的薄片。
实施例3
本实施例提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料，其原料包括SBS橡胶40份、环烷油20份、C9石油树脂10份、费托蜡5份、有机胺(R1为十四烷基，R2为正丁基)8份、厚度1mm的聚酯纤维毡17份。其中，费托蜡的分子量为800，熔点约为110℃。
本实施例还提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料的制备方法，其采用本实施例中提供的原料配方，包括：在带有加热搅拌装置的容器中将SBS橡胶、环烷油、C9石油树脂、有机胺和费托蜡在170℃熔化混炼均匀后压延辊涂至纤维毡上，然后裁剪成长宽约为2mm的薄片。
实施例4
本实施例提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料，其原料包括SBR橡胶30份、柴油30份、C9石油树脂10份、费托蜡5份、有机胺(R1为苄基，R2为丙基)5份、厚度1mm的聚酯纤维毡20份。其中，费托蜡的分子量为800，熔点约为110℃。
本实施例还提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料的制备方法，其采用本实施例中提供的原料配方，包括：在带有加热搅拌装置的容器中将SBR橡胶、柴油、C9石油树脂、有机胺和费托蜡在150℃熔化混炼均匀后压延辊涂至纤维毡上，然后裁剪成长宽约为1mm的薄片。
实施例5
本实施例提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料，其原料包括三元乙丙橡胶40份、糠醛抽出油25份、C5石油树脂10份、费托蜡10份、有机胺(R1为叔丁基，R2为乙基)5份、厚度2mm的聚酯纤维毡10份。其中，费托蜡的分子量为800，熔点约为110℃。
本实施例还提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料的制备方法，其采用本实施例中提供的原料配方，包括：在带有加热搅拌装置的容器中将三元乙丙橡胶、糠醛抽出油、C5石油树脂、有机胺和费托蜡在160℃熔化混炼均匀后压延辊涂至纤维毡上，然后裁剪成长宽约为1mm的薄片。
对比例1
本对比例提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料，其原料与实施例5大致相同，不同之处在于：将原料中的有机胺5份替换为C5石油树脂5份，即原料中包括C5石油树脂15份。
本对比例提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料的制备方法，其采用本对比例中提供的原料配方，具体步骤参照实施例5。
对比例2
本对比例提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料，其原料与实施例5大致相同，不同之处在于：将原料中的C5石油树脂10份替换为有机胺10份，即原料中包括有机胺15份。
本对比例提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料的制备方法，其采用本对比例中提供的原料配方，具体步骤参照实施例5。
对比例3
本对比例提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料，其原料与实施例5大致相同，不同之处在于：将原料中的费托蜡10份替换为糠醛抽出油10份，即原料中包括糠醛抽出油35份。
本对比例提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料的制备方法，其采用本对比例中提供的原料配方，具体步骤参照实施例5。
对比例4
本对比例提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料，其原料与实施例5大致相同，不同之处在于：将原料中的糠醛抽出油25份替换为费托蜡25份，即原料中包括费托蜡35份。
本对比例提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料的制备方法，其采用本对比例中提供的原料配方，具体步骤参照实施例5。
对比例5
本对比例提供一种用于沥青混凝土的复合改性材料，为市购抗剥落剂，其主要成分为：十二烷基磷酸酯类。
试验例1
测试实施例1-5和对比例1-5中制备的复合改性材料对沥青混合土的各项性能的改善情况，将制备得到的复合改性材料以0.5％的添加量添加至排水式沥青中，对形成的混合料进行性能测试。试验条件：基质沥青：重交70#沥青；混合料类型：PAC-13；油石比：4.5％；矿料：玄武岩碎石；矿粉：石灰石矿粉；纤维：聚酯纤维。
测试方法依据JTG F40-2004，测试项目包括动稳定度、冻融劈裂强度比、析漏损失和飞散损失，分别对应测试方法中的T0719、T0729、T0732和T0733，测试结果见表1。表中，空白组是指未加入复合改性材料的排水式沥青。
表1沥青混合料各项性能的测试结果
Figure BDA0002078923460000121
Figure BDA0002078923460000131
由表1可知，采用本发明实施例提供的复合改性材料应用于排水式沥青后，能够显著提高其高温稳定性、抗飞散性、抗脱落性，弥补看大孔隙排水式沥青的不足之处。
由实施例5和对比例1-5可知，本发明实施例中提供的原料配比是通过各原料的相互配合达到显著提高沥青性能的目的。
综上所述，本发明提供的用于沥青混凝土的复合改性材料，发明人通过将橡胶、油份、树脂、费托蜡、有机胺和纤维毡有机复合，产生性能上的协同作用，能够显著改善沥青混凝土的高低温性能、与石料的粘附性能，并且改善了沥青混合料的施工难度。
本发明提供的一种用于沥青混凝土的复合改性材料的制备方法，其通过熔化混炼的方式使橡胶、油份、树脂、费托蜡和有机胺混合均匀，然后再负载于纤维毡上，最后将材料进行尺寸调整即可，方法简便易行。本发明还提供的一种沥青混合料，其包括沥青混凝土和上述复合改性材料，该混合料施工容易，且沥青混凝土的使用寿命长。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

Claims (15)

1.一种用于沥青混凝土的复合改性材料，其特征在于，包括橡胶、油份、树脂、费托蜡、有机胺和纤维毡；
其中，所述橡胶、所述油份、所述树脂、所述费托蜡和所述有机胺经混炼后涂覆于所述纤维毡上；
复合改性材料的原料包括橡胶30-40份、油份20-30份、树脂10-20份、费托蜡5-10份、有机胺4-8份和纤维毡10-20份；
所述有机胺的化学结构式为：
Figure FDA0003191709630000011
R1选自正丁基、叔丁基、十二烷基、十四烷基和苄基中的任意一种，R2选自乙基、丙基、丁基和己基中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的用于沥青混凝土的复合改性材料，其特征在于，所述橡胶选自SBS橡胶、SBR橡胶和三元乙丙橡胶中的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的用于沥青混凝土的复合改性材料，其特征在于，所述油份选自糠醛抽出油、环烷油和柴油中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的用于沥青混凝土的复合改性材料，其特征在于，所述树脂为石油树脂。
5.根据权利要求4所述的用于沥青混凝土的复合改性材料，其特征在于，所述树脂为C5石油树脂和/或C9石油树脂。
6.根据权利要求1所述的用于沥青混凝土的复合改性材料，其特征在于，所述费托蜡的分子量为500-1000，熔点为90-130℃。
7.根据权利要求1所述的用于沥青混凝土的复合改性材料，其特征在于，所述纤维毡为聚酯纤维毡和/或玻璃纤维毡。
8.根据权利要求7所述的用于沥青混凝土的复合改性材料，其特征在于，所述纤维毡的厚度为0.5-2mm。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的用于沥青混凝土的复合改性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所述橡胶、所述油份、所述树脂、所述费托蜡和所述有机胺混炼，然后涂覆于所述纤维毡上，最后将材料进行尺寸调整。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述混炼的温度为150-180℃。
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，涂覆是采用压延辊涂的方式。
12.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，将材料进行尺寸调整是将材料剪成薄片。
13.一种沥青混合料，其特征在于，包括沥青混凝土和权利要求1-8中任一项所述的用于沥青混凝土的复合改性材料。
14.根据权利要求13所述的沥青混合料，其特征在于，所述复合改性材料与所述沥青混凝土的质量比为0.3-0.8:100。
15.根据权利要求14所述的沥青混合料，其特征在于，所述沥青混凝土为排水式沥青混凝土，所述沥青混合料的动稳定度为6000-6600次/mm，冻融劈裂强度比为90-96％，析漏损失为0.12-0.16％，飞散损失为8-9％。
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