CN110255977A - 硬质沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了硬质沥青混合料，由按重量份计的如下组分制成：改性硬质沥青4.2‑4.8份，集料92‑94份，矿粉1.0‑1.2份，改性硬质沥青由改性剂和基质沥青按重量比3:7制成，改性剂采用以下步骤制备：将1重量份的纳米水滑石粉加入5重量份的乙二醇中分散，调节pH值至4.0，制得浆液；将2重量份的苯甲酸溶于5重量份的乙二醇中，滴加浆液，于130℃下搅拌反应2h，抽滤，取滤上物水洗至中性，干燥，得改性纳米水滑石粉；将改性纳米水滑石粉、酚醛树脂和氧化聚乙烯蜡按照重量比2:7:3混合，经双螺杆挤出机挤出、造粒，即得。本发明具有降低硬质沥青混合料的拌和温度，改善高低温性能等优点。

Description

硬质沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及改性沥青技术领域。更具体地说，本发明涉及一种硬质沥青混合料及其制备方法。
背景技术
硬质沥青混合料具有优良的高温稳定性、感温性、水稳性和抗疲劳性能，但低温性能欠佳，主要应用于南方湿热地区和重轴载道路沥青路面的中下面层，用以提高沥青路面的抗车辙和抗疲劳性能。现有的硬质沥青混合料多为热拌沥青混合料，生产过程中，沥青与石料需要在160-180℃的高温条件下拌和，高温拌和不仅会消耗大量的能源，还会产生大量的烟尘和有害气体，不仅严重影响工作人员的身体健康，还会使沥青发生热老化，降低沥青混合料的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种硬质沥青混合料，其通过向基质沥青中添加改性剂，以降低硬质沥青混合料的拌和温度，减轻热老化，节约能源，减少环境污染，同时，还能改善硬质沥青混合料的高低温性能。
为了实现根据本发明的目的和其它优点，提供了一种硬质沥青混合料，由按重量份计的如下组分制成：改性硬质沥青4.2-4.8份，集料92-94份，矿粉1.0-1.2份，其中，所述改性硬质沥青由改性剂和基质沥青按重量比3:7制成，所述改性剂采用以下步骤制备：a、将1重量份的纳米水滑石粉加入5重量份的乙二醇中，超声分散后，调节pH值至4.0，制得浆液；将2重量份的苯甲酸溶于5重量份的乙二醇中，向所得溶液中滴加所述浆液，于130℃下搅拌反应2h，抽滤，取滤上物并水洗至中性，干燥，得改性纳米水滑石粉；b、将所述改性纳米水滑石粉、酚醛树脂和氧化聚乙烯蜡按照重量比2:7:3置于高速搅拌器中充分混合，经双螺杆挤出机挤出、造粒，即得。
优选的是，所述的硬质沥青混合料，所述基质沥青的25℃针入度为25-35。
优选的是，所述的硬质沥青混合料，所述纳米水滑石粉的粒径为30-40nm。
优选的是，所述的硬质沥青混合料，所述酚醛树脂为线性双酚A酚醛树脂。
优选的是，所述的硬质沥青混合料，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为25r/min，各区的温度为：T1＝120℃，T2＝130℃，T3＝140℃，T4＝160℃，T5＝180℃，T6＝190℃，T7＝190℃，T8＝180℃，T模＝180℃。
本发明还提供了一种硬质沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：A、将所述基质沥青加热至170-180℃，加入所述改性剂，然后边搅拌边将温度降低至130-140℃，继续恒温搅拌1.5-2h，得改性硬质沥青；B、将所述集料和所述矿粉加热至130-140℃，搅拌均匀，得基料；C、将所述改性硬质沥青加热到熔融状态并加入所述基料中，搅拌均匀，即得。
优选的是，所述的硬质沥青混合料的制备方法，步骤A中，还包括，在保温搅拌过程中加压，加压速度为0.1MPa/10min，并在压力达到0.5MPa时保压。
本发明至少包括以下有益效果：
第一、本发明的改性剂中，通过在纳米水滑石粉的层间引入苯酸根离子，可使纳米水滑石粉在酚醛树脂和氧化聚乙烯蜡中均匀分散，有效改善酚醛树脂与沥青的相容性，避免沥青在长期存储、运输过程中发生分层和离析，纳米水滑石粉和氧化聚乙烯钠还有润滑作用，起到温拌效果；酚醛树脂和聚乙烯蜡配合使用，可改善沥青的高温抗车辙性和低温抗脆裂性，使制得的硬质沥青混合料适合高温和低温地区使用，扩大了硬质沥青混合料的应用范围。
第二、本发明的硬质沥青混合料的拌和温度低，有利于减轻沥青的热老化，节约能源，减少环境污染，且硬质沥青混合料的高低温性能得到改善。
第三、本发明通过在添加改性剂后的保温搅拌过程中适当加压，可促使改性剂快速、均匀地熔融分散在沥青中，缩短改性剂与沥青的反应时间，并可有效改善硬质沥青混合料的性能。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1：
一种硬质沥青混合料，由按重量份计的如下组分制成：改性硬质沥青4.2份，集料92份，矿粉1.0份，其中，所述改性硬质沥青由改性剂和基质沥青按重量比3:7制成，所述改性剂采用以下步骤制备：a、将1重量份的纳米水滑石粉(购于大连富美达新材料科技有限公司，下同)加入5重量份的乙二醇中，超声分散后，调节pH值至4.0，制得浆液；将2重量份的苯甲酸溶于5重量份的乙二醇中，向所得溶液中滴加所述浆液，于130℃下搅拌反应2h，抽滤，取滤上物并水洗至中性，干燥，得改性纳米水滑石粉；b、将所述改性纳米水滑石粉、线性双酚A酚醛树脂(购于江阴市东鹏国际科技贸易有限公司，
DPS-2109，下同)和氧化聚乙烯蜡(购于广州市安誉贸易有限公司，PED191，下同)按照重量比2:7:3置于高速搅拌器中充分混合，经双螺杆挤出机挤出、造粒，即得；其中，所述基质沥青(购于中国石油化工集团公司，AH-30，下同)的25℃针入度为25-35；所述纳米水滑石粉的粒径为30-40nm；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为25r/min，各区的温度为：T1＝120℃，T2＝130℃，T3＝140℃，T4＝160℃，T5＝180℃，T6＝190℃，T7＝190℃，T8＝180℃，T模＝180℃；所述集料采用AC-20级配，20-30mm粗集料、10-20mm粗集料、5-10mm粗集料、3-5mm粗集料和0-3mm细集料的配比为8:40:16:6:29；所述矿粉中粒径小于0.075mm的颗粒占比大于75％。
一种硬质沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：A、将所述基质沥青加热至170-180℃，加入所述改性剂，然后边搅拌边将温度降低至130-140℃，继续恒温搅拌1.5h，得改性硬质沥青；B、将所述集料和所述矿粉加热至130-140℃，搅拌均匀，得基料；C、将所述改性硬质沥青加热到熔融状态并加入所述基料中，搅拌均匀，即得。
实施例2：
一种硬质沥青混合料，由按重量份计的如下组分制成：改性硬质沥青4.5份，集料93份，矿粉1.1份，其中，所述改性硬质沥青由改性剂和基质沥青按重量比3:7制成，所述改性剂采用以下步骤制备：a、将1重量份的纳米水滑石粉加入5重量份的乙二醇中，超声分散后，调节pH值至4.0，制得浆液；将2重量份的苯甲酸溶于5重量份的乙二醇中，向所得溶液中滴加所述浆液，于130℃下搅拌反应2h，抽滤，取滤上物并水洗至中性，干燥，得改性纳米水滑石粉；b、将所述改性纳米水滑石粉、线性双酚A酚醛树脂和氧化聚乙烯蜡按照重量比2:7:3置于高速搅拌器中充分混合，经双螺杆挤出机挤出、造粒，即得；其中，所述基质沥青的25℃针入度为25-35；所述纳米水滑石粉的粒径为30-40nm；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为25r/min，各区的温度为：T1＝120℃，T2＝130℃，T3＝140℃，T4＝160℃，T5＝180℃，T6＝190℃，T7＝190℃，T8＝180℃，T模＝180℃；所述集料采用AC-20级配，20-30mm粗集料、10-20mm粗集料、5-10mm粗集料、3-5mm粗集料和0-3mm细集料的配比为8:40:16:6:29；所述矿粉中粒径小于0.075mm的颗粒占比大于75％。
一种硬质沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：A、将所述基质沥青加热至170-180℃，加入所述改性剂，然后边搅拌边将温度降低至130-140℃，继续恒温搅拌1.75h，得改性硬质沥青；B、将所述集料和所述矿粉加热至130-140℃，搅拌均匀，得基料；C、将所述改性硬质沥青加热到熔融状态并加入所述基料中，搅拌均匀，即得。
实施例3：
一种硬质沥青混合料，由按重量份计的如下组分制成：改性硬质沥青4.8份，集料94份，矿粉1.2份，其中，所述改性硬质沥青由改性剂和基质沥青按重量比3:7制成，所述改性剂采用以下步骤制备：a、将1重量份的纳米水滑石粉加入5重量份的乙二醇中，超声分散后，调节pH值至4.0，制得浆液；将2重量份的苯甲酸溶于5重量份的乙二醇中，向所得溶液中滴加所述浆液，于130℃下搅拌反应2h，抽滤，取滤上物并水洗至中性，干燥，得改性纳米水滑石粉；b、将所述改性纳米水滑石粉、线性双酚A酚醛树脂和氧化聚乙烯蜡按照重量比2:7:3置于高速搅拌器中充分混合，经双螺杆挤出机挤出、造粒，即得；其中，所述基质沥青的25℃针入度为25-35；所述纳米水滑石粉的粒径为30-40nm；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为25r/min，各区的温度为：T1＝120℃，T2＝130℃，T3＝140℃，T4＝160℃，T5＝180℃，T6＝190℃，T7＝190℃，T8＝180℃，T模＝180℃；所述集料采用AC-20级配，20-30mm粗集料、10-20mm粗集料、5-10mm粗集料、3-5mm粗集料和0-3mm细集料的配比为8:40:16:6:29；所述矿粉中粒径小于0.075mm的颗粒占比大于75％。
一种硬质沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：A、将所述基质沥青加热至170-180℃，加入所述改性剂，然后边搅拌边将温度降低至130-140℃，继续恒温搅拌2h，得改性硬质沥青；B、将所述集料和所述矿粉加热至130-140℃，搅拌均匀，得基料；C、将所述改性硬质沥青加热到熔融状态并加入所述基料中，搅拌均匀，即得。
实施例4：
在实施例2的基础上，步骤A中，还包括，在保温搅拌过程中加压，加压速度为0.1MPa/10min，并在压力达到0.5MPa时保压，其余操作条件同实施例2。
对比例1：
在实施例2的基础上，所述改性剂采用以下步骤制备：将纳米水滑石粉、线性双酚A酚醛树脂和氧化聚乙烯蜡按照重量比2:7:3置于高速搅拌器中充分混合，经双螺杆挤出机挤出、造粒，即得；其余操作条件同实施例2。
对比例2：
在实施例2的基础上，所述改性剂采用以下步骤制备：将线性双酚A酚醛树脂和氧化聚乙烯蜡按照重量比7:3置于高速搅拌器中充分混合，经双螺杆挤出机挤出、造粒，即得；其余操作条件同实施例2。
对比例3：
在实施例2的基础上，所述改性硬质沥青由改性剂和基质沥青按重量比1:4制成；其余操作条件同实施例2。
对比例4：
在实施例2的基础上，所述改性硬质沥青由改性剂和基质沥青按重量比2:3制成；其余操作条件同实施例2。
对比例5：
在实施例2的基础上，步骤b中，将所述改性纳米水滑石粉、线性双酚A酚醛树脂和氧化聚乙烯蜡按照重量比1:4:1置于高速搅拌器中充分混合，经双螺杆挤出机挤出、造粒；其余操作条件同实施例2。
对比例6：
在实施例2的基础上，步骤b中，将所述改性纳米水滑石粉、线性双酚A酚醛树脂和氧化聚乙烯蜡按照重量比1:3:2置于高速搅拌器中充分混合，经双螺杆挤出机挤出、造粒；其余操作条件同实施例2。
对比例7：
在实施例4的基础上，步骤A中，还包括，在保温搅拌过程中加压，加压速度为0.1MPa/10min，并在压力达到0.3MPa时保压，其余操作条件同实施例4。
对比例8：
在实施例4的基础上，步骤A中，还包括，在保温搅拌过程中加压，加压速度为0.1MPa/10min，并在压力达到0.7MPa时保压，其余操作条件同实施例4。
实验例1：
对实施例2、对比例1、对比例2、对比例5和对比例6制得的改性硬质沥青的性能进行测定，结果见下表。
由上表可知，本发明实施例2的改性硬质沥青与基质沥青相比，针入度相当，软化点和15℃延度显著增加，135℃黏度显著降低，说明本发明制备的改性硬质沥青在降低沥青的拌和温度的同时，还具有优异的高温稳定性和低温延展性。
实验例2
将实施例1-4和对比例1-8制备的硬质沥青混合料制备成各种混合料试件并进行性能测定，结果见下表。
由上表可知，本发明实施例1-3制备的硬质沥青混合料高温稳定性、水稳定性和低温性能均优于对比例1-3和对比例5，高温稳定性和水稳定性优于对比例4和对比例6，但低温稳定性能低于对比例4和对比例6，说明在改性剂中添加改性纳米水滑石粉，改性剂与基质沥青的配比以及改性剂中各组分的配比均对硬质沥青混合料的性能有显著影响，在改性剂中添加纳米水滑石粉可显著改善硬质沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低温性能；实施例4制备的硬质沥青混合料的高温稳定性、水稳定性和低温性能均高于对比例7，但与对比例8相当，说明在添加改性剂后的保温搅拌过程中适当加压，有利于改善硬质沥青混合料的性能。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (7)

1.硬质沥青混合料，其特征在于，由按重量份计的如下组分制成：改性硬质沥青4.2-4.8份，集料92-94份，矿粉1.0-1.2份，其中，所述改性硬质沥青由改性剂和基质沥青按重量比3:7制成，所述改性剂采用以下步骤制备：
a、将1重量份的纳米水滑石粉加入5重量份的乙二醇中，超声分散后，调节pH值至4.0，制得浆液；将2重量份的苯甲酸溶于5重量份的乙二醇中，向所得溶液中滴加所述浆液，于130℃下搅拌反应2h，抽滤，取滤上物并水洗至中性，干燥，得改性纳米水滑石粉；
b、将所述改性纳米水滑石粉、酚醛树脂和氧化聚乙烯蜡按照重量比2:7:3置于高速搅拌器中充分混合，经双螺杆挤出机挤出、造粒，即得。
2.如权利要求1所述的硬质沥青混合料，其特征在于，所述基质沥青的25℃针入度为25-35。
3.如权利要求1所述的硬质沥青混合料，其特征在于，所述纳米水滑石粉的粒径为30-40nm。
4.如权利要求1所述的硬质沥青混合料，其特征在于，所述酚醛树脂为线性双酚A酚醛树脂。
5.如权利要求1所述的硬质沥青混合料，其特征在于，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为25r/min，各区的温度为：T1＝120℃，T2＝130℃，T3＝140℃，T4＝160℃，T5＝180℃，T6＝190℃，T7＝190℃，T8＝180℃，T模＝180℃。
6.如权利要求1-5任一所述的硬质沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、将所述基质沥青加热至170-180℃，加入所述改性剂，然后边搅拌边将温度降低至130-140℃，继续恒温搅拌1.5-2h，得改性硬质沥青；
B、将所述集料和所述矿粉加热至130-140℃，搅拌均匀，得基料；
C、将所述改性硬质沥青加热到熔融状态并加入所述基料中，搅拌均匀，即得。
7.如权利要求6所述的硬质沥青混合料的制备方法，其特征在于，步骤A中，还包括，在恒温搅拌过程中加压，加压速度为0.1MPa/10min，并在压力达到0.5MPa时保压。
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