CN110272229A - 抗剥落橡胶沥青混合料的制备方法 - Google Patents

抗剥落橡胶沥青混合料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗剥落橡胶沥青混合料的制备方法，首先将基质沥青和软化剂、活化剂一起放入反应罐中梯度加热搅拌，制得橡胶沥青；用去离子水和无水乙醇配制成乙醇溶液，然后加入偶联剂和有机硅防水剂，室温搅拌均匀，制成有机表面改性剂；将水泥和消石灰粉按比例在搅拌机中充分混匀后配制成无机改性剂；级配集料在强制式搅拌机中持续搅拌下，将有机表面改性剂喷洒到级配集料表面，干燥处理后与无机改性剂进行共混，得到综合性改性集料；将橡胶沥青和综合性改性集料按照沥青混合料的基本配比配制后即得抗剥落橡胶沥青混合料。本发明采取表面改性技术手段来改变沥青混合料中矿料的表面属性，提高了沥青与矿料之间的粘附性，延长了路面的使用寿命。

Description

抗剥落橡胶沥青混合料的制备方法
技术领域
本发明涉及道路工程材料领域，尤其是涉及一种抗剥落橡胶沥青混合料的制备方法。
背景技术
沥青道路具有表面平整、行车舒适、施工期短等特点，被大量使用在道路建设中。但很多路面在服役过程中经常发生较为严重的损坏，出现剥落、车辙、开裂、坑槽等早期破坏，尤其在早期破坏的多种形式中，水损坏对路面性能影响较大。诸多研究表明，路面发生水损坏的根本原因是沥青在集料表面的粘附力较小，在车辆动载产生的动水压力的冲刷下，裹附集料的沥青膜脱落，从而产生剥落、坑槽等病害。
对沥青路面而言，沥青与集料的粘附性和抗剥离性能是保证路面性能最基本的条件之一。因此，我国在修建沥青路面道路时，一般使用与沥青粘结较好的碱性集料，但使用碱性集料的路面抗滑和耐磨耗性能变差，力学强度和耐疲劳性能方面不如酸性集料。我国石料虽然分布很广，但石料属于不可再生资源，导致目前很多地区的石灰岩类碱性集料储量越来越少，给公路建设带来很大的压力。
以花岗岩、砂岩等岩石为代表的酸性岩石在我国分布广泛，储量极大，且酸性石料质地坚硬耐磨，可以充分利用集料间的嵌挤作用，若能加以使用，将大大降低碱性石料缺乏地区的公路建设压力，且能降低道路建设成本，带动当地经济发展，但酸性集料存在与沥青粘附力较差的问题。因此，如果能通过适宜的方法提升酸性集料的抗剥落性能，使其大规模应用于沥青混合料中，则具有重要的经济价值和社会意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗剥落橡胶沥青混合料的制备方法，解决了目前酸性集料与沥青粘附性差的缺点，大幅度提升了酸性集料在沥青路面中的使用比例，改善了沥青路面的抗疲劳和耐久性能。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的抗剥落橡胶沥青混合料的制备方法包括以下具体步骤：
第一步，将基质沥青和软化剂、活化剂一起放入反应罐中加热，当温度升至120℃时，恒温搅拌5min，加入橡胶粉；继续升温，当温度升至150℃时，恒温搅拌10min；当温度升至180℃时，恒温搅拌10min；待温度升至190～200℃时，在该温度条件下恒温搅拌反应30min；然后将温度降至180～185℃，制得的橡胶沥青储存备用；其中基质沥青、软化剂、活化剂和橡胶粉的质量比为100:4～5:0.8～1.2:20～25；
第二步，将一定比例的去离子水和无水乙醇加入到烧杯中配制成乙醇溶液，然后向其中加入偶联剂和有机硅防水剂，室温环境下充分搅拌均匀，配制成有机表面改性剂，其中去离子水、无水乙醇、偶联剂和有机硅防水剂的质量比为5:2～2.5:1:2～2.5；
第三步，将水泥和消石灰粉按3:2的质量比投入到搅拌机中，充分搅拌均匀后配制成无机改性剂备用；
第四步，将级配集料投入到强制式搅拌机中，持续搅拌过程中将第二步配制的有机表面改性剂均匀喷洒到级配集料表面；然后将改性集料做干燥处理后与第三步配制的无极改性剂进行共混，得到综合性改性集料，其中级配集料、有机表面改性剂和无机改性剂的质量比为100:0.5～1.0:1.5～2.0；
第五步，将第一步制备的橡胶沥青和第四步制备的综合性改性集料按照沥青混合料的基本配比进行配制，得到抗剥落橡胶沥青混合料。
所述第一步中的基质沥青为70号道路石油沥青；软化剂为妥尔油、芳烃油或环烷油中的一种或多种；活化剂为二硫化烷基苯酚和二甲苯二硫化物以质量比1:2复配而成的混合物；橡胶粉由废旧轮胎破碎而得，其粒度为60~80目。
所述第二步中所用的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、KH-560和钛酸酯偶联剂OL-T951按质量比1:1.5:2组成的混合物。
所述第三步中所用的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；消石灰为镁质消石灰粉和白云石消石灰粉混合物按质量比2:1配制的混合物。
本发明的积极效果体现在：
1、由于沥青与矿料之间的粘附性是影响沥青混合料性能的关键因素之一，而影响沥青与集料的粘附性和沥青混合料抗水损害性能的集料特性主要是集料的化学成分及表面性质。因此，本发明采取表面改性技术手段来改变沥青混合料中矿料的表面属性，提高沥青与矿料之间的粘附性，可大幅提高沥青路面的综合性能和耐久性，有效解决沥青路面早起损坏的问题，提高了路面的使用寿命。
2、为充分利用有限的矿物资源，扩大矿料选择范围，合理选用筑路材料，更好地实现就地取材，降低工程成本，本发明选取酸碱性集料复配的方法，并通过界面改性机理，改变矿料的表面性能，达到疏水亲油的目的，提高了抗水损害能力；同时通过橡胶沥青的使用来提高沥青混合料的高低温稳定型、力学强度和耐久性能等。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做更加详细的说明，以便于本领域技术人员的理解和应用。
实施例1 配制1#抗剥落橡胶沥青混合料
第一步，将基质沥青100份和软化剂妥尔油4份、活化剂0.8份（二硫化烷基苯酚和二甲苯二硫化物以质量比1:2复配而成）一起放入改性沥青反应罐中加热，当温度升至120℃时，恒温搅拌5min，加入20份橡胶粉开始逐级升温：当温度升至150℃时，4.5份、活化剂0.9份（二硫化烷基苯酚和二甲苯二硫化物以质量比1:2复配而成）一起放入改性沥青反应罐中加热，当温度升至120℃时，恒温搅拌5min，加入20份橡胶粉开始逐级升温：当温度升至150℃时，恒温搅拌10min；继续升温至180℃时，恒温搅拌10min；待温度升至200℃时，在该温度条件下恒温搅拌反应30min；然后将温度降至185℃，制得的橡胶沥青储存备用；
第二步，将5份去离子水和2.5份无水乙醇加入到烧杯中配制成乙醇溶液，然后向其中加入1份偶联剂和2.2份有机硅防水剂（市售产品），室温环境下充分搅拌均匀，配制成有机表面改性剂；
第三步，将3份水泥和2份消石灰粉投入到搅拌机中，充分搅拌均匀后配制成无机改性剂；
第四步，将80份花岗岩和20份石灰岩投入到强制式搅拌机中，持续搅拌过程中采用喷雾工艺将第二步配制的有机表面改性剂0.6份均匀喷洒到集料表面；然后将集料做干燥处理后与第三步配制的无极改性剂1.8份进行共混，得到综合性改性集料；
第五步，将第一步制备的橡胶沥青和第四步制备的综合性改性集料按照沥青混合料的基本配比进行配制，得到配比如表1所示的1#抗剥落橡胶沥青混合料。
表1
经检测，制备的1#抗剥落橡胶沥青混合料的测试指标如下：
实施例2 配制2#抗剥落橡胶沥青混合料
第一步，将基质沥青100份和软化剂妥尔油5份、活化剂1.2份（二硫化烷基苯酚和二甲苯二硫化物以质量比1:2复配而成）一起放入改性沥青反应罐中加热，当温度升至120℃时，恒温搅拌5min，加入25份橡胶粉开始逐级升温：当温度升至150℃时，恒温搅拌10min；继续升温至180℃时，恒温搅拌10min；待温度升至200℃时，在该温度条件下恒温搅拌反应30min；然后将温度降至180℃，制得的橡胶沥青储存备用；
第二步，将5份去离子水和2.5份无水乙醇加入到烧杯中配制成乙醇溶液，然后向其中加入1份偶联剂和2.2份有机硅防水剂（市售产品），室温环境下充分搅拌均匀，配制成有机表面改性剂；
第三步，将3份水泥和2份消石灰粉投入到搅拌机中，充分搅拌均匀后配制成无机改性剂；
第四步，将80份花岗岩和20份石灰岩投入到强制式搅拌机中，持续搅拌过程中采用喷雾工艺将第二步配制的有机表面改性剂0.9份均匀喷洒到集料表面；然后将集料做干燥处理后与第三步配制的无极改性剂2.0份进行共混，得到综合性改性集料；
第五步，将第一步制备的橡胶沥青和第四步制备的综合性改性集料按照沥青混合料的基本配比进行配制，得到配比如表2所示的2#抗剥落橡胶沥青混合料。
表2
经检测，制备的2#抗剥落橡胶沥青混合料的测试指标如下：
。

Claims (5)

1.一种抗剥落橡胶沥青混合料的制备方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
第一步，将基质沥青和软化剂、活化剂一起放入反应罐中加热，当温度升至120℃时，恒温搅拌5min，加入橡胶粉；继续升温，当温度升至150℃时，恒温搅拌10min；当温度升至180℃时，恒温搅拌10min；待温度升至190～200℃时，在该温度条件下恒温搅拌反应30min；然后将温度降至180～185℃，制得的橡胶沥青储存备用；其中基质沥青、软化剂、活化剂和橡胶粉的质量比为100:4～5:0.8～1.2:20～25；
第二步，将一定比例的去离子水和无水乙醇加入到烧杯中配制成乙醇溶液，然后向其中加入偶联剂和有机硅防水剂，室温环境下充分搅拌均匀，配制成有机表面改性剂，其中去离子水、无水乙醇、偶联剂和有机硅防水剂的质量比为5:2～2.5:1:2～2.5；
第三步，将水泥和消石灰粉按3:2的质量比投入到搅拌机中，充分搅拌均匀后配制成无机改性剂备用；
第四步，将级配集料投入到强制式搅拌机中，持续搅拌过程中将第二步配制的有机表面改性剂均匀喷洒到级配集料表面；然后将改性集料做干燥处理后与第三步配制的无极改性剂进行共混，得到综合性改性集料，其中级配集料、有机表面改性剂和无机改性剂的质量比为100:0.5～1.0:1.5～2.0；
第五步，将第一步制备的橡胶沥青和第四步制备的综合性改性集料按照沥青混合料的基本配比进行配制，得到抗剥落橡胶沥青混合料。
2.根据权利要求1所述的抗剥落橡胶沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述第一步中的基质沥青为70号道路石油沥青；软化剂为妥尔油、芳烃油或环烷油中的一种或多种；活化剂为二硫化烷基苯酚和二甲苯二硫化物以质量比1:2复配而成的混合物；橡胶粉由废旧轮胎破碎而得，其粒度为60~80目。
3.根据权利要求1所述的抗剥落橡胶沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述第二步中所用的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、KH-560和钛酸酯偶联剂OL-T951按质量比1:1.5:2组成的混合物。
4.根据权利要求1所述的抗剥落橡胶沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述第三步中所用的水泥为42.5级普通硅酸盐水泥；消石灰为镁质消石灰粉和白云石消石灰粉混合物按质量比2:1配制的混合物。
5.根据权利要求1所述的抗剥落橡胶沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述第四步所用的级配集料为花岗岩与石灰岩按质量比4:1配制而成。
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