CN110628382B - 一种储存稳定的路面热灌类灌缝胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种储存稳定的路面热灌类灌缝胶及其制备方法,它属于路用灌缝胶制备技术领域。本发明解决了在储存的过程中现有灌缝胶的各组分之间会产生离析,而各组分之间的离析会对灌缝胶的路用服役性能产生严重影响的问题。本发明灌缝胶包括:60%~70%基质沥青、3%~6%SBS、12%~20%橡胶粉、0.02%~0.04%稳定剂以及6%~20%塑化剂;灌缝胶的制备方法为:将基质沥青与SBS首先进行低速搅拌溶胀,之后进行高速剪切,然后加入稳定剂继续进行剪切;期间将橡胶粉与塑化剂混合进行低速搅拌溶胀,然后将溶胀好的橡胶粉与塑化剂的混合物加入到沥青和SBS的混合体系中,进行高速剪切;最后恒温发育,即可制得储存稳定的热灌类灌缝胶。本发明可以应用于储存稳定的路面热灌类灌缝胶的制备。
Description
技术领域
本发明属于路用灌缝胶制备技术领域,具体涉及一种路用灌缝胶及其制备方法。
背景技术
在沥青路面众多病害之中,裂缝是沥青路面最常见、最易发生和最早产生的病害。裂缝的存在严重影响沥青路面的长期性能和服役寿命,其产生的损害几乎伴随着路面的整个服役过程,并随着路龄的增长而加重。研究表明,灌缝填缝裂缝是所有路面预防性养护措施中效益费用比最优的处治方式。常见的灌缝材料大致分为热灌类灌缝料、冷灌类灌缝料以及化学材料。其中,热灌类灌缝料中的聚合物改性沥青灌缝材料(以下简称“灌缝胶”)因其较优的性价比而广泛用于裂缝修补,能够改善行车质量,提高道路使用寿命。
然而,灌缝胶的制备多是采用物理共混改性的方式制备,制备过程中通过机械搅拌或剪切的方法,使苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物(SBS)、橡胶粉(CR)等改性剂逐渐变细变小而均匀分布于沥青中。大量研究表明,灌缝胶中改性剂与沥青之间很少发生化学反应,仅仅是物理上的共融共存。因此,从热力学角度出发,由于灌缝胶内部各组分存在相对分子质量、溶解度参数及化学结构等方面的差异,灌缝胶属于不稳定体系,制备结束撤去剪切外力后,分散相自身会发生自动凝聚或离析,灌缝胶在储存过程中也会存在分层、离析以及质量衰变等现象;从动力学角度看,由于灌缝胶各组分之间存在密度差,各组分之间会发生相对移动,且分离程度与时间有关,而灌缝胶厂家为保证持续供应,一般均保证一定的库存,多数灌缝胶在施工之前均经过了数月至一年、甚至更长时间的储存,各组分之间必然会发生一定程度的离析。此外,灌缝施工前需要对灌缝胶进行加热,加热温度一般为190±5℃左右,为保证施工效率需要持续加热足量的灌缝胶,部分养护部门在施工前一晚开始加热,而由于养护设备及资金的限制,很多养护部门没有办法对其充分搅拌,灌缝胶离析问题会进一步加重,导致灌缝时沿裂缝方向分布的灌缝胶性能不一。并且,灌缝胶在长时间服役过程中,竖直方向由于组分密度差的存在,也会发生一定程度的离析。这些不同阶段离析均会对灌缝胶的路用服役性能产生严重影响,由于离析导致的灌缝胶性能差异大,同一条裂缝修补效果也会有明显差别,而对于路面裂缝修补,一旦一个位置出现薄弱点,在复杂环境作用下将导致整条裂缝灌缝胶失效。
发明内容
本发明的目的是为解决在储存的过程中现有灌缝胶的各组分之间会产生离析,而各组分之间的离析会对灌缝胶的路用服役性能产生严重影响的问题,而提出了一种储存稳定的路面热灌类灌缝胶及其制备方法。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是:
基于本发明的一个方面:一种储存稳定的路面热灌类灌缝胶,所述路面热灌类灌缝胶按照原料成分及质量百分比由60%~70%的基质沥青、3%~6%的SBS(即苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物)、12%~20%的橡胶粉、0.02%~0.04%的稳定剂和6%~20%的塑化剂组成。
基于本发明的另一个方面:一种储存稳定的路面热灌类灌缝胶的制备方法,该制备方法按下列步骤实现:
步骤一:在140℃~150℃的加热温度下,将基质沥青在烘箱中加热至具有流动状态;
再将烘箱的加热温度升温至160℃~170℃,同时向加热至流动状态的基质沥青中加入SBS,加入的同时进行低速搅拌溶胀,获得溶胀好的基质沥青和SBS的混合物;
步骤二:将溶胀好的基质沥青和SBS的混合物进行高速剪切;
步骤三:在步骤二所得的混合物中加入的稳定剂,并继续进行高速剪切;
步骤四:将胶粉与塑化剂进行混合,混合均匀后进行低速搅拌溶胀,获得溶胀好的胶粉和塑化剂的混合物;
步骤五:将步骤四溶胀好的胶粉和塑化剂的混合物加入到步骤三所得的混合物中,继续进行高速剪切,获得剪切好的混合物;
步骤六:将步骤五获得的剪切好的混合物放入恒温烘箱中发育,发育完成后获得制备好的路面热灌类灌缝胶。
本发明的有益效果是:本发明提出了一种储存稳定的路面热灌类灌缝胶及其制备方法,使用脱硫胶粉作为改性剂,脱硫胶粉中残留硫化剂和硫化促进剂,在其作用下也可与沥青发生反应,并且脱硫胶粉微观结构较为蓬松,可充分吸收沥青中轻组分,从而增强灌缝胶的热储存稳定性。
本发明方法使用糠醛作为塑化剂,可以进一步溶胀SBS及橡胶粉,在SBS之间、SBS与橡胶粉之间均产生交联,提高其与基质沥青的相容性,改善灌缝胶的储存稳定性。此外,塑化剂可使橡胶粉及SBS均匀分散在沥青中,改善灌缝胶的低温变形能力。
本发明方法能使SBS和橡胶粉等聚合物改性剂在沥青中充分溶胀并剪切分散,使得沥青、SBS和橡胶粉的密度相当,从而SBS和橡胶粉稳定悬浮于沥青中,提高灌缝胶的储存稳定性。
附图说明
图1是本发明的一种储存稳定的路面热灌类灌缝胶制备方法的流程图。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式所述的一种储存稳定的路面热灌类灌缝胶,所述路面热灌类灌缝胶按照原料成分及质量百分比由60%~70%的基质沥青、3%~6%的SBS(即苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物)、12%~20%的橡胶粉、0.02%~0.04%的稳定剂和6%~20%的塑化剂组成。
基质沥青可以根据所使用的气候分区选择相对应的标号,优选各种标号的A级沥青;
所述SBS,即苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物,优选为YH-791型,星型、线型或任意比例混合型。
具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:所述基质沥青为渣油、直馏沥青、脱油沥青或调和沥青。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式二不同的是:所述橡胶粉为经过脱硫处理的废旧轮胎胶粉。
脱硫胶粉的尺寸在20~60目之间,优选为30~40目。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式三不同的是:所述稳定剂为硫粉或含硫混合物,使橡胶粉和SBS在灌缝胶内部形成三维空间网络结构,提高灌缝胶储存稳定性。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式四不同的是:所述塑化剂为糠醛。
所述塑化剂为糠醛,增加橡胶粉和SBS在灌缝胶中的溶胀、交联程度,进而提高灌缝胶的储存稳定性。
具体实施方式六:结合图1说明本实施方式。基于具体实施方式一所述的一种储存稳定的路面热灌类灌缝胶的制备方法,该方法按下列步骤实现:
步骤一:在140℃~150℃的加热温度下,将基质沥青在烘箱中加热至具有流动状态;
再将烘箱的加热温度升温至160℃~170℃,同时向加热至流动状态的基质沥青中加入SBS,加入的同时进行低速搅拌溶胀,获得溶胀好的基质沥青和SBS的混合物;
步骤二:将溶胀好的基质沥青和SBS的混合物进行高速剪切;
步骤三:在步骤二所得的混合物中加入的稳定剂,并继续进行高速剪切;
步骤四:将橡胶粉与塑化剂进行混合,混合均匀后进行低速搅拌溶胀,获得溶胀好的胶粉和塑化剂的混合物;
步骤五:将步骤四溶胀好的胶粉和塑化剂的混合物加入到步骤三所得的混合物中,继续进行高速剪切,获得剪切好的混合物;
步骤六:将步骤五获得的剪切好的混合物放入恒温烘箱中发育,发育完成后获得制备好的路面热灌类灌缝胶。
步骤一中将基质沥青在恒温烘箱中加热至具有流动状态,烘箱的加热温度在140℃~150℃的范围内。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式六不同的是:所述步骤一中,搅拌速率为500rpm~800rpm,搅拌时间为30min~40min。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式七不同的是:所述步骤二中,剪切温度为175℃~185℃,剪切速率为4000rpm~5000rpm,剪切时间为20min~30min。
具体实施方式九:本实施方式与具体实施方式八不同的是:所述步骤三中,剪切温度为175℃~185℃,剪切速率为4000rpm~5000rpm,剪切时间为10min~20min。
具体实施方式十:本实施方式与具体实施方式九不同的是:所述步骤四中,搅拌速率为500rpm~800rpm,搅拌时间为60min~80min。
具体实施方式十一:本实施方式与具体实施方式十不同的是:所述步骤五中,剪切温度为180℃~190℃,剪切速率为4000rpm~5000rpm,剪切时间为30min~40min。
具体实施方式十二:本实施方式与具体实施方式十一不同的是:所述步骤六中,发育温度为180℃~190℃,发育时间为30min~40min。
下面结合实施例来进一步说明本发明的过程及效果,但以下实施例不构成对本发明的限制。
实施例1
本发明的灌缝胶组合物配合比如下:
制备工艺如下:
步骤一:将辽河90#基质沥青在烘箱中加热至具有良好流动状态,加热温度为140℃,然后升温至170℃加入5%的SBS进行低速搅拌溶胀,搅拌速率为600rpm,搅拌时间为40min;
步骤二:将溶胀后的沥青和SBS的混合物进行高速剪切,剪切温度为180℃,剪切速率为4000rpm,剪切时间为20min;
步骤三:在步骤二所得混合物中加入0.03%的稳定剂,继续高速剪切,剪切温度为180℃,剪切速率为4000rpm,剪切时间为10min;
步骤四:将18%的胶粉与7%塑化剂混合均匀进行低速搅拌溶胀,搅拌速率为600rpm,搅拌时间为60min;
步骤五:将步骤四溶胀好的胶粉加入到步骤三剪切完的混合物中,继续高速剪切,剪切温度为185℃,剪切速率为4000rpm,剪切时间为30min;
步骤六:将步骤五剪切完所得混合物放入恒温烘箱中发育,发育温度为185℃,发育时间为30min。
实施例1所得的灌缝胶基本性能见表1。
实施例2
本发明的灌缝胶组合物配合比如下:
制备工艺如下:
步骤一:将辽河90#基质沥青在烘箱中加热至具有良好流动状态,加热温度为140℃,然后升温至165℃加入5%的SBS进行低速搅拌溶胀,搅拌速率为700rpm,搅拌时间为30min;
步骤二:将溶胀后的沥青和SBS的混合物进行高速剪切,剪切温度为185℃,剪切速率为4500rpm,剪切时间为30min;
步骤三:在步骤二所得混合物中加入0.03%的稳定剂,继续高速剪切,剪切温度为185℃,剪切速率为4500rpm,剪切时间为15min;
步骤四:将17%的胶粉与11%塑化剂混合均匀进行低速搅拌溶胀,搅拌速率为700rpm,搅拌时间为70min;
步骤五:将步骤四溶胀好的胶粉加入到步骤三剪切完的混合物中,继续高速剪切,剪切温度为190℃,剪切速率为4500rpm,剪切时间为40min;
步骤六:将步骤五剪切完所得混合物放入恒温烘箱中发育,发育温度为185℃,发育时间为40min。
实施例2所得的灌缝胶基本性能见表1。
实施例3
本发明的灌缝胶组合物配合比如下:
制备工艺如下:
步骤一:将辽河90#基质沥青在烘箱中加热至具有良好流动状态,加热温度为140℃,然后升温至170℃加入4%的SBS进行低速搅拌溶胀,搅拌速率为800rpm,搅拌时间为30min;
步骤二:将溶胀后的沥青和SBS的混合物进行高速剪切,剪切温度为185℃,剪切速率为4000rpm,剪切时间为25min;
步骤三:在步骤二所得混合物中加入0.02%的稳定剂,继续高速剪切,剪切温度为185℃,剪切速率为4000rpm,剪切时间为20min;
步骤四:将16%的胶粉与16%塑化剂混合均匀进行低速搅拌溶胀,搅拌速率为800rpm,搅拌时间为70min;
步骤五:将步骤四溶胀好的胶粉加入到步骤三剪切完的混合物中,继续高速剪切,剪切温度为190℃,剪切速率为4000rpm,剪切时间为40min;
步骤六:将步骤五剪切完所得混合物放入恒温烘箱中发育,发育温度为185℃,发育时间为40min。
实施例3所得的灌缝胶基本性能见表1。
对比例1
使用北京嘉格伟业筑路科技有限公司的成品灌缝胶J,其基本性能见表1。
对比例2
使用美国进口科来福成品灌缝胶K,其基本性能见表1。
表1灌缝胶基本性能指标
注:本发明灌缝胶离析试验参照JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0661中聚合物改性沥青离析试验方法进行,其中:试验温度改进为180℃±5℃。
由实施例1、2、3和对比例1、2的试验结果可知,本发明提供的灌缝胶基本性能优于现有成品灌缝胶,尤其从软化点差的试验结果可以看出,本发明提供的灌缝胶离析后软化点差明显低于成品灌缝胶,显著提高了热灌类灌缝胶的储存稳定性。因此本发明所提供的灌缝胶在180℃的高温条件下,进行48h±1h静置离析,SBS和橡胶粉不发生明显的离析。
本发明的上述算例仅为详细地说明本发明的计算模型和计算流程,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (7)
1.一种储存稳定的路面热灌类灌缝胶的制备方法,所述路面热灌类灌缝胶按照原料成分及质量百分比由69.97%的基质沥青、5%的SBS、18%的橡胶粉、0.03%的稳定剂和7%的塑化剂组成;所述橡胶粉为经过脱硫处理的废旧轮胎胶粉;所述稳定剂为硫粉或含硫混合物;所述基质沥青为渣油、直馏沥青、脱油沥青或调和沥青;所述塑化剂为糠醛;其特征在于是按下列步骤实现:
步骤一:在140℃~150℃的加热温度下,将基质沥青在烘箱中加热至具有流动状态;
再将烘箱的加热温度升温至160℃~170℃,同时向加热至流动状态的基质沥青中加入SBS,加入的同时进行低速搅拌溶胀,获得溶胀好的基质沥青和SBS的混合物;
步骤二:将溶胀好的基质沥青和SBS的混合物进行高速剪切;
步骤三:在步骤二所得的混合物中加入的稳定剂,并继续进行高速剪切;
步骤四:将橡胶粉与塑化剂进行混合,混合均匀后进行低速搅拌溶胀,获得溶胀好的胶粉和塑化剂的混合物;
步骤五:将步骤四溶胀好的胶粉和塑化剂的混合物加入到步骤三所得的混合物中,继续进行高速剪切,获得剪切好的混合物;
步骤六:将步骤五获得的剪切好的混合物放入恒温烘箱中发育,发育完成后获得制备好的路面热灌类灌缝胶。
2.根据权利要求1所述的一种储存稳定的路面热灌类灌缝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤一中,搅拌速率为500rpm~800rpm,搅拌时间为30 min~40 min。
3.根据权利要求2所述的一种储存稳定的路面热灌类灌缝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤二中,剪切温度为175℃~185℃,剪切速率为4000rpm~5000rpm,剪切时间为20min~30 min。
4.根据权利要求3所述的一种储存稳定的路面热灌类灌缝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤三中,剪切温度为175℃~185℃,剪切速率为4000rpm~5000rpm,剪切时间为10min~20 min。
5.根据权利要求4所述的一种储存稳定的路面热灌类灌缝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤四中,搅拌速率为500 rpm~800 rpm,搅拌时间为60 min~80 min。
6.根据权利要求5所述的一种储存稳定的路面热灌类灌缝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤五中,剪切温度为180℃~190℃,剪切速率为4000rpm~5000rpm,剪切时间为30min~40 min。
7.根据权利要求6所述的一种储存稳定的路面热灌类灌缝胶的制备方法,其特征在于,所述步骤六中,发育温度为180℃~190℃,发育时间为30 min~40 min。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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