CN110903052B - 橡胶沥青混合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及沥青混合料领域,针对橡胶沥青混合料的强度容易受到橡胶的影响的问题,提供了一种橡胶沥青混合料,包括以下质量份数的组分:石油沥青10‑15份;废旧轮胎胶粉5‑8份;集料70‑75份;矿粉4‑6份;硅烷偶联剂0.5‑1份;聚氧乙基甘油醚2‑5份;月桂醇聚醚硫酸酯钠0.3‑0.5份;双水杨酸酯0.1‑0.2份。橡胶沥青混合料的制备方法包括以下步骤:S1、混合废旧轮胎胶粉、集料、矿粉、聚氧乙基甘油醚、月桂醇聚醚硫酸酯钠以及双水杨酸酯形成中间混合物;S2、混合石油沥青、中间混合物以及剩余组分得橡胶沥青混合料。通过采用聚氧乙基甘油醚、月桂醇聚醚硫酸酯钠与双水杨酸酯互相协同配合,有利于各组分共混均匀,有利于提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性。
Description
技术领域
本发明涉及沥青混合料领域,更具体地说,它涉及一种橡胶沥青混合料及其制备方法。
背景技术
橡胶沥青混合料是先将废旧轮胎原质加工成为橡胶粉粒,再按一定的粗细级配比例进行组合,同时添加多种高聚合物改性剂,并在充分拌和的高温条件下,与基质沥青充分熔涨反应后形成的改性沥青胶结材料。
虽然橡胶沥青混合料能将废旧轮胎变废为宝,减少了废旧轮胎对自然环境的危害,但是在沥青混合料中加入橡胶粉粒容易影响沥青与集料的黏附性能,使得橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性受到影响,因此,仍有改进的空间。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的第一目的在于提供一种橡胶沥青混合料,具有有利于提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性能的优点。
本发明的第二目的在于提供一种橡胶沥青混合料的制备方法,具有提高制备所得的橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性能的优点。
为实现上述第一个目的,本发明提供了如下技术方案:
一种橡胶沥青混合料,包括以下质量份数的组分:
石油沥青10-15份;
废旧轮胎胶粉5-8份;
集料70-75份;
矿粉4-6份;
硅烷偶联剂0.5-1份;
聚氧乙基甘油醚2-5份;
月桂醇聚醚硫酸酯钠0.3-0.5份;
双水杨酸酯0.1-0.2份。
采用上述技术方案,通过采用聚氧乙基甘油醚、月桂醇聚醚硫酸酯钠与双水杨酸酯互相协同配合,有利于提高增强石油沥青与集料、矿粉的黏结力,使得石油沥青更容易与集料、矿粉混合均匀,从而有利于提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性,使得橡胶沥青混合料的适用范围扩大,进而有利于更好地利用废旧橡胶资源,使得废旧轮胎更加不容易对环境造成影响。
同时,通过采用聚氧乙基甘油醚、月桂醇聚醚硫酸酯钠与双水杨酸酯互相协同配合,还有利于增强石油沥青与废旧轮胎胶粉、集料、矿粉的相容性,有利于橡胶沥青混合料中的各组分更好地共混均匀,从而有利于更好地提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性。
本发明进一步设置为:所述废旧轮胎胶粉的粒径为8-15mm。
采用上述技术方案,通过控制废旧轮胎胶粉的粒径,有利于废旧轮胎胶粉更好地与集料、矿粉堆积密集,使得橡胶沥青混合料的密实度提高,从而有利于更好地提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性。
本发明进一步设置为:所述集料为粒径不大于20mm的玄武岩。
采用上述技术方案,通过采用玄武岩作为集料,玄武岩呈多孔状,质地坚硬,从而有利于更好地提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性,使得橡胶沥青混合料的适用范围更广;另外,通过控制玄武岩的粒径,有利于集料更好地与废旧轮胎胶粉更好地配合以堆积密集,有利于提高橡胶沥青混合料的密实度,从而有利于更好地提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性。
本发明进一步设置为:所述集料由粒径为0-3mm的玄武岩、粒径为3-10mm的玄武岩以及粒径为10-20mm的玄武岩均匀混合而成。
采用上述技术方案,通过采用不同粒径的玄武岩互相配合,有利于橡胶沥青混合料中的集料堆积更加密集,使得橡胶沥青混合料的密实度提高,从而有利于更好地提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性。
本发明进一步设置为:所述集料由粒径为0-3mm的玄武岩、粒径为3-10mm的玄武岩以及粒径为10-20mm的玄武岩以质量份数比为4:4:2的比例混合而成。
采用上述技术方案,通过控制不同粒径的玄武岩的用量比例,有利于橡胶沥青混合料中的集料堆积更加密集,使得橡胶沥青混合料的密实度提高,从而有利于更好地提高橡胶沥青混合料的抗压群强度以及抗疲劳性,使得橡胶沥青混合料的适用范围更广,有利于更好地提高废旧资源的利用率,使得经济效益更高。
本发明进一步设置为:还包括以下质量份数的组分:
3-环己基噻吩0.1-0.3份。
采用上述技术方案,通过加入3-环己基噻吩,有利于促进聚氧乙基甘油醚、月桂醇聚醚硫酸酯钠与双水杨酸酯的互相协同配合,从而有利于更好提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性,使得橡胶沥青混合料的适用范围更广,有利于更好地提高资源利用率,使得经济效益更高。
本发明进一步设置为:还包括以下质量份数的组分:
5-氨基苯并咪唑0.05-0.1份。
采用上述技术方案,通过加入5-氨基苯并咪唑与3-环己基噻吩互相协同配合,有利于更好地促进聚氧乙基甘油醚、月桂醇聚醚硫酸酯钠与双水杨酸酯的互相协同配合,从而有利于更好地提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性,使得橡胶沥青混合料的适用范围更广,使得沥青与集料的黏结力更加不容易受到废旧轮胎胶粉的影响。
本发明进一步设置为:还包括以下质量份数的组分:
碳黑1-2份。
采用上述技术方案,通过加入碳黑,有利于更好补强沥青的同时有利于更好地补强废旧轮胎胶粉,使得橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性更好,从而有利于扩大橡胶沥青混合料的适用范围,使得橡胶沥青混合料的强度更加不容易受到废旧轮胎胶粉的影响。
本发明进一步设置为:还包括以下质量份数的组分:
玄武岩纤维0.5-1份。
采用上述技术方案,通过加入玄武岩纤维,有利于增强橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性,使得橡胶沥青混合料更加不容易开裂,有利于延长橡胶沥青混合料的使用寿命。
为实现第二个目的,本发明提供了如下技术方案:
一种橡胶沥青混合料的制备方法,包括以下步骤:
S1、在第一反应容器中按质量份数比加入废旧轮胎胶粉,升高温度至180-190℃,并边搅拌边加入集料、矿粉、聚氧乙基甘油醚、月桂醇聚醚硫酸酯钠以及双水杨酸酯,搅拌混合均匀,形成中间混合物;
S2、在第二反应容器中加入石油沥青,升高温度至200-220℃,再边搅拌边加入S1中制备所得的中间混合物以及剩余组分,搅拌混合均匀,即得橡胶沥青混合料。
采用上述技术方案,通过先混合形成中间混合物,再将中间混合物和剩余组分与石油沥青混合均匀以制备橡胶沥青混合料,有利于更好地提高废旧轮胎胶粉与沥青的相容性,使得橡胶沥青混合料中的各组分更容易共混均匀,从而使得废旧轮胎胶粉更加不容易对橡胶沥青混合料的强度产生影响,有利于更好地提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
1.通过采用聚氧乙基甘油醚、月桂醇聚醚硫酸酯钠与双水杨酸酯互相协同配合,有利于增强石油沥青与集料、矿粉的黏结力,有利于提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性,使得橡胶沥青混合料的适用范围扩大;
2.通过采用聚氧乙基甘油醚、月桂醇聚醚硫酸酯钠与双水杨酸酯互相协同配合,还有利于增强石油沥青与废旧轮胎胶粉、集料、矿粉的相容性,有利于橡胶沥青混合料中的各组分更好地共混均匀,有利于更好地提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性;
3.通过采用不同粒径的玄武岩互相配合,有利于橡胶沥青混合料中的集料堆积更加密集,使得橡胶沥青混合料的密实度提高,有利于更好地提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性。
附图说明
图1为本发明中橡胶沥青混合料的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例,对本发明作进一步详细说明。
以下实施例中,石油沥青采用济南光讯贸易有限公司的石油沥青。
以下实施例中,废旧轮胎胶粉采用石家庄达坤矿产品有限公司的废旧轮胎胶粉。
以下实施例中,集料采用漳浦县鸿胜石材有限公司的玄武岩。
以下实施例中,矿粉采用巩义市城区炜展耐材经销部的货号为wz-01的石灰岩矿粉。
以下实施例中,硅烷偶联剂采用郑州市金水区嘉轩化工商行的货号为125型号为550的硅烷偶联剂。
以下实施例中,聚氧乙基甘油醚采用江苏省海安石油化工厂的货号为HASH-120的聚氧乙基甘油醚。
以下实施例中,月桂醇聚醚硫酸酯钠采用广州时昇化工有限公司的货号为378-12的月桂醇聚醚硫酸酯钠。
以下实施例中,双水杨酸酯采用岳阳市嘉诚生物科技有限公司的货号为YYSJCRX205的双水杨酸酯。
以下实施例中,3-环己基噻吩采用杭州大阳化工有限公司的货号为sd-22253的3-环己基噻吩。
以下实施例中,5-氨基苯并咪唑采用上海吉至生化科技有限公司的货号为A51560-1g的5-氨基苯并咪唑。
以下实施例中,碳黑采用天津天一世纪化工产品科技发展有限公司的目数为1000目的碳黑粉。
以下实施例中,玄武岩纤维采用河北宏润玻璃钢有限公司的玄武岩纤维。
实施例1
一种橡胶沥青混合料的制备方法,包括以下步骤:
S1、在第一搅拌釜中加入废旧轮胎胶粉8kg,升高温度至180℃,以250r/min的转速进行搅拌,边搅拌边加入集料72.5kg、矿粉5kg、聚氧乙基甘油醚5kg、月桂醇聚醚硫酸酯钠0.3kg以及双水杨酸酯0.1kg,搅拌混合均匀,形成中间混合物。
S2、在第二搅拌釜中加入石油沥青10kg,升高温度至200℃,以200r/min的转速进行搅拌,边搅拌边加入S1中制备所得的中间混合物以及硅烷偶联剂0.5kg,搅拌混合均匀,即得橡胶沥青混合料。
本实施例中的废旧轮胎胶粉的粒径为5-8mm。
本实施例中的集料为粒径为20-25mm的玄武岩。
实施例2
与实施例1的区别在于:
步骤S1中加入废旧轮胎胶粉5kg、集料75kg、矿粉4kg、聚氧乙基甘油醚3.5kg、月桂醇聚醚硫酸酯钠0.4kg以及双水杨酸酯0.15kg,混合均匀形成中间混合物。
步骤S2中加入石油沥青12.5kg,并边搅拌边加入S1中制备所得中间混合物以及硅烷偶联剂0.75kg,混合均匀即得橡胶沥青混合料。
实施例3
与实施例1的区别在于:
步骤S1中加入废旧轮胎胶粉6.5kg、集料70kg、矿粉6kg、聚氧乙基甘油醚2kg、月桂醇聚醚硫酸酯钠0.5kg以及双水杨酸酯0.2kg,混合均匀形成中间混合物。
步骤S2中加入石油沥青15kg,并边搅拌边加入S1中制备所得中间混合物以及硅烷偶联剂1kg,混合均匀即得橡胶沥青混合料。
实施例4
与实施例1的区别在于:
步骤S1中加入废旧轮胎胶粉6kg、集料71kg、矿粉5.5kg、聚氧乙基甘油醚4kg、月桂醇聚醚硫酸酯钠0.35kg以及双水杨酸酯0.11kg,混合均匀形成中间混合物。
步骤S2中加入石油沥青14kg,并边搅拌边加入S1中制备所得中间混合物以及硅烷偶联剂0.6kg,混合均匀即得橡胶沥青混合料。
实施例5
与实施例4的区别在于:步骤S1中的温度控制为185℃,步骤S2中的温度控制为210℃。
实施例6
与实施例4的区别在于:步骤S1中的温度控制为190℃,步骤S2中的温度控制为220℃。
实施例7
与实施例4的区别在于:步骤S1中的温度控制为188℃,步骤S2中的温度控制为215℃。
实施例8
与实施例7的区别在于:废旧轮胎胶粉的粒径为15-20mm。
实施例9
与实施例7的区别在于:废旧轮胎胶粉的粒径为8-15mm。
实施例10
与实施例7的区别在于:集料为粒径为10-20mm的玄武岩。
实施例11
与实施例7的区别在于:集料由粒径为0-3mm的玄武岩、粒径为3-10mm的玄武岩以及粒径为10-20mm的玄武岩以质量比为4:3:3的比例均匀混合而成。
实施例12
与实施例7的区别在于:集料由粒径为0-3mm的玄武岩、粒径为3-10mm的玄武岩以及粒径为10-20mm的玄武岩以质量比为4:5:1的比例均匀混合而成。
实施例13
与实施例7的区别在于:集料由粒径为0-3mm的玄武岩、粒径为3-10mm的玄武岩以及粒径为10-20mm的玄武岩以质量比为3:4:3的比例均匀混合而成。
实施例14
与实施例7的区别在于:集料由粒径为0-3mm的玄武岩、粒径为3-10mm的玄武岩以及粒径为10-20mm的玄武岩以质量比为5:4:1的比例均匀混合而成。
实施例15
与实施例7的区别在于:集料由粒径为0-3mm的玄武岩、粒径为3-10mm的玄武岩以及粒径为10-20mm的玄武岩以质量比为3:5:2的比例均匀混合而成。
实施例16
与实施例7的区别在于:集料由粒径为0-3mm的玄武岩、粒径为3-10mm的玄武岩以及粒径为10-20mm的玄武岩以质量比为5:3:2的比例均匀混合而成。
实施例17
与实施例7的区别在于:集料由粒径为0-3mm的玄武岩、粒径为3-10mm的玄武岩以及粒径为10-20mm的玄武岩以质量比为4:4:2的比例均匀混合而成。
实施例18
与实施例7的区别在于:废旧轮胎胶粉的粒径为8-15mm,同时,集料由粒径为0-3mm的玄武岩、粒径为3-10mm的玄武岩以及粒径为10-20mm的玄武岩以质量比为4:4:2的比例均匀混合而成。
实施例19
与实施例18的区别在于:步骤S2中,在加入中间混合物以及硅烷偶联剂的同时还加入了3-环己基噻吩0.1kg。
实施例20
与实施例18的区别在于:步骤S2中,在加入中间混合物以及硅烷偶联剂的同时还加入了3-环己基噻吩0.3kg。
实施例21
与实施例18的区别在于:步骤S2中,在加入中间混合物以及硅烷偶联剂的同时还加入了5-氨基苯并咪唑0.05kg。
实施例22
与实施例18的区别在于:步骤S2中,在加入中间混合物以及硅烷偶联剂的同时还加入了5-氨基苯并咪唑0.1kg。
实施例23
与实施例18的区别在于:步骤S2中,在加入中间混合物以及硅烷偶联剂的同时还加入了3-环己基噻吩0.1kg、5-氨基苯并咪唑0.1kg。
实施例24
与实施例18的区别在于:步骤S2中,在加入中间混合物以及硅烷偶联剂的同时还加入了3-环己基噻吩0.3kg、5-氨基苯并咪唑0.05kg。
实施例25
与实施例18的区别在于:步骤S2中,在加入中间混合物以及硅烷偶联剂的同时还加入了3-环己基噻吩0.2kg、5-氨基苯并咪唑0.07kg。
实施例26
与实施例18的区别在于:步骤S2中,在加入中间混合物以及硅烷偶联剂的同时还加入了碳黑1kg。
实施例27
与实施例18的区别在于:步骤S2中,在加入中间混合物以及硅烷偶联剂的同时还加入了碳黑2kg。
实施例28
与实施例18的区别在于:步骤S2中,在加入中间混合物以及硅烷偶联剂的同时还加入了玄武岩纤维0.5kg。
实施例29
与实施例18的区别在于:步骤S2中,在加入中间混合物以及硅烷偶联剂的同时还加入了玄武岩纤维1kg。
实施例30
与实施例25的区别在于:步骤S2中,在加入3-环己基噻吩以及5-氨基苯并咪唑的同时还加入了碳黑1kg,玄武岩纤维1kg。
实施例31
与实施例25的区别在于:步骤S2中,在加入3-环己基噻吩以及5-氨基苯并咪唑的同时还加入了碳黑1.5kg,玄武岩纤维0.75kg。
实施例32
与实施例25的区别在于:步骤S2中,在加入3-环己基噻吩以及5-氨基苯并咪唑的同时还加入了碳黑2kg,玄武岩纤维0.5kg。
实施例33
与实施例25的区别在于:步骤S2中,在加入3-环己基噻吩以及5-氨基苯并咪唑的同时还加入了碳黑1.8kg,玄武岩纤维0.6kg。
比较例1
与实施例7的区别在于:步骤S1中未加入聚氧乙基甘油醚、月桂醇聚醚硫酸酯钠以及双水杨酸酯。
比较例2
与实施例7的区别在于:步骤S1中未加入聚氧乙基甘油醚。
比较例3
与实施例7的区别在于:步骤S1中未加入月桂醇聚醚硫酸酯钠。
比较例4
与实施例7的区别在于:步骤S1中未加入双水杨酸酯。
比较例5
与比较例1的区别在于:步骤S1中未加入废旧轮胎胶粉。
实验1
根据ASTM D1074-2017《沥青混合料抗压强度的标准试验方法》检测以上实施例以及比较例制备所得的橡胶沥青混合料的抗压强度(MPa)。
实验2
根据JTG E20-2011《<公路工程沥青及沥青混合料试验规程>释义手册》中的T0739-2011《沥青混合料四点弯曲疲劳寿命试验》检测以上实施例以及比较例制备所得的橡胶沥青混合料的弯曲劲度(MPa);弯曲劲度越大,表明橡胶沥青混合料的抗疲劳性越强。
以上实验的检测数据见表1。
表1
根据表1中实施例4-7的数据对比可得,通过控制橡胶沥青混合料在制备过程中的温度,有利于橡胶沥青混合料中的各组分更好地互相协同配合以发挥作用,从而有利于更好地提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性,使得橡胶沥青混合料的适用范围更广。
根据表1中实施例7-9的数据对比可得,通过控制废旧轮胎胶粉的粒径,有利于废旧轮胎胶粉更好地与橡胶沥青混合料中的集料更好地堆积密集,有利于提高橡胶沥青混合料的密实度,使得橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性增强。
根据表1中实施例7与实施例10-17的数据对比可得,通过采用不同粒径的玄武岩混合形成集料,并控制不同粒径的玄武岩的用量比例,有利于集料更好地与废旧轮胎胶粉堆积密集,从而有利于提高橡胶沥青混合料的密实度,使得橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性更强,进而使得橡胶沥青混合料的适用范围更广。
根据表1中实施例7-18的数据对比可得,通过同时控制废旧轮胎胶粉的粒径以及控制集料中玄武岩的粒径、对应的比例用量,有利于橡胶沥青混合料中的集料更好地堆积密集,使得橡胶沥青混合料的密实度提高,从而有利于更好地提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性。
根据表1中实施例18-25的数据对比可得,只有当3-环己基噻吩与5-氨基苯并咪唑互相协同配合时,才能更好地提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性,缺少了任一组分,均容易对橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性产生影响。
根据表1中实施例18与实施例26-29的数据对比可得,通过单独加入碳黑或玄武岩纤维,均在一定程度上有利于提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性。
根据表1中实施例25与实施例30-33的数据对比可得,通过同时加入碳黑以及玄武岩,有利于更好地提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性,使得橡胶沥青混合料的适用范围更广。
根据表1中实施例7与比较例1-4的数据对比可得,只有当聚氧乙基甘油醚、月桂醇聚醚硫酸酯钠以及双水杨酸酯互相协同配合时,才能更好地提高橡胶沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性,缺少了任一组分,均容易对橡胶沥青混合料的性能产生影响。
根据表1中比较例1与比较例5的数据对比可得,当在沥青混合料中加入废旧轮胎胶粉时,沥青混合料的抗压强度以及抗疲劳性均在一定程度上有所下降。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种橡胶沥青混合料,其特征是:包括以下质量份数的组分:
石油沥青10-15份;
废旧轮胎胶粉5-8份;
集料70-75份;
矿粉4-6份;
硅烷偶联剂0.5-1份;
聚氧乙基甘油醚2-5份;
月桂醇聚醚硫酸酯钠0.3-0.5份;
双水杨酸酯0.1-0.2份;
3-环己基噻吩0.1-0.3份;
5-氨基苯并咪唑0.05-0.1份。
2.根据权利要求1所述的橡胶沥青混合料,其特征是:所述废旧轮胎胶粉的粒径为8-15mm。
3.根据权利要求2所述的橡胶沥青混合料,其特征是:所述集料为粒径不大于20mm的玄武岩。
4.根据权利要求3所述的橡胶沥青混合料,其特征是:所述集料由粒径为0-3mm的玄武岩、粒径为3-10mm的玄武岩以及粒径为10-20mm的玄武岩均匀混合而成。
5.根据权利要求4所述的橡胶沥青混合料,其特征是:所述集料由粒径为0-3mm的玄武岩、粒径为3-10mm的玄武岩以及粒径为10-20mm的玄武岩以质量份数比为4:4:2的比例混合而成。
6.根据权利要求1-5任一所述的橡胶沥青混合料,其特征是:还包括以下质量份数的组分:
碳黑1-2份。
7.根据权利要求1-5任一所述的橡胶沥青混合料,其特征是:还包括以下质量份数的组分:
玄武岩纤维0.5-1份。
8.一种如权利要求1-7任一所述的橡胶沥青混合料的制备方法,其特征是:包括以下步骤:
S1、在第一反应容器中按质量份数比加入废旧轮胎胶粉,升高温度至180-190℃,并边搅拌边加入集料、矿粉、聚氧乙基甘油醚、月桂醇聚醚硫酸酯钠以及双水杨酸酯,搅拌混合均匀,形成中间混合物;
S2、在第二反应容器中加入石油沥青,升高温度至200-220℃,再边搅拌边加入S1中制备所得的中间混合物以及剩余组分,搅拌混合均匀,即得橡胶沥青混合料。
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