CN110937851A - 一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法。将沥青在烘箱中加热至熔融，按照不同的质量比将环氧基硅烷偶联剂加入沥青中。然后用高速剪切机以1000r/min的转速对沥青搅拌15min，将搅拌完成的沥青在160℃的烘箱中发育2h。采用插板法测试不同掺量沥青的表面能参数测试，根据测试结果确定最佳掺量。采用最佳掺量改性沥青制备沥青混合料试样进行浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比和动稳定度并与未改性的混合料对比，确定改性沥青的改性效果，并等比例放大重新配制，用于实际作业中。本发明采用表面能理论能方便地确定最佳掺量，具有最佳掺量的确定方法简单、制备工艺简单、沥青改性效果显著的特点。

Description

一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，属于道路工程领域。
背景技术
目前，我国高速公路建设发展迅速，高速公路大多以沥青混凝土作为其路面材料。沥青混凝土中选用的石料大都为碱性石料，然而各地优质中性或碱性集料的资源十分有限，已成为制约高等级公路发展的瓶颈。因此，可以考虑用酸性石料代替碱性石料成型沥青混凝土，一方面可以做到因地制宜合理的利用资源，另一方面可以充分发挥酸性石料本身性能的优点。但是要使酸性石料沥青混合料达到沥青路面使用的要求，还必须要解决其黏附性较差的问题。常见的解决酸性石料沥青混合料水稳定性的方法是通过添加改性剂提高酸性石料与沥青粘附性并进而提高沥青混合料的耐久性。目前普遍使用的改性剂为非胺类高分子液态抗剥落剂，在制备改性沥青时，首先将沥青加热至熔融状态向其中加入抗剥落剂，从而制得改性沥青，然后用改性后的沥青制作沥青混合料改善混合料的耐久性。
非胺类抗剥落剂相比胺类抗剥落剂具有更好的高温稳定性。不同种类抗剥落剂由于其性质各异，所以制备过程也存在较大差异。环氧基硅烷偶联剂是一种典型非胺类抗剥落剂，它可以和有机材料与无机材料发生化学键合，达到提高沥青与集料黏附性的目的。同时采用表面能理论可以准确评价沥青与集料之间的黏附性，故可通过改性后沥青的表面能参数确定硅烷偶联剂的最佳掺量，大大降低最佳掺量的确定难度和成本。综上本专利提出一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，改性后沥青混合料的水稳定性能和高温稳定性能可以明显提高。同时，本发明采用表面能参数确定已知范围内的环氧基硅烷的最佳掺量，解决了因换沥青或者换偶联剂带来的掺杂量需要重新试验摸索最佳掺量的问题，方便高效，节省时间、原料等成本。
本发明采用以下技术方案来解决上述技术问题：
一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，先小试再放大，该方法包括如下步骤：
步骤1：将沥青在150±5℃的烘箱中加热1.5～2.5h至熔融；
步骤2：在0.2％～1.0％的质量比范围内，选取4-7个不同质量比，按照质量比分别称取偶联剂与沥青；
步骤3：将偶联剂与沥青混合，并用高速剪切机以转速800～1200r/min搅拌10～20min，搅拌同时保持温度为150±5℃；
步骤4：将改性后的沥青在160±5℃温度下加热1.5～2.5h使其发育完全；
步骤5：将长方形盖玻片插入到熔融改性沥青中，使沥青在玻片表面形成一层薄膜并冷却；
步骤6：采用插板法测量掺入不同质量比改性沥青的表面能参数，确定表面能参数最大的改性沥青的偶联剂与沥青质量比为最佳掺量；
步骤7：称量一定量的石料放入170±5℃烘箱中加热1.5～2.5h，设置拌和温度为160±5℃并将石料与步骤4中的沥青加入其中拌和60～120s，一次拌和结束后继续加入220g矿粉拌和60～120s，拌和结束后将混合料从拌和锅中倒入盛料盘并用拌和铲拌和均匀防止混合料产生粗细离析；
步骤8：用混合料成型试件，并测定试件的浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比和动稳定度并与未改性的混合料对比，确定改性沥青的改性效果；
步骤9：将需要量的沥青在150±5℃的烘箱中加热至熔融；
步骤10：根据最佳掺量，将偶联剂与沥青混合，并用高速剪切机以转速800～1200r/min搅拌10～20min，搅拌同时保持温度为150±5℃；
步骤11：将改性后的沥青在160±5℃温度下加热1.5～2.5h使其发育完全；
步骤12：将发育完全的改性沥青与温度为170±5℃的石料拌和制得改性沥青混合料，用于实际作业中。
上述的一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，所述偶联剂为环氧基硅烷。
上述的一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，所述步骤1和9中沥青的加热温度为150℃。
上述的一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，所述步骤2中选取5个样品，增粘剂与沥青的质量比分别为0.2％、0.4％、0.6％、0.8％和1.0％。
上述的一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，所述步骤3和10中高速剪切机的转速为1000r/min搅拌15min，搅拌同时保持温度为150℃。
上述的一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，步骤4和11中，搅拌沥青完成后应在160℃条件下继续发育2h。
上述的一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，步骤7和12中，将最佳掺量沥青与石料在170℃下拌和制得改性沥青混合料。
上述的一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，步骤7中，称量一定量的石料放入170℃烘箱中加热2h，设置拌和温度为160℃并将石料与步骤4中的沥青加入其中拌和90s，一次拌和结束后继续加入220g矿粉拌和90s，拌和结束后将混合料从拌和锅中倒入盛料盘并用拌和铲拌和均匀防止混合料产生粗细离析；
上述任一项所述的一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，所述最佳掺量为0.6％。
3.有益效果
本发明采用环氧基硅烷作为偶联剂，添加到沥青中制作改性沥青，并提出改性沥青的制备方法，且利用表面能理论测量不同质量比掺加硅烷偶联剂沥青的表面能参数，从而准确确定最佳掺量。其无论从制作原料性能还是改性效果上较现有的改性剂及制备方法都具有较显著的进步，具体如下：
(1)环氧基硅烷偶联剂热稳定性好
试验采用环氧基硅烷作为偶联剂制备改性沥青，其分解温度在200℃以上。改性沥青制备温度为150℃，沥青混合料制作温度最高为170℃，在此温度下硅烷偶联剂完全稳定制得的改性沥青其热稳定性也更好，较以往的抗剥落剂而言，该改性剂更能满足改性剂对高温稳定性的要求。
(2)改性方法简易，改性效果良好
制备环氧基硅烷偶联剂改性沥青，需要将沥青加热然后控制温度恒定并向沥青中加入环氧基硅烷偶联剂，与此同时对沥青进行搅拌，制作工艺较为简易。并且制作得到的改性沥青可以使混合料的水稳定性和高温稳定性得到明显的改善。
(3)可精确确定最佳掺量
通过表面能理论测量不同掺量沥青的表面能参数以确定最佳掺量，方法定量，评价结果精确。
具体实施方式
为了明确一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，下面以典型的测试试验为例，具体介绍本发明的实施方式：
实施例1
一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，先小试再大试，具体操作步骤为：
(1)加热沥青至熔融状态
将沥青罐中的沥青在155℃的烘箱中加热2.5h使其呈现完全熔融的状态，沥青的体积不应超过3L，否则，2.5h的加热时间不能使其完全熔融。
(2)按照质量比称量沥青与环氧基硅烷偶联剂
将(1)中的沥青倒入新的沥青罐中并称量其质量为2000g，按照不同的沥青的质量比称取环氧基硅烷偶联剂。
(3)将环氧基硅烷偶联剂加入沥青同时搅拌
将(2)中称量好质量的沥青放入智能加热套中，设置加热套的加热温度为155℃，首先，加热35min使沥青恢复熔融状态；打开高速剪切机调整转速为1200r/min，对沥青进行搅拌，搅拌时应保持对沥青持续加热，同时，将称量好的环氧基硅烷偶联剂加入沥青中，高速剪切机搅拌时间共20min保证环氧基硅烷偶联剂在沥青中分布均匀。
(4)改性沥青继续发育
将搅拌好的硅烷偶联剂改性沥青放入温度为165℃的烘箱中继续加热2.5h，使其充分发育，使环氧基硅烷偶联剂与沥青继续反应，并且反应完全。
(5)确定最佳环氧基硅烷偶联剂掺量
将不同掺量的沥青加热，将长方形盖玻片插入到熔融改性沥青，使沥青在玻片表面形成一层薄膜并冷却制备沥青涂膜玻片。将涂膜玻片放置在全自动表面张力仪中，采用插板法测量不同质量比掺量沥青的表面能参数，通过测试结果确定最佳掺量。测试体积分数为0.2％，0.4％，0.6％，0.8％，1.0％的环氧基硅烷偶联剂改性沥青表面能参数。
表面能越大沥青与集料黏附性越好，确定最佳掺量。
(6)沥青与石料、矿粉拌和
称量11000g石料放入175℃烘箱中加热2.5h。设置拌和锅拌和温度为155℃并将石料与(5)中484g沥青加入其中拌和120s，一次拌和结束后继续加入220g矿粉拌和120s。拌和结束后将混合料从拌和锅中倒入盛料盘并用拌和铲拌和均匀防止混合料产生粗细离析。
(7)成型混合料试件，测试试件稳定度、流值和动稳定度
测量混合料水稳定性的沥青混合料试件根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)中的试验方法T 0702—2011进行制作，在试件成型完毕后对试件进行脱模，保温和稳定度测试等操作，以上一系列操作根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)中的试验方法T 0709-2011进行，沥青混合料高温稳定性的沥青混合料试件根据试验方法T 0703—2011进行制作，在成型试件完毕后根据试验方法T 0719—2011进行动稳定度的测试。
(8)处理数据，计算混合料浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比和动稳定度根据测得的试件的稳定度值求取其平均值，并计算浸水残留稳定度：
Figure BDA0002323267990000041
式中：MS0—试件浸水残留稳定度(％)；
MS1—试件浸水48h后的稳定度(kN)；
MS—试件稳定度(kN)。
测量并计算试件的冻融劈裂强度：
Figure BDA0002323267990000042
式中：TSR—冻融劈裂试验强度比(％)；
Figure BDA0002323267990000043
—冻融循环后第二组有效试件劈裂抗拉强度平均值(MPa)；
Figure BDA0002323267990000044
—未冻融循环第一组有效试件劈裂抗拉强度平均值(MPa)。
测量并计算试件的动稳定度。
为了更好地体现石料表面改性剂的改性效果，同时也做了未改性的混合料的浸水马歇尔、冻融劈裂和动稳定度试验，并且将浸水残留稳定度、冻融劈裂强度和动稳定度。
改性后沥青混合料的水稳定性和高温稳定性都得到提高。确定最佳掺量，并放大，用于实际作业中。如果改变沥青或偶联剂，就重新利用此法确定最佳掺量。
(9)加热沥青至熔融状态
放大沥青质量为实际作业中需要的量，将沥青罐中的沥青在155℃的温度下加热使其呈现完全熔融的状态。
(10)按照质量比称量沥青与硅烷偶联剂
将(9)中的沥青倒入新的沥青罐中并称量其质量，按照最佳掺量称取环氧基硅烷偶联剂。
(11)将环氧基硅烷偶联剂加入沥青同时搅拌
将(10)中称量好质量的沥青放入智能加热套中，设置加热套的加热温度为155℃，首先，加热35min使沥青恢复熔融状态；打开高速剪切机调整转速为1200r/min，对沥青进行搅拌，搅拌时应保持对沥青持续加热，同时，将称量好的环氧基硅烷偶联剂加入沥青中，高速剪切机搅拌时间共20min保证环氧基硅烷偶联剂在沥青中分布均匀。
(12)改性沥青继续发育
将搅拌好的硅烷偶联剂改性沥青放入温度为165℃的烘箱中继续加热2.5h，使其充分发育，使环氧基硅烷偶联剂与沥青继续反应，并且反应完全，其中，应注意烘箱加热的温度应控制在(160±5)℃的范围内，否则，温度过高沥青易老化，温度过低，易导致发育不完全。
(13)沥青与石料、矿粉拌和
称量11000g石料放入175℃烘箱中加热2.5h。设置拌和锅拌和温度为165℃并将石料与(4)中484g沥青加入其中拌和120s，一次拌和结束后继续加入220g矿粉拌和120s。拌和结束后将混合料从拌和锅中倒入盛料盘并用拌和铲拌和均匀防止混合料产生粗细离析。
实施例2
一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，先小试再大试，具体操作步骤为：
(1)加热沥青至熔融状态
将沥青罐中的沥青在145℃的烘箱中加热1.5h使其呈现完全熔融的状态，沥青的体积不应超过3L，否则，1.5h的加热时间不能使其完全熔融。
(2)按照质量比称量沥青与硅烷偶联剂
将(1)中的沥青倒入新的沥青罐中并称量其质量为2000g，按照不同的沥青的质量比称取环氧基硅烷偶联剂。
(3)将环氧基硅烷偶联剂加入沥青同时搅拌
将(2)中称量好质量的沥青放入智能加热套中，设置加热套的加热温度为145℃，首先，加热25min使沥青恢复熔融状态；打开高速剪切机调整转速为800r/min，对沥青进行搅拌，搅拌时应保持对沥青持续加热，同时，将称量好的环氧基硅烷偶联剂加入沥青中，高速剪切机搅拌时间共10min保证环氧基硅烷偶联剂在沥青中分布均匀。
(4)改性沥青继续发育
将搅拌好的硅烷偶联剂改性沥青放入温度为155℃的烘箱中继续加热1.5h，使其充分发育，使环氧基硅烷偶联剂与沥青继续反应，并且反应完全。
(5)确定最佳环氧基硅烷偶联剂掺量
将不同掺量的沥青加热，将长方形盖玻片插入到熔融改性沥青，使沥青在玻片表面形成一层薄膜并冷却制备沥青涂膜玻片。将涂膜玻片放置在全自动表面张力仪中，采用插板法测量不同质量比掺量沥青的表面能参数，通过测试结果确定最佳掺量。测试体积分数为0.2％，0.4％，0.6％，0.8％，1.0％的环氧基硅烷偶联剂改性沥青表面能参数。
表面能越大沥青与集料黏附性越好，确定环氧基硅烷偶联剂的最佳掺量。
(6)沥青与石料、矿粉拌和
称量11000g石料放入165℃烘箱中加热1.5h。设置拌和锅拌和温度为155℃并将石料与(5)中484g沥青加入其中拌和60s，一次拌和结束后继续加入220g矿粉拌和60s。拌和结束后将混合料从拌和锅中倒入盛料盘并用拌和铲拌和均匀防止混合料产生粗细离析。
(7)成型混合料试件，测试试件稳定度、流值和动稳定度
测量混合料水稳定性的沥青混合料试件根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)中的试验方法T 0702—2011进行制作，在试件成型完毕后对试件进行脱模，保温和稳定度测试等操作，以上一系列操作根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)中的试验方法T 0709-2011进行，沥青混合料高温稳定性的沥青混合料试件根据试验方法T 0703—2011进行制作，在成型试件完毕后根据试验方法T 0719—2011进行动稳定度的测试。
(8)处理数据，计算混合料浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比和动稳定度根据测得的试件的稳定度值求取其平均值，并计算浸水残留稳定度：
Figure BDA0002323267990000051
式中：MS0—试件浸水残留稳定度(％)；
MS1—试件浸水48h后的稳定度(kN)；
MS—试件稳定度(kN)。
测量并计算试件的冻融劈裂强度：
Figure BDA0002323267990000061
式中：TSR—冻融劈裂试验强度比(％)；
Figure BDA0002323267990000062
—冻融循环后第二组有效试件劈裂抗拉强度平均值(MPa)；
Figure BDA0002323267990000063
—未冻融循环第一组有效试件劈裂抗拉强度平均值(MPa)。
测量并计算试件的动稳定度。
为了更好地体现石料表面改性剂的改性效果，同时也做了未改性的混合料的浸水马歇尔、冻融劈裂和动稳定度试验，并且将浸水残留稳定度、冻融劈裂强度和动稳定度。
改性后沥青混合料的水稳定性和高温稳定性都得到提高。确定最佳掺量，并放大，用于实际作业中。如果改变沥青或偶联剂，就重新利用此法确定最佳掺量。
(9)加热沥青至熔融状态
放大沥青质量为实际作业中需要的量，将沥青罐中的沥青在145℃的温度下加热使其呈现完全熔融的状态。
(10)按照质量比称量沥青与硅烷偶联剂
将(9)中的沥青倒入新的沥青罐中并称量其质量，按照最佳掺量称取环氧基硅烷偶联剂。
(11)将环氧基硅烷偶联剂加入沥青同时搅拌
将(10)中称量好质量的沥青放入智能加热套中，设置加热套的加热温度为145℃，首先，加热25min使沥青恢复熔融状态；打开高速剪切机调整转速为800r/min，对沥青进行搅拌，搅拌时应保持对沥青持续加热，同时，将称量好的环氧基硅烷偶联剂加入沥青中，高速剪切机搅拌时间共10min保证环氧基硅烷偶联剂在沥青中分布均匀。
(12)改性沥青继续发育
将搅拌好的硅烷偶联剂改性沥青放入温度为155℃的烘箱中继续加热1.5h，使其充分发育，使环氧基硅烷偶联剂与沥青继续反应，并且反应完全，其中，应注意烘箱加热的温度应控制在(160±5)℃的范围内，否则，温度过高沥青易老化，温度过低，易导致发育不完全。
(13)沥青与石料、矿粉拌和
称量11000g石料放入165℃烘箱中加热1.5h。设置拌和锅拌和温度为155℃并将石料与(12)中484g沥青加入其中拌和60s，一次拌和结束后继续加入220g矿粉拌和60s。拌和结束后将混合料从拌和锅中倒入盛料盘并用拌和铲拌和均匀防止混合料产生粗细离析。
实施例3
最优实施例：
一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，先小试再大试，具体操作步骤为：
(1)加热沥青至熔融状态
将沥青罐中的沥青在150℃的烘箱中加热2h使其呈现完全熔融的状态，沥青的体积不应超过3L，否则，2h的加热时间不能使其完全熔融。
(2)按照质量比称量沥青与硅烷偶联剂
将(1)中的沥青倒入新的沥青罐中并称量其质量为2000g，按照不同的沥青的质量比称取环氧基硅烷偶联剂。
(3)将环氧基硅烷偶联剂加入沥青同时搅拌
将(2)中称量好质量的沥青放入智能加热套中，设置加热套的加热温度为150℃，首先，加热30min使沥青恢复熔融状态；打开高速剪切机调整转速为1000r/min，对沥青进行搅拌，搅拌时应保持对沥青持续加热，同时，将称量好的环氧基硅烷偶联剂加入沥青中，高速剪切机搅拌时间共15min保证环氧基硅烷偶联剂在沥青中分布均匀。
(4)改性沥青继续发育
将搅拌好的硅烷偶联剂改性沥青放入温度为160℃的烘箱中继续加热2h，使其充分发育，使环氧基硅烷偶联剂与沥青继续反应，并且反应完全，其中，应注意烘箱加热的温度应控制在(160±5)℃的范围内，否则，温度过高沥青易老化，温度过低，易导致发育不完全。
(5)确定最佳环氧基硅烷偶联剂掺量
将不同掺量的沥青加热，将长方形盖玻片插入到熔融改性沥青，使沥青在玻片表面形成一层薄膜并冷却制备沥青涂膜玻片。将涂膜玻片放置在全自动表面张力仪中，采用插板法测量不同质量比掺量沥青的表面能参数，通过测试结果确定最佳掺量。测试体积分数为0.2％，0.4％，0.6％，0.8％，1.0％的环氧基硅烷偶联剂改性沥青表面能参数。测试结果如下：
表1不同环氧基硅烷偶联剂掺量的改性沥青表面能参数
Figure BDA0002323267990000071
表面能越大沥青与集料黏附性越好，当体积分数大于0.6％时表面能参数基本不变，可认为0.6％为环氧基硅烷偶联剂最佳掺量。
(6)沥青与石料、矿粉拌和
称量11000g石料放入170℃烘箱中加热2h。设置拌和锅拌和温度为160℃并将石料与(5)中484g沥青加入其中拌和90s，一次拌和结束后继续加入220g矿粉拌和90s。拌和结束后将混合料从拌和锅中倒入盛料盘并用拌和铲拌和均匀防止混合料产生粗细离析。
(7)成型混合料试件，测试试件稳定度、流值和动稳定度
测量混合料水稳定性的沥青混合料试件根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)中的试验方法T 0702—2011进行制作，在试件成型完毕后对试件进行脱模，保温和稳定度测试等操作，以上一系列操作根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)中的试验方法T 0709-2011进行，沥青混合料高温稳定性的沥青混合料试件根据试验方法T 0703—2011进行制作，在成型试件完毕后根据试验方法T 0719—2011进行动稳定度的测试。
(8)处理数据，计算混合料浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比和动稳定度根据测得的试件的稳定度值求取其平均值，并计算浸水残留稳定度：
Figure BDA0002323267990000072
式中：MS0—试件浸水残留稳定度(％)；
MS1—试件浸水48h后的稳定度(kN)；
MS—试件稳定度(kN)。
测量并计算试件的冻融劈裂强度：
Figure BDA0002323267990000081
式中：TSR—冻融劈裂试验强度比(％)；
Figure BDA0002323267990000082
—冻融循环后第二组有效试件劈裂抗拉强度平均值(MPa)；
Figure BDA0002323267990000083
—未冻融循环第一组有效试件劈裂抗拉强度平均值(MPa)。
测量并计算试件的动稳定度。
为了更好地体现石料表面改性剂的改性效果，同时也做了未改性的混合料的浸水马歇尔、冻融劈裂和动稳定度试验，测定浸水残留稳定度、冻融劈裂强度和动稳定度结果汇总于表2～4中。
表2浸水马歇尔试验结果
Figure BDA0002323267990000084
表3冻融劈裂试验结果
Figure BDA0002323267990000085
表4动稳定度试验结果
Figure BDA0002323267990000086
改性后沥青混合料的水稳定性和高温稳定性都得到提高。实验结果证明，利用表面能参数确定最佳掺量有效、可靠。确定最佳掺量为0.6％。
(9)加热沥青至熔融状态
放大沥青质量为实际作业中需要的量，将沥青罐中的沥青在150℃的温度下加热使其呈现完全熔融的状态。
(10)按照质量比称量沥青与硅烷偶联剂
将(1)中的沥青倒入新的沥青罐中并称量其质量为2000g，按照不同的沥青的质量比称取环氧基硅烷偶联剂。
(11)将环氧基硅烷偶联剂加入沥青同时搅拌
将(10)中称量好质量的沥青放入智能加热套中，设置加热套的加热温度为150℃，首先，加热30min使沥青恢复熔融状态；打开高速剪切机调整转速为1000r/min，对沥青进行搅拌，搅拌时应保持对沥青持续加热，同时，将称量好的环氧基硅烷偶联剂加入沥青中，高速剪切机搅拌时间共15min保证环氧基硅烷偶联剂在沥青中分布均匀。
(12)改性沥青继续发育
将搅拌好的硅烷偶联剂改性沥青放入温度为160℃的烘箱中继续加热2h，使其充分发育，使环氧基硅烷偶联剂与沥青继续反应，并且反应完全，其中，应注意烘箱加热的温度应控制在(160±5)℃的范围内，否则，温度过高沥青易老化，温度过低，易导致发育不完全。
(13)沥青与石料、矿粉拌和
称量11000g石料放入170℃烘箱中加热2h。设置拌和锅拌和温度为160℃并将石料与(12)中484g沥青加入其中拌和90s，一次拌和结束后继续加入220g矿粉拌和90s。拌和结束后将混合料从拌和锅中倒入盛料盘并用拌和铲拌和均匀防止混合料产生粗细离析。

Claims (9)

1.一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，其特征在于，先小试再放大，该方法包括如下步骤：
步骤1：将沥青在150±5℃的烘箱中加热1.5～2.5h至熔融；
步骤2：在0.2％～1.0％的质量比范围内，选取4-7个不同质量比，按照质量比分别称取偶联剂与沥青；
步骤3：将偶联剂与沥青混合，并用高速剪切机以转速800～1200r/min搅拌10～20min，搅拌同时保持温度为150±5℃；
步骤4：将改性后的沥青在160±5℃温度下加热1.5～2.5h使其发育完全；
步骤5：将长方形盖玻片插入到熔融改性沥青中，使沥青在玻片表面形成一层薄膜并冷却；
步骤6：采用插板法测量掺入不同质量比改性沥青的表面能参数，确定表面能参数最大的改性沥青的偶联剂与沥青质量比为最佳掺量；
步骤7：称量一定量的石料放入170±5℃烘箱中加热1.5～2.5h，设置拌和温度为160±5℃并将石料与步骤4中的沥青加入其中拌和60～120s，一次拌和结束后继续加入220g矿粉拌和60～120s，拌和结束后将混合料从拌和锅中倒入盛料盘并用拌和铲拌和均匀防止混合料产生粗细离析；
步骤8：用混合料成型试件，并测定试件的浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比和动稳定度并与未改性的混合料对比，确定改性沥青的改性效果；
步骤9：将需要量的沥青在150±5℃的烘箱中加热至熔融；
步骤10：根据最佳掺量，将偶联剂与沥青混合，并用高速剪切机以转速800～1200r/min搅拌10～20min，搅拌同时保持温度为150±5℃；
步骤11：将改性后的沥青在160±5℃温度下加热1.5～2.5h使其发育完全；
步骤12：将发育完全的改性沥青与温度为170±5℃的石料拌和制得改性沥青混合料，用于实际作业中。
2.如权利要求1所述的一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，其特征在于，所述偶联剂为环氧基硅烷。
3.如权利要求1所述的一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，其特征在于，所述步骤1和9中沥青的加热温度为150℃。
4.如权利要求1所述的一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，其特征在于，所述步骤2中选取5个样品，增粘剂与沥青的质量比分别为0.2％、0.4％、0.6％、0.8％和1.0％。
5.如权利要求1所述的一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，其特征在于，所述步骤3和10中高速剪切机的转速为1000r/min搅拌15min，搅拌同时保持温度为150℃。
6.如权利要求1所述的一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，其特征在于，步骤4和11中，搅拌沥青完成后应在160℃条件下继续发育2h。
7.如权利要求1所述的一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，其特征在于，步骤7和12中，将最佳掺量沥青与石料在170℃下拌和制得改性沥青混合料。
8.如权利要求1所述的一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，其特征在于，步骤7中称量一定量的石料放入170℃烘箱中加热2h，设置拌和温度为160℃并将石料与步骤4中的沥青加入其中拌和90s，一次拌和结束后继续加入220g矿粉拌和90s，拌和结束后将混合料从拌和锅中倒入盛料盘并用拌和铲拌和均匀防止混合料产生粗细离析。
9.如权利要求1～8任一项所述的一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，其特征在于，所述最佳掺量为0.6％。
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