CN111004516A - 一种自修复冷拌改性沥青的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自修复冷拌改性沥青的制备方法，使石油沥青保持70—80℃的温度，加入冷拌改性剂，然后使用强力剪切机以6000—6500r/min的转速剪切30—40min，剪切完成后制得自修复冷拌改性沥青。本发明能够在沥青中形成可以稳定存在多年的微胶囊，这些微胶囊能够在沥青老化破裂时释放出高分子材料修复沥青裂纹，从而达到修复沥青并延长沥青使用寿命的目的。

Description

一种自修复冷拌改性沥青的制备方法

技术领域

本发明属于沥青技术领域，尤其涉及一种自修复冷拌改性沥青的制备方法。

背景技术

沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，是高黏度有机液体的一种，呈液态，表面呈黑色，可溶于二硫化碳。沥青是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。沥青主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种：其中，煤焦沥青是炼焦的副产品。石油沥青是原油蒸馏后的残渣。天然沥青则是储藏在地下，有的形成矿层或在地壳表面堆积。沥青主要用于涂料、塑料、橡胶等工业以及铺筑路面等。

沥青老化的本质是在沥青使用过程中，沥青混合物中的小分子部分易发生挥发、氧化，而大分子部分则发生分子链断裂等变化，从而造成沥青的黏弹性下降，也就是“老化”。尽管这一系列变化是不可逆的，但通过补充相应的消失成分或者类似功效的成分，仍可部分恢复沥青原有属性，从而延长路面使用寿命。目前常规的修复办法就是利用专业设备喷涂修复剂。但经实际应用发现，采用修复剂这种修复方法仍然存在着如下缺陷：

1、修复剂从沥青混凝土表面向下的渗透深度一般不超过2cm，修复范围有限，导致只能维持较短时间。

2、修复剂的使用往往导致路面的摩擦系数下降，存在着安全隐患。

3、修复剂中通常含有多种有机挥发性溶剂，如石油醚、芳烃等，不仅污染环境，还会影响人体健康。

4、修复过程中人员和设备成本高。

5、修复时需要中断交通，影响正常的交通秩序。

基于上述问题，需要研发出能够提高沥青使用寿命的新技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种自修复冷拌改性沥青的制备方法。本发明能够在沥青中形成可以稳定存在多年的微胶囊，这些微胶囊能够在沥青老化破裂时释放出高分子材料修复沥青裂纹，从而达到修复沥青并延长沥青使用寿命的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种自修复冷拌改性沥青的制备方法，其特征在于：使石油沥青保持70—80℃的温度，加入冷拌改性剂，然后使用强力剪切机以6000—6500r/min的转速剪切30—40min，剪切完成后制得自修复冷拌改性沥青。

所述石油沥青为70号石油沥青。

所述冷拌改性剂的加入量为石油沥青的7%—30%。

所述冷拌改性剂由如下质量份数的组分均匀混合而成：

改性剂89—151份，乳化剂12—18份，防老剂7—11份，增容剂6—10份，挥发性溶剂60—100份。

所述改性剂由如下质量份数的组分均匀混合而成：

苯乙烯-丁二烯三嵌段聚合物8—20份，丁苯橡胶10—15份，聚胺酯6—12份，石墨粉3—7份，聚碳酸酯18—26份，聚乙烯树脂22—36份，热塑性聚氨酯弹性体橡胶4—6份，石油树脂16—25份，中间体2—4份。

所述改性剂为60—80目的粉末。

所述中间体由松酯、桃树胶和废润滑油均匀混合而成。

所述松酯、桃树胶和废润滑油的质量比为30：30：40。

所述挥发性溶剂为挥发性硅油。

采用本发明的优点在于：

1、本发明中的自修复冷拌改性沥青采用70号石油沥青和由多种特定质量配比组分组成的冷拌改性剂混合而成，其中，70号石油沥青是道路工程建设常规使用品种，采用70号石油沥青具有质量稳定、价格实惠、库存充足等优点。冷拌改性剂的加入量为石油沥青的7%—30%，可以满足摊铺时最低温度零下十度的施工条件。另外，采用特定质量配比的改性剂与乳化剂、防老剂、增容剂和挥发性溶剂构成的冷拌改性剂，加入到沥青中后能够形成微胶囊，该微胶囊是冷拌改性剂加入到沥青中后经过乳化分散形成的，具体来说约占总量30%—50%的冷拌改性剂能够形成微胶囊，微胶囊在冷拌沥青中可以稳定存在多年，随着沥青老化出现微小裂纹时，微胶囊破裂释放出各组分，稀释沥青中的胶质，让沥青中的大分子链重新排列组合，在路面交通的不断碾压下，沥青路面产生的微小裂缝由于大分子链的交联逐渐恢复原状，从而完成对沥青的修复，达到延长使用寿命的目的。另外，石油沥青与冷拌改性剂在70—80℃的温度下混合，混合温度较低，有效地减少了沥青烟和苯并芘致癌物的排放，有利于施工人员的身体健康。而使用强力剪切机以6000—6500r/min的转速剪切30—40min，其优点之一为能使两者均匀混合，以便于在沥青出现老化时，能够对老化部分进行有效的修复。其优点之二为生产周期短，能耗更低，有利于提高施工效率。

3、本发明中的冷拌改性剂与石油沥青的相容性好，储存稳定，存放时间更长。

4、本发明部分原料可以采用回收橡塑材料替代，原材料成本低。

5、本发明中的冷拌改性剂能同其它无机材料配合使用，且性能不降低。

6、本发明在道路摊铺或修补后可以立即开放交通，养生时间短。

7、本发明在道路摊铺后，沥青的自修复过程立刻启动，修复过程可以持续5—10年，因此使得路面的使用寿命能够达到10—15年左右，比普通路面的使用寿命延长5年以上。

8、本发明可在-10℃条件下摊铺，雨天也能作业。

9、本发明具有良好的高低温性能和力学性能，全球范围都可以推广使用。

附图说明

图1为使用本发明制得的冷拌沥青的性能检测报告。

图2为使用本发明制得的沥青混合料的马歇尔试验检测报告。

图3为使用本发明制得的沥青混合料的劈裂弯曲试验检测报告。

图4为使用本发明制得的沥青混合料的车辙试验检测报告。

图5为使用本发明制得的沥青混合料的冻融劈裂试验检测报告。

具体实施方式

实施例1

一种自修复冷拌改性沥青的制备方法，具体过程为：准备70号石油沥青，并使70号石油沥青保持70℃的温度，加入冷拌改性剂，冷拌改性剂的加入量为石油沥青的7%，然后使用强力剪切机以6000r/min的转速剪切30min，剪切完成后制得自修复冷拌改性沥青。

本实施例中，所述冷拌改性剂由如下质量份数的组分均匀混合而成：

改性剂89份，乳化剂12份，防老剂7份，增容剂6份，挥发性溶剂60份。

进一步的，所述改性剂为60目的粉末，由如下质量份数的组分均匀混合而成：

苯乙烯-丁二烯三嵌段聚合物8份，丁苯橡胶10份，聚胺酯6份，石墨粉3份，聚碳酸酯18份，聚乙烯树脂22份，热塑性聚氨酯弹性体橡胶4份，石油树脂16份，中间体2份。

制备改性剂时，可先将各组分研磨成粉末再混合，也可将各组分混合后再研磨。

本实施例中，所述中间体由松酯、桃树胶和废润滑油按30：30：40的质量比均匀混合而成。所述挥发性溶剂为挥发性硅油。

实施例2

一种自修复冷拌改性沥青的制备方法，具体过程为：准备70号石油沥青，并使70号石油沥青保持80℃的温度，加入冷拌改性剂，冷拌改性剂的加入量为石油沥青的30%，然后使用强力剪切机以6500r/min的转速剪切40min，剪切完成后制得自修复冷拌改性沥青。

本实施例中，所述冷拌改性剂由如下质量份数的组分均匀混合而成：

改性剂151份，乳化剂18份，防老剂11份，增容剂10份，挥发性溶剂100份。

进一步的，所述改性剂为80目的粉末，由如下质量份数的组分均匀混合而成：

苯乙烯-丁二烯三嵌段聚合物20份，丁苯橡胶15份，聚胺酯12份，石墨粉7份，聚碳酸酯26份，聚乙烯树脂36份，热塑性聚氨酯弹性体橡胶6份，石油树脂25份，中间体4份。

制备改性剂时，可先将各组分研磨成粉末再混合，也可将各组分混合后再研磨。

本实施例中，所述中间体由松酯、桃树胶和废润滑油按30：30：40的质量比均匀混合而成。所述挥发性溶剂为挥发性硅油。

实施例3

一种自修复冷拌改性沥青的制备方法，具体过程为：准备70号石油沥青，并使70号石油沥青保持75℃的温度，加入冷拌改性剂，冷拌改性剂的加入量为石油沥青的28%，然后使用强力剪切机以6300r/min的转速剪切35min，剪切完成后制得自修复冷拌改性沥青。

本实施例中，所述冷拌改性剂由如下质量份数的组分均匀混合而成：

改性剂120份，乳化剂16份，防老剂9份，增容剂8份，挥发性溶剂80份。

进一步的，所述改性剂为70目的粉末，由如下质量份数的组分均匀混合而成：

苯乙烯-丁二烯三嵌段聚合物15份，丁苯橡胶13份，聚胺酯9份，石墨粉5份，聚碳酸酯22份，聚乙烯树脂28份，热塑性聚氨酯弹性体橡胶5份，石油树脂20份，中间体3份。

本实施例中，所述中间体由松酯、桃树胶和废润滑油按30：30：40的质量比均匀混合而成。所述挥发性溶剂为挥发性硅油。

实施例4

一种自修复冷拌改性沥青的制备方法，具体过程为：准备70号石油沥青，并使70号石油沥青保持72℃的温度，加入冷拌改性剂，冷拌改性剂的加入量为石油沥青的10%，然后使用强力剪切机以6400r/min的转速剪切37min，剪切完成后制得自修复冷拌改性沥青。

本实施例中，所述冷拌改性剂由如下质量份数的组分均匀混合而成：

改性剂104份，乳化剂14份，防老剂8份，增容剂10份，挥发性溶剂85份。

进一步的，所述改性剂为80目的粉末，由如下质量份数的组分均匀混合而成：

苯乙烯-丁二烯三嵌段聚合物14份，丁苯橡胶12份，聚胺酯7份，石墨粉3份，聚碳酸酯19份，聚乙烯树脂24份，热塑性聚氨酯弹性体橡胶4份，石油树脂17份，中间体4份。

制备改性剂时，可先将各组分研磨成粉末再混合，也可将各组分混合后再研磨。

本实施例中，所述中间体由松酯、桃树胶和废润滑油按30：30：40的质量比均匀混合而成。所述挥发性溶剂为挥发性硅油。

实施例5

本实施例对说明书所记载的技术效果进行了试验，具体为：

1，试验时间：2014年3月—2019年4月；

2，试验地点：四川省道106线高铁桥下路面；

3，试验内容：路面修补；

4，试验过程：在2014年3月分别使用本发明冷拌改性沥青和背景技术所述的SBS改性剂制备热拌SBS沥青，然后分别使用两者修补相邻存在破损的路面；

5、试验结果：使用背景技术所述的SBS改性剂制备的热拌SBS沥青经过5年时间，修补过的路面已经出现部分飞子和水损，而使用本发明制备的冷拌改性沥青，其路面仍然完好无损(具体可提供相片为证)。由此证明本发明能够达到说明书记载的技术效果。

实施例6

为了进一步证明本发明的技术效果，分别由申请人的采购客户四川川交工程试验检测有限责任公司和下属子公司德阳高投科技公限公司将其送检，具体检验测试类型包括冷拌沥青性能检测、沥青混合料马歇尔试验检测、沥青混合料劈裂弯曲试验检测、沥青混合料车辙试验检测和沥青混合料冻融劈裂试验检测，具体检验测试报告分别如图1—5所示。

从检验结果可知，本发明满足JT/T 1089-2016中4.2表2废橡塑基热塑性弹性体冷拌沥青技术要求。

另外，本发明制备的冷拌改性沥青中能够形成微胶囊，该微胶囊通过间接方法证实存在。具体为：经过实验人员研究发现，制得的冷拌沥青在24小时以内保持均一稳定状态，24小时后逐渐可见离析，48小时后冷拌沥青出现明显分层，上层的主要成分为冷拌改性剂，下层为沥青混合物。由此证实刚制备好的冷拌沥青中存在微小的改性剂胶囊。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (9)

1.一种自修复冷拌改性沥青的制备方法，其特征在于：使石油沥青保持70—80℃的温度，加入冷拌改性剂，然后使用强力剪切机以6000—6500r/min的转速剪切30—40min，剪切完成后制得自修复冷拌改性沥青。

2.根据权利要求1所述的一种自修复冷拌改性沥青的制备方法，其特征在于：所述石油沥青为70号石油沥青。

3.根据权利要求1所述的一种自修复冷拌改性沥青的制备方法，其特征在于：所述冷拌改性剂的加入量为石油沥青的7%—30%。

4.根据权利要求1—3中任一项所述的一种自修复冷拌改性沥青的制备方法，其特征在于：所述冷拌改性剂由如下质量份数的组分均匀混合而成：

改性剂89—151份，乳化剂12—18份，防老剂7—11份，增容剂6—10份，挥发性溶剂60—100份。

5.根据权利要求4所述的一种自修复冷拌改性沥青的制备方法，其特征在于：所述改性剂由如下质量份数的组分均匀混合而成：

苯乙烯-丁二烯三嵌段聚合物8—20份，丁苯橡胶10—15份，聚胺酯6—12份，石墨粉3—7份，聚碳酸酯18—26份，聚乙烯树脂22—36份，热塑性聚氨酯弹性体橡胶4—6份，石油树脂16—25份，中间体2—4份。

6.根据权利要求5所述的一种自修复冷拌改性沥青的制备方法，其特征在于：所述改性剂为60—80目的粉末。

7.根据权利要求5所述的一种自修复冷拌改性沥青的制备方法，其特征在于：所述中间体由松酯、桃树胶和废润滑油均匀混合而成。

8.根据权利要求7所述的一种自修复冷拌改性沥青的制备方法，其特征在于：所述松酯、桃树胶和废润滑油的质量比为30：30：40。

9.根据权利要求4所述的一种自修复冷拌改性沥青的制备方法，其特征在于：所述挥发性溶剂为挥发性硅油。

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