CN111087828B - 一种Sasobit温拌沥青及其制备方法 - Google Patents

一种Sasobit温拌沥青及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Sasobit温拌沥青及其制备方法，包括以下重量百分含量的组分：70#基质沥青94‑96％，硫磺交联剂0.1‑0.2％，Sasobit有机添加剂0.5‑1.5％，SBS改性剂2‑3％，芳烃油增延剂0.5‑1％，本发明提供的Sasobit温拌沥青能够同时实现多方面性能的均衡提升，高温性能与低温性能改善效果明显，可以解决沥青材料施工中温度过高的实际问题，并解决现有技术中Sasobit温拌沥青的延度不能满足规范要求的技术难题。

Description

一种Sasobit温拌沥青及其制备方法
技术领域
本发明属于道路沥青材料技术领域，尤其是涉及一种Sasobit温拌沥青及其制备方法。
背景技术
Sasobit是德国SasolWax公司的新型聚烯烃类沥青普适改性剂，是一种固体石蜡，最初被用作抗车辙添加剂，后因其具有一定的降低施工温度的作用，也被用作温拌添加剂。在一定范围内，增大Sasobit的掺量，混合料的生产温度可以得到有效降低，但是由于石蜡对沥青与石料的粘结及混合料的低温性能都有较大负面的影响，因此很多技术方案中也将Sasobit温拌剂与其他添加剂混合使用，但不论是通过提高Sasobit掺量来实现沥青施工中的降温效果，还是将Sasobit温拌剂与其他添加剂混合使用在一定程度降低石蜡的负面影响，都带来了新的技术问题：Sasobit温拌沥青在低温延度上始终不能满足我国规范要求。因此，实现温拌沥青性能的均衡提升，降低沥青材料的施工温度，使Sasobit温拌沥青的低温延度能够满足我国规范要求，是道路沥青材料技术领域中科研人员面临的一项技术难题，尤其是低温延度始终不能满足改性沥青规范需求。
发明内容
本发明的目的就是为了解决传统Sasobit温拌沥青不能满足规范中对改性沥青低温延度要求的技术难题，提供了一种Sasobit温拌沥青及其制备方法，该配方和制备工艺不仅可以实现沥青材料在施工温度方面的有效降低，而且能保证高温性能的同时兼顾沥青材料的低温性能，在道路材料领域具有较好的应用前景。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种Sasobit温拌沥青，包括以下重量百分含量的组分：70#基质沥青94-96％，硫磺交联剂0.1-0.2％，Sasobit有机添加剂0.5-1.5％，SBS改性剂2-3％，芳烃油增延剂0.5-1％。
优选地，包括以下重量百分含量的组分：70#基质沥青95.55％，硫磺交联剂0.15％，Sasobit有机添加剂1％，SBS改性剂2.5％，芳烃油增延剂0.8％。
优选地，所述的硫磺交联剂为直径3mm-5mm的片状硫磺颗粒。
优选地，所述的芳烃油增延剂的芳烃含量≧80％，苯胺点≦36℃，闪点>230℃，灰分≦0.05％。
优选地，所述SBS改性剂为星型SBS改性剂。
一种Sasobit温拌沥青的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将芳烃油增延剂一次性加入到70#基质沥青中，并进行控温；
步骤2，将SBS改性剂加入到经过控温的芳烃油增延剂和70#基质沥青混合物中，采用高速剪切机进行高速剪切；
步骤3，控制搅拌温度，将高速剪切机中的混合料取出，放入搅拌机进行连续搅拌；加入硫磺交联剂，采用搅拌机继续进行连续搅拌；
步骤4，向搅拌机中加入Sasobit有机添加剂并进行连续搅拌，即制得成品Sasobit温拌沥青。
优选地，在Sasobit温拌沥青的制备过程中，温度控制在180℃-190℃。
优选地，步骤2剪切时间为30-50min；步骤3混合料取出放入搅拌机进行连续搅拌的时间为1.5-2.5h；加入硫磺交联剂采用搅拌机继续进行连续搅拌的时间为0.5-1.5h；步骤4向搅拌机中加入Sasobit有机添加剂进行连续搅拌的时间为15-25min。
本发明在制备过程步骤2中，中间产物通过高速剪切机剪后继续采用搅拌机进行搅拌的工艺方法，能够有效防止由于高速剪切摩擦导致的沥青进一步老化；因有效避免因沥青老化导致的性能丧失，各添加材料在沥青原位表面进行的化学反应转换率高，使温拌沥青低温延度性能得到了大幅度改善，相比于传统Sasobit温拌沥青制备的技术方案，沥青短期老化后5℃的低温延度值可以提升4～5.5倍，良好满足规范中对改性沥青的延度要求。
此外，室内实验与试验段铺筑结果表明，指标参数不同的芳烃油及含量、片状硫磺颗粒直径与含量、Sasobit温拌剂含量、各组分添加顺序及制备工艺对Sasobit温拌沥青的低温性能影响显著，如制备过程中只采用高速剪切机或搅拌机，以及调换硫磺交联剂、Sasobit有机添加剂、星型SBS改性剂、芳烃油的添加顺序均不能达到本发明的性能提升效果。
本发明提供的Sasobit温拌沥青及其制备方法，实验过程严谨，性能测试结果可靠。首先选定增延剂材料，根据Sasobit温拌沥青表面结构特点，对经过初步筛选的4种增延剂材料(以主化学成分区分)在常规工艺下制得Sasobit温拌沥青的成品，依次进行室内SEM、TEM扫描实验，研究此4种不同类型增延剂材料对沥青表面微观结构的作用机理及不同化学反应产物，进一步地对经过4种Sasobit温拌沥青样品进行高温性能、低温性能、延展性测试实验，根据实验结果将可能引起微观结构趋于良性变化的主要化学成分并与表现良好的Sasobit温拌沥青样品的宏观性能进行可靠度关联，根据关联结果显示：含有苯环结构的碳氢化合物与Sasobit温拌沥青性能的关联度最高，即依据实验方案初步确定芳烃油作为增延剂。
其次，确定其他添加剂材料，设计对比实验研究与芳烃油增延剂相匹配后能产生性能最大化提升的添加剂材料组合，对添加剂类型、芳烃油含量、交联剂类型与含量、SBS改性剂类型与含量进行不断尝试，结果表明，芳烃油与直径为3mm-5mm的片状硫磺颗粒、星型SBS改性剂一同使用后，各添加剂分子与聚集体之前存在π-π相互作用，进一步强化了沥青质的吸附与稳定作用，从微观结构角度验证了本发明技术方案的合理性。
最后，以沥青性能指标值作为评价标准，对70#基质沥青、芳烃油、硫磺交联剂、SBS改性剂的添加顺序及制备工艺不断优化，得到本发明的技术方案。
本发明Sasobit温拌沥青及其制备方法，制备方法相比于传统Sasobit温拌沥青的制备更加简单，操作便捷，且能够充分发挥Sasobit温拌沥青中各组分的性能优势。所需原材料的制备对生产设备要求较低，且便于运输，现场制备工艺流程简单，操作便捷。
依据本发明的技术方案Sasobit温拌沥青，经过室内实验和工程实践论证，Sasobit温拌沥青具备良好的温拌效果，可以解决沥青材料施工中温度过高的实际应用问题，在试验段拌合与摊铺过程中，沥青的热稳定性和抗老化性能表现良好，针对现有Sasobit温拌技术主要提高沥青高温性能的缺陷，本发明实现了高、低温性能的兼顾，具有广泛的应用前景与商业价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但绝不是对本发明的限制。
实施例1
测试Sasobit温拌剂、70#基质沥青的各项性能指标，如表1和表2所示；测试Sasobit芳烃油的各项参数指标，如表3所示。
在70#基质沥青中掺入以下成分制备温拌沥青，包括硫磺交联剂，Sasobit有机添加剂，星型SBS改性剂，芳烃油；以重量百分含量计，所述70#基质沥青含量为95.55％，所述硫磺交联剂含量为0.15％，所述Sasobit有机添加剂含量为1％，所述SBS改性剂含量为2.5％，所述芳烃油含量为0.8％。
一种Sasobit温拌沥青的制备方法包括以下步骤：
步骤1，将上述含量的芳烃油一次性加入到温度为180℃-190℃的70#基质沥青中，进行控温；
步骤2，将上述含量的星型SBS改性剂，加入到经过控温的芳烃油和70#基质沥青混合物中，采用高速剪切机进行高速剪切，剪切时间为40min；
步骤3，控制搅拌温度维持在180℃-190℃，将高速剪切机中的混合料取出，放入搅拌机进行连续搅拌，连续搅拌时间为2h；加入上述含量的硫磺交联剂采用搅拌机继续进行连续搅拌，连续搅拌时间为1h；
步骤4，向搅拌机中加入上述含量的Sasobit有机添加剂并进行连续搅拌，连续搅拌时间为20min，制得成品Sasobit温拌沥青。
成品Sasobit温拌沥青的各项性能指标测试结果如表4所示；
表1 Sasobit温拌剂的性能测试结果
测试项目 单位 测试结果
熔点 ℃ >80
沸点 ℃ >500
闪点 ℃ >250
密度(25℃) g/cm<sup>3</sup> 0.9
粘度(135℃) cp 12
表2 实施例1中70#基质沥青的性能测试结果
测试项目 单位 技术要求 试验结果
针入度(25℃，100g，5s) 0.1mm 60～80 63.4
软化点T<sub>R&amp;B</sub> ℃ ≥46 48.4
延度(15℃，5cm/min) cm ≥100 >100
PG分级 \ \ PG 64-22
表3 芳烃油各项参数指标测试结果
Figure BDA0002338891820000051
表4 实施例1中Sasobit温拌沥青的性能测试结果
Figure BDA0002338891820000052
为表明实施例制备方法对于Sasobit沥青性能提升的效果，三组采用常规方法的对照例(表5)被制备和测试。三组对照例与实施例选用相同的70#基质沥青，而温拌剂的种类和掺量不同；三组对照例沥青制备工艺均采用常规的下述步骤：a.将70#基质沥青加热至180～190℃，控温并启用高速剪切机；b.将新型SBS改性剂添加到经过控温的70#基质沥青中，并高速剪切2h；c.向高速剪切机中加入硫磺交联剂，并连续剪切搅拌1h；d.向高速剪切机中加入Sasobit有机添加剂后，高速剪切15-20min，制得成品沥青。对照组沥青的性能测试结果如表5所示。
表5 实施例1中三组对照例
Figure BDA0002338891820000061
表6 三组对照组沥青的性能测试结果
Figure BDA0002338891820000062
通过表2、表4和表6可以看出：相比较对照组Sasobit温拌沥青(表6对照例中第二组、第三组)，本发明提出的Sasobit温拌沥青(表4)制备方法显著改善了沥青短期老化后5℃的低温延度值，沥青低温延度值可以显著提升4～5.5倍，进一步地，全体发明人对该实验结果进行了反复验证，并确定本发明技术方案解决了传统技术方案中Sasobit温拌沥青始终不能满足规范中低温延度要求的技术难题。
再与常规3.5％掺量的SBS改性沥青(表6对照例第一组)相比较，可以看出该方法可以显著降低其施工拌和温度，从而起到了温拌沥青的效果，由于拌和温度的降低，也可以进一步减轻沥青的老化，以保证材料的耐久性。
相比较70#基质沥青(表2)，采用本专利方法的Sasobit沥青的针入度和软化点能得到显著的提高，其中软化点能提升约1.6倍；针入度下降(高温性能提升)了40％左右，实验结果也充分表明了这种沥青将具有良好的抗高温性能；
综合可以看出本专利提出的配方对Sasobit温拌沥青的多方面性能指标均有明显的提升，尤其解决了传统Sasobit温拌沥青制备的技术方案中温拌沥青不能满足规范中对延度要求的技术难题。
实施例2：
一种Sasobit温拌沥青的制备，与实施例1不同的是，为了体现专利提出方法的普遍性和有效性，本例采用另一公司生产的70#基质沥青进行制备。
步骤一：对实施例2中的70#基质沥青的各项性能指标，测试结果如表7所示。
表7 实施例2中70#沥青的性能测试结果
测试项目 单位 技术要求 试验结果
针入度(25℃，100g，5s) 0.1mm 60～80 68.4
软化点T<sub>R&amp;B</sub> ℃ ≥46 48.0
延度(15℃，5cm/min) cm ≥100 >100
在70#基质沥青中掺入以下成分制备温拌沥青，包括硫磺交联剂，Sasobit有机添加剂，星型SBS改性剂，芳烃油；以重量百分含量计，所述70#基质沥青含量为95.55％，所述硫磺交联剂含量为0.15％，所述有机添加剂含量为1％，所述SBS改性剂含量为2.5％，所述芳烃油含量为0.8％。
一种Sasobit温拌沥青的制备方法包括以下步骤：
步骤1，将上述含量的芳烃油一次性加入到温度为180℃-190℃的70#基质沥青中，进行控温；
步骤2，将上述含量的星型SBS改性剂，加入到经过控温的芳烃油和70#基质沥青混合物中，采用高速剪切机进行高速剪切，剪切时间为40min；
步骤3，控制搅拌温度维持在180℃-190℃，将高速剪切机中的混合料取出，放入搅拌机进行连续搅拌，连续搅拌时间为2h；加入上述含量的硫磺交联剂采用搅拌机继续进行连续搅拌，连续搅拌时间为1h；
步骤4，向搅拌机中加入上述含量的Sasobit有机添加剂并进行连续搅拌，连续搅拌时间为20min，制得成品Sasobit温拌沥青。
成品Sasobit温拌沥青的各项性能指标测试结果如表8所示；
表8 实施例2中Sasobit温拌沥青的性能测试结果
Figure BDA0002338891820000081
可以看出与实施例1类似，虽然采用了不同种类的70#基质沥青，但使用该配方配制的Sasobit温拌沥青仍然能符合技术规范对I-D级SBS改性沥青的要求，其中老化后的低温延度指标也满足规范要求。这一发现也表明本发明的Sasobit温拌沥青不仅具有非常良好的路用价值，同时也具有很好的普遍性和良好的推广应用价值。
本领域技术人员不难理解，本发明的Sasobit温拌沥青及制备方法包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方法部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种Sasobit温拌沥青，其特征在于，由以下重量百分含量的组分组成：70#基质沥青95.55％，硫磺交联剂0.15％，Sasobit有机添加剂1％，SBS改性剂2.5％，芳烃油增延剂0.8％；
所述的硫磺交联剂为直径3mm-5mm的片状硫磺颗粒；所述SBS改性剂为星型SBS改性剂，所述的芳烃油增延剂的芳烃含量≧80％，苯胺点≦36℃，闪点>230℃，灰分≦0.05％；
Sasobit温拌沥青的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将芳烃油增延剂一次性加入到70#基质沥青中，并进行控温；
步骤2，将SBS改性剂加入到经过控温的芳烃油增延剂和70#基质沥青混合物中，采用高速剪切机进行高速剪切；
步骤3，控制搅拌温度，将高速剪切机中的混合料取出，放入搅拌机进行连续搅拌；加入硫磺交联剂，采用搅拌机继续进行连续搅拌；
步骤4，向搅拌机中加入Sasobit有机添加剂并进行连续搅拌，即制得成品Sasobit温拌沥青。
2.如权利要求1所述的一种Sasobit温拌沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将芳烃油增延剂一次性加入到70#基质沥青中，并进行控温；
步骤2，将SBS改性剂加入到经过控温的芳烃油增延剂和70#基质沥青混合物中，采用高速剪切机进行高速剪切；
步骤3，控制搅拌温度，将高速剪切机中的混合料取出，放入搅拌机进行连续搅拌；加入硫磺交联剂，采用搅拌机继续进行连续搅拌；
步骤4，向搅拌机中加入Sasobit有机添加剂并进行连续搅拌，即制得成品Sasobit温拌沥青。
3.根据权利要求2所述的一种Sasobit温拌沥青的制备方法，其特征在于，在Sasobit温拌沥青的制备过程中，温度控制在180℃-190℃。
4.根据权利要求2所述的一种Sasobit温拌沥青的制备方法，其特征在于，步骤2剪切时间为30-50min。
5.根据权利要求2所述的一种Sasobit温拌沥青的制备方法，其特征在于，步骤3混合料取出放入搅拌机进行连续搅拌的时间为1.5-2.5h；加入硫磺交联剂采用搅拌机继续进行连续搅拌的时间为0.5-1.5h。
6.根据权利要求2所述的一种Sasobit温拌沥青的制备方法，其特征在于，步骤4向搅拌机中加入Sasobit有机添加剂进行连续搅拌的时间为15-25min。
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