CN111662039B - 一种sbs改性沥青混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，涉及路面铺设材料的技术领域，SBS改性沥青混凝土包括以下重量份的组分：粗细集料300～500份、沥青15～30份、SBS 1.5～3.5份以及交联剂粒子0.5～1.5份；交联剂粒子包括以下重量份的组分：液体古马隆树脂65～85份、硫磺15～25份、三氯甲烷5～10份以及有机锡稳定剂1～2份；制备方法包括以下步骤：S1.先对沥青进行预热处理，将沥青加热至软化状态；S2.将SBS投入经过S1处理后的沥青中，将两者搅拌均匀，对沥青进行改性，制得SBS改性沥青；S3.向SBS改性沥青中加入粗细集料与交联剂粒子，在40r/min的转速下将混合料搅拌均匀，制得成品。本发明制备的混凝土具有良好的稳定性，解决了现有技术中其稳定性不佳的问题。

Description

一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法

技术领域

本发明涉及路面铺设材料的技术领域，尤其是涉及一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法。

背景技术

SBS是苯乙烯-丁二烯嵌段共聚型热塑性弹性体，其加工性好，抗疲劳性能好，使用SBS对普通石油沥青进行改性，是我国沥青路面的主流改性技术。现有部分研究是将 SBS改性剂和基质沥青以及集料直接在拌合楼中拌合，制得改性沥青混凝土，但是由于 SBS熔点高、不容易溶解分散，这种方法的不足之处是可能会降低改性沥青混凝土的部分性能，影响铺筑效果。

为了解决这个问题，现有的SBS改性沥青混凝土都是先将SBS与基质沥青进行高速剪切、球磨混合等方法制得SBS改性沥青，然后再与集料进行拌合，制得改性沥青混凝土。但是这种方法制备的SBS改性沥青在加工存储中存在“改性剂易离析”、“改性剂热分解性能衰减”等技术缺陷，易导致SBS改性沥青混凝土出现易离析、稳定性不佳的问题。为了解决这个问题通常在改性沥青混凝土中引入“硫化交联”的方法，通过硫磺对SBS改性沥青体系进行硫化交联，改善SBS改性沥青混凝土中改性剂易离析的问题，但是硫磺在SBS改性沥青混凝土体系中易出现分散不均匀、结块的问题，而导致硫磺与SBS改性沥青交联速度减慢，且该种方法的改善效果一般，导致SBS改性沥青混凝土依然存在稳定性不佳的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种SBS改性沥青混凝土，通过对加入其中的交联剂进行改进，使其具有良好的稳定性。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种SBS改性沥青混凝土，包括以下重量份的组分：粗细集料300～500份、沥青15～ 30份、SBS 1.5～3.5份以及交联剂粒子0.5～1.5份；所述交联剂粒子包括以下重量份的组分：液体古马隆树脂65～85份、硫磺15～25份、三氯甲烷5～10份以及有机锡稳定剂1～2份。

通过采用上述技术方案，将交联剂制作成粒子形态再投入SBS改性沥青混凝土体系中，由于粒子在制备的过程中已经实现了预分散，当其分散在混凝土体系中时其分散的均匀度会有所提高，且粒子形态相比于硫磺的粉状形态而言，团聚的程度更小，交联剂粒子很好地改善了直接将硫磺加入体系中而导致的分散不均以及结块现象，从而提高交联剂与SBS改性沥青的交联速度，以此提高交联剂对体系的维稳效果，从而提高SBS 改性沥青混凝土的稳定性；

古马隆树脂具有良好的相容性，其作为交联剂粒子的主料加入混凝土的体系中，不仅起到增强体系强度的作用，且与沥青等组分之间良好的相容性有利于进一步提高硫磺分散在体系中的均匀度以及与体系中沥青的交联反应效率；硫磺先溶于三氯甲烷溶剂中，再与古马隆树脂共混，以提高硫磺分散在古马隆树脂中的均匀度与稳定性，以此提高硫磺的预分散效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述交联剂粒子的制备方法为：1) 向三氯甲烷中加入其总重0.6％～0.8％的乙醇，搅拌均匀制得溶剂；2)将硫磺加入高速分散机中分散均匀，再向高速分散机中加入步骤1)中的溶剂，在高速转动过程中硫磺溶解于溶剂中；3)再向高速分散机加入液体古马隆树脂与有机锡稳定剂，搅拌30mim，使共混物混合均匀；4)对共混物进行挤出、造粒、筛分处理，制得交联剂粒子。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述交联剂粒子的粒径为100～200目。

通过采用上述技术方案，交联剂粒子的粒径不宜过大，过大的粒径会导致交联剂粒子之间产生孔隙，且不易插层至体系中的其他组分中，会影响其分散的均匀度；交联剂粒子的粒径也不宜过小，虽然交联剂粒子经过预分散，但过小的粒径依然会存在引发团聚的可能性，因此，需要将交联剂粒子的粒径控制在合适的范围内。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述SBS改性沥青混凝土的组分中还包括使用短切玻璃纤维改性的聚丙烯纤维5～10份。

通过采用上述技术方案，短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维可以部分抵消SBS改性沥青混凝土的内部应力，抑制微裂缝的产生和发展，同时短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维的加入还可以改善裂缝端部的应力，防止裂缝进-步发展，从而增强SBS改性沥青混凝土的韧性，提高其抗渗抗裂性能；无数根短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维在SBS改性沥青混凝土内部形成支撑体系，增强了SBS改性沥青混凝土各组分之间的粘聚性，从而有效阻碍SBS改性沥青混凝土的离析，以增强其稳定性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维在投入体系前使用雾化后的促进剂做喷淋处理。

通过采用上述技术方案，促进剂用于加快交联剂粒子在混凝土体系中的交联速率，从而改善SBS改性沥青混凝土的离析问题，将雾化后的促进剂喷淋至短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维上，由于短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维在体系中的分散程度高，且可插层至粗细集料孔隙中，从而使得其表面及内部附着的促进剂在体系中分散更均匀，以提高促进剂对交联反应速度的促进效果，从而提高混凝土体系结构的稳定性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述促进剂包括以下重量份的组分：乙基苯基二硫代氨基甲酸锌7～15份、二苄基二硫代氨基甲酸锌6～10份、过氧化苯甲酰3～5份、乙醇1～5份与甲苯10～30份。

通过采用上述技术方案，乙基苯基二硫代氨基甲酸锌、二苄基二硫代氨基甲酸锌与过氧化苯甲酰均为超快速促进剂，选取三者作为本方案的促进剂使用，三者之间的协同作用有利于提高交联反应速率的促进效果。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述粗细集料包括质量比为1：(0.3～0.5)：(0.4～0.8)的砾石、矿渣以及天然砂。

通过采用上述技术方案，砾石、矿渣两种粗集料在体系中形成稳定的骨架结构，再以天然砂、SBS改性沥青等组分填充至骨架结构的缝隙中，从而形成稳固的混凝土结构体系。

本发明的目的二是提供上述SBS改性沥青混凝土的制备方法。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种SBS改性沥青混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1.沥青前处理：先对沥青进行预热处理，将沥青加热至软化状态；

S2.SBS改性：将SBS投入经过S1处理后的沥青中，将两者搅拌均匀，对沥青进行改性，制得SBS改性沥青；

S3.混凝土制备：向SBS改性沥青中加入粗细集料与交联剂粒子，在40r/min的转速下将混合料搅拌均匀，制得成品。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.将交联剂制作成粒子形态再投入SBS改性沥青混凝土体系中，由于粒子在制备的过程中已经实现了预分散，当其分散在混凝土体系中时其分散的均匀度会有所提高，且粒子形态相比于硫磺的粉状形态而言，团聚的程度更小，交联剂粒子很好地改善了直接将硫磺加入体系中而导致的分散不均以及结块现象，从而提高交联剂与SBS改性沥青的交联速度，以此提高交联剂对体系的维稳效果，从而提高SBS改性沥青混凝土的稳定性；

2.古马隆树脂具有良好的相容性，其作为交联剂粒子的主料加入混凝土的体系中，不仅起到增强体系强度的作用，且与沥青等组分之间良好的相容性有利于进一步提高硫磺分散在体系中的均匀度以及与体系中沥青的交联反应效率；硫磺先溶于三氯甲烷溶剂中，再与古马隆树脂共混，以提高硫磺分散在古马隆树脂中的均匀度与稳定性，以此提高硫磺的预分散效果；

3.短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维可以部分抵消SBS改性沥青混凝土的内部应力，抑制微裂缝的产生和发展，同时短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维的加入还可以改善裂缝端部的应力，防止裂缝进-步发展，从而增强SBS改性沥青混凝土的韧性，提高其抗渗抗裂性能；无数根短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维在SBS改性沥青混凝土内部形成支撑体系，增强了SBS改性沥青混凝土各组分之间的粘聚性，从而有效阻碍SBS改性沥青混凝土的离析，以增强其稳定性；

4.促进剂用于加快交联剂粒子在混凝土体系中的交联速率，从而改善SBS改性沥青混凝土的离析问题，将雾化后的促进剂喷淋至短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维上，由于短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维在体系中的分散程度高，且可插层至粗细集料孔隙中，从而使得其表面及内部附着的促进剂在体系中分散更均匀，以提高促进剂对交联反应速度的促进效果，从而提高混凝土体系结构的稳定性。

具体实施方式

实施例1，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，

SBS改性沥青混凝土包括以下重量份的组分：质量比为1：0.4：0.6的砾石、矿渣以及天然砂400份、沥青22.5份、短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维7.5份、SBS 2.5份以及粒径为150目的交联剂粒子1份；

交联剂粒子包括以下重量份的组分：液体古马隆树脂75份、硫磺20份、三氯甲烷7.5 份以及甲基硫醇锡1.5份；

交联剂粒子的制备方法为：1)向三氯甲烷中加入其总重0.7％的乙醇，搅拌均匀制得溶剂；2)将硫磺加入高速分散机中分散均匀，再向高速分散机中加入步骤1)中的溶剂，在高速转动过程中硫磺溶解于溶剂中；3)再向高速分散机加入液体古马隆树脂与有机锡稳定剂，搅拌30mim，使共混物混合均匀；4)对共混物进行挤出、造粒、筛分处理，制得交联剂粒子；

SBS改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：

S1.沥青前处理：先对沥青进行预热处理，将沥青加热至130℃使其软化；

S2.短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维前处理：使用促进剂对短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维进行前处理，先对促进剂进行雾化，将雾化后的促进剂喷淋在短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维上，促进剂喷淋到短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维上的总量为SBS改性沥青混凝土体系总量的0.12％；

促进剂包括以下重量份的组分：乙基苯基二硫代氨基甲酸锌11份、二苄基二硫代氨基甲酸锌8份、过氧化苯甲酰4份、乙醇4份与甲苯20份；

S3.SBS改性：将SBS投入经过S1处理后的沥青中，将两者搅拌均匀，对沥青进行改性，制得SBS改性沥青；

S4.混凝土制备：将粗细集料、SBS改性沥青、短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维以及交联剂粒子在40r/min的转速下搅拌均匀，制得成品。

实施例2，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，

SBS改性沥青混凝土包括以下重量份的组分：质量比为1：0.4：0.6的砾石、矿渣以及天然砂300份、沥青15份、短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维5份、SBS 1.5份以及粒径为 100目的交联剂粒子0.5份；

交联剂粒子包括以下重量份的组分：液体古马隆树脂75份、硫磺20份、三氯甲烷7.5 份以及甲基硫醇锡1.5份；

交联剂粒子的制备方法为：1)向三氯甲烷中加入其总重0.6％的乙醇，搅拌均匀制得溶剂；2)将硫磺加入高速分散机中分散均匀，再向高速分散机中加入步骤1)中的溶剂，在高速转动过程中硫磺溶解于溶剂中；3)再向高速分散机加入液体古马隆树脂与有机锡稳定剂，搅拌30mim，使共混物混合均匀；4)对共混物进行挤出、造粒、筛分处理，制得交联剂粒子；

SBS改性沥青混凝土的制备方法同实施例1。

实施例3，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，

SBS改性沥青混凝土包括以下重量份的组分：质量比为1：0.4：0.6的砾石、矿渣以及天然砂500份、沥青30份、短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维10份、SBS 3.5份以及粒径为200目的交联剂粒子1.5份；

交联剂粒子包括以下重量份的组分：液体古马隆树脂75份、硫磺20份、三氯甲烷7.5 份以及甲基硫醇锡1.5份；

交联剂粒子的制备方法为：1)向三氯甲烷中加入其总重0.8％的乙醇，搅拌均匀制得溶剂；2)将硫磺加入高速分散机中分散均匀，再向高速分散机中加入步骤1)中的溶剂，在高速转动过程中硫磺溶解于溶剂中；3)再向高速分散机加入液体古马隆树脂与有机锡稳定剂，搅拌30mim，使共混物混合均匀；4)对共混物进行挤出、造粒、筛分处理，制得交联剂粒子；

SBS改性沥青混凝土的制备方法同实施例1。

实施例4，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，与实施例1 的不同之处在于：

交联剂粒子包括以下重量份的组分：液体古马隆树脂65份、硫磺15份、三氯甲烷5份以及有机锡稳定剂1份。

实施例5，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，与实施例1 的不同之处在于：

交联剂粒子包括以下重量份的组分：液体古马隆树脂85份、硫磺25份、三氯甲烷10份以及有机锡稳定剂2份。

实施例6，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，与实施例1 的不同之处在于：

促进剂包括以下重量份的组分：乙基苯基二硫代氨基甲酸锌7份、二苄基二硫代氨基甲酸锌6份、过氧化苯甲酰3份、乙醇溶液1份与甲苯溶液10份。

实施例7，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，与实施例1 的不同之处在于：

促进剂包括以下重量份的组分：乙基苯基二硫代氨基甲酸锌15份、二苄基二硫代氨基甲酸锌10份、过氧化苯甲酰5份、乙醇溶液5份与甲苯溶液30份。

实施例8，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，与实施例1 的不同之处在于：

砾石、矿渣以及天然砂的质量比为1：0.3：0.4。

实施例9，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，与实施例1 的不同之处在于：

砾石、矿渣以及天然砂的质量比为1：0.5：0.8。

实施例10，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，与实施例1 的不同之处在于：

删除SBS改性沥青混凝土组分中的短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维。

实施例11，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，与实施例1 的不同之处在于：

SBS改性沥青混凝土组分中的短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维由聚丙烯纤维替代。

实施例12，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，与实施例1 的不同之处在于：

不对短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维进行促进剂喷淋前处理。

实施例13，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，与实施例1 的不同之处在于：

直接向SBS改性沥青混凝土体系中加入占其总量0.12％的促进剂，而不通过将促进剂喷淋在短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维上的方式加入促进剂。

实施例14，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，与实施例1 的不同之处在于：

交联剂粒子的粒径为100目。

实施例15，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，与实施例1 的不同之处在于：

交联剂粒子的粒径为125目。

实施例16，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，与实施例1 的不同之处在于：

交联剂粒子的粒径为175目。

实施例17，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，与实施例1 的不同之处在于：

交联剂粒子的粒径为200目。

实施例18，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，与实施例1 的不同之处在于：

交联剂粒子的粒径为85目。

实施例19，为本发明公开的一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，与实施例1 的不同之处在于：

交联剂粒子的粒径为215目。

对比例1，为一种SBS改性沥青混凝土及其制备方法，

SBS改性沥青混凝土包括以下重量份的组分：质量比为1：0.4：0.6的砾石、矿渣以及天然砂400份、沥青22.5份、SBS 2.5份、促进剂0.51份以及硫磺0.186份；

促进剂包括以下重量份的组分：乙基苯基二硫代氨基甲酸锌11份、二苄基二硫代氨基甲酸锌8份、过氧化苯甲酰4份、乙醇4份与甲苯20份；

SBS改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：

S1.沥青前处理：先对沥青进行预热处理，将沥青加热至130℃使其软化；

S2.SBS改性：将SBS改性剂投入经过S1处理后的沥青中，将两者搅拌均匀，对沥青进行改性，制得SBS改性沥青；

S3.混凝土制备：将粗细集料、SBS改性沥青、硫磺以及促进剂在40r/min的转速下搅拌均匀，制得成品。

性能检测试验

对由实施例1-19以及对比例1制备出的SBS改性沥青混凝土进行取样，并对样品进行以下性能检测试验。

根据GB/T 29050-2012《道路用抗车辙剂沥青混凝土》中的检测标准对样品的动稳定度、残留稳定度以及冻融劈裂残留强度比进行检测，并用上述检测数据表征SBS改性沥青混凝土的稳定性能。

样品的动稳定度越大，说明样品混合料性能越好，抗车辙能力越强；样品的残留稳定度数值越高，说明样品受水损害后的破坏程度相对较轻，说明样品的耐水性好；样品的冻融劈裂残留强度比越大，说明样品的稳定性越好，将检测结果记录在表1中。

表1-样品的各项指标检测数据

由表1中样品的各项性能检测数据可知：

1、实施例1～3在合适的范围内改变了SBS改性沥青混凝土各组分之间的添加量，对混凝土成品性能的影响不大，混凝土成品始终保持良好的稳定性；

2、实施例4～5在合适的范围内改变了交联剂粒子各组分之间的添加量，对混凝土成品性能的影响不大，混凝土成品始终保持良好的稳定性；

3、实施例6～7在合适的范围内改变了促进剂各组分之间的添加量，对混凝土成品性能的影响不大，混凝土成品始终保持良好的稳定性；

4、由实施例8～9的各项性能数据可看出：砾石、矿渣以及天然砂之间的添加比控制在合适的范围内，有利于确保混凝土成品的性能；

5、由实施例10～11的各项性能数据可看出：短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维的添加有利于提高混凝土的稳定性，不使用短切玻璃纤维对聚丙烯纤维改性，虽然混凝土具有不错的稳定性，但事实是其稳定性有所下降；

6、由实施例12～13的各项性能数据可看出：直接将促进剂加入SBS改性沥青混凝土的组分中，或不使用促进剂处理短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维，都没有采用促进剂喷淋在短切玻璃纤维改性聚丙烯纤维上的处理方式对于混凝土的稳定性的提升效果显著；

7、由实施例14～9的各项性能数据可看出：交联剂粒子的粒径在合适的范围变化时，其对SBS改性沥青混凝土的稳定性的影响几乎可忽略，但是当交联剂粒子的粒径为85目或为215目时，SBS改性沥青混凝土的稳定性都出现了一定程度的下降，说明交联剂粒子的粒径值过小或过大对SBS改性沥青混凝土的稳定性都会产生影响，因此，将交联剂粒子的粒径控制在100～200以使SBS改性沥青混凝土保持良好的稳定性；

8、相较于对比例1，采用本方案制备的SBS改性沥青混凝土具有更加良好的稳定性等综合性能。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并非对本发明的限制，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 (6)

1.一种SBS改性沥青混凝土，包括以下重量份的组分：粗细集料300～500份、沥青15～30份、SBS 1.5～3.5份以及交联剂粒子0.5～1.5份；所述交联剂粒子包括以下重量份的组分：液体古马隆树脂65～85份、硫磺15～25份、三氯甲烷5～10份以及有机锡稳定剂1～2份；所述交联剂粒子的制备方法为：1）向三氯甲烷中加入其总重0.6%～0.8%的乙醇，搅拌均匀制得溶剂；2）将硫磺加入高速分散机中分散均匀，再向高速分散机中加入步骤1）中的溶剂，在高速转动过程中硫磺溶解于溶剂中；3）再向高速分散机加入液体古马隆树脂与有机锡稳定剂，搅拌30mim，使共混物混合均匀；4）对共混物进行挤出、造粒、筛分处理，制得交联剂粒子；所述交联剂粒子的粒径为100～200目。

2.根据权利要求1所述的一种SBS改性沥青混凝土，其特征在于：所述SBS改性沥青混凝土的组分中还包括使用短切玻璃纤维改性的聚丙烯纤维5～10份。

3.根据权利要求2所述的一种SBS改性沥青混凝土，其特征在于：所述短切玻璃纤维改性的聚丙烯纤维在投入体系前使用雾化后的促进剂做喷淋处理。

4.根据权利要求3所述的一种SBS改性沥青混凝土，其特征在于：所述促进剂包括以下重量份的组分：乙基苯基二硫代氨基甲酸锌7～15份、二苄基二硫代氨基甲酸锌6～10份、过氧化苯甲酰3～5份、乙醇1～5份与甲苯10～30份。

5.根据权利要求1所述的一种SBS改性沥青混凝土，其特征在于：所述粗细集料包括质量比为1：（0.3～0.5）：（0.4～0.8）的砾石、矿渣以及天然砂。

6.权利要求1～5任一项所述的一种SBS改性沥青混凝土的制备方法，包括以下步骤：

S1.沥青前处理：先对沥青进行预热处理，将沥青加热至软化状态；

S2.SBS改性：将SBS投入经过S1处理后的沥青中，将两者搅拌均匀，对沥青进行改性，制得SBS改性沥青；

S3.混凝土制备：向SBS改性沥青中加入粗细集料与交联剂粒子，在40r/min的转速下将混合料搅拌均匀，制得成品。