CN111704386A - 抑烟型温拌改性剂、温拌浇注式沥青混合料及制备方法 - Google Patents

抑烟型温拌改性剂、温拌浇注式沥青混合料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了抑烟型温拌改性剂、温拌浇注式沥青混合料及制备方法，温拌浇注式沥青混合料由矿料、沥青、抑烟型温拌改性剂以100:(7.0～8.0):(0.5～1.5)的质量比混合而成，所述沥青由A‑70号道路石油沥青、低标号道路石油沥青以(60～80)：(20～40)的质量比混合而成，所述抑烟型温拌改性剂由苯乙烯类热塑性弹性体、降黏剂、高温补强剂和抑烟剂以(4～6):(2～5):(2～5):(0.3～5)的质量比混合而成。本发明制备的温拌浇注式沥青混合料拌和温度不高于200℃、沥青烟浓度不高于1.0mg/cm3，可减少能源消耗、降低沥青烟的排放，在减少环境污染的同时，可有效降低施工作业人员身体健康伤害，适合推广使用。

Description

抑烟型温拌改性剂、温拌浇注式沥青混合料及制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及抑烟型温拌改性剂、温拌浇注式沥青混合料及其制备方法。
背景技术
进入二十一世纪后，随着全球对环境保护、节能减排重视程度的提高，热拌沥青混合料的缺点被逐步认识。一方面，热拌沥青混合料在高温拌和生产过程中能耗高、不经济。另一方面，在高温摊铺及碾压过程中会产生大量沥青烟(浓度往往大于2.0mg/cm3)，沥青烟中的某些成分会与大气中的其它成分发生光化学反应，导致环境污染。此外，沥青烟还会通过呼吸道或皮肤进入人体内，让人出现头痛、心悸、腹痛、胸闷、眼结膜炎、皮炎等症状，给现场作业人员的身体健康带来了不利影响。
为解决上述缺点，世界各国尤其是发达国家率先开始从技术上寻求突破。二十一世纪初，温拌沥青混合料技术出现，有效降低了施工温度，大大减少了有害气体的产生，降低了生产过程中的能源消耗，同时减轻了沥青的老化，在保证沥青混合料具有优良的路用性能和耐久性的前提下，实现了沥青混合料的经济化、环保化。对温拌沥青混合料的定义，目前国际上公认的是拌和温度比热拌沥青混合料低30～50℃、施工温度降低30℃以上，具有良好施工和易性和使用性能的新型沥青混合料。
在中国专利CN105314930B中公开了一种温拌沥青混合料，并具体公开了：其由石料、矿粉、SBS改性沥青、温拌剂、丁苯橡胶、环氧树脂和抗车辙剂组成，所述混合料的原料组份及配比为：石料的重量占比为76％，矿粉的重量占比为12％，SBS改性沥青的重量比为9％，温拌剂的重量占比为0.6％，丁苯橡胶的重量占比为0.8％，环氧树脂的重量占比为1.1％，抗车辙剂的重量占比为0.5％；所述温拌剂为无机硅铝酸盐；所述石料包括10～15mm的碎石、5～10m的碎石、3～5mm的碎石、0～3mm的碎石；所述的10～15mm的碎石、所述的5～10mm的碎石、所述的3～5mm的碎石、所述的0～3mm的碎石的比例为1：1.5：0.2：0.1；所述抗车辙剂选用聚丙烯纤维。上述专利中的温拌沥青混合料可以一方面降低施工温度，同时减缓老化，增加抗车辙等功能，比同行混合料，总体性能提升10～20％。
但是上述温拌沥青混合料是作为普通改性沥青而言的。对于浇注式沥青混合料，目前还没有出现能够针对于其的温拌改性剂，以及温拌浇注式沥青混合料的制备方法。
而浇注式沥青混合料作为一种性能优异的路用材料，因随从变形能力好、抗疲劳开裂性能优、密水性好(空隙率接近0％)等优点，被广泛应用于国内外高等级沥青路面或特殊沥青路面，如钢桥面铺装、隧道路面铺装等。此外，该材料具有拌和温度高(220～250℃)等特点，拌和温度高意味着混合料生产、运输保温搅拌过程中能耗高；在高温作用下，沥青中的轻质组分挥发，使沥青混合料的低温性能下降，同时产生大量沥青烟，不仅危害施工作业人员的身体健康，同时对周围环境也产生一定的污染；拌和温度高，还意味着混合料生产过程中质量控制难度大，同时高温对设备的损伤大。因此，行业内急需寻找一种能够针对浇注式沥青的温拌改性剂，以及温拌浇注式沥青混合料的制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供用于温拌浇注式沥青混合料的抑烟型温拌改性剂、一种温拌浇注式沥青混合料以及其制备方法。本发明的温拌浇注式沥青混合料的拌和温度低、沥青烟浓度小、生产成本低、节能环保等特点，适合推广运用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
第一，本发明提供一种抑烟型温拌改性剂：
抑烟型温拌改性剂由苯乙烯类热塑性弹性体、降黏剂、高温补强剂和抑烟剂以(4～6)：(2～5)：(2～5)：(0.3～5)的质量比混合而成。其中，所述苯乙烯类热塑性弹性体为SBS、SIS、SEBS中的一种或几种。所述降黏剂为聚乙烯蜡、95号微晶石蜡中的一种。所述高温补强剂为40目废旧轮胎橡胶粉、80目废旧轮胎橡胶粉中的一种。所述抑烟剂为纳米CaCO3、Mg(OH)2、Al(OH)3中的一种。
第二，本发明还提供一种温拌浇注式沥青混合料，其采用上述抑烟型温拌改性剂，由矿料、复合沥青、抑烟型温拌改性剂以100：(7.0～8.0)：(0.5～1.5)的质量比混合而成。其中，所述复合沥青由A-70号道路石油沥青、低标号道路石油沥青以(60～80)：(20～40)的质量比混合而成。而所述低标号道路石油沥青的针入度为10～40(0.1mm)。
第三，本发明还提供基于上述温拌浇注式沥青混合料的制备方法，按以下步骤进行：
步骤1)将所述苯乙烯类热塑性弹性体、降黏剂、高温补强剂和抑烟剂以(4～6)：(2～5)：(2～5)：(0.3～5)的质量比称取，后将所述苯乙烯类热塑性弹性体、降黏剂、高温补强剂和抑烟剂混合均，得到抑烟型温拌改性剂；
步骤2)将A-70号道路石油沥青、低标号道路石油沥青加热至155～165℃，后将所述A-70号道路石油沥青、低标号道路石油沥青以(60～80)：(20～40)的质量比称取并混合均匀，得到复合沥青；
步骤3)将矿料中的集料进行加热，使集料到达料仓时的温度为230～250℃；
步骤4)将所述矿料、复合沥青、抑烟型温拌改性剂以100：(7.0～8.0)：(0.5～1.5)的质量比称取；
步骤5)将所述矿料、抑烟型温拌改性剂在拌缸中干拌15～30s，然后加入复合沥青，湿拌70～90s；
步骤6)将湿拌后的混合料装入浇注式沥青混合料专用运输车中，在185～200℃的温度条件下拌和90min以上，得到所述温拌浇注式沥青混合料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明基于温拌改性机理生产浇注式沥青混合料，拌和温度为185～200℃，比传统浇注式沥青混合料拌和温度低35～65℃。传统浇注式沥青混合料拌和生产过程中燃油消耗约16～20kg/t，本发明温拌浇注式沥青混合料拌和生产过程中燃油消耗约12～15kg/t，燃油消耗降低了25％以上，可有效降低生产成本、减少CO2排放，达到节能环保效果。
2)传统浇注式沥青混合料生产过程中，集料加热温度往往高达300℃以上，高温生产条件下，混合料质量控制难度大，同时对设备的损伤大。本发明所述温拌浇注式沥青混合料，生产温度比传统浇注式沥青混合料低35～65℃，可有效提高混合料生产质量的稳定性，减小设备的损伤、降低维修费用。
3)本发明基于沥青烟抑制技术生产温拌浇注式沥青混合料，沥青烟浓度不高于1.0mg/cm3，比传统浇注式沥青混合料沥青烟浓度低50％以上。一方面，减少了温室气体、可吸入颗粒物等危害物质的排放量，减少了环境污染；另一方面，有效降低了沥青烟对施工作业人员身体健康的损害。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：本实施例提供一种用于温拌浇注式沥青混合料的抑烟型温拌改性剂，其由苯乙烯类热塑性弹性体、降黏剂、高温补强剂和抑烟剂以(4～6)：(2～5)：(2～5)：(0.3～5)的质量比混合而成。可选择但不限于以下质量比：苯乙烯类热塑性弹性体：降黏剂：高温补强剂：抑烟剂以＝4：2：2：0.3；苯乙烯类热塑性弹性体：降黏剂：高温补强剂：抑烟剂以＝5：4：3：2；苯乙烯类热塑性弹性体：降黏剂：高温补强剂：抑烟剂以＝6：5：5：5。
其中，所述苯乙烯类热塑性弹性体为SBS、SIS、SEBS中的一种或几种。所述降黏剂为聚乙烯蜡、95号微晶石蜡中的一种。所述高温补强剂为40目废旧轮胎橡胶粉、80目废旧轮胎橡胶粉中的一种。所述抑烟剂为纳米CaCO3、Mg(OH)2、Al(OH)3中的一种。
另外，本实施例中还提供上述抑烟型温拌改性剂的制备方法，按以下步骤进行：
步骤1)将所述苯乙烯类热塑性弹性体、降黏剂、高温补强剂和抑烟剂以(4～6):(2～5):(2～5):(0.3～5)的质量比称取；
步骤2)将所述苯乙烯类热塑性弹性体、降黏剂、高温补强剂和抑烟剂混合均，得到所述抑烟型温拌改性剂。
实施例2：基于实施例1所述的抑烟型温拌改性剂，本实施例提供一种温拌浇注式沥青混合料，由矿料、复合沥青、抑烟型温拌改性剂以100：(7.0～8.0)：(0.5～1.5)的质量比混合而成。可选择但不限于以下质量比：矿料：复合沥青：抑烟型温拌改性剂＝100：7.0：0.5；矿料：复合沥青：抑烟型温拌改性剂＝100：7.5：1.0；矿料：复合沥青：抑烟型温拌改性剂＝100：8.0：1.5。
其中，所述复合沥青由A-70号道路石油沥青、低标号道路石油沥青以(60～80)：(20～40)的质量比混合而成。可选择但不限于以下质量比：A-70号道路石油沥青：低标号道路石油沥青以＝60：40；A-70号道路石油沥青：低标号道路石油沥青以＝70：30；A-70号道路石油沥青：低标号道路石油沥青以＝80：20。
且本实施例中的低标号道路石油沥青的针入度为10～40(0.1mm)。
另外，本实施例中还提供了所述复合沥青的制备方法，按以下步骤进行：步骤1)将所述A-70号道路石油沥青、低标号道路石油沥青加热至155～165℃；步骤2)将所述A-70号道路石油沥青、低标号道路石油沥青以(60～80):(20～40)的质量比称取并混合均匀，得到所述复合沥青。
另外，本实施例还提供上述温拌浇注式沥青混合料的制备方法，按以下步骤进行：
步骤1)将所述苯乙烯类热塑性弹性体、降黏剂、高温补强剂和抑烟剂以(4～6)：(2～5)：(2～5)：(0.3～5)的质量比称取，后将所述苯乙烯类热塑性弹性体、降黏剂、高温补强剂和抑烟剂混合均，得到抑烟型温拌改性剂；
步骤2)将所述A-70号道路石油沥青、低标号道路石油沥青加热至155～165℃，后将所述A-70号道路石油沥青、低标号道路石油沥青以(60～80)：(20～40)的质量比称取并混合均匀，得到复合沥青；
步骤3)将所述矿料中的集料进行加热，使集料到达料仓时的温度为230～250℃；
步骤4)将所述矿料、复合沥青、抑烟型温拌改性剂以100：(7.0～8.0)：(0.5～1.5)的质量比称取；
步骤5)将所述矿料、抑烟型温拌改性剂在拌缸中干拌15～30s，然后加入复合沥青，湿拌70～90s；
步骤6)将湿拌后的混合料装入浇注式沥青混合料专用运输车中，在185～200℃的温度条件下拌和90min以上，得到所述温拌浇注式沥青混合料。
实施例3：本实施例提供的温拌浇注式沥青混合料的制备方法如下：
步骤1)抑烟型温拌改性剂的制备：首先，将SBS、95号微晶石蜡、80目废旧轮胎橡胶粉和纳米CaCO3以4:3:2:4的质量比称取并混合均匀，得到所述抑烟型温拌改性剂。
步骤2)复合沥青制备：将所述A-70号道路石油沥青加热至155℃，将所述低标号道路石油沥青加热至165℃，将所述A-70号道路石油沥青、低标号道路石油沥青以70:30的质量比称取并混合均匀，得到所述复合沥青。
步骤3)温拌浇注式沥青混合料制备：首先，将所述矿料中的集料进行加热，使集料到达料仓时的温度为235℃；其次，将所述矿料、复合沥青、抑烟型温拌改性剂以100：7.2：0.8的质量比称取；再次，将所述矿料、抑烟型温拌改性剂在拌缸中干拌30s，然后加入复合沥青，湿拌90s；最后，将湿拌后的混合料装入浇注式沥青混合料专用运输车中，在195℃的温度条件下拌和90min，得到所述温拌浇注式沥青混合料。
本实施例中所得温拌浇注式沥青混合料技术指标如下：
表1所得温拌浇注式沥青混合料的技术指标
Figure BDA0002589657620000081
实施例结果表明，本实施例制备的温拌浇注式沥青混合料，拌和温度为195℃时，其刘埃尔流动性在5～20s之间，说明该材料具有良好施工和易性；60℃贯入度在1.0～4.0mm，60℃贯入度增量均不大于0.4mm，说明该材料具有良好的抗高温变形性能；-10℃极限破坏应变均不低于2500με，说明该材料具有良好的低温抗开裂性能；沥青烟浓度不大于1mg/cm3，说明该材料具有沥青烟排放量小的特点。综合来看，本实施例制备的温拌浇注式沥青混合料具有优异高低温性能，可效保障路面铺装服役耐久性能；同时具有温室气体、可吸入颗粒物等危害物质排放量少等特点，可有效降低沥青烟对施工作业人员身体健康的损害，具有显著的环保意义、经济与社会效益。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.抑烟型温拌改性剂，其特征在于：由苯乙烯类热塑性弹性体、降黏剂、高温补强剂和抑烟剂以(4～6)：(2～5)：(2～5)：(0.3～5)的质量比混合而成。
2.根据权利要求1所述抑烟型温拌改性剂，其特征在于：所述苯乙烯类热塑性弹性体为SBS、SIS、SEBS中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述抑烟型温拌改性剂，其特征在于：所述降黏剂为聚乙烯蜡、95号微晶石蜡中的一种。
4.根据上述任一项权利要求所述抑烟型温拌改性剂，其特征在于：所述高温补强剂为40目废旧轮胎橡胶粉、80目废旧轮胎橡胶粉中的一种。
5.根据上述任一项权利要求所述抑烟型温拌改性剂，其特征在于：所述抑烟剂为纳米CaCO3、Mg(OH)2、Al(OH)3中的一种。
6.温拌浇注式沥青混合料，采用上述任一项权利要求所述的抑烟型温拌改性剂，其特征在于：由矿料、复合沥青、抑烟型温拌改性剂以100：(7.0～8.0)：(0.5～1.5)的质量比混合而成，所述复合沥青由A-70号道路石油沥青、低标号道路石油沥青以(60～80)：(20～40)的质量比混合而成。
7.根据权利要求6所述的温拌浇注式沥青混合料，其特征在于：所述低标号道路石油沥青的针入度为10～40(0.1mm)。
8.温拌浇注式沥青混合料的制备方法，基于权利要求6或7所述的温拌浇注式沥青混合料，其特征在于，按以下步骤进行：
步骤1)将苯乙烯类热塑性弹性体、降黏剂、高温补强剂和抑烟剂以(4～6)：(2～5)：(2～5)：(0.3～5)的质量比称取，后将所述苯乙烯类热塑性弹性体、降黏剂、高温补强剂和抑烟剂混合均，得到抑烟型温拌改性剂；
步骤2)将A-70号道路石油沥青、低标号道路石油沥青加热至155～165℃，后将所述A-70号道路石油沥青、低标号道路石油沥青以(60～80)：(20～40)的质量比称取并混合均匀，得到复合沥青；
步骤3)将矿料中的集料进行加热，使集料到达料仓时的温度为230～250℃；
步骤4)将所述矿料、复合沥青、抑烟型温拌改性剂以100：(7.0～8.0)：(0.5～1.5)的质量比称取；
步骤5)将所述矿料、抑烟型温拌改性剂在拌缸中干拌15～30s，然后加入复合沥青，湿拌70～90s；
步骤6)将湿拌后的混合料装入浇注式沥青混合料专用运输车中，在185～200℃的温度条件下拌和90min以上，得到所述温拌浇注式沥青混合料。
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