CN111777865A - 一种用于超薄罩面的高粘抗车辙改性沥青及其制备方法 - Google Patents

一种用于超薄罩面的高粘抗车辙改性沥青及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于超薄罩面的高粘抗车辙改性沥青及其制备方法，属于道路养护技术领域。本发明由基质沥青100‑110份、经硅烷偶联剂预处理的废旧轮胎胶粉25‑30份、SBS 5‑8份、DOMIX 1‑3份组成；本发明所制备的高粘抗车辙改性沥青软化点(℃)高达85.7、针入度(25℃，0.1mm)为23.5、延度(5℃，5cm/min)为29.6、弹性恢复(％)为89.0、动力粘度(60℃，Pa·s)为203528，具有优秀的高温稳定性、低温抗裂性、粘度、自愈性及经济性；制备方法简易、绿色、高效，可在施工现场和工厂大规模批量生产，能适应各类工程应用要求，对促进超薄罩面等预防性养护技术在我国沥青路面新建及维修养护中的应用及推广具有重要意义。

Description

一种用于超薄罩面的高粘抗车辙改性沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路养护技术领域，具体为一种用于超薄罩面的高粘抗车辙改性沥青及其制备方法。
背景技术
目前，超薄罩面养护技术已在全球范围内成为一种常用的预防性养护及中修养护方式，其具有延长路面服务寿命，提高服务质量，封闭交通时间短、快速养护，质量轻、厚度薄、对原有路面标高改变小且可用于桥体路面摊铺，经济性良好等优点。虽然超薄罩面具有上述优点，但超薄罩面养护技术仍存在着以下不足：(1)超薄罩面与路面粘附性差，再加上在行车荷载带动的作用下，易导致超薄罩面层与路面分离；(2)超薄罩面耐久性不足，随着日月的侵蚀，雨水的冲刷，罩面层抗滑性、高温稳定性、低温抗裂性等性能下降速度快；(3)沥青胶结料性能差，超薄罩面混合料极易出现松散、车辙、拥包等现象。这些弊端严重制约了超薄罩面这种具有高效率、高经济性的养护技术的普及与发展。
近年来，随着超薄罩面养护技术优点的日益凸显，国内外学者在提高超薄罩面沥青胶结料性能方面做了大量研究工作。例如，专利CN104446157B涉及了一种高抗车辙性能的胶粉复合改性沥青，该专利提供的改性沥青配方由基质沥青、维他连接剂TOR、胶粉、复合剂等组成。虽然由此类方法制备的超薄罩面混合料通过车辙试验测定的动稳定度达到10000次/mm以上，但是沥青混合料的动稳定度并非越大越好，若沥青混合料的动稳定度大于6000次/mm，则表明沥青混合料有较大脆性，高抗车辙性能的胶粉复合改性沥青的以上特性会极大降低超薄罩面的服务寿面；此外，专利CN101445661A公布了一种道路用抗车辙改性沥青材料及制备方法，该专利提供的改性沥青配方由沥青、天然沥青、SBS、SBR、糠醛油等组成。由此类方法制备的改性沥青针入度(25℃，0.1mm)范围为51～55，延度范围(15℃，5cm/min)为21～27，软化点(℃)范围为55.2～56.4。虽然其高温性能有一定提高，但并不突出，且其低温性能较差，粘度低，并不能完全解决超薄罩面所存在的弊端；而专利CN108976827A公开了一种由沥青、胶粉、粉煤灰或煤矸石、碳酸钙、凡士林制备高效橡胶沥青改性剂及制备方法，由此方法制备的改性沥青虽具有一定高温稳定性，但是其低温稳定性、水稳定性和粘度并不突出，不足以从根本上解决超薄罩面的不足。综上所述，当下方法制备的高粘抗车辙改性沥青的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性及粘度等指标并不能满足超薄罩面养护技术的性能要求，极大地降低了超薄罩面养护技术的服务质量、使用寿命和其推广应用范围。
发明内容
为了克服现有技术的不足，现提出一种用于超薄罩面的高粘抗车辙改性沥青及其制备方法，能适应各类工程应用要求，对促进超薄罩面等预防性养护技术在我国沥青路面新建及维修养护中的应用及推广具有重要意义。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于超薄罩面的高粘抗车辙改性沥青，包括基质沥青100-110份、经硅烷偶联剂预处理的废旧轮胎胶粉(60目与80目)25-30份、SBS 5-8份、DOMIX 1-3份组成。
本发明的一种用于超薄罩面的高粘抗车辙改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，将60目、80目废旧胶粉按照1:1质量比均匀混合，将其完全浸泡至硅烷偶联剂(KH-550或KH-570)溶液中，将溶液放置在70-80℃的恒温养护箱中12-24h，之后，将废旧胶粉烘干；
步骤B，将基质沥青放置在烘箱中，在110℃的温度下加热20-30min，至基质沥青具备良好的流动性，将沥青高速剪切仪调至3000rpm/min，在180-190℃的温度下剪切，边剪切边按质量比逐渐加入处理后的废旧橡胶粉，剪切10-15min后，将剪切仪调至5000rpm/min剪切15-20min；
步骤C，将SBS按照质量比加入至沥青中，在剪切仪5000rpm/min的转速下继续剪切10-15min；
步骤D，将DOMIX按照质量比加入至沥青中，在剪切仪5000rpm/min的转速下继续剪切10-15min；
步骤E，将沥青放置在180-190℃的烘箱中溶胀20-30min，再以5000rpm/min的转速剪切15-20min；
步骤F，剪切完成后，将改性沥青放置180-190℃烘箱中溶胀20-30min，制备过程结束。
进一步地，将60目和80目废旧橡胶粉颗粒按照1:1比例混合，可优化橡胶粉颗粒粒径，丰富胶粉颗粒形状类型，可使胶粉颗粒更充分地吸附轻质组分，发育彻底，分散均匀，大幅提高改性沥青的高温稳定性、低温抗裂性和粘度；
进一步地，用硅烷偶联剂处理废旧橡胶粉颗粒，可使胶粉颗粒与基质沥青充分融合，在改性沥青体系中形成了网络状骨架结构，稳定的分散在改性沥青体系之中，这种网络骨架结构可大幅提高沥青的性能；
进一步地，SBS组分可进一步提高改性沥青的高温稳定性、低温抗裂性、粘度及水稳定性等性能，并且SBS组分可增强改性沥青的自愈能力；
进一步地，DOMIX组合可大幅提高改性沥青的高温稳定性，并降低针入度，提高改性常温下的硬度，这种性质有利于提高超薄罩面的抗车辙性能；
进一步地，将改性沥青两次放置在恒温烘箱中溶胀，可使各种改性剂组分充分反应，提高改性沥青的储存稳定性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明可以利用废旧轮胎橡胶粉，成本低且对环境友好，在实际加工利用中适应性强；工艺简单，原材料价格低廉，在施工现场或工厂皆可批量化制备；具有优秀的粘度、抗车辙性能、低温抗裂性、水稳定性、环境友好性及经济性，旨在突破传统超薄罩面养护技术瓶颈的同时，促进超薄罩面等预防性养护技术在我国沥青路面新建及维修养护中的应用及推广，以求能大幅提高我国沥青路面的服务寿命及服务品质。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供如下技术方案：一种用于超薄罩面的高粘抗车辙改性沥青，废旧轮胎胶粉预处理：分别取30质量份60目废旧胶粉和80目废旧胶粉，将其混合均匀，浸泡至KH-550硅烷偶联剂溶液中，将混合物放置在75℃的烘箱中24h，之后取出烘干；
高粘抗车辙改性沥青制备：取200质量份AH-70基质沥青在110℃的烘箱中加热30min，将沥青高速剪切仪调至3000rpm/min，在190℃的温度下剪切，边剪切边加入上述胶粉，剪切10min后，将剪切仪调至5000rpm/min剪切20min；将18质量份星型SBS加入至沥青中继续剪切10min；之后，将5质量份DOMIX加入至沥青中继续剪切10min；将改性沥青放置在190℃的烘箱中溶胀25min，再以5000rpm/min的转速剪切20min；剪切完成后，将改性沥青放置190℃烘箱中溶胀30min，高粘抗车辙改性沥青制备过程结束。
本发明的原理为：一方面，预处理后的废旧橡胶粉可以能有效的与基质沥青结合，形成网络结构，大幅提高沥青的粘度、高低温性能；另一方面，加入的SBS、DOMIX等改性剂可进一步改善改性沥青的性能，并提高沥青常温下的硬度，使其适用于超薄罩面养护技术。
按照国家标准JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》测试，采用上述制备方式制备的用于超薄罩面高粘抗车辙改性沥青，结果参照表1。
表1高粘抗车辙改性沥青主要性能指标
Figure BDA0002583292640000051
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种用于超薄罩面的高粘抗车辙改性沥青，其特征在于：由基质沥青100-110份、经硅烷偶联剂预处理的废旧轮胎胶粉25-30份、SBS 5-8份、DOMIX1-3份组成。
2.根据权利要求1所述的一种用于超薄罩面的高粘抗车辙改性沥青的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤A，将60目、80目废旧胶粉按照1:1质量比均匀混合，将其完全浸泡至硅烷偶联剂溶液中，将溶液放置在70-80℃的恒温养护箱中12-24h，之后，将废旧胶粉烘干；
步骤B，将基质沥青放置在烘箱中，在110℃的温度下加热20-30min，至基质沥青具备良好的流动性，将沥青高速剪切仪调至3000rpm/min，在180-190℃的温度下剪切，边剪切边按质量比逐渐加入处理后的废旧橡胶粉，剪切10-15min后，将剪切仪调至5000rpm/min剪切15-20min；
步骤C，将SBS按照质量比加入至沥青中，在剪切仪5000rpm/min的转速下继续剪切10-15min；
步骤D，将DOMIX按照质量比加入至沥青中，在剪切仪5000rpm/min的转速下继续剪切10-15min；
步骤E，将沥青放置在180-190℃的烘箱中溶胀20-30min，再以5000rpm/min的转速剪切15-20min；
步骤F，剪切完成后，将改性沥青放置180-190℃烘箱中溶胀20-30min，制备过程结束。
3.根据权利要求2所述的一种用于超薄罩面的高粘抗车辙改性沥青的制备方法，其特征在于：60目和80目废旧胶粉按1:1质量比混掺可优化橡胶粉颗粒粒径，丰富胶粉颗粒形状类型，可使胶粉颗粒更充分地吸附轻质组分，发育彻底，分散均匀，大幅提高改性沥青的高温稳定性、低温抗裂性和粘度。
4.根据权利要求2所述的一种用于超薄罩面的高粘抗车辙改性沥青的制备方法，其特征在于：用硅烷偶联剂预处理废旧橡胶粉颗粒，可使胶粉颗粒与基质沥青充分融合，在改性沥青体系中形成了网络状骨架结构，这种网络骨架结构可大幅提高沥青的性能。
5.根据权利要求2所述的一种用于超薄罩面的高粘抗车辙改性沥青的制备方法，其特征在于：SBS组分可进一步提高改性沥青的高温稳定性、低温抗裂性、粘度及水稳定性等性能，并且SBS组分可增强改性沥青的自愈能力。
6.根据权利要求2所述的一种用于超薄罩面的高粘抗车辙改性沥青的制备方法，其特征在于：DOMIX组合可大幅提高改性沥青的高温稳定性，并降低针入度，提高改性常温下的硬度，这种性质有利于提高超薄罩面的抗车辙性能。
7.根据权利要求2所述的一种用于超薄罩面的高粘抗车辙改性沥青的制备方法，其特征在于：将改性沥青放置在恒温烘箱中溶胀，可使各种改性剂组分充分反应，提高改性沥青的储存稳定性。
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