CN112028547A - 利用废轮胎胶粉制备的耐久型乳化沥青混合料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用废轮胎胶粉制备的耐久型乳化沥青混合料，其包括：环氧树脂改性乳化沥青、集料、固化剂以及胎胶粉；其中，环氧树脂改性乳化沥青占集料的质量百分比为8‑10％；所述固化剂占所述环氧树脂改性乳化沥青质量的3‑4％；所述胎胶粉采用废弃轮胎经过剪切破碎获得，其质量为集料质量的1～3％。该耐久型乳化沥青混合料通过添加胎胶粉,能长时间保持路面的耐久、耐磨性能，大大延长了路面的使用寿命，同时也有利于橡胶资源的再利用和环境保护。

Description

利用废轮胎胶粉制备的耐久型乳化沥青混合料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种沥青混合料及其制备方法，尤其涉及一种耐久、抗磨损性能高，同时又具有环保功能的沥青混合料的制备。

背景技术

随着交通行业的发展，重载、超载情况急剧增加，路面裂缝、车辙问题层出不穷，这使得对沥青路面抗剪性能提出了更高的要求。为了延缓沥青路面裂缝、车辙等病害的产生，延长沥青路面的使用寿命。环氧树脂能够明显提高沥青的强度，从而提高混合料的抗车辙能力。

自现如今，在生产沥青混合料方面，世界各地还是以热拌沥青混合料为主，沥青经加热用以铺设道路、修补房屋或作防腐涂料的过程都会产生大量的沥青烟气，对周围环境产生严重的影响，危害人们的健康。

复合纤维乳化沥青混合料的制备属于一种冷拌冷铺施工技术，这样在不影响沥青各方面性能的前提下，不但可以降低拌合温度，节约能源，还可以减少生产过程中产生的废气排放，大大改善环境污染问题。

中国废旧橡胶虽然有着很好的利用，但其利用率并不高，中国回收的轮胎大多用于燃烧或者生产再生胶，这种方法不但造成了大量的浪费，还带来了严重的环境污染问题。

公开号为CN101298376A，公开日为2008年5月22日，名称为“一种常温拌和路用复合沥青混凝土CAC及其生产方法”公开了一种常温拌和路用复合沥青混凝土CAC。在该专利文献所公开的技术方案中，其包括了集料、阳离子乳化沥青以及矿渣粉复合物。但是该专利文献所公开的技术方案中并未涉及加入胎胶粉，并且依靠混合料实现耐久性以及抗磨损性的提高。

基于此，期望获得一种冷拌型沥青混合料，大大减少能源的损耗以及环境的污染，利于广泛推广应用。

发明内容

针对现有技术中不足，本发明的目的是提供一种利用废轮胎胶粉制备的耐久型乳化沥青混合料及其制备方法，本发明通过向混合料中添加胎胶粉，不但提高了混合料的耐久性、抗磨损性，延长了路面的使用寿命，而且有利于橡胶资源的再利用和环境保护。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

第一方面本发明提出了一种利用废轮胎胶粉制备的耐久型乳化沥青混合料，其包括：环氧树脂改性乳化沥青、集料、固化剂以及胎胶粉；其中，所述环氧树脂改性乳化沥青占集料的质量百分比为8-10％；所述固化剂占所述环氧树脂改性乳化沥青质量的3-4％；所述胎胶粉采用废弃轮胎经过剪切破碎获得，其质量为集料质量的1～3％。

上述方案中，水主要起到润湿石料，便于后面乳化沥青与石料的充分粘结，同时又有利于纤维均匀粘附在石料表面；纤维的掺入，使得混合料表面以及内部水分能够快速析出并挥发，提高混合料的早期强度，同时，纤维的掺加起到一种加筋作用，使得混合料的进度模量增加，改善混合料的抗疲劳性能。

而胎胶粉有利于改善混合料的耐久性，其不仅提高了混合料的耐久性、抗磨损性，延长了路面的使用寿命，而且有利于橡胶资源的再利用和环境保护。

优选地，所述环氧树脂改性乳化沥青选用水性环氧树脂添加量为5％的环氧树脂乳化沥青。

更为优选地，所述环氧树脂改性乳化沥青选用的基质沥青为天然沥青、石油沥青、煤焦油沥青以及油砂沥青中的一种或多种。

优选地，所述集料的级配选择为：粒径0～3mm的集料占集料总质量的质量百分比为15-20％，粒径5～10mm的集料占集料总质量的质量百分比为50-55％，粒径10～15mm的集料占集料总质量的质量百分比为为30-35％。

优选地，所述集料中0～3mm粒径的集料选自石灰岩，其他粒径的集料选自玄武岩，且集料堆料方式选用常温堆放干燥集料，以防止影响后期拌合过程中水的添加量。

优选地，所述固化剂选用脂肪多元胺型固化剂，其包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、二丙烯三胺、二甲基丙胺以及二乙胺基丙胺中的一种或多种。

优选地，所述胎胶粉为30目、60目、80目以及100目的精细胎胶粉其中的一种或多种。

优选地，所述胎胶粉经过硅烷偶联剂经过处理后，采用废弃轮胎经过高速剪切分散剂高速剪切后获得，其中，所述硅烷偶联剂的用量为胎胶粉质量的0.5～2％，优选地所述硅烷偶联剂的用量为胎胶粉质量的1％。

第二方面，本发明提出了一种制备上述的耐久型乳化沥青混合料的制备方法，其包括以下步骤：

步骤S1:根据配比称取相应质量的集料，混合均匀；

步骤S2:将集料质量百分比为1～2％的水加入拌锅中，拌和均匀加入至步骤S1所得的集料；

步骤S3:称取油石比为8～10％的环氧树脂改性乳化沥青和质量分数为3～4％的固化剂，搅拌均匀后加入到步骤S2的集料中；

步骤S4:将步骤S3所获的集料继续搅拌90～120s后，加入胎胶粉搅拌，混合均匀后将其加入进集料中，搅拌，获得耐久型乳化沥青混合料。

其中，在步骤S1中，集料通过沥青混合搅拌机中进行混合。

在步骤S4中,搅拌容器为拌锅，将胎胶粉加入后,为防止胎胶粉与集料混合不够均匀，采用小铲进行翻炒，混合均匀后即得所需混合料。

优选地，在所述步骤S1中，混合时间为60-90s。

上述方案中，水主要起到润湿石料，便于后面乳化沥青与集料的充分粘结，同时又有利于纤维均匀粘附在石料表面。在一些优选的实施方式中，在集料中添加纤维，纤维的掺入，使得混合料表面以及内部水分能够快速析出并挥发，提高混合料的早期强度，同时，纤维的掺加起到一种加筋作用，使得混合料的进度模量增加，改善混合料的抗疲劳性能。

此外，在本案中，胎胶粉有利于改善混合料的耐久性。

相较于现有技术，本发明所述的利用废轮胎胶粉制备的耐久型乳化沥青混合料及其制备方法具有如下所述的优点以及有益效果：

1、本发明的耐久型乳化沥青混合料动容劈裂强度比达到70％以上，甚至在一些优选的实施方式中，可以达到80％及以上。此外，本发明所述的耐久型乳化沥青混合料动稳定度可达到30000次/mm，大大提高了混合料的水稳定性、高温性能。提高沥青路面的抗水损害能力，减少车辙病害的产生，从而提高沥青路面的耐久性。

2、本发明的耐久型乳化沥青混合料的空隙率最大可以达到18.5％，便于混合料中水分的析出，起到透水路面的作用。

3、本发明的耐久型乳化沥青混合料中由于加入的胎胶粉，其可以很好地填充骨料间的孔隙，同时，胶粉的加入有效地提高路面的耐久性和抗磨损性能，大大延长路面的使用寿命。

4、本发明的耐久型乳化沥青混合料不仅能够有效地保证路面的强度和稳定性，而且施工速度快。

5、本发明的耐久型乳化沥青混合料属于冷拌型沥青混合料，大大减少能源的损耗以及改善环境污染的问题。

6、众所周知，中国废旧橡胶虽然有着很好的利用，但其利用率并不高，中国回收的轮胎大多用于燃烧或者生产再生胶，这种方法不但造成了大量的浪费，还带来了严重的环境污染问题。在混合料中添加胎胶粉，不但提高了混合料的耐久性，延长了路面的使用寿命，而且有利于橡胶资源的再利用和环境保护。

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。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1-5

实施例中涉及到多种物质的百分含量，除特别说明外，皆指质量百分含量。

空隙率的测定则是根据《公路工程沥青沥青混合料试验规程》JTG E20-2011》(T0705-4)所述公式进行计算。

动稳定度的测定按照《公路工程沥青沥青混合料试验规程》JTG E20-2011(T0719-2011)测试标准来进行测试。

冻融劈裂强度比的测定则按照《公路工程沥青沥青混合料试验规程》JTG E20-2011(T0729-2000)测试标准来进行测试。

抗压强度通过型号为CMT5305的微机控制电子万能试验机，采用50mm/min±5mm/min的加载速度进行测试。

实施例1-5的耐久型乳化沥青混合料的制备方法包括以下步骤：

步骤S1：根据配比称取相应质量的石料4～6kg倒入沥青混合料搅拌机中，启动机器，使之混合均匀；

步骤S2：接着加入50～60g的水，启动机器，拌和均匀；

步骤S3：称取300～500g的乳化沥青和15～18g的固化剂，搅拌均匀后加入到集料中；

步骤S4：启动沥青混合料搅拌机，搅拌90～120s后将胎胶粉加入拌锅中继续搅拌，待混合结束后，为防止混合不够均匀，需用小铲进行翻炒，混合均匀后即得所需混合料。

优选的是，所述基质沥青为天然沥青、石油沥青、煤焦油沥青、油砂沥青中的至少一种。

优选的是，拌和机混合搅拌时间设置在60～90s。

所述集料可根据需要选择，不局限于碎石。进一步地，集料可分为粗集料和细集料，细集料粒径为0～5mm，粗集料粒度为10～20mm，具体地，也可采用粗集料和细集料的复配料作为集料。

优选的是，集料采用粗集料和细集料的复配料，集料的级配选择为：粒径0～3mm为750～1000g，粒径5～10mm为2500～2750g，粒径10～15mm为1500～1750g。

若无特殊说明，以下实施例1-5中所涉及的集料采用的是同一供应商，并且下述实施例中的集料均为实例1中所述类型集料，水性环氧乳化沥青采用的是同一供应商，固化剂采用的是同一供应商。

实施例1

本实施例的耐久型乳化沥青混合料的制备方法包括以下步骤：

步骤S1：根据配比称取5kg的集料(供应商，上海路桥集团)，集料的级配选择为：粒径0～3mm的集料采用石灰岩，其质量百分比为16％，粒径5～10mm的集料采用玄武岩，其质量百分比为52％，粒径10～15mm的集料采用玄武岩，其质量百分比为32％，倒入沥青混合料搅拌机中，启动沥青混合料搅拌机的机器，搅拌60s；

步骤S2：接着向步骤S1所得的集料中加入60g的水，启动沥青混合料搅拌机的机器，拌和均匀；

步骤S3：称取400g的水性环氧乳化沥青(供应商，上海嘉殷实业有限公司，产品名：环氧树脂/乙烯基共聚物改性水基乳化沥青)和13.6g的三乙烯四胺作为固化剂(供应商，上海合达)，搅拌均匀后加入到步骤S2的集料中；

步骤S4：启动沥青混合料搅拌机，搅拌60s，待混合结束后继续加入50克30目经硅烷偶联剂(供应商，上海合达，产品名：8CSI)处理过的胎胶粉(供应商，南通回力橡胶有限公司)，为防止混合不够均匀，需用小铲进行翻炒，混合均匀后即得所需混合料。

实施例2

本实施例的耐久型乳化沥青混合料的制备方法包括以下步骤：

步骤S1：根据配比称取5kg的集料，集料的级配选择为：粒径0～3mm的集料采用石灰岩，其质量百分比为15％，粒径5～10mm的集料采用玄武岩，其质量百分比为为51％，粒径10～15mm的集料采用玄武岩，其质量百分比为为34％，倒入沥青混合料搅拌机中，启动机器，搅拌70s；

步骤S2：接着向步骤S1所得的集料中加入60g的水，启动机器，拌和均匀；

步骤S3：取420g的水性环氧乳化沥青和14.28g的二乙烯三胺固化剂，搅拌均匀后加入到步骤S2所得到的集料中；

步骤S4：启动沥青混合料搅拌机，搅拌70s，待混合结束后继续加入50克60目经偶联剂(供应商，上海合达，产品名：8CSI)处理过的胎胶粉(供应商，南通回力橡胶有限公司)，为防止混合不够均匀，需用小铲进行翻炒，混合均匀后即得所需混合料。

如无特殊说明以下胎胶粉均来自同一厂家。

实施例3

本实施例的耐久型乳化沥青混合料的制备方法包括以下步骤：

步骤S1：根据配比称取相应质量的5kg的集料，集料的级配选择为：粒径0～3mm为14％，粒径5～10mm为53％，粒径10～15mm为33％，倒入沥青混合料搅拌机中，启动机器，搅拌80s；

步骤S2：接着加入60g的水，启动机器，拌和均匀；

步骤S3：称取440g的水性环氧乳化沥青和14.96g的四乙烯五胺固化剂，搅拌均匀后加入到集料中；

步骤S4：启动沥青混合料搅拌机，搅拌80s，待混合结束后继续加入50克80目经硅烷偶联剂(供应商，上海合达，产品名：8CSI)处理过的胎胶粉(供应商，南通回力橡胶有限公司)，为防止混合不够均匀，需用小铲进行翻炒，混合均匀后即得所需混合料。

实施例4

本实施例的耐久型乳化沥青混合料的制备方法包括以下步骤：

步骤S1：根据配比称取相应质量的5kg的集料，集料的级配选择为：粒径0～3mm为16％，粒径5～10mm为50％，粒径10～15mm为34％，倒入沥青混合料搅拌机中，启动机器，搅拌90s；

步骤S2：接着加入60g的水，启动机器，拌和均匀；

步骤S3：称取460g的水性环氧乳化沥青和15.64g的二丙烯三胺固化剂，搅拌均匀后加入到集料中；

步骤S4：启动沥青混合料搅拌机，搅拌90s，待混合结束后继续加入50克100目经硅烷偶联剂(供应商，上海合达，产品名：8CSI)处理过的胎胶粉(供应商，南通回力橡胶有限公司)，为防止混合不够均匀，需用小铲进行翻炒，混合均匀后即得所需混合料。

性能测试

对本发明的实施例得到的沥青混合料进行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTG E20-2011》所述规范进行相关测试，结果如表1所示。

表1.测试结果

样品	空隙率％	动稳定度次/mm	冻融劈裂强度比％
				实施例1	15.8	32528	70.2
实施例2	16.4	34547	76.8
				实施例3	17.6	35228	76.6
实施例4	18.4	35448	80.4

由表1数据可知，本发明得到的沥青混合料的路用性能均大于《道路用水性环氧树脂乳化沥青混合料》中相关规定的要求。相比一般的沥青混合料，本发明各实例制备的利用废轮胎胶粉制备的耐久型乳化沥青混合料的高温抗车辙、低温抗开裂性能、透水性、水稳定性能均有明显提高，说明本发明制备的耐久型乳化沥青混合料具有优良的路用性能。

表2.失水率

样品	失水率/％
		实施例1	9.8
实施例2	10.2
		实施例3	10.6
实施例4	11.4

将各实施例试件放入室外进行养生5h，由表2数据可知，本发明的乳化沥青混合料，因空隙率较大，早期失水率较高，且随着胶粉目数越大，胶粉越细，空隙率达到18.4％，失水率达11.4％，所以能够有效地提高混合料的早期强度。

以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用废轮胎胶粉制备的耐久型乳化沥青混合料，其特征在于，包括：环氧树脂改性乳化沥青、集料、固化剂以及胎胶粉；其中，所述环氧树脂改性乳化沥青占集料的质量百分比为8-10％；所述固化剂占所述环氧树脂改性乳化沥青质量的3-4％；所述胎胶粉采用废弃轮胎经过剪切破碎获得，其质量为集料质量的1～3％。

2.根据权利要求1所述的耐久型乳化沥青混合料，其特征在于，所述环氧树脂改性乳化沥青选用水性环氧树脂添加量为5％的环氧树脂乳化沥青。

3.根据权利要求1所述的耐久型乳化沥青混合料，其特征在于，所述集料的级配选择为：粒径0～3mm的集料占集料总质量的质量百分比为15-20％，粒径5～10mm的集料占集料总质量的质量百分比为50-55％，粒径10～15mm的集料占集料总质量的质量百分比为为30-35％。

4.根据权利要求3所述的耐久型乳化沥青混合料，其特征在于，所述集料中0～3mm粒径的集料选自石灰岩，其他粒径的集料选自玄武岩。

5.根据权利要求1所述的耐久型乳化沥青混合料，其特征在于，所述固化剂选用脂肪多元胺型固化剂，其包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、二丙烯三胺、二甲基丙胺以及二乙胺基丙胺中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的耐久型乳化沥青混合料，其特征在于，所述胎胶粉为30目、60目、80目以及100目的精细胎胶粉其中的一种或多种。

7.根据权利要求1或6所述的耐久型乳化沥青混合料，其特征在于，所述胎胶粉经过硅烷偶联剂经过处理后，采用废弃轮胎经过高速剪切分散剂高速剪切后获得，其中，所述硅烷偶联剂的用量为胎胶粉质量的0.5～2％。

8.一种制备如权利要求1-7中任意一项所述的耐久型乳化沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:根据配比称取相应质量的集料，混合均匀；

步骤S2:将集料质量百分比为1～2％的水加入拌锅中，拌和均匀加入至步骤S1所得的集料；

步骤S3:称取油石比为8～10％的环氧树脂改性乳化沥青和质量分数为3～4％的固化剂，搅拌均匀后加入到步骤S2的集料中；

步骤S4:将步骤S3所获的集料继续搅拌90～120s后，加入胎胶粉搅拌，混合均匀后将其加入进集料中，搅拌，获得耐久型乳化沥青混合料。

9.根据权利要求8所述的耐久型乳化沥青混合料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，混合时间为60-90s。

10.根据权利要求8所述的耐久型乳化沥青混合料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S4中，搅拌容器为拌锅，将胎胶粉加入后，采用小铲翻炒。