CN112408863A - 橡胶沥青混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明属于沥青材料的砂浆、混凝土或人造石的组合物技术领域，公开了一种橡胶沥青混凝土，包括橡胶沥青和级配石料，橡胶沥青包括石油沥青、橡胶粉、界面改性剂；界面改性剂包括SBS、EVA、橡胶交联剂、炭黑。橡胶沥青混凝土的制备方法为将配置的橡胶沥青和级配石料在高温环境下充分的搅拌、混合，形成橡胶沥青混凝土。本发明应用改进后的橡胶沥青制备成橡胶沥青混凝土，使用的橡胶沥青解决了现有技术中存在的存储稳定性差及其带来的应用于沥青混合料时综合路用性能不稳定、性能不佳的问题；能够使得橡胶沥青混凝土的性能稳定。

Description

橡胶沥青混凝土

技术领域

本发明属于沥青材料的砂浆、混凝土或人造石的组合物领域，具体涉及一种橡胶沥青混凝土。

背景技术

沥青，是一种由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，主要用途是和一定级配的矿料、碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉按照特定比例在特定的条件下拌制形成沥青混凝土使用，主要用作路面材料。

随着经济的快速发展，交通运输也得到了飞速发展，会使得路面在长期的车辆载荷的反复作用下、温度的变化、冻融循环等作用下，路面材料(沥青混凝土)易出现裂缝、车辙等不同形式的破坏，使用的寿命也较短。因此为了降低路面材料(沥青混凝土)受损的概率，提升使用寿命，需要加强路面材料(沥青混凝土)的强度。而路面材料(沥青混凝土)的强度要表现在沥青与矿料之间的粘接力和集料颗粒间的内摩阻力与锁结力两个方面，而这两方面主要是由沥青本身的质量和矿料颗粒之间配合来形成的。传统的沥青混凝土的沥青原料采用的是石油沥青，由于石油沥青本身特性的限制，会导致路面材料易出现裂缝、车辙等不同形式的破坏，使用的寿命也较短。

为了提升路面材料的使用寿命，国内外专家进行了大量的研究，研发形成了一种橡胶沥青，弥补了原有石油沥青的缺点，具有较强的抗裂、抗重载、耐久及降噪等性能，使得制备的沥青混凝土具有较强的抗裂、抗重载、耐久及降噪等性能。但是在实际的使用过程中发现，现有的橡胶沥青技术的储存稳定性(离析差)较差，而且在高温季节，橡胶沥青易软化，应用于沥青混凝土中进行使用时，易出现车辙。因此目前急需提供一种储存稳定性和综合路用性能优异的橡胶沥青混凝土。

发明内容

本发明意在提供一种橡胶沥青混凝土，以解决现有的橡胶沥青的高温储存稳定性差，进而导致制备的橡胶沥青混凝土的综合路用性能差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，橡胶沥青混凝土，包括橡胶沥青和级配石料，橡胶沥青包括石油沥青100份、橡胶粉17-23份、界面改性剂0.5-3份。

本技术方案的有益效果：

本技术方案通过对橡胶沥青进行配比，能够使得橡胶沥青本身的特性提升，尤其是加入了界面改性剂，能够使得各物料的相溶性提升，进而提升橡胶沥青的储存稳定性和动稳定度，减少离析的出现；在高温情况下，由于使用的橡胶沥青的高温储存稳定性高，因此路面出现车辙的概率也得到降低。

根据JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的规定，橡胶沥青应用在路面材料时，即制作成橡胶沥青混凝土时，橡胶沥青混凝土在60℃下的动稳定度要大于等于2800次/mm才能满足标准。现有的橡胶沥青混凝土在60℃下的动稳定度为3000-4000次/mm，而本技术方案提供的橡胶沥青混凝土在60℃下的动稳定度能达到5000次/mm左右，既符合标准数值，且大大超过了现目前的橡胶沥青的动稳定度，能够适应现目前的实际使用。

进一步，所述界面改性剂包括SBS、EVA、橡胶交联剂、炭黑。

有益效果：选取上述原料制备界面改性剂，能够使得各原料之间的相溶性佳，且能够提升制备的橡胶沥青的储存稳定性和动稳定度，减少离析的情况出现。

进一步，所述界面改性剂包括SBS 0.1-1.5份、EVA 0.1-2.2份、橡胶交联剂0.01-0.4份、炭黑的混合物0.1-0.3份。

有益效果：通过实验证明，上述配比下的界面改性剂能够提升制成的橡胶沥青的储存稳定度和动稳定度，进而提升制备的橡胶沥青混凝土的各个性能。

进一步，所述界面改性剂包括SBS 0.4份、EVA 1.2份、橡胶交联剂0.2份、炭黑的混合物0.2份。

有益效果：通过实验证明，上述配比的界面改性剂制备的橡胶沥青的各效果最佳。

进一步，所述橡胶沥青包括石油沥青100份、橡胶粉17份、界面改性剂1份。

有益效果：通过实验证明，上述配比的各原料制备的橡胶沥青的各效果最佳。

进一步，所述橡胶沥青包括石油沥青100份、橡胶粉23份、界面改性剂2份。

有益效果：通过实验证明，上述配比的各原料制备的橡胶沥青的各效果佳。

进一步，所述界面改性剂的制备方法包括以下步骤，

步骤一，将SBS研磨至40-120目；

步骤二，将SBS和EVA按计量投放至一阶段挤出机内，在140-190℃的温度下混合、熔融，并导入二阶段挤出机中；

步骤三，按计量将橡胶交联剂和炭黑投放至二阶段挤出机中，在140-190℃的温度下混合、熔融，再挤出、冷却、切粒，形成界面改性剂。

有益效果：首先，将SBS进行研磨，能够提高物料熔融的效果，进而提高各物料之间的相溶性；而分段加入物料再进行挤出，能够使得各个物料之间充分的熔融和混合，进行提高制成的界面改性剂的均匀度。

进一步，所述橡胶沥青的制备方法包括以下步骤，

步骤一，物料混合

按计量将石油沥青投放至混合罐A内，将石油沥青加热至155-170℃，再按计量投放界面改性剂，并以500-800rpm的搅拌速率保温搅拌20-40min，形成一次混合物料；

步骤二，一级研磨

将一次混合物料泵入高速剪切乳化机内进行研磨，研磨间隙为0.01-0.04mm，研磨转速为5000-12000rpm；

步骤三，界面改性剂分散、溶胀

将研磨后的一次混合物导入混合罐B中，并在175-190℃的温度下保温搅拌30-60min，搅拌的速率为500-800rpm；

步骤四，二级研磨

按计量将橡胶粉投入混合罐B中，并在170-190℃的温度下保温搅拌20-45min，搅拌速率为500-800rpm，形成二次混合物料；将二次混合物料泵入高速剪切乳化机内进行二级研磨，研磨间隙为0.7-2mm，研磨时的转速为5000-12000rpm；再将研磨后的二次混合物料导入混合罐C中，并在170-190℃的温度下保温搅拌30-45min，搅拌的速率为500-800rpm；

步骤五，三级研磨

将混合罐C中的二次混合物料泵入高速剪切乳化机内进行三级研磨，研磨间隙为0.1-0.6mm，研磨时的转速为5000-12000rpm；再将研磨后的二次混合物料导入成品发育罐内，并在170-190℃的温度下保温搅拌60-180min，搅拌的速率为500-800rpm；

步骤六，形成成品

将发育罐内搅拌完成后的二次混合物料进行检测，合格后形成高动稳定度橡胶沥青成品。

有益效果：通过上述方法，能够使得各物料充分的熔融、混匀，进而提高物料的相溶性，提高制备的橡胶沥青的性能。

进一步，所述橡胶沥青混凝土的制备方法为，将配置的橡胶沥青和级配石料在高温环境下充分的搅拌、混合，形成橡胶沥青混凝土。

有益效果：采用上述方法进行橡胶沥青混凝土的制备，能够使得橡胶沥青熔融后充分的与级配石料进行混匀，进而使得制备的橡胶沥青混凝土均匀度高，提高橡胶沥青混凝土的质量。

进一步，用作AC型连续密级配结构沥青混合料、SMA型沥青玛蹄脂结构沥青混合料。

有益效果：将橡胶沥青混凝土应用于AC型连续密级配结构沥青混合料、SMA型沥青玛蹄脂结构沥青混合料，相比现有的混合料，综合路用稳定性更佳。

附图说明

图1为本发明实施例16中使用的高速剪切乳化机的纵向剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：罐体1、出料口11、密封盖体2、进料口21、搅拌轴3、主动齿轮31、密封板32、搅拌叶片33、螺旋叶片34、驱动轴4、从动齿轮41、内齿圈5、剪切网6、剪切叶片61。

橡胶沥青混凝土，包括橡胶沥青和级配石料，其中橡胶沥青包括石油沥青、橡胶粉和界面改性剂；橡胶粉的粒径为30-60目，橡胶粉为废旧的大卡车胎、轿车胎、自行车胎中的一种或几种制成的橡胶颗粒。界面改性剂包括SBS、EVA、橡胶交联剂、炭黑；橡胶交联剂为DCP交联剂、促进剂M或橡胶促进剂DPTU中的任意一种。

用于制备本发明提供的橡胶沥青混凝土的橡胶沥青的各原料参数如表1所示。

表1

界面改性剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将SBS进行粉碎，并过筛，选取粒径在40-120目的SBS粉末备用。

步骤二，将EVA和粉碎后的SBS粉末按计量投放在挤出机料斗内，并在140-190℃的温度下进行混合、熔融，并导入二阶段挤出机内。

步骤二，按计量向二阶段挤出机内投放橡胶交联剂和炭黑，并在140-190℃的温度下进行混合、熔融，再挤出、冷却、切粒，形成界面改性剂。

橡胶沥青的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，物料混合

按计量称取石油沥青投放至混合罐A中，并将石油沥青加热至155-170℃，本实施例中加热至160℃；再按计量称取界面改性剂，投放至混合罐A中，并在160℃的温度下保温搅拌20-40min，搅拌的速率为500-800rpm，形成一次混合物料；本实施例中搅拌时间为30min，搅拌速率为650rpm。

步骤二，一级研磨

将混合后的一次混合物料投放至高速剪切乳化机内，并将高速剪切乳化机的研磨间隙设置为0.02mm，启动高速剪切乳化机，使得研磨装置的研磨头以5000-12000rpm的转速进行转动，进而完成对一级混合物料进行研磨；本实施例中研磨头的转速为10000rpm。

步骤三，界面改性剂分散、溶胀

将研磨后的一次混合物料导入混合罐B内，并在175-190℃的温度下保温搅拌30-60min，搅拌速率为500-800rpm，使得界面改性剂充分的分散、溶胀，从而完成界面改性剂与沥青充分相容。本实施例中保温温度为180℃、搅拌时间为50min、搅拌速率为600rpm。

步骤四，二级研磨

按计量称取橡胶粉投放至混合罐内，并在170-190℃的温度下保温搅拌20-45min，搅拌速率为500-800rpm，形成二次混合物料；本实施例中保温温度为180℃、搅拌时间为30min、搅拌速率为600rpm。再将二次混合物料投放至高速剪切乳化机内，高速剪切乳化机的研磨间隙为1mm。启动高速剪切乳化机，使得高速剪切乳化机的研磨头转速为5000-12000rpm，对二次混合物料进行二级研磨；本实施例中研磨头的转速为10000rpm。研磨完成后，将二次混合物料导入混合罐C内，并在170-190℃的温度下保温搅拌30-45min，搅拌速率为500-800rpm，本实施例中此处的保温温度为180℃、搅拌时间为40min、搅拌速率为600rpm。

步骤五，三级研磨

将混合罐C内的二次混合物料导入高速剪切乳化机内，将高速剪切乳化机的研磨间隙设置为0.3mm，并启动高速剪切乳化机，使得高速剪切乳化机的研磨头以5000-12000rpm的转速转动，从而完成对二次混合物料的三级研磨；本实施例中研磨头的转速为10000rpm。

步骤六，形成成品

将进行三级研磨后的二次混合料导入发育罐内，并在170-190℃的温度下保温搅拌60-180min，搅拌速率为500-800rpm，实现对二次混合物料的充分发育；本实施例中，该处的保温温度为180℃、搅拌时间为150min、搅拌速率为600rpm。再对搅拌发育后的物料进行检测，合格的物料形成橡胶沥青成品。

实施例1-15的区别仅在于，如表1所示的参数不同。

实施例16：

实施例16与实施例1的不同之处仅在于，如图1所示，本实施例使用高速剪切乳化机，包括罐体1，罐体1的外壁上设置有加热通道，加热通道上连通有热源(例如向加热通道内通入水、油、液态金属等)。罐体1的顶部设置有密封盖体2，密封盖体2上设有进料口21，罐体1的底部设有出料口11。进料口21上设有密封塞，出料口11内设有出料阀。

密封盖体2内侧固定有电机，电机的驱动轴4上同轴固定有搅拌轴3，搅拌轴3上同轴固定有主动齿轮31；密封盖体2上还转动连接有驱动轴4，驱动轴4上同轴固定有与主动齿轮31啮合的从动齿轮41。罐体1的内壁转动连接有内齿圈5，内齿圈5与罐体1同轴设置，且内齿圈5与从动齿轮41啮合。

内齿圈5的底部固定有剪切网6，剪切网6的外壁上设置有多块剪切叶片61，剪切网6和剪切叶片61上均设有若干通孔。剪切叶片61的数量根据实际需求进行设置，本实施例中剪切叶片61的数量为4片，且均匀分布在剪切网6的外侧。剪切叶片61与罐体1的内壁相抵。

搅拌轴3上还同轴固定有与剪切网6内壁相抵的密封板32。搅拌轴3的底部固定有螺旋叶片34，搅拌轴3上位于螺旋叶片34与密封板32之间设有搅拌叶片33，搅拌叶片33设置有多块，本实施例中设置有3块，搅拌叶片33远离搅拌轴3的一侧与剪切网6内壁之间的距离为0-5mm，本实施例选用3mm。

使用时，将原料通过进料口21投放至罐体1内，再密封进料口21。启动电机，电机带动搅拌轴3转动，进而实现主动齿轮31转动，通过从动齿轮41的传动，内齿圈5带动剪切网6转动，且剪切网6的转动方向与搅拌轴3的转动方向相反。

搅拌轴3转动时，螺旋叶片34转动，而通过设置剪切网6，使得搅拌轴3和螺旋叶片34之间形成相对密封的状态，因此螺旋叶片34能够将底部的原料向上传输，并且通过搅拌叶片33转动进行剪切。同时，剪切网6上设置有通孔，并且配合螺旋叶片34持续向上传输原料，会使得原料从通孔配出剪切网6构成的空间内，在此过程中，能够对原料进行较好的剪切。

剪切网6转动时，能够带动剪切叶片61转动，能够对外侧的原料进行剪切，并且剪切叶片61上的通孔能够为原料提供较大的剪切力，提高剪切的效果，从而使得原料(沥青)能够达到更好的均化、融化的效果。同时剪切叶片61会与罐体1的内壁发生相对移动，将罐体1内壁粘附的原料刮下，避免原料老化。而且在此过程中，能够实现上下部的原料的位置交换，进一步提高原料之间的均化、融化效果。

选取三组对比例，和实施例1-16进行对比，对比例的具体参数如表2所示。

表2

以JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》作为检测依据，对实施例1-15和对比例1-3提供的橡胶沥青的各项参数进行检测，得到如表3所示的数据。

表3

橡胶沥青混凝土，可以用作制作用作AC型连续密级配结构沥青混合料或SMA型沥青玛蹄脂结构沥青混合料。现以SMA-13型橡胶沥青混凝土进行说明。

按照SMA-13型橡胶沥青混凝土的级配石料要求进行制备。

SMA-13型橡胶沥青混凝土的制备方法均包括以下步骤：

步骤一，按计量将橡胶沥青和级配石料分别投放至两个混合罐内，对橡胶沥青边加热边搅拌，直至橡胶沥青被加热至180-190℃，优选180℃；并对级配石料边加热边搅拌，直至级配石料被加热至190-210℃，且含水量低于1％，优选195℃。

步骤二，将加热后的橡胶沥青投入到加热后的级配石料中，并在180℃下保温搅拌，实现物料的拌和，形成橡胶沥青混凝土。

以JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》作为检测标准，对制备的橡胶沥青混凝土进行检测，其中部分结果分别如表4(SMA-13型橡胶沥青混凝土)所示。

表4

综上所述，本发明通过对橡胶沥青进行配比，能够使得制备橡胶沥青混凝土的原料相比石油沥青和现有的橡胶沥青，储存稳定性和动稳定性均较佳；并且应用在混凝土上后，能够使得混凝土的动稳定性、水稳定性和低温弯曲破坏应变能够均得到大幅的提升，能够提升路面材料的使用寿命，减少车辙的出现。

对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本专利实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.橡胶沥青混凝土，其特征在于：包括橡胶沥青和级配石料，橡胶沥青包括石油沥青100份、橡胶粉17-23份、界面改性剂0.5-3份。

2.根据权利要求1所述的橡胶沥青混凝土，其特征在于：所述界面改性剂包括SBS、EVA、橡胶交联剂、炭黑。

3.根据权利要求2所述的橡胶沥青混凝土，其特征在于：所述界面改性剂包括SBS0.1-1.5份、EVA 0.1-2.2份、橡胶交联剂0.01-0.4份、炭黑的混合物0.1-0.3份。

4.根据权利要求3所述的橡胶沥青混凝土，其特征在于：所述界面改性剂包括SBS 0.4份、EVA 1.2份、橡胶交联剂0.2份、炭黑的混合物0.2份。

5.根据权利要求4所述的橡胶沥青混凝土，其特征在于：所述橡胶沥青包括石油沥青100份、橡胶粉17份、界面改性剂1份。

6.根据权利要求5所述的橡胶沥青混凝土，其特征在于：所述橡胶沥青包括石油沥青100份、橡胶粉23份、界面改性剂2份。

7.根据权利要求2-6任意一项所述的橡胶沥青混凝土，其特征在于：所述界面改性剂的制备方法包括以下步骤，

步骤一，将SBS研磨至40-120目；

步骤二，将SBS和EVA按计量投放至一阶段挤出机内，在140-190℃的温度下混合、熔融，并导入二阶段挤出机中；

步骤三，按计量将橡胶交联剂和炭黑投放至二阶段挤出机中，在140-190℃的温度下混合、熔融，再挤出、冷却、切粒，形成界面改性剂。

8.根据权利要求7所述的橡胶沥青混凝土，其特征在于：所述橡胶沥青的制备方法包括以下步骤，

步骤一，物料混合

按计量将石油沥青投放至混合罐A内，将石油沥青加热至155-170℃，再按计量投放界面改性剂，并以500-800rpm的搅拌速率保温搅拌20-40min，形成一次混合物料；

步骤二，一级研磨

将一次混合物料泵入高速剪切乳化机内进行研磨，研磨间隙为0.01-0.04mm，研磨转速为5000-12000rpm；

步骤三，界面改性剂分散、溶胀

将研磨后的一次混合物导入混合罐B中，并在175-190℃的温度下保温搅拌30-60min，搅拌的速率为500-800rpm；

步骤四，二级研磨

按计量将橡胶粉投入混合罐B中，并在170-190℃的温度下保温搅拌20-45min，搅拌速率为500-800rpm，形成二次混合物料；将二次混合物料泵入高速剪切乳化机内进行二级研磨，研磨间隙为0.7-2mm，研磨时的转速为5000-12000rpm；再将研磨后的二次混合物料导入混合罐C中，并在170-190℃的温度下保温搅拌30-45min，搅拌的速率为500-800rpm；

步骤五，三级研磨

将混合罐C中的二次混合物料泵入高速剪切乳化机内进行三级研磨，研磨间隙为0.1-0.6mm，研磨时的转速为5000-12000rpm；再将研磨后的二次混合物料导入成品发育罐内，并在170-190℃的温度下保温搅拌60-180min，搅拌的速率为500-800rpm；

步骤六，形成成品

将发育罐内搅拌完成后的二次混合物料进行检测，合格后形成高动稳定度橡胶沥青成品。

9.根据权利要求8所述的橡胶沥青混凝土，其特征在于：所述橡胶沥青混凝土的制备方法为，将配置的橡胶沥青和级配石料在高温环境下充分的搅拌、混合，形成橡胶沥青混凝土。

10.根据权利要求9所述的橡胶沥青混凝土，其特征在于：用作AC型连续密级配结构沥青混合料、SMA型沥青玛蹄脂结构沥青混合料。

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