CN113698137A - 橡胶沥青、低碳橡胶发泡沥青、橡胶沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

橡胶沥青、低碳橡胶发泡沥青、橡胶沥青混合料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种橡胶沥青、低碳橡胶发泡沥青、橡胶沥青混合料及其制备方法。所述橡胶沥青包括以下组成：表面处理的橡胶粉，聚合物改性剂，以及沥青基质；其中，所述表面处理的橡胶粉为经四氯化碳和/或碱剂表面处理的橡胶粉。本发明的橡胶沥青具有较低的表面自由能，发泡后的润湿能力和黏附性均有所改善。本发明的橡胶沥青混合料能够实现有毒气体排放的大幅降低，从而减小橡胶沥青路面施工对周围环境以及施工作业人员的影响。对环境的影响以及施工人员的健康极为有利，环境保护效益十分显著。

Description

橡胶沥青、低碳橡胶发泡沥青、橡胶沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种橡胶沥青、低碳橡胶发泡沥青、橡胶沥青混合料及其制备方法，属于道路施工领域。
背景技术
橡胶沥青混合料因其使用大量废胎胶粉，是一种环保型路面材料。但实际橡胶沥青路面施工时实际的拌和温度高达190℃以上，会耗费大量的天然气及产生大量的温室气体和沥青烟等有害、有毒物质。
在现有技术中，可以采用橡胶沥青温拌技术制备橡胶沥青混合料。即将各类化学类温拌剂添加在橡胶沥青中，再制备成橡胶沥青混合料。各类温拌剂(化学添加剂或有机添加剂、沸石)等对沥青本身的性能会有不同程度的影响，进而会影响沥青混合料的性能，且各类温拌剂价格昂贵，增加工程成本。
另外，一般是采用机械发泡的方式以获得泡沫温拌沥青混合料。橡胶沥青机械发泡由于橡胶沥青本身的高黏度发泡效果并不理想，且发泡后的橡胶沥青混合料抗水能力较差(因为发泡时加入了少量水)，沥青与集料间的黏附性较差。
引用文献1公开了一种泡沫沥青温拌橡胶改性沥青混合料的制备方法，包括：步骤1，对橡胶改性沥青进行机械发泡处理，制备得到泡沫橡胶改性沥青；步骤2，对集料进行筛分，取所需级配的粗集料和细集料；步骤3，将选取的集料混合，加入矿粉以及泡沫橡胶改性沥青，搅拌均匀，得到目标产物。由于橡胶沥青本身的高黏度发泡效果并不理想，且发泡后的橡胶沥青混合料抗水能力较差(因为发泡时加入了少量水)，沥青与集料间的黏附性较差。
引用文献2公开了一种道路工程用低异味橡胶沥青混合料，是由集料85～92份，沸石颗粒1～3份，沸石粉8～12份，橡胶沥青4～8份，温拌剂0.2～0.4份制备而成：首先将集料、沸石颗粒和沸石粉预热至160～170℃，保温2～4h；将橡胶沥青预热至145～155℃；将集料和沸石颗粒依次加入拌锅中，150～155℃下拌和90s，再加入温拌剂和橡胶沥青拌和90s，最后加入沸石粉继续拌和90s，得到目标混合料成品。沸石等温拌剂对沥青本身的性能会有不同程度的影响，进而会影响沥青混合料的性能，且沸石等温拌剂价格昂贵，增加工程成本。
引用文献3公开了一种橡胶沥青混合料及其制备方法，所述橡胶沥青混合料由以下质量份数的原料制成：95份矿料，5份温拌橡胶沥青，0.5～3份润滑溶胀剂和0.05～0.8份纤维。所述温拌橡胶沥青由以下质量份数的原料制成：100份橡胶沥青，0.5～2份氯化石蜡，0.5～3份聚乙烯和2～6份硬脂酸类物质。该方案使用有机降黏型温拌技术能够改善常规温拌橡胶沥青的性能，但是，氯化石蜡、聚乙烯、硬脂酸类物质会对沥青及沥青混合料的性能产生影响。
引用文献：
引用文献1：CN107805005A
引用文献2：CN110272228A
引用文献3：CN108658511A
发明内容
发明要解决的问题
鉴于现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种橡胶沥青，橡胶沥青具有较低的表面自由能，发泡后的润湿能力和黏附性均有所改善。
进一步地，本发明还提供一种低碳橡胶发泡沥青，其润湿能力和黏结力优异。
进一步地，本发明还提供一种橡胶沥青混合料，本发明的橡胶沥青混合料能够实现有毒气体排放的大幅降低，从而减小橡胶沥青路面施工对周围环境以及施工作业人员的影响。
进一步地，本发明还分别提供了橡胶沥青、低碳橡胶发泡沥青以及橡胶沥青混合料的制备方法，该制备方法简单易行，原料易于获取，适合大批生产。
用于解决问题的方案
本发明首先提供一种橡胶沥青，其包括以下组成：
表面处理的橡胶粉，
聚合物改性剂，以及
沥青基质；
其中，所述表面处理的橡胶粉为经四氯化碳和/或碱剂表面处理的橡胶粉。
根据本发明所述的橡胶沥青，其中，以所述橡胶沥青的总质量计，所述表面处理的橡胶的含量为10-20％，所述聚合物改性剂的含量0.1-3％，所述沥青基质的含量为70-90％。
根据本发明所述的橡胶沥青，其中，所述表面处理的橡胶粉的制备方法包括将橡胶粉浸泡在四氯化碳和/或碱剂中进行表面处理的步骤；优选地，所述浸泡的时间为2-5h。
本发明又提供一种低碳橡胶发泡沥青，其包括本发明上述的橡胶沥青；其中，所述低碳橡胶发泡沥青是在硅烷偶联剂和/或表面活性剂的存在的前提下，利用溶剂进行发泡得到的；优选地，以所述橡胶沥青混合料的总质量计，所述硅烷偶联剂的含量为0.1-10‰，所述表面活性剂的含量为0.1-10‰。
本发明还提供一种橡胶沥青混合料，其包括根据本发明所述的低碳橡胶发泡沥青，优选地，以所述橡胶沥青混合料的总质量计，所述低碳橡胶发泡沥青的含量为4-10％。
根据本发明所述的橡胶沥青混合料，其中，所述橡胶沥青混合料还包括级配性集料和矿粉。
根据本发明所述的橡胶沥青混合料，其中，以所述级配性集料和矿粉的总质量为100％计，
所述级配型集料的级配范围为：粒径为11～16mm的集料的质量百分比为40-45％；粒径为6～11mm的集料的质量百分比为25-30％；粒径为3～6mm的集料的质量百分比为2～8％；粒径为0～3mm的集料的质量百分比为18～23％；
所述矿粉的质量百分比为2～7％。
本发明再提供一种根据本发明所述的橡胶沥青的制备方法，包括将所述橡胶沥青的各组分混合的步骤。
本发明再提供一种根据本发明所述的低碳橡胶发泡沥青的制备方法，其包括以下步骤：
在所述橡胶沥青中加入硅烷偶联剂和/或表面活性剂，得到预混合物；
利用水与所述预混合物混合使所述橡胶沥青发泡，得到低碳橡胶发泡沥青。
本发明再提供一种根据本发明所述的橡胶沥青混合料的制备方法，包括将所述橡胶沥青混合料的各组分拌合的步骤。
发明的效果
本发明的橡胶沥青具有较低的表面自由能，发泡后的润湿能力和黏附性均有所改善。
本发明的低碳橡胶发泡沥青的润湿能力和黏结力优异。
本发明的橡胶沥青混合料能够实现有毒气体排放的大幅降低，从而减小橡胶沥青路面施工对周围环境以及施工作业人员的影响。对环境的影响以及施工人员的健康极为有利，环境保护效益十分显著。
本发明的橡胶沥青、低碳橡胶发泡沥青、橡胶沥青混合料的制备方法简单易行，原料易于获取，适合大批生产。
具体实施方式
以下，针对本发明的内容进行详细说明。以下所记载的技术特征的说明基于本发明的代表性的实施方案、具体例子而进行，但本发明不限定于这些实施方案、具体例子。需要说明的是：
本说明书中，使用“数值A～数值B”表示的数值范围是指包含端点数值A、B的范围。
本说明书中，如没有特殊声明，则“多”、“多种”、“多个”等中的“多”表示2或以上的数值。
本说明书中，所述“基本上”、“大体上”或“实质上”表示于相关的完美标准或理论标准相比，误差在5％以下，或3％以下或1％以下。
本说明书中，如没有特别说明，则“％”均表示质量百分含量。
本说明书中，使用“可以”表示的含义包括了进行某种处理以及不进行某种处理两方面的含义。
本说明书中，“任选的”或“任选地”是指接下来描述的事件或情况可发生或可不发生，并且该描述包括该事件发生的情况和该事件不发生的情况。
本说明书中，所提及的“一些具体/优选的实施方案”、“另一些具体/优选的实施方案”、“实施方案”等是指所描述的与该实施方案有关的特定要素(例如，特征、结构、性质和/或特性)包括在此处所述的至少一种实施方案中，并且可存在于其它实施方案中或者可不存在于其它实施方案中。另外，应理解，所述要素可以任何合适的方式组合在各种实施方案中。
本说明书中，所述“常温”、“室温”等，其含义可以是10～40℃。
<第一方面>
本发明的第一方面提供一种橡胶沥青，其包括以下组成：
表面处理的橡胶粉，
聚合物改性剂，以及
沥青基质；
其中，所述表面处理的橡胶粉为经四氯化碳和/或碱剂表面处理的橡胶粉。
本发明采用四氯化碳和/或碱剂对橡胶粉的表面进行预处理后，制备出的橡胶沥青更易于发泡，且膨胀率及半衰期远大于规范要求。
需要说明的是，在本发明中，所述橡胶粉通过从胶粉厂回收得到，其性能应符合JT/T 797-2011《路用废胎硫化橡胶粉》中对橡胶粉的要求。具体地，所述橡胶粉的筛余物小于10％，相对密度为1.1-1.3，含水率为小于1％，金属含量小于0.03％，纤维含量小于1％；优选地，所述橡胶粉的灰粉为8％以下，丙酮抽出物为16％以下，碳黑含量为28％以上，橡胶烃含量为48％以上。
在一些具体的实施方案中，以所述橡胶沥青的总质量计，所述表面处理的橡胶的含量为10-20％，所述聚合物改性剂的含量0.1-3％，所述沥青基质的含量为70-90％。具体地，所述表面处理的橡胶的含量可以为11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％等；所述聚合物改性剂的含量可以为0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.2％、1.5％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％等；所述沥青基质的含量可以为72％、75％、77％、79％、80％、82％、85％、88％等。当所述表面处理的橡胶的含量为10-20％，所述聚合物改性剂的含量0.1-3％，所述沥青基质的含量为70-90％时，制备出的橡胶改性沥青的稳定性及离析结果较好，如果橡胶粉掺量过多会影响沥青的稳定结构。
对于聚合物改性剂，本发明不作特别限定，可以是本领域常用的一些聚合物改性剂，例如：SBS改性剂，SBR改性剂等。
对于沥青基质，本发明不作特别限定，可以是本领域常用的一些沥青源料。例如：道路石油沥青等。一般而言，所述道路石油沥青包括70#～200#道路石油沥青等中的一种或两种以上的组合。
在一些具体的实施方案中，所述表面处理的橡胶粉的制备方法包括将橡胶粉浸泡在四氯化碳溶液和/或碱剂溶液中进行表面处理的步骤；优选地，所述浸泡的时间为3-5h，例如：3.2h、3.4h、3.6h、3.8h等。另外，对于四氯化碳溶液和/或碱剂溶液的用量本发明不作特别限定，只要能使所述橡胶粉完全浸没即可，达到浸泡时间之后直接将橡胶粉分离并干燥至恒重即可。
本发明通过使用四氯化碳和/或碱剂溶液进行处理，可以改善橡胶粉的表面特性，制备出的橡胶沥青更易于发泡。
对于碱剂，本发明不作特别限定，可以根据需要进行选择，例如：氢氧化钾、氢氧化钠等。进一步，在本发明中，所述碱剂的质量浓度为45-60％，优选为50-55％，例如饱和氢氧化钠溶液、饱和氢氧化钾溶液等。
进一步地，本发明还提供一种橡胶沥青的制备方法，其包括将所述橡胶沥青的各组分混合的步骤。
具体地，所述橡胶沥青的制备方法包括以下步骤：
将橡胶粉置于四氯化碳溶液和/或碱剂溶液中进行表面处理，得到表面处理的橡胶粉；
将所述表面处理的橡胶粉、聚合物改性剂以及沥青基质混合，得到橡胶沥青。进一步，所述混合包括将表面处理的橡胶粉、聚合物改性剂以及沥青基质使用高速剪切搅拌方式进行混合的步骤。
对于高速剪切的条件，本发明不作特别限定，具体可以在160-180℃下使用高速剪切机剪切30-60min，剪切速率可以为4000-5000r/min。
<第二方面>
本发明的第二方面提供一种低碳橡胶发泡沥青，其包括本发明的第一方面所述的橡胶沥青；其中，所述低碳橡胶发泡沥青是在硅烷偶联剂和/或表面活性剂存在的前提下，利用溶剂进行发泡得到的。本发明的低碳橡胶发泡沥青不仅可以将废旧橡胶粉利用起来，又避免了橡胶沥青施工温度高的劣势，性能优异。
在本发明中，所述低碳橡胶发泡沥青是在硅烷偶联剂和/或表面活性剂存在的前提下，利用溶剂进行发泡得到的。由于硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，对无机物具有反应性，并且有机官能基对有机物也具有反应性或相容性，使硅烷偶联剂的一端连接在沥青上，一端连接在集料上，从而改善沥青与集料的黏附性能。而表面活性剂优选使用非离子表面活性剂，在本发明同样能够改善沥青与集料的黏附性能。
进一步，硅烷偶联剂和/或表面活性剂作为添加剂除了可以改善橡胶沥青与集料的黏附性以外，还可以改善现场施工的压实特性，泡沫温拌沥青混合料由于内部存在微量的发泡水，在碾压的过程中，微量的发泡水起到浸润的作用，使得泡沫温拌得到的橡胶沥青混合料中骨料得到更好的嵌挤，从而达到更好的平整度。使得橡胶沥青混合料更容易压实，获得更高的压实度，进而延长施工季节及使用寿命。
作为优选，本发明使用硅烷偶联剂和表面活性剂的复配，从而可以进一步改善黏附性能，因此，本发明通过使用硅烷偶联剂和表面活性剂作为添加剂可以具有协同作用，能够进一步改善橡胶沥青与集料的黏附性。
另外，由于制备低碳橡胶发泡沥青时会添加0.5-5％的溶剂，这会影响混合料的抗水能力，而本发明通过使用硅烷偶联剂和表面活性剂的复配还可以极大提升了橡胶沥青混合料的抗水损能力。在一些优选的实施方案中，以所述橡胶沥青的总质量计，所述硅烷偶联剂的含量为0.1-10‰，例如1‰、2‰、3‰、4‰、5‰、6‰、7‰、8‰、9‰等；所述表面活性剂的含量为0.1-10‰，例如1‰、2‰、3‰、4‰、5‰、6‰、7‰、8‰、9‰等。而当所述硅烷偶联剂的含量为0.1-10‰时，且所述表面活性剂的含量为0.1-10‰时，含量合适，能够最大程度的改善沥青与集料的黏附性能。
对于硅烷偶联剂的具体组成，本发明不作特别限定，可以是本领域常用的硅烷偶联剂。具体地，所述硅烷偶联剂可以是乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三(2-甲氧基乙氧基)硅烷等中的一种或两种以上的组合。对于表面活性剂，本发明不作特别限定，可以是本领域常用的表面活性剂。具体地，所述表面活性剂可以是聚氧乙烯醚类表面活性剂，例如：聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚(例如：壬基酚聚氧乙烯醚)、烷基环己醇聚氧乙烯醚(例如：壬基环己醇聚氧乙烯醚)等中的一种或两种以上的组合。
进一步，为了获得低碳橡胶发泡沥青，以所述橡胶沥青的总质量计，溶剂的加入量一般是0.5-5％，例如1％、2％、3％、4％等。对于溶剂，本发明不作特别限定，可以是本领域常用的一些极性溶剂，优选为水等。
进一步，本发明还提供一种低碳橡胶发泡沥青的制备方法，其包括以下步骤：
在所述橡胶沥青中加入硅烷偶联剂和/或表面活性剂，得到预混合物；
利用溶剂与所述预混合物混合使所述橡胶沥青发泡，得到低碳橡胶发泡沥青。
对于溶剂与所述预混合物的混合方式，按照《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T5521-2019)记载的内容进行混合。
<第三方面>
本发明的第三方面提供一种橡胶沥青混合料，其包括第二方面所述的低碳橡胶发泡沥青，优选地，以所述橡胶沥青混合料的总质量计，所述低碳橡胶发泡沥青的含量为4-10％，例如5％、6％、7％、8％、9％等。当低碳橡胶发泡沥青的含量为4-10％时，所制备得到的橡胶沥青混合料的性能，特别是抗水损能力优异。
在本发明中，所述橡胶沥青混合料还包括级配型集料和矿粉。具体地，以所述级配性集料和矿粉的总质量为100％计，所述级配型集料的级配范围为：粒径为11～16mm的集料的质量百分比为40-45％；粒径为6～11mm的集料的质量百分比为25-30％；粒径为3～6mm的集料的质量百分比为2～8％；粒径为0～3mm的集料的质量百分比为18～23％；所述矿粉的质量百分比为2～7％。
进一步，本发明的级配集料优选采用级配性集料SMA-13，但对于道路工程中经常使用的级配性集料AC等也同样适用。
本发明还提供一种根据本发明的橡胶沥青混合料所述的制备方法，包括将所述橡胶沥青混合料的各组分混合的步骤。
具体地，所述制备方法包括以下步骤：
将级配型集料、矿粉与低碳橡胶发泡沥青拌和，得到橡胶沥青混合料。
本发明通过将橡胶沥青和微量溶剂通过机械发泡装备形成橡胶泡沫沥青，增大了沥青的比表面积，降低了橡胶沥青结合料的黏度，从而能够在拌和楼中与级配型集料、矿粉等在较低温度下进行拌和，同时也提高了橡胶沥青混合料的施工和易性。在保证橡胶沥青混合料路用性能的前提条件下，降低橡胶沥青混合料生产温度，实现有毒气体排放的大幅降低，从而减小橡胶沥青路面施工对周围环境以及施工作业人员的影响。
实施例
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售获得的常规产品。
所述橡胶粉通过从胶粉厂回收得到，其性能符合JT/T 797-2011《路用废胎硫化橡胶粉》中对橡胶粉的要求。所述橡胶粉的筛余物小于10％，相对密度为1.1-1.3，含水率为小于1％，金属含量小于0.03％，纤维含量小于1％；所述橡胶粉的灰粉为8％以下，丙酮抽出物为16％以下，碳黑含量为28％以上，橡胶烃含量为48％以上。
实施例1
采用四氯化碳试剂，先对40目橡胶粉进行表面处理，常温下将橡胶粉浸泡至四氯化碳试剂中4h后，分离出橡胶粉，并将橡胶粉置于105℃烘箱中烘干至恒重，得到表面处理的橡胶粉。
以所述橡胶沥青的总质量为100％计，表面处理的橡胶粉掺量为17％，SBS改性剂的含量为1.5％，余量为沥青基质。将沥青基质加热至180℃，加入表面处理的橡胶粉及SBS改性剂混合后，得到混合前体；将所述混合前体加入混合机内进行搅拌以充分溶胀，溶胀反应时间50min，之后使用高速剪切搅拌方式制备得到橡胶沥青。其中，高速剪切搅拌方式是在175℃下使用高速剪切机剪切50min，剪切的速率为4500r/min。
以所述橡胶沥青的总质量为100％计，在恒温至170℃的橡胶沥青中加入2‰的乙烯基三甲氧基硅烷和1‰的聚氧乙烯醚匀速搅拌1h。采用《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)中所列的沥青发泡试验方法对橡胶改性沥青进行水发泡，得到低碳橡胶发泡沥青；其中，以所述橡胶沥青的总质量为100％计，水含量为1％。
制备SMA-13橡胶改性沥青混合料，以所述橡胶沥青混合料的总质量计，低碳像胶发泡沥青的含量为6.5％。在将级配型集料和矿粉烘干后与水发泡后的橡胶沥青进行拌和。
表1级配型集料及矿粉用量
材料规格 0～3mm 3～6mm 6～11mm 11～16mm 矿粉
比例(％) 21 5 27 43 4
按照(JTG E20-2011)T0701、T0736拌制并成型沥青混合料试件后进行各项性能测试。
实施例2
采用饱和NaOH溶液试剂，先对40目橡胶粉进行表面处理，常温下将橡胶粉浸泡至饱和NaOH溶液中4h后，分离出橡胶粉，并将橡胶粉置于105℃烘箱中烘干至恒重，得到表面处理的橡胶粉。
以所述橡胶沥青的总质量为100％计，表面处理的橡胶粉掺量17％，SBS改性剂含量为1.5％，余量为沥青基质。将沥青基质加热至180℃，加入表面处理的橡胶粉及SBS改性剂混合后，得到混合前体；将所述混合前体加入混合机内进行搅拌以充分溶胀，溶胀反应时间50min，之后使用高速剪切搅拌方式制备得到橡胶沥青。其中，高速剪切搅拌方式在175℃下使用高速剪切机剪切50min，剪切的速率为4500r/min。
在恒温至170℃的橡胶沥青中加入2‰的乙烯基三甲氧基硅烷和1‰的聚氧乙烯醚匀速搅拌1h。采用《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)中所列的沥青发泡试验方法对橡胶改性沥青进行水发泡，得到低碳橡胶发泡沥青；其中，以所述橡胶沥青的总质量为100％计，水含量为1％。
制备SMA-13橡胶改性沥青混合料，以所述橡胶改性沥青混合料的总质量计，低碳像胶发泡沥青的含量为6.5％。在将级配型集料和矿粉烘干后与水发泡后的橡胶沥青进行拌和。
表2级配型集料及矿粉用量
材料规格 0～3mm 3～6mm 6～11mm 11～16mm 矿粉
比例(％) 21 5 27 43 4
按照(JTG E20-2011)T0701、T0736拌制并成型沥青混合料试件后进行各项性能测试。
实施例3
采用四氯化碳试剂，先对40目橡胶粉进行表面处理，常温下将橡胶粉浸泡至四氯化碳试剂中4h后，分离出橡胶粉，并将橡胶粉置于105℃烘箱中烘干至恒重，得到表面处理的橡胶粉。
以所述橡胶沥青的总质量为100％计，表面处理的橡胶粉掺量17％，SBS改性剂的含量为0.5％，余量为沥青基质。将沥青基质加热至180℃，加入表面处理的橡胶粉及SBS改性剂混合后，得到混合前体；将所述混合前体加入混合机内进行搅拌以充分溶胀，溶胀反应时间50min，之后使用高速剪切搅拌方式制备得到橡胶沥青。其中，高速剪切搅拌方式是在175℃下使用高速剪切机剪切50min，剪切的速率为4500r/min。
在恒温至170℃的橡胶沥青中加入2‰的乙烯基三甲氧基硅烷和1‰的聚氧乙烯醚匀速搅拌1h。采用《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)中所列的沥青发泡试验方法对橡胶改性沥青进行水发泡，得到低碳橡胶发泡沥青；其中，以所述橡胶沥青的总质量为100％计，水的含量为1％。
制备SMA-13橡胶改性沥青混合料，以所述橡胶改性沥青混合料的总质量计，低碳像胶发泡沥青的含量为6.5％。在将级配型集料和矿粉烘干后与水发泡后的橡胶沥青进行拌和。
表3级配型集料及矿粉用量
材料规格 0～3mm 3～6mm 6～11mm 11～16mm 矿粉
比例(％) 21 5 27 43 4
按照(JTG E20-2011)T0701、T0736拌制并成型沥青混合料试件后进行各项性能测试。
实施例4
采用四氯化碳试剂，先对40目橡胶粉进行表面处理，常温下将橡胶粉浸泡至四氯化碳试剂中4h后，分离出橡胶粉，并将橡胶粉置于105℃烘箱中烘干至恒重，得到表面处理的橡胶粉。
以所述橡胶沥青的总质量为100％计，表面处理的橡胶粉掺量17％，SBS改性剂含量为1.5％，余量为沥青基质。将沥青基质加热至180℃，加入表面处理的橡胶粉及SBS改性剂混合后，得到混合前体；将所述混合前体加入混合机内进行搅拌以充分溶胀，溶胀反应时间50min，之后使用高速剪切搅拌方式制备得到橡胶沥青。其中，高速剪切搅拌方式在175℃下使用高速剪切机剪切50min，剪切的速率为4500r/min。
在恒温至170℃的橡胶沥青中加入3‰的硅烷偶联剂乙烯基三甲氧基硅烷匀速搅拌1h。采用《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)中所列的沥青发泡试验方法对橡胶改性沥青进行水发泡，得到低碳橡胶发泡沥青；其中，以所述橡胶沥青的总质量为100％计，水含量为1％。
制备SMA-13橡胶改性沥青混合料，以所述橡胶改性沥青混合料的总质量计，低碳像胶发泡沥青的含量为6.5％。在将级配型集料和矿粉烘干后与水发泡后的橡胶沥青进行拌和。
表4级配型集料及矿粉用量
材料规格 0～3mm 3～6mm 6～11mm 11～16mm 矿粉
比例(％) 21 5 27 43 4
按照(JTG E20-2011)T0701、T0736拌制并成型沥青混合料试件后进行各项性能测试。
对比例1
采用40目橡胶粉，以所述橡胶沥青的总质量为100％计，橡胶粉掺量17％，SBS改性剂含量为1.5％，余量为沥青基质。将沥青基质加热至180℃，加入橡胶粉及改性剂加入混合机内进行搅拌以充分溶胀，溶胀反应时间50min，之后使用高速剪切搅拌方式制备橡胶沥青。其中，高速剪切搅拌方式[在175℃下使用高速剪切机剪切50min，剪切的速率为4500r/min。
在恒温至170℃的橡胶沥青中加入2‰的乙烯基三甲氧基硅烷以及1‰的聚氧乙烯醚匀速搅拌1h。采用《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)中所列的沥青发泡试验方法对橡胶改性沥青进行水发泡，得到橡胶发泡沥青；其中，以所述橡胶沥青的总质量为100％计，水含量为1％。
制备SMA-13橡胶改性沥青混合料，以所述橡胶改性沥青混合料的总质量计，低碳像胶发泡沥青的含量为6.5％。在将级配型集料和矿粉烘干后与水发泡后的橡胶沥青进行拌和。
表5级配型集料及矿粉用量
材料规格 0～3mm 3～6mm 6～11mm 11～16mm 矿粉
比例(％) 21 5 27 43 4
按照(JTG E20-2011)T0701、T0736拌制并成型沥青混合料试件后进行各项性能测试。
对比例2
采用四氯化碳试剂，先对40目橡胶粉进行表面处理，常温下将橡胶粉浸泡至四氯化碳试剂中4h后，分离出橡胶粉，并将橡胶粉置于105℃烘箱中烘干至恒重，得到表面处理的橡胶粉。
以所述橡胶沥青的总质量为100％计，表面处理的橡胶粉掺量17％，余量为沥青基质。将沥青基质加热至180℃，加入表面处理的橡胶粉混合后，得到混合前体，将所述混合前体加入混合机内进行搅拌以充分溶胀，溶胀反应时间50min，之后使用高速剪切搅拌方式制备橡胶改性沥青。其中，高速剪切搅拌方式在175℃下使用高速剪切机剪切50min，剪切的速率为4500r/min。
在恒温至170℃的橡胶沥青中加入2‰的乙烯基三甲氧基硅烷以及1‰的聚氧乙烯醚匀速搅拌1h。采用《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)中所列的沥青发泡试验方法对橡胶改性沥青进行水发泡，得到橡胶发泡沥青；其中，以所述橡胶沥青的总质量为100％计，水含量为1％。
制备SMA-13橡胶改性沥青混合料，以所述橡胶改性沥青混合料的总质量计，低碳像胶发泡沥青的含量为6.5％。在将级配型集料烘干后与水发泡后的橡胶沥青进行拌和。
表6级配型集料及矿粉用量
Figure BDA0003266673540000141
Figure BDA0003266673540000151
按照(JTG E20-2011)T0701、T0736拌制并成型沥青混合料试件后进行各项性能测试。
对比例3
采用四氯化碳试剂，先对40目橡胶粉进行表面处理，常温下将橡胶粉浸泡至四氯化碳试剂中4h后，分离出橡胶粉，并将胶粉置于105℃烘箱中烘干至恒重，得到表面处理的橡胶粉。
以所述橡胶沥青的总质量为100％计，表面处理的橡胶粉掺量17％，SBS改性剂含量为1.5％，余量为沥青基质。将沥青基质加热至180℃，加入表面处理的橡胶粉及SBS改性剂混合后，得到混合前体，将所述混合前体加入混合机内进行搅拌以充分溶胀，溶胀反应时间50min，之后使用高速剪切搅拌方式制备得到橡胶沥青。
其中，高速剪切搅拌方式在175℃下使用高速剪切机剪切50min，剪切的速率为4500r/min。
采用《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)中所列的沥青发泡试验方法对橡胶改性沥青进行水发泡，得到橡胶发泡沥青；其中，所述橡胶沥青的总质量为100％计，水含量为1％。
制备SMA-13橡胶改性沥青混合料，以所述橡胶改性沥青混合料的总质量计，低碳像胶发泡沥青的含量为6.5％。在将级配型集料和矿粉烘干后与水发泡后的橡胶沥青进行拌和。
表7级配型集料及矿粉用量
材料规格 0～3mm 3～6mm 6～11mm 11～16mm 矿粉
比例(％) 21 5 27 43 4
按照(JTG E20-2011)T0701、T0736拌制并成型沥青混合料试件后进行各项性能测试。
性能测试
(1)橡胶沥青离析
采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0661的方法对橡胶沥青离析进行检测。
(2)膨胀率与半衰期作为评价橡胶发泡沥青的两相评价指标。
膨胀率为沥青发泡的最大体积与原始体积的比值。半衰期为泡沫沥青从最大体积衰落至一半体积所经历的时间(s)。具体采用《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)的方法对膨胀率与半衰期进行检测。
(3)冻融劈裂试验(抗水损性能)
采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0729对冻融劈裂试验(抗水损性能)进行检测。
表8
橡胶沥青离析 膨胀率(倍) 半衰期(S) 冻融劈裂试验(％)
实施例1 1.2 4 >180 92
实施例2 1.8 2 56 87
实施例3 4.6 3 70 86
实施例4 1.5 4 >180 90
对比例1 2.8 1 33 75
对比例2 6.3 2 23 74
对比例3 1.3 3 52 56
由表1可以看出，本发明通过使用表面处理的橡胶粉，其橡胶沥青离析性能、低碳橡胶发泡沥青的膨胀率和半衰期以及冻融劈裂试验均较为优异。
对比例1中，其橡胶粉末经四氯化碳或氢氧化钠处理，其低碳橡胶发泡沥青的膨胀率和半衰期均较差，由于橡胶粉表面未经处理，发泡效果不理想，进而影响相关混合料试验结果。
对比例2中，未使用聚合物改性剂，其橡胶沥青离析性能较差，橡胶沥青不稳定，易出现分层沉淀现象，并且，膨胀率和半衰期均较差。
对比例3中，未使用硅烷偶联剂和/或表面活性剂，集料与橡胶发泡沥青裹附性较差，导致冻融劈裂试验相对较差。
由上述结果可以看出，橡胶沥青水发泡混合料采与常规热拌沥清混合料相比，预计可降低施工温度10℃～30℃左右，节能预计可达10％～25％。
本发明的橡胶沥青的施工温度降低10～30℃，可使沥青烟、苯可溶物、苯并芘等有毒气体排放下降80％以上，二氧化碳、氮氧化合物、烟尘等温室气体有害物排放量降低50％以上。对环境的影响以及施工人员的健康极为有利，社会和环境效益十分显著。
需要说明的是，尽管以具体实例介绍了本发明的技术方案，但本领域技术人员能够理解，本发明应不限于此。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种橡胶沥青，其特征在于，包括以下组成：
表面处理的橡胶粉，
聚合物改性剂，以及
沥青基质；
其中，所述表面处理的橡胶粉为经四氯化碳和/或碱剂表面处理的橡胶粉。
2.根据权利要求1所述的橡胶沥青，其特征在于，以所述橡胶沥青的总质量计，所述表面处理的橡胶的含量为10-20％，所述聚合物改性剂的含量0.1-3％，所述沥青基质的含量为70-90％。
3.根据权利要求1或2所述的橡胶沥青，其特征在于，所述表面处理的橡胶粉的制备方法包括将橡胶粉浸泡在四氯化碳和/或碱剂中进行表面处理的步骤；优选地，所述浸泡的时间为2-5h。
4.一种低碳橡胶发泡沥青，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的橡胶沥青；其中，所述低碳橡胶发泡沥青是在硅烷偶联剂和/或表面活性剂存在的前提下，利用溶剂进行发泡得到的；优选地，以所述橡胶沥青混合料的总质量计，所述硅烷偶联剂的含量为0.1-10‰，所述表面活性剂的含量为0.1-10‰。
5.一种橡胶沥青混合料，其特征在于，包括根据权利要求4所述的低碳橡胶发泡沥青，优选地，以所述橡胶沥青混合料的总质量计，所述低碳橡胶发泡沥青的含量为4-10％。
6.根据权利要求5所述的橡胶沥青混合料，其特征在于，所述橡胶沥青混合料还包括级配性集料和矿粉。
7.根据权利要求6所述的橡胶沥青混合料，其特征在于，以所述级配性集料和矿粉的总质量为100％计，
所述级配型集料的级配范围为：粒径为11～16mm的集料的质量百分比为40-45％；粒径为6～11mm的集料的质量百分比为25-30％；粒径为3～6mm的集料的质量百分比为2～8％；粒径为0～3mm的集料的质量百分比为18～23％；
所述矿粉的质量百分比为2～7％。
8.一种根据权利要求1-3任一项所述的橡胶沥青的制备方法，包括将所述橡胶沥青的各组分混合的步骤。
9.一种根据权利要求4所述的低碳橡胶发泡沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述橡胶沥青中加入硅烷偶联剂和/或表面活性剂，得到预混合物；
利用溶剂与所述预混合物混合使所述橡胶沥青发泡，得到低碳橡胶发泡沥青。
10.一种根据权利要求5-7任一项所述的橡胶沥青混合料的制备方法，包括将所述橡胶沥青混合料的各组分拌合的步骤。
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