CN115044220A - 一种绿色环保橡胶沥青及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于沥青制备技术领域，公开一种绿色环保橡胶沥青及其制备方法和应用，绿色环保橡胶沥青的主要制备原料包括以下重量份组分：道路石油沥青80‑120份、废橡胶粉10‑20份、硝酸钙5‑15份、纳米碳酸钙5‑15份、无机脱硫剂5‑15份、改性剂5‑30份、稳定剂0.1‑2份、表面活性剂1‑5份和水15‑60份；所述道路石油沥青为50#、70#、90#中的任意一种。本发明制备方法简单，且绿色环保；制备原料易得，且成本低廉；制备过程安全，且不会释放有害气体。有利于工程推广和应用。

Description

一种绿色环保橡胶沥青及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及沥青制备技术领域，尤其涉及一种绿色环保橡胶沥青及其制备方法和应用。

背景技术

预计2021年底我国废轮胎产量将超过2000万吨，将废旧轮胎进行粉碎处理，制成橡胶粉用于沥青改性，不仅可以提高沥青的各项使用性能，还可以缓解废旧轮胎带来的环境问题。研究表明，将橡胶沥青用于公路和高速公路的建设中，不仅能够改善路面的高低温性能、抗老化性能、抗疲劳性能、水稳定性，还可延长使用寿命、降低路面行车噪声，提高道路安全性。因此，推广橡胶沥青的应用，对于发展绿色道路，促进国家“双碳”战略的实施具有深远意义。

然而，现有技术中，橡胶沥青不仅要在高温下进行处理，且在制备过程中橡胶粉极易发生团聚现象，导致橡胶沥青粘度过大、搅拌困难，进一步增加其拌和温度。与此同时，在高温条件下，橡胶沥青极易释放出以硫化氢为代表的有毒恶臭烟气，对生态环境及工作人员的身体健康造成了严重威胁。

为了解决上述问题，现有技术通过在橡胶沥青中加入十六醇或十八醇和催化剂的方式，将橡胶沥青中的硫“锁”在沥青中；或者在制备橡胶沥青过程中加入降粘剂，通过降低橡胶沥青的粘度，从而降低其在高温下释放出硫化氢和等有害气体。上述方法虽然能够一定程度上减少硫化氢等有害气体的产生，但是具有以下缺陷：1)反应需要在催化剂的作用下进行，反应要求比较严格，不易控制和操作；2)十六醇成本较高，对于需要大规模生产使用的橡胶沥青而言，经济效益不佳，不利于大规模推广使用；3)十八醇具有一定毒性，对眼睛和皮肤均有一定刺激作用；且十八醇不溶于水，需要额外添加氯仿、醚、丙酮、苯等具有一定毒性的有机溶剂进行复合使用，不但增加了成本，且制备安全性差；4)降粘剂虽然降低了橡胶沥青的粘度，但会导致橡胶沥青与路面的直接结合力降低，进而会影响其高低温性能和耐久性能。

为此，本发明提供一种绿色环保橡胶沥青及其制备方法和应用。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种绿色环保橡胶沥青及其制备方法和应用。

本发明的一种绿色环保橡胶沥青及其制备方法和应用是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一个目的是提供一种绿色环保橡胶沥青，其主要制备原料包括以下重量份组分：

道路石油沥青80-120份、废橡胶粉10-20份、硝酸钙5-15份、纳米碳酸钙5-15份、无机脱硫剂5-15份、改性剂5-30份、稳定剂0.1-2份、表面活性剂1-5份和水15-60份；

所述道路石油沥青为50#、70#、90#中的任意一种。

进一步地，所述无机脱硫剂为纳米三氧化二铁粉末；

进一步地，所述改性剂为过氧化氢、高锰酸钾中的一种或两种。

进一步地，所述稳定剂为纤维素、聚乙烯醇、氯化钠和氯化钙中的一种或多种；

进一步地，所述表面活性剂为季铵盐乳化剂、烷基酰胺基多胺乳化剂、胺化木质素乳化剂和硫酸酯盐乳化剂中的一种或多种。

本发明的第二个目的是提供一种上述绿色环保橡胶沥青的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按照上述配比，分别称取各个制备原料，备用；

步骤2，将称取好的废橡胶粉与改性剂经球磨处理，获得改性橡胶粉；

步骤3，将稳定剂和表面活性剂加入至50-60℃的水中，经胶磨处理，获得乳化液；

步骤4，将道路石油沥青加热至140-150℃，加入硝酸钙粉末混匀后加热至热熔状态，随后进行第一次剪切处理，同时加入改性橡胶粉和纳米碳酸钙粉末，剪切均匀后，获得绿色环保橡胶沥青粗品；

步骤5，对绿色环保橡胶沥青粗品进行第二次剪切处理，同时加入乳化液和无机脱硫剂，剪切均匀后冷却，即获得所述绿色环保橡胶沥青。

进一步地，步骤3中，所述胶磨处理是通过以下步骤在立式胶体磨中进行的：

设置胶体磨定子与转子间距为100-120μm，研磨3-15min；随后设置胶体磨定子与转子间距为70-90μm，研磨5-15min；再设置胶体磨定子与转子间距为30-50μm，研磨5-10min，即完成胶磨处理。

进一步地，步骤4中，所述第一次剪切处理的温度为160-180℃，剪切速率为1000-2000r/min，剪切时间为30-90min；

进一步地，步骤5中，所述第二次剪切处理的温度为140-160℃，剪切速率为2000-4000r/min，剪切时间为30-90min。

本发明的第三个目的是提供一种上述绿色环保橡胶沥青在制备沥青混合料中的应用。

进一步地，通过以下步骤制备沥青混合料：

S1，按照以下配比，称取各个制备原料，备用：

绿色环保橡胶沥青2-10份、填充集料70-150份、矿粉5-30份、助剂1-10份；

S2，将称取好的填充集料进行破碎处理，随后于140-160℃的温度下干燥处理30-60min，随后加入助剂搅拌均匀，恒温保温，获得第一混合物；

S3，将绿色环保橡胶沥青加热至160-180℃后，加入恒温保温的第一混合物，搅拌混合均匀，即获得所述橡胶沥青混合料。

进一步地，所述填充集料为钢渣；

且所述破碎处理的工艺为：

将钢渣进行第一次破碎处理，过筛，获得粒径为5-15mm的钢渣，将其作为粗填充集料；

然后，对剩余钢渣进行第二次破碎处理，过筛，获得粒径为1-5mm的钢渣，将其作为细填充集料；

最后，采用间断级配的方式，将所述粗填充集料、细填充集料与所述助剂进行级配，制成所述第一混合物。

进一步地，所述矿粉为石灰岩粉，且其粒径<0.075mm；

进一步地，所述助剂为环氧树脂和聚醚胺以任意比例混合的混合物。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明的绿色环保橡胶沥青，通过方便易得且成本低廉的组分，即硝酸钙、纳米碳酸钙和无机脱硫剂的协同作用，能够有效抑制沥青和橡胶粉在形成橡胶沥青过程中硫化物(主要为硫化氢)的释放，提高了橡胶沥青在制备过程中的绿色环保性；且通过改性剂能够对橡胶粉进行活化改性，提高了橡胶粉与沥青的相容性，并且在表面活化剂和稳定剂的作用下，能够形成组分均一的沥青材料，进而保证了橡胶沥青的储存稳定性。

本发明在制备绿色环保橡胶沥青时，利用改性剂对橡胶粉表面进行活化处理后，橡胶粉之间的接触面积增加，其表面能够产生大量孔洞，从提高了橡胶粉与道路石油沥青的相容性，进一步提高了橡胶沥青的储存稳定性。

本发明在制备绿色环保橡胶沥青时，将道路石油沥青加热至140-150℃，在道路石油沥青即将释放出硫化氢之前，且道路石油沥青具有足够的热量时，加入硝酸钙混匀，从而使硝酸钙能够及时的将道路石油沥青在短暂加热或长时间后续加热过程中释放出的硫化氢氧化为硫酸盐(CaSO₄)，进而减低了硫化氢进入大气中的可能性，提高了制备过程中的绿色环保性与安全性。

本发明在制备绿色环保橡胶沥青时，通过剪切的方式使热熔状态下的道路石油沥青和硝酸钙充分接触，利用硝酸钙及时的将道路石油沥青释放出的硫化氢转化为硫酸盐；并且在加入改性橡胶粉和纳米碳酸钙后，纳米碳酸钙通过自身的表面效应和吸附作用，可以实现对可能释放出的小分子有害气体进行吸附固定，减少了硫化氢等有害气体释放至大气中的可能，进一步提高了制备过程中的绿色环保性与安全性。

本发明在制备绿色环保橡胶沥青时，在最后一步，即在之前加入的硝酸钙(一般市售的硝酸钙呈微碱性而不是中性)和纳米碳酸钙提供的弱碱环境的基础上，加入无机脱硫剂，进而使得无机脱硫剂与残余的硫化氢反应正向进行，将硫转化为硫化铁的形式存在，而硫化铁的熔点为1171℃，在制备过程中能够稳定存在，进而实现抑制释放硫化氢气体的效果。

本发明制备方法简单，且绿色环保；制备原料易得，且成本低廉；制备过程安全，且不会释放有害气体。有利于工程推广和应用。

附图说明

图1为本发明中绿色环保橡胶沥青的硫化氢浓度抑制率。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，本发明以下实施例中，未特殊说明的制备原料均为市售可得。

实施例1

本实施例提供一种绿色环保橡胶沥青，其主要制备原料包括以下重量份组分：

道路石油沥青80份、废橡胶粉10份、硝酸钙5份、纳米碳酸钙5份、纳米三氧化二铁粉末5份、改性剂20份、稳定剂0.5份、表面活性剂1份和水30份；

且本实施例的绿色环保橡胶沥青的制备方法如下：

步骤1，按照上述配比，分别称取各个制备原料，备用；

需要说明的是，本发明允许称取的量在上述配比的基础上，上下浮动10％。

本发明不限制道路石油沥青的具体牌号数，选择50#、70#、90#均可。本实施例中，可选的，采用70#道路石油沥青。

步骤2，将称取好的废橡胶粉与改性剂经球磨处理，获得改性橡胶粉；

需要说明的是，本发明以废旧橡胶轮胎为原料，将其干燥后破碎至过80目筛，即获得本发明的废橡胶粉。

本发明不限制改性剂的具体成分，只要能够将橡胶粉进行活化即可。本实施例中，可选的，采用质量浓度为20％的过氧化氢溶液作为改性剂，利用过氧化氢对橡胶粉进活化处理，可使橡胶粉表面产生大量孔洞结构，同时在橡胶粉表面引入大量含氧官能团。用处理后的橡胶粉与沥青混合，可以进一步增加橡胶粉与道路石油沥青的相容性。

本发明不限制球磨处理的具体方式，只要能够使改性剂充分与橡胶粉进行接触，最大程度实现对橡胶粉的改性处理即可。本实施例中，可选的，以50r/min的速率对橡胶粉和过氧化氢进行搅拌24h，随后将球磨产物于65℃的温度干燥8h，以除去橡胶粉表面多余溶剂，然后过80目筛，即获得改性橡胶粉。

步骤3，将水加热至50℃后，向其中加入稳定剂和表面活性剂，经胶磨处理，获得乳化液；

需要说明的是，本发明不限定稳定剂和表面活性剂的具体成分，只要能够帮助后期道路石油沥青与改性橡胶粉进行充分融合为一体即可。本实施例中，可选的，以聚乙烯醇作稳定剂，以季铵盐乳化剂为表面活性剂。

本发明不限定胶磨处理的具体操作方式，只要能够将稳定剂和表面活性剂充分分散于水中，形成充分乳化均一的乳化液，使其后期能够帮助道路石油沥青与改性橡胶粉进行充分融合即可。本实施例中，可选的，采用以下工艺条件进行胶磨处理：

设置胶体磨定子与转子间距为80μm，研磨3min；随后设置胶体磨定子与转子间距为40μm，研磨5min，即完成胶磨处理。

步骤4，将道路石油沥青加热至140-150℃，加入硝酸钙粉末混匀后加热至热熔状态，随后进行第一次剪切处理，同时加入改性橡胶粉和纳米碳酸钙粉末，剪切均匀后，获得绿色环保橡胶沥青粗品；

需要说明的是，本发明先将道路石油沥青加热至140℃，在道路石油沥青即将释放出硫化氢之前，且道路石油沥青具有足够的热量时，加入硝酸钙混匀，从而使硝酸钙能够及时的将道路石油沥青在短暂加热或长时间后续加热过程中释放出的硫化氢氧化为硫酸盐(CaSO₄)，进而减低了硫化氢进入大气中的可能，提高了制备过程中的绿色环保性与安全性。

本发明不限制使道路石油沥青和硝酸钙形成热熔状态的具体方式，只要能够保证其中道路石油沥青呈热熔状态即可。本实施例中，可选的，采用将道路石油沥青和硝酸钙加热至160℃的方式，使其呈热熔状态。

本发明不限制第一次剪切处理的具体方式，只要能够将热熔状态下的道路石油沥青和硝酸钙充分接触，使得硝酸钙及时将道路石油沥青释放出的硫化氢转化为硫酸盐；并且使改性橡胶粉和纳米碳酸钙在搅拌状态下加入后，继续以匀速搅拌使其充分混合均匀即可。

本实施例中，可选的，以1000r/min的速率对热熔状态的道路石油沥青和硝酸钙混合物剪切处理30min，同时缓慢加入改性橡胶粉和纳米碳酸钙，待两者加入完毕后，继续剪切处理60min，从而使得纳米碳酸钙通过自身的表面效应和吸附作用，实现对可能释放出的小分子有害气体进行吸附固定，减少了有害气体释放至大气中的可能，进一步提高了制备的绿色环保性。

步骤5，对绿色环保橡胶沥青粗品进行第二次剪切处理，同时加入乳化液和无机脱硫剂，剪切均匀后冷却，即获得所述绿色环保橡胶沥青。

需要说明的是，本发明不限制第二次剪切处理的具体方式，只要能够使乳化液和无机脱硫剂在剪切作用下混合均匀即可。本实施例中，可选的，以2000r/min的速率对绿色环保橡胶沥青粗品剪切处理10min后，缓慢加入乳化液和无机脱硫剂，待乳化液和无机脱硫剂加完后，以3000r/min的速率继续剪切处理60min，即获得绿色环保橡胶沥青。

本发明不限制无机脱硫剂的具体成分，只要能够实现在温拌过程抑制硫化氢释放至大气中即可。本实施例中，可选的，以纳米三氧化二铁粉末作为无机脱硫剂，在之前加入的硝酸钙(一般市售的硝酸钙呈微碱性而不是中性)和纳米碳酸钙提供的弱碱环境的基础上，能够使得纳米三氧化二铁与残余的硫化氢反应正向进行，将其转化为硫化铁的形式存在，而硫化铁的熔点为1171℃，在制备过程中能够稳定存在，进而实现抑制硫化氢的释放。

实施例2

本实施例提供一种绿色环保橡胶沥青，其主要制备原料包括以下重量份组分：道路石油沥青100份、废橡胶粉15份、硝酸钙10份、纳米碳酸钙10份、纳米三氧化二铁粉末10份、改性剂25份、稳定剂1份、表面活性剂2份和水40份；

本发明不限制道路石油沥青的具体牌号数，选择50#、70#、90#均可。本实施例中，可选的，采用70#道路石油沥青。

且本实施例的绿色环保橡胶沥青的制备方法与实施例1的区别仅在于：

步骤2，球磨速率为100r/min，球磨时间为12h；球磨产物的干燥温度为70℃，干燥时间为6h；

步骤3，水加热至55℃；

以聚乙烯醇为稳定剂，以季铵盐乳化剂为表面活性剂，且采用以下工艺条件进行胶磨处理：

设置胶体磨定子与转子间距为90μm，研磨8min；随后设置胶体磨定子与转子间距为50μm，研磨7min，即完成胶磨处理；

步骤4，将道路石油沥青加热至145℃，且将道路石油沥青和硝酸钙加热至170℃使其呈热熔状态；

第一剪切处理时，以1500r/min的速率对热熔状态的道路石油沥青和硝酸钙混合物进行搅拌20min，同时缓慢加入改性橡胶粉和纳米碳酸钙，待两者加入完毕后，保持匀速继续剪切处理40min；

第二次剪切处理时，以3000r/min的速率对热熔状态的道路石油沥青和硝酸钙混合物进行搅拌20min后，缓慢加入乳化液和无机脱硫剂，待乳化液和无机脱硫剂加完后，以4000r/min的速率继续剪切处理40min。

实施例3

本实施例提供一种绿色环保橡胶沥青，其主要制备原料包括以下重量份组分：道路石油沥青120份、废橡胶粉20份、硝酸钙15份、纳米碳酸钙15份、纳米三氧化二铁粉末15份、改性剂30份、稳定剂2份、表面活性剂3份和水50份；

本发明不限制道路石油沥青的具体牌号数，选择50#、70#、90#均可。本实施例中，可选的，采用70#道路石油沥青。

且本实施例的绿色环保橡胶沥青的制备方法与实施例1的区别仅在于：

步骤2，球磨速率为150r/min，球磨时间为6h；球磨产物的干燥温度为85℃，干燥时间为2h；

步骤3，水加热至60℃；

以聚乙烯醇作为稳定剂，以季铵盐乳化剂为表面活性剂；

且采用以下工艺条件进行胶磨处理：

设置胶体磨定子与转子间距为100μm，研磨15min；随后设置胶体磨定子与转子间距为60μm，研磨10min，即完成胶磨处理；

步骤4，将道路石油沥青加热至150℃，且将道路石油沥青和硝酸钙加热至180℃使其呈热熔状态；

第一剪切处理时，以2000r/min的速率对热熔状态的道路石油沥青和硝酸钙混合物进行搅拌10min，同时缓慢加入改性橡胶粉和纳米碳酸钙，待两者加入完毕后，保持匀速继续剪切处理20min；

第二次剪切处理时，以4000r/min的速率对热熔状态的道路石油沥青和硝酸钙混合物处理10min后，缓慢加入乳化液和无机脱硫剂，待乳化液和无机脱硫剂加完后，保持匀速继续剪切处理20min。

实施例4

本实施例提供一种绿色环保橡胶沥青，且本实施例与实施例1的区别仅在于：

本实施例中，采用的道路石油沥青为50#，

以氯化钠为稳定剂，以烷基酰胺基多胺乳化剂为表面活性剂，

以高锰酸钾为改性剂。

实施例5

本实施例提供一种绿色环保橡胶沥青，且本实施例与实施例1的区别仅在于：

本实施例中，采用的道路石油沥青为90#，

以纤维素为稳定剂，以胺化木质素乳化剂为表面活性剂。

实施例6

本实施例提供一种橡胶沥青混合料，且其制备方法如下：

S1，按照以下配比，称取各个制备原料，备用：

实施例1制备的绿色环保橡胶沥青5份、填充集料90份、矿粉10份、助剂1份；

优选的，本发明采用钢渣作为填充集料，钢渣中富含氧化钙，能够代替部分石灰岩，不仅能够作为制备沥青混合料的集料，还能够将其制备成本，实现废弃钢渣的资源再利用。

本发明不限制矿粉的具体成分，主要能够提供用于建设路面的基本固体支撑材料即可。

本发明可选的，以粒径<0.075的石灰岩粉作为矿粉加入。

本发明可选的，采用等重量份的环氧树脂和聚醚胺的混合物作为助剂。

S2，将称取好的填充集料进行破碎处理，随后于150℃的温度下干燥处理30-60min，随后依次加入助剂和矿粉搅拌均匀，恒温保温，获得第一混合物；

需要说明的是，本发明将钢渣破碎为不同粒度，采用间断级配的方式，将其与助剂进行级配，制成所述第一混合物即可。本实施例具体通过以下方式进行间断级配：将钢渣进行第一次破碎处理，过筛，获得粒径为15mm的钢渣，将其作为粗填充集料；对剩余钢渣进行第二次破碎处理，过筛，获得粒径为1mm的钢渣，将其作为细填充集料；然后，采用间断级配的方式，将所述粗填充集料、细填充集料与所述助剂进行级配，制成所述第一混合物。

本实施例中，通过搅拌能够使得助剂与粗填充集料、细填充集料充分接触混合，并且在搅拌过程中，助剂能够均匀受热，从而使得在加热过程中，助剂中的聚醚胺能够与环氧树脂发生反应，并且形成粘附在粗、细填充集料表面上的交联结构。此交联结构不仅有利于与其他制备原料(绿色环保橡胶沥青、矿粉)的粘结；并且聚醚胺中大量能够自由旋转的醚键可以提高沥青混合料交联结构的韧性，从而提高沥青混合料的高温稳定性以及路面的抗断裂性能。

S3，将绿色环保橡胶沥青加热至160℃后，加入恒温保温的第一混合物，搅拌混合均匀，即获得所述橡胶沥青混合料。

实施例7

本实施例提供一种橡胶沥青混合料，且其制备方法与实施例6的区别仅在于：

S1中，制备原料按照以下配比进行称取：实施例1制备的绿色环保橡胶沥青7份、填充集料100份、矿粉15份、助剂2份；

以粒径为12mm的钢渣作为粗填充集料，以粒径为2mm的钢渣作为细填充集料；

S3中，绿色环保橡胶沥青加热至180℃后加入第一混合物。

实施例8

本实施例提供一种橡胶沥青混合料，且其制备方法与实施例6的区别仅在于：

S1中，制备原料按照以下配比进行称取：实施例1制备的绿色环保橡胶沥青8份、填充集料120份、矿粉20份、助剂3份；

以粒径为10mm的钢渣作为粗填充集料，以粒径为3mm的钢渣作为细填充集料；

S3中，绿色环保橡胶沥青加热至170℃后加入第一混合物。

实施例9

本实施例提供一种橡胶沥青混合料，且其制备方法与实施例6的区别仅在于：

本实施例的绿色环保橡胶沥青为实施例2制备的绿色环保橡胶沥青。

实施例10

本实施例提供一种橡胶沥青混合料，且其制备方法与实施例6的区别仅在于：

本实施例的绿色环保橡胶沥青为实施例3制备的绿色环保橡胶沥青。

对比例1

本对比例提供一种绿色环保橡胶沥青，且本对比例与实施例1的区别在于:

本对比例未加入改性剂。

对比例2

本对比例提供一种绿色环保橡胶沥青，且本对比例与实施例1的区别在于:

本对比例未加入纳米碳酸钙。

对比例3

本对比例提供一种绿色环保橡胶沥青，且本对比例与实施例1的区别在于：

本对比例未加入硝酸钙。

对比例4

本对比例提供一种绿色环保橡胶沥青，且本对比例与实施例1的区别在于：

本对比例未加入无机脱硫剂。

对比例5

本对比例提供一种橡胶沥青混合料，且其制备方法与实施例6的区别仅在于：

本对比例采用对比例1的橡胶沥青制备橡胶沥青混合料。

对比例6

本对比例提供一种橡胶沥青混合料，且其制备方法与实施例6的区别仅在于：

本对比例采用对比例2的橡胶沥青制备橡胶沥青混合料。

对比例7

本对比例提供一种橡胶沥青混合料，且其制备方法与实施例6的区别仅在于：

本对比例采用对比例3的橡胶沥青制备橡胶沥青混合料。

对比例8

本对比例提供一种橡胶沥青混合料，且其制备方法与实施例6的区别仅在于：

本对比例采用对比例4的橡胶沥青制备橡胶沥青混合料。

试验部分

本发明中，各实施例1-10和对比例1-8的性能试验结果如下：

(一)橡胶沥青的技术性能测试

本发明按照JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的测试方法，对实施例1-5以及对比例1-4的橡胶沥青的针入度、软化点、5℃延度、175℃粘度进行测试，结果如表1所示。

表1橡胶沥青技术性能测试结果

	针入度(0.1mm)	软化点(℃)	5℃延度(cm)	175℃粘度(Pa·s)
					实施例1	55.1	63.2	>15	1.1
实施例2	52.4	65.7	>15	1.5
					实施例3	50.6	68.5	>15	1.8
实施例4	53.3	65.4	>15	1.3
					实施例5	56.0	62.9	>15	1.1
对比例1	56.8	65.0	>15	1.3
					对比例2	58.5	64.3	>15	1.2
对比例3	59.4	62.1	>15	1.0
					对比例4	61.0	60.9	>15	0.9

本发明结合CJJ/T 273—2019《橡胶沥青路面技术标准》中的技术要求可知：实施例1-5的橡胶沥青的性能均满足上述标准中的技术要求，且通过以上橡胶沥青的技术性能测试结果可知：改性剂、硝酸钙、纳米碳酸钙及无机脱硫剂均会影响本发明橡胶沥青的性能，说明本发明的橡胶沥青的性能并非由某一组分所实现的，而是由各个组分之间的协同作用共同实现的。

(二)橡胶沥青的环保性能测试

本发明以实施例1-5以及对比例1-4为例，将绿色环保橡胶沥青进行加热处理，并对其硫化氢浓度抑制率进行评价。其中，加热温度为200℃，加热时间为60min。

测试结果如图1所示，可以明显看出，通过本发明方法得到的绿色环保橡胶沥青，高温下的硫化氢抑制率得到明显提高。

需要说明的是，本发明中采用的气体检测仪，均符合GB12358—2006《作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求》以及JJG/695—2003《硫化氢气体检测仪》中的要求标准。

(三)沥青混合料的路用性能测试

本发明按照JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的测试方法对本申请中实施例6-10以及对比例5-8的沥青混合料分别进行车辙试验、小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验，进一步测定其高温性能、低温性能、水稳定性性能，其结果如表2所示。

表2沥青混合料路用性能测试结果

本发明中的沥青混合料路用性能测试结果均符合JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》的技术要求。通过对比实施例6-10以及对比例5-8的沥青混合料的性能测试结果可知：

本发明的沥青混合料具有良好的高温稳定性、良好的抗车辙性能，且低温性能得到了提升；另外，改性剂、硝酸钙、纳米碳酸钙、无机脱硫剂的加入，以及填充集料的粒径和用量均会影响本发明沥青混合料的性能。由此说明，本发明的沥青混合料的性能并非由某一组分所实现的，而是由各个组分之间的协同作用共同实现的。

显然，上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。

Claims (10)

1.一种绿色环保橡胶沥青，其特征在于，主要制备原料包括以下重量份组分：

道路石油沥青80-120份、废橡胶粉10-20份、硝酸钙5-15份、纳米碳酸钙5-15份、无机脱硫剂5-15份、改性剂5-30份、稳定剂0.1-2份、表面活性剂1-5份和水15-60份；

所述道路石油沥青为50#、70#、90#中的任意一种。

2.如权利要求1所述的绿色环保橡胶沥青，其特征在于，所述无机脱硫剂为纳米三氧化二铁粉末；

所述改性剂为过氧化氢、高锰酸钾中的一种或两种。

3.如权利要求1所述的绿色环保橡胶沥青，其特征在于，所述稳定剂为纤维素、聚乙烯醇、氯化钠和氯化钙中的一种或多种；

所述表面活性剂为季铵盐乳化剂、烷基酰胺基多胺乳化剂、胺化木质素乳化剂和硫酸酯盐乳化剂中的一种或多种。

4.一种权利要求1-3任一项所述的绿色环保橡胶沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，按照上述配比，分别称取各个制备原料，备用；

步骤2，将称取好的废橡胶粉与改性剂经球磨处理，获得改性橡胶粉；

步骤3，将稳定剂和表面活性剂加入至50-60℃的水中，经胶磨处理，获得乳化液；

步骤4，将道路石油沥青加热至140-150℃，加入硝酸钙粉末混匀后加热至热熔状态，随后进行第一次剪切处理，同时加入改性橡胶粉和纳米碳酸钙粉末，剪切均匀后，获得绿色环保橡胶沥青粗品；

步骤5，对绿色环保橡胶沥青粗品进行第二次剪切处理，同时加入乳化液和无机脱硫剂，剪切均匀后冷却，即获得所述绿色环保橡胶沥青。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述胶磨处理是通过以下步骤在立式胶体磨中进行的：

设置胶体磨定子与转子间距为80-100μm，研磨3-15min；随后设置胶体磨定子与转子间距为40-60μm，研磨5-10min，即完成胶磨处理。

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤4中，所述第一次剪切处理的温度为160-180℃，剪切速率为1000-2000r/min，剪切时间为30-90min；

步骤5中，所述第二次剪切处理的温度为140-160℃，剪切速率为2000-4000r/min，剪切时间为30-90min。

7.一种权利要求1-3任一项所述的绿色环保橡胶沥青在沥青混合料中的应用。

8.如权利要求7所述的绿色环保橡胶沥青在沥青混合料中的应用，其特征在于，通过以下步骤制备橡胶沥青混合料：

S1，按照以下配比，称取各个制备原料，备用：

绿色环保橡胶沥青2-10份、填充集料70-100份、矿粉5-10份、助剂1-10份；

S2，将称取好的填充集料进行破碎处理，随后于140-160℃的温度下干燥处理30-60min，再加入助剂搅拌均匀，恒温保温，获得第一混合物；

S3，将绿色环保橡胶沥青加热至160-180℃后，加入恒温保温的第一混合物，搅拌混合均匀，即获得所述橡胶沥青混合料。

9.如权利要求8所述的绿色环保橡胶沥青在沥青混合料中的应用，其特征在于，所述填充集料为废弃钢渣；

且所述破碎处理的工艺为：

将钢渣进行第一次破碎处理，过筛，获得粒径为5-15mm的钢渣，将其作为粗填充集料；

然后，对剩余钢渣进行第二次破碎处理，过筛，获得粒径为1-5mm的钢渣，将其作为细填充集料；

最后，采用间断级配的方式，将所述粗填充集料、细填充集料与所述助剂进行级配，制成所述第一混合物。

10.如权利要求8所述的绿色环保橡胶沥青在制备橡胶沥青混合料中的应用，其特征在于，所述矿粉为石灰岩粉，且其粒径<0.075mm；

所述助剂为环氧树脂和聚醚胺以任意比例混合的混合物。

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