CN115159896A - 一种干法sbs改性沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种干法SBS改性沥青混合料及其制备方法，按照质量比，混合料包括以下组份：集料90‑95份、矿粉6‑10份、水泥1‑3份、木质纤维素0.1‑0.5份、基质沥青4‑8份和干法SBS改性剂。制备方法包括：步骤一，将集料加热，加入至搅拌机中，然后将干法SBS改性剂加入至搅拌机内，和热集料干拌；步骤二，将基质沥青加热按照配比加入至搅拌机内，拌和，再加入矿粉、水泥和木质纤维素，拌和后形成改性沥青混合料，继续拌和，结束后出料；步骤三，将拌合好的改性沥青混合料放入烘箱中恒温发育，然后取出。本发明采用干法SBS改性剂，工艺方便简单，成本低廉，有利于质量监控；有效提升沥青路面耐久性和抗高温和低温性能。

Description

一种干法SBS改性沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明属于沥青混合料技术领域，具体涉及一种干法SBS改性沥青混合料及其制备方法。
背景技术
随着高速在我国的交通行业迅猛发展的今天，高速公路建设也日新月异，对黑色路面的质量要求也越来越高。
对SBS改性沥青而言，其加工方式通常采用行业俗称的“湿法”改性工艺，需要在沥青加工厂将改性剂与基质沥青预混，然后采用大型剪切机或胶体磨设备对SBS改性进行充分的研磨，必要时加入稳定剂后，经过数小时发育，制成成品改性沥青，再运输到沥青拌和楼现场储存使用。此改性过程需要对设备、原材料、各环节工艺参数等多个因素全面控制才能得到性能良好的SBS改性沥青。这种改性方式一方面需要占用大量的土地资源建设沥青工厂，另一方面加工过程中消耗较多的资源，影响环境。工厂化改性沥青需要二次运输至沥青拌和站，该过程也需要较多的人力物力，额外消耗资源。当前进行新建沥青路面时，主要采用上述方式。此外，SBS改性沥青在沥青高温剪切及发育过程中存在热分解问题，同时行业容易出现偷工减料的问题，不利于监管。湿法SBS改性沥青成本也较高。
因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种干法SBS改性沥青混合料及其制备方法，以解决目前湿法改性沥青在项目施工中存在的上述问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种干法SBS改性沥青混合料，按照质量比，所述混合料包括以下组份：
集料90-95份、矿粉6-10份、水泥1-3份、木质纤维素0.1-0.5份、基质沥青4-8份和干法SBS改性剂。
在如上所述的干法SBS改性沥青混合料，优选，按照质量比，所述混合料包括如下组份：
集料91份、矿粉8份、水泥2份、木质纤维素0.35份、基质沥青6份和干法SBS改性剂。
在如上所述的干法SBS改性沥青混合料，优选，所述干法SBS改性剂的掺量为所述基质沥青掺量的5.5％。
在如上所述的干法SBS改性沥青混合料，优选，所述集料为碎石粗细集料的混合料，包括有10-15mm的碎石、5-10mm的碎石、3-5mm的碎石和0-3mm的碎石。
在如上所述的干法SBS改性沥青混合料，优选，所述10-15mm的碎石、5-10mm的碎石、3-5mm的碎石和0-3mm的碎石的质量比为(36-40)：(33-38)：(3-8)：(10-15)。
在如上所述的干法SBS改性沥青混合料，优选，所述10-15mm的碎石、5-10mm的碎石、3-5mm的碎石和0-3mm的碎石的质量比为38：35：5：13；
所述混合料满足下述质量比，10-15mm的碎石：5-10mm的碎石：3-5mm的碎石：0-3mm的碎石：矿粉：水泥：木质纤维素：基质沥青＝38：35：5：13：8：2：0.35：6。
在如上所述的干法SBS改性沥青混合料，优选，所述木质纤维素为絮状木质纤维素。
在如上所述的干法SBS改性沥青混合料，优选，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥或矿渣水泥。
一种干法SBS改性沥青混合料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一，将集料加热，形成热集料，将热集料加入至搅拌机中，然后再将干法SBS改性剂加入至搅拌机内，和热集料干拌，使干法SBS改性剂均匀分散在集料中；
步骤二，将基质沥青加热至150-160℃后按照配比用量加入至搅拌机内，拌和，再加入矿粉、水泥和木质纤维素，拌和后形成改性沥青混合料，将改性沥青混合料继续拌和一段时间，结束后出料；
步骤三，将拌合好的改性沥青混合料置于保温桶或搪瓷盘中，放入170-180℃烘箱中恒温发育，然后取出待用。
在如上所述的干法SBS改性沥青混合料的制备方法，优选，步骤一中，所述集料加热温度为180-190℃；
步骤二中，改性沥青混合料继续拌和的拌和温度为180-185℃，拌和时间为90s。
优选地，步骤二中，出料温度为175-185℃；
再优选地，步骤三中，恒温发育的时间为1-3h。
有益效果：
本发明提供的一种干法SBS改性沥青混合料及其制备方法，采用干法SBS改性剂添加到基质沥青中使用，干法SBS可以一次到货，在开工前集中抽检，而之后不存在储存变质问题，可减少施工中每天为湿法改性沥青混合料质量的检验投入等管理流程，质量管理简单。同时，将基质沥青质量透明化，避免拌合站湿法改性沥青的混用或少用，有利于质量管理和监控。
采用干法SBS改性剂拌和，应用工艺方便简单；改性剂用量更加透明、可控，降低了沥青路面改性质量控制难度。
采用干法SBS改性沥青成本更低，能耗也低，具有突出的节能减排效果。
湿法改性沥青，由于在储存、运输中改性沥青SBS逐渐发生断裂和降解，其拌和摊铺后的性能平均降低幅度在30％左右。“干法”在SBS熔融后、性能达到顶峰时完成摊铺和碾压，有效提升沥青路面耐久性。
本发明采用水泥作为填料，不需要添加拌合剂、减水剂等添加剂，减少了成本，同时水泥能够增强沥青和集料碎石的粘附性，提高混合料的包裹效果，进而提高混合料的力学性能。
同时，本发明中添加的絮状木质纤维素相对于颗粒的纤维更有利于混合料的拌和，同时增强混合料耐久性的同时改善混合料的稳定性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1为本发明实施例1制备的干法SBS改性沥青混合料试件。
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的一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
干法SBS改性沥青技术是指：不采用湿法SBS改性沥青，直接将干法SBS改性剂投放于拌合设备，干法SBS与集料、基质沥青在短时间拌合过程中、靠集料剪切和高温作用实现类似“蒲公英散篷”的瞬间粉末化分散、快速熔融并形成改性网络，直接生产SBS改性沥青混合料，采取与普通改性沥青相同的摊铺碾压工艺即可铺筑高性能的SBS改性沥青路面。
采用干法SBS改性剂制备的改性沥青规避了湿法改性沥青的长时间储存和运输的工序，因此避免了SBS改性沥青的热力学不稳定问题，不会出现使用前的性能衰减和变异。
本发明提供的一种干法SBS改性沥青混合料，按照质量比，混合料包括以下组份：
集料90-95份(比如91份、92份、93份、95份)、矿粉6-10份(比如7份、8份、9份)、水泥1-3份(比如2份、2.5份、3份)、木质纤维素0.1-0.5份(比如0.2份、0.3份、0.4份)、基质沥青4-8份(比如5份、6份、7份)和干法SBS改性剂。
本发明的具体实施例中，混合料包括如下组份：集料91份、矿粉8份、水泥2份、木质纤维素0.35份、基质沥青6份和干法SBS改性剂。
本发明的具体实施例中，干法SBS改性剂的掺量为基质沥青掺量的5.5％。优选地，干法SBS改性剂为SBS-T改性剂。取自国路高科(北京)工程技术研究院有限公司研发的速溶型SBS-T改性剂。该种改性剂经过“微纳米剪切”以及“瞬间膨松化”技术处理后，具有较好的熔融和扩散渗透能力，可以达到直投效果。
干法SBS改性剂的掺量过多，沥青混合料试件的动稳定度也相应的不断提高，但是沥青混合料的脆性也不断增大，使混合料的低温性能降低。干法SBS改性剂的掺量比较少，改性沥青混合料的性能大幅度降低。混合料的高温和低温性能均不佳；因此干法SBS改性剂的产量应该保持在一定的范围内，混合料能够具有较好的动稳定性及抗高温和低温性能。
本发明的具体实施例中，集料为碎石粗细集料的混合料，包括有10-15mm的碎石、5-10mm的碎石、3-5mm的碎石和0-3mm的碎石。
本发明的具体实施例中，10-15mm的碎石、5-10mm的碎石、3-5mm的碎石和0-3mm的碎石的质量比为(36-40)：(33-38)：(3-8)：(10-15)(比如36:33:3:10、36:35:3:10、36:35:5:10、36:35:5:15、38:33:3:10、38:35:3:10、38:35:5:10、38:35:5:15、40:33:3:10、40:35:3:10、40:35:5:10、40:35:5:15)。
优选地，10-15mm的碎石、5-10mm的碎石、3-5mm的碎石和0-3mm的碎石的质量比为38：35：5：13。
混合料满足下述质量比，10-15mm的碎石：5-10mm的碎石：3-5mm的碎石：0-3mm的碎石：矿粉：水泥：木质纤维素：基质沥青＝38：35：5：13：8：2：0.35：6。
本发明的具体实施例中，木质纤维素为絮状木质纤维素。絮状木质纤维素相对于颗粒的纤维更有利于混合料的拌和。此外，絮状木质纤维素可以提高混合料的稳定性，在混合料中主要起着吸附作用和分散作用，混合后形成三维网状结构，增强耐久性的同时改善稳定性。絮状木质纤维素在混合料中还可起到抗裂作用，增加沥青和矿粉之间的粘结力。
本发明的具体实施例中，水泥为42.5普通硅酸盐水泥或矿渣水泥。水泥的初凝时间在3h以上，终凝时间在6-10h内。水泥可以增强改性沥青和集料碎石的粘附性，对沥青混合料达到很好的包裹性效果。
本发明还提供了一种干法SBS改性沥青混合料的制备方法，制备方法包括如下步骤：
步骤一，将集料加热，形成热集料，将热集料加入至搅拌机中，然后再将干法SBS改性剂加入至搅拌机内，和热集料干拌90s，使干法SBS改性剂均匀分散在集料中；
步骤二，将基质沥青加热至150-160℃(比如152℃、154℃、156℃、158℃)后按照配比用量加入至搅拌机内，拌和90s，再加入矿粉、水泥和木质纤维素，拌和90s后形成改性沥青混合料，将改性沥青混合料继续拌和一段时间，结束后出料；
步骤三，将拌合好的改性沥青混合料置于保温桶或搪瓷盘中，放入170-180℃(比如172℃、174℃、176℃、178℃)烘箱中恒温发育，然后取出待用，进入后续摊铺工序。
本发明的具体实施例中，步骤一中，集料加热温度为180-190℃(比如182℃、184℃、186℃、188℃)；
步骤二中，改性沥青混合料继续拌和的拌和温度为180-185℃(比如181℃、182℃、183℃、184℃、)，拌和时间为90s。
优选地，步骤二中，出料温度为175-185℃(比如178℃、180℃、182℃、184℃)；步骤三中，恒温发育的时间为1-3h(比如1.5h、2h、2.5h)。恒温发育的时间是模拟摊铺前运输车保温工况。
本发明下述实施例和对照例中的干法SBS改性剂均为国路高科(北京)工程技术研究院有限公司研发的速溶型SBS-T改性剂。基质沥青为华特70#沥青。
实施例1
本实施例中提供的一种干法SBS改性沥青混合料的制备方法，混合料包括以下组份：
集料91份、矿粉8份、42.5普通硅酸盐水泥2份、絮状木质纤维素0.35份、基质沥青6份和干法SBS改性剂。干法SBS改性剂的掺量为基质沥青掺量的5.5％。
其中集料包括下述质量比的组份，10-15mm的碎石、5-10mm的碎石、3-5mm的碎石和0-3mm的碎石的质量比为38：35：5：13。
本发明实施例提供的干法SBS改性沥青混合料的制备方法，制备方法包括如下步骤：
步骤一，将集料加热185℃，形成热集料，将热集料加入至搅拌机中，然后再将干法SBS改性剂加入至搅拌机内，和热集料干拌90s，使干法SBS改性剂均匀分散在集料中；
步骤二，将基质沥青加热至150-160℃后按照配比用量加入至搅拌机内，拌和90s，再按照配比加入矿粉、水泥和木质纤维素，拌和90s后形成改性沥青混合料，将改性沥青混合料在180-185℃继续拌和90s，结束后出料，出料温度为175-185℃；
步骤三，将拌合好的改性沥青混合料置于保温桶或搪瓷盘中，放入170-180℃烘箱中恒温发育2h，然后取出，立即成型沥青混合料试件。本实施例中制备的干法SBS改性沥青混合料试件如下图1所示。
干法SBS改性沥青混合料试件的性能按照JTG F40《公路沥青路面施工技术规范》行业规范所列SBS改性沥青混合料各项目进行检验。其中击实和车辙成型温度为165℃。
本发明实施例中制备的干法SBS改性沥青混合料试件的性能数据如下表1所示。
实施例2
本发明实施例与实施例1的区别在于原料的组份不同，其他方法与步骤与实施例1相同，再此不再赘述。
集料90份、矿粉10份、42.5普通硅酸盐水泥2份、絮状木质纤维素0.35份、基质沥青6份和干法SBS改性剂。干法SBS改性剂的掺量为基质沥青掺量的5.5％。
其中集料包括下述质量比的组份，10-15mm的碎石、5-10mm的碎石、3-5mm的碎石和0-3mm的碎石的质量比为37：35：5：13。
将本实施例中制备的干法SBS改性沥青混合料试件的性能采用如实施例1相同的性能测试方法，性能数据如下表1所示。
实施例3
本发明实施例与实施例1的区别在于原料的组份不同，其他方法与步骤与实施例1相同，再此不再赘述。
集料95份、矿粉8份、42.5普通硅酸盐水泥3份、絮状木质纤维素0.4份、基质沥青7份和干法SBS改性剂。干法SBS改性剂的掺量为基质沥青掺量的5.5％。
其中集料包括下述质量比的组份，10-15mm的碎石、5-10mm的碎石、3-5mm的碎石和0-3mm的碎石的质量比为39：35：7：13。
将本实施例中制备的干法SBS改性沥青混合料试件的性能采用如实施例1相同的性能测试方法，性能数据如下表1所示。
实施例4
本发明实施例与实施例1的区别在于原料的组份不同，其他方法与步骤与实施例1相同，再此不再赘述。
集料91份、矿粉6份、42.5普通硅酸盐水泥1份、絮状木质纤维素0.35份、基质沥青5份和干法SBS改性剂。干法SBS改性剂的掺量为基质沥青掺量的5.5％。
其中集料包括下述质量比的组份，10-15mm的碎石、5-10mm的碎石、3-5mm的碎石和0-3mm的碎石的质量比为37：35：5：13。
将本实施例中制备的干法SBS改性沥青混合料试件的性能采用如实施例1相同的性能测试方法，性能数据如下表1所示。
对照例1
本发明对照例与实施例1的区别不采用干法SBS改性剂，直接采用SBS湿法改性沥青代替基质沥青，其他方法与步骤与实施例1相同，再此不再赘述。
将本对照例中制备的SBS改性沥青混合料试件的性能采用如实施例1相同的性能测试方法，性能数据如下表1所示。
图标1中可知，采用干法改性剂的改性沥青相比于湿法改性沥青，沥青混合料的抗水损性能和车辙试验的动稳定性性能更佳。
对照例2
本发明对照例与实施例1的区别在于原料组份中不添加水泥，其他方法与步骤与实施例1相同，再此不再赘述。
将本对照例中制备的干法SBS改性沥青混合料试件的性能采用如实施例1相同的性能测试方法，性能数据如下表1所示。
该对照例中没有添加水泥，导致混合料中出现花白料，容易在水分的作用下造成沥青膜的剥落，很快造成混合料的松散。
对照例3
本发明对照例与实施例1的区别在于原料组份中干法SBS改性剂的掺量比较少，为基质沥青的2％，其他方法与步骤与实施例1相同，再此不再赘述。
集料91份、矿粉8份、42.5普通硅酸盐水泥2份、絮状木质纤维素0.35份、基质沥青6份和干法SBS改性剂。干法SBS改性剂的掺量为基质沥青掺量的2％。
其中集料包括下述质量比的组份，10-15mm的碎石、5-10mm的碎石、3-5mm的碎石和0-3mm的碎石的质量比为37：35：5：13。
本对照例中干法SBS改性剂的掺量比较少，改性沥青混合料的性能大幅度降低。混合料的高温和低温性能均不佳，路面的抗车辙能力(疲劳性能)和低温开裂性能没有明显改善。
表1实施例和对照例中制备的改性沥青混合料试件的性能
Figure BDA0003669771620000091
试验例
将干法SBS改性剂与华特70#沥青混合，验证其配伍性能。结果如下表2所示。
表2干法SBS改性沥青性能检测
Figure BDA0003669771620000101
由表2中数据可以看出：5.5％SBS-T与华特70#沥青的配伍性良好，软化点达到90℃以上，5℃延度达到38.9cm，表明其高、低温性能良好且均衡，其高温抗变形能力及低温抗裂能力均十分优良，指标高于成品湿法SBS改性沥青。
综上所述：本发明提供的一种干法SBS改性沥青混合料及其制备方法，采用干法SBS改性剂添加到基质沥青中使用，干法SBS可以一次到货，在开工前集中抽检，而之后不存在储存变质问题，可减少施工中每天为湿法改性沥青混合料质量的检验投入等管理流程，质量管理简单。同时，将基质沥青质量透明化，避免拌合站湿法改性沥青的混用或少用，有利于质量管理和监控。
采用干法SBS改性剂拌和，应用工艺方便简单；改性剂用量更加透明、可控，降低了沥青路面改性质量控制难度。
采用干法SBS改性沥青成本更低，能耗也低，具有突出的节能减排效果。
湿法改性沥青，由于在储存、运输中改性沥青SBS逐渐发生断裂和降解，其拌和摊铺后的性能平均降低幅度在30％左右。“干法”在SBS熔融后、性能达到顶峰时完成摊铺和碾压，有效提升沥青路面耐久性。
本发明采用水泥作为填料，不需要添加拌合剂、减水剂等添加剂，减少了成本，同时水泥能够增强沥青和集料碎石的粘附性，提高混合料的包裹效果，进而提高混合料的力学性能。
同时，本发明中添加的絮状木质纤维素相对于颗粒的纤维更有利于混合料的拌和，同时增强混合料耐久性的同时改善混合料的稳定性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种干法SBS改性沥青混合料，其特征在于，按照质量比，所述混合料包括以下组份：
集料90-95份、矿粉6-10份、水泥1-3份、木质纤维素0.1-0.5份、基质沥青4-8份和干法SBS改性剂。
2.如权利要求1所述的干法SBS改性沥青混合料，其特征在于，按照质量比，所述混合料包括如下组份：
集料91份、矿粉8份、水泥2份、木质纤维素0.35份、基质沥青6份和干法SBS改性剂。
3.如权利要求1或2所述的干法SBS改性沥青混合料，其特征在于，所述干法SBS改性剂的掺量为所述基质沥青掺量的5.5％。
4.如权利要求1或2所述的干法SBS改性沥青混合料，其特征在于，所述集料为碎石粗细集料的混合料，包括有10-15mm的碎石、5-10mm的碎石、3-5mm的碎石和0-3mm的碎石。
5.如权利要求4所述的干法SBS改性沥青混合料，其特征在于，所述10-15mm的碎石、5-10mm的碎石、3-5mm的碎石和0-3mm的碎石的质量比为(36-40)：(33-38)：(3-8)：(10-15)。
6.如权利要求4所述的干法SBS改性沥青混合料，其特征在于，所述10-15mm的碎石、5-10mm的碎石、3-5mm的碎石和0-3mm的碎石的质量比为38：35：5：13；
所述混合料满足下述质量比，10-15mm的碎石：5-10mm的碎石：3-5mm的碎石：0-3mm的碎石：矿粉：水泥：木质纤维素：基质沥青＝38：35：5：13：8：2：0.35：6。
7.如权利要求1所述的干法SBS改性沥青混合料，其特征在于，所述木质纤维素为絮状木质纤维素。
8.如权利要求1所述的干法SBS改性沥青混合料，其特征在于，所述水泥为42.5普通硅酸盐水泥或矿渣水泥。
9.一种如权利要求1～8任一项所述的干法SBS改性沥青混合料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
步骤一，将集料加热，形成热集料，将热集料加入至搅拌机中，然后再将干法SBS改性剂加入至搅拌机内，和热集料干拌，使干法SBS改性剂均匀分散在集料中；
步骤二，将基质沥青加热至150-160℃后按照配比用量加入至搅拌机内，拌和，再加入矿粉、水泥和木质纤维素，拌和后形成改性沥青混合料，将改性沥青混合料继续拌和一段时间，结束后出料；
步骤三，将拌合好的改性沥青混合料置于保温桶或搪瓷盘中，放入170-180℃烘箱中恒温发育，然后取出待用。
10.如权利要求9所述的干法SBS改性沥青混合料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述集料加热温度为180-190℃；
步骤二中，改性沥青混合料继续拌和的拌和温度为180-185℃，拌和时间为90s；
优选地，步骤二中，出料温度为175-185℃；
再优选地，步骤三中，恒温发育的时间为1-3h。
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