CN115572412B - 一种提高聚合物改性沥青贮存稳定性的稳定剂 - Google Patents

一种提高聚合物改性沥青贮存稳定性的稳定剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高聚合物改性沥青贮存稳定性的稳定剂，包括以下重量份数的组分：硫磺：79‑87％；炭黑：1‑2％；聚苯乙烯：1‑5％；普通硅酸盐水泥：10‑12％；碳酸钙：1‑2％。本发明解决了改性沥青现场贮存难的问题，特别是遇到施工现场窝工或者施工间歇过程中改性沥青离析的问题；提高了现场改性沥青的贮存稳定性，提高了改性沥青现场加工质量，简化了现场改性沥青生产的工艺，降低了现场改性沥青生产成本。

Description

一种提高聚合物改性沥青贮存稳定性的稳定剂
技术领域
本发明涉及提高聚合物改性沥青现场加工质量领域。更具体地说，本发明涉及一种提高聚合物改性沥青贮存稳定性的稳定剂。
背景技术
随着国家高速公路的飞速发展，改性沥青具有良好的路用性能，在国家高等级公路建设中被广泛使用。大型路面施工中，改性沥青的质量决定着沥青结构层的质量，现场想加工出高品质的改性沥青，添加稳定剂是非常重要的一个环节。改性沥青是由高分子聚合物改性剂采用物理分散的方式以一定的粒度均匀的分散在重交沥青中形成的连续相体结构。聚合物改性剂和重交沥青的分子量、极性等都存在较大的差异，仅有部分分子之间存在吸附和相容，所形成的结构热力学不稳定结构，两相之间发生分离，从而导致改性沥青离析。离析对于改性沥青的使用是非常不利的，特别是一些多雨季节不能连续施工的地区。改性沥青在现场贮存过程中，没有外力的作用，加之两者的相容性不好或者发育不充分，聚合物改性剂就会在重交沥青表层凝聚，形成颗粒较大的改性剂漂浮层，导致改性沥青离析，严重影响改性沥青成品质量和沥青混合料质量。但添加了改性沥青稳定剂后，离析问题解决，所以如何研制出一种高效、适应性强的稳定剂是现今现场改性沥青加工一个急需解决的技术性难题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种提高聚合物改性沥青贮存稳定性的稳定剂，解决了改性沥青现场贮存难的问题，特别是遇到施工现场窝工或者施工间歇过程中改性沥青离析的问题；提高了现场改性沥青的贮存稳定性，提高了改性沥青现场加工质量，简化了现场改性沥青生产的工艺，降低了现场改性沥青生产成本。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种提高聚合物改性沥青贮存稳定性的稳定剂，包括以下重量份数的组分：硫磺：79-87％；炭黑：1-2％；聚苯乙烯：1-5％；普通硅酸盐水泥：10-12％；碳酸钙：1-2％。
优选的是，利用稳定剂制作改性沥青，按照重量份数的组分为：改性剂：4.0％；重交沥青：93.25％；抽出油：2.5％；稳定剂：0.25％。
优选的是，所述改性剂为SBS改性剂。
优选的是，改性沥青的制作方法为：将上述材料改性剂：4.0％；重交沥青：93.25％；抽出油：2.5％；稳定剂：0.25％，其中稳定剂包括：硫磺：79-87％；炭黑：1-2％；聚苯乙烯：1-5％；普通硅酸盐水泥：10-12％；碳酸钙：1-2％，按照相应的比例进行混合呈料，磨细至200±50目，形成改性沥青，改性沥青生产过程中稳定剂在改性沥青发育罐中的物料发育时间开始计时后1小时或者发育结束前2小时采用稳定剂添加装置投入，得到充分搅拌的改性沥青。
优选的是，所述稳定剂添加装置包括：加料箱，其包括一体成型的上部入料口和下部连接箱，所述入料口下部为漏斗形并与所述连接箱连通，所述连接箱与改性沥青发育罐连通；调节齿轮，其设置于所述连接箱内且中心轴水平设置，所述调节齿轮通过外部的电机驱动转动，所述调节齿轮与所述电机之间还连接有差速齿轮，所述调节齿轮覆盖其所在的连接箱的水平面。
优选的是，所述入料口顶部盖设有盖体。
优选的是，所述盖体为倒U型结构且恰好卡合于所述入料口顶部。
优选的是，所述调节齿轮相邻的齿板之间设置有至少一块隔板以将相邻齿板之间的空间分割为至少两个独立的腔室，所述隔板的厚度灵活设置。
优选的是，所述隔板与调节齿轮上的齿板焊接设置。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明的稳定剂生产出的改性沥青热贮存稳定性好，在生产后可以在施工现长时间贮存，试验显示改性沥青的高温软化点差较小，性能稳定。在改性沥青现场贮存过程中发现，改性沥青在现场贮存罐体中，由于其热储存稳定性不好，随着存放时间的延长，SBS与重交沥青发生凝聚，导致罐体中改性沥青上下层软化点差异增大，罐体上层改性沥青软化点低、而罐体下层沥青软化点高，改性沥青离析，在使用于混合料的生产，导致铺设的道路寿命缩短。为了解决该问题，采用水泥与炭黑混合使用，具有协同增效的作用，能明显提高改性沥青的热储存稳定性。水泥具有较好的可塑性、和悬浮性，而炭黑具有的微孔状结构能有效吸附、粘结作用，两者联用能降低SBS与重交沥青之间的密度差，从而提高改性沥青的储存热储存稳定性。
2、本发明的稳定剂能与SBS改性剂混合使用，用于重交沥青的改性，对改性沥青热贮存性能有明显改变，还能提高相应的指标如改性沥青本身的软化点、低温延度、与集料的黏附性以及混合料的高温稳定性。考虑到硫磺能够在特定温度、时间条件下与改性沥青发生交联反应，形成稳定化学键，将仅为物理混溶且在高温储存过程中易发生相分离的SBS(乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)与重交沥青两相之间形成一层稳定的相界面吸附层，使得两相亲和力提升，进而热储存稳定性得以提升，从而提高改性沥青的各项性能指标。
3、本发明相对于现在常规使用的改性沥青稳定剂，对改性沥青贮存稳定性指标明显提高，生产过程简单、材料易得、且使用简单、安全、环保，改性沥青现场加工成品质量显著提高，解决了工程现场改性沥青长时间贮存，特别是施工现场窝工或者间断施工现场改性沥青贮存质量的问题。
4、本发明通过采用专门的稳定剂添加装置进行稳定剂的添加，有效控制稳定剂的添加速度和添加量，杜绝了因为添加量和添加速度不当造成的沥青胶凝、结团等影响改性沥青产品质量的问题。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明稳定剂添加装置的结构示意图；
图2为本发明调节齿轮未设置隔板的结构示意图；
图3为本发明调节齿轮设置隔板后的截面示意图。
附图标记说明：
1、调节齿轮，2、电机，3、差速齿轮，4、入料口，5、连接箱，6、盖体，7、改性沥青发育罐，8、齿板，9、隔板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本申请相较于现有的稳定剂，核心创新在于采用了水泥作为促进剂，炭黑作为还原剂。本申请所采用的材料易得，施工现场一般都有。针对本申请项目试用过很多稳定剂，对于本申请用齐鲁石化70号A级做基质沥青的沥青改性贮存稳定性没多大作用，通过创新性使用本申请的配方，得到了具有较好稳定性的稳定剂，具体说明如下。
本申请使用的重交沥青、SBS改性剂原材料厂家型号为：
重交沥青：中石化齐鲁石化生产的70#A级道路石油沥青；
SBS改性剂：中石化巴陵石化生产的SBS1301-1(YH791)。
实施例1
一种改性沥青稳定剂，是由硫磺、炭黑、聚苯乙烯、普通硅酸盐水泥、碳酸钙组成。重量份数为：硫磺：炭黑：聚苯乙烯：普通硅酸盐水泥：碳酸钙＝79％：2％：5％：12％：2％。
实施例2
一种改性沥青稳定剂，是由硫磺、炭黑、聚苯乙烯、普通硅酸盐水泥、碳酸钙组成。重量份数为：硫磺：炭黑：聚苯乙烯：普通硅酸盐水泥：碳酸钙＝81％：2％：5％：10％：2％。
实施例3
一种改性沥青稳定剂，是由硫磺、炭黑、聚苯乙烯、普通硅酸盐水泥、碳酸钙组成。重量份数为：硫磺：炭黑：聚苯乙烯：普通硅酸盐水泥：碳酸钙＝83％：2％：4％：10％：1％。
实施例4
一种改性沥青稳定剂，是由硫磺、炭黑、聚苯乙烯、普通硅酸盐水泥、碳酸钙组成。重量份数为：硫磺：炭黑：聚苯乙烯：普通硅酸盐水泥：碳酸钙＝85％：1％：3％：10％：1％。
实施例5
一种改性沥青稳定剂，是由硫磺、炭黑、聚苯乙烯、普通硅酸盐水泥、碳酸钙组成。重量份数为：硫磺：炭黑：聚苯乙烯：普通硅酸盐水泥：碳酸钙＝87％：1％：1％：10％：1％。
对比例1
一种改性沥青稳定剂，是由硫磺、炭黑、聚苯乙烯、碳酸钙组成。重量份数为：硫磺：炭黑：聚苯乙烯：碳酸钙＝86％：3％：9％：2％。
对比例2
一种改性沥青稳定剂，是由硫磺、炭黑、聚苯乙烯、硅粉、碳酸钙组成。重量份数为：硫磺：炭黑：聚苯乙烯：硅粉：碳酸钙＝79％：2％：5％：12％：2％。
对比例3
一种改性沥青稳定剂，是由硫磺、炭黑、聚苯乙烯、消石灰、碳酸钙组成。重量份数为：硫磺：炭黑：聚苯乙烯：消石灰：碳酸钙＝79％：2％：5％：12％：2％。
对比例4
一种改性沥青稳定剂，是由硫磺、草酸、聚苯乙烯、普通硅酸盐水泥、碳酸钙组成。重量份数为：硫磺：草酸：聚苯乙烯：普通硅酸盐水泥：碳酸钙＝80％：1％：5％：12％：2％。
对比例5
一种改性沥青稳定剂，是由硫磺、单质镁条、聚苯乙烯、普通硅酸盐水泥、碳酸钙组成。重量份数为：硫磺：单质镁条：聚苯乙烯：普通硅酸盐水泥：碳酸钙＝80％：1％：5％：12％：2％。
上述实施例1至实施例5以及对比例1至对比例5均用改性沥青相关技术指标进行试验检测。
改性沥青采用原材料和比例如下，重量份数为：SBS1301-1(YH791)改性剂：70#A级重交沥青：抽出油：稳定剂＝4.0％：93.25％：2.5％：0.25％进行SBS类(I-D)改性沥青样品制作，参照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》，对所得改性沥青进行试验，检测数据录入下表1所示。
改性沥青的制作方法为：将上述材料改性剂：4.0％；重交沥青：93.25％；稳定剂添加装置：2.5％；稳定剂：0.25％，其中稳定剂包括：硫磺：79-87％；炭黑：1-2％；聚苯乙烯：1-5％；普通硅酸盐水泥：10-12％；碳酸钙：1-2％，按照相应的比例进行混合呈料，磨细至200±50目，形成改性沥青，改性沥青生产过程中稳定剂在改性沥青发育罐7中的物料发育时间开始计时后1小时或者发育结束前2小时采用稳定剂添加装置投入稳定剂，得到充分搅拌的改性沥青，效果最佳。
其中，如图1至3所示，稳定剂添加装置包括：加料箱，其包括一体成型的上部入料口4和下部连接箱5，所述入料口4下部为漏斗形并与所述连接箱5连通，所述连接箱5与改性沥青发育罐7连通；调节齿轮1，其设置于所述连接箱5内且中心轴水平设置，所述调节齿轮1通过外部的电机2驱动转动，所述调节齿轮1与所述电机2之间还连接有差速齿轮3，所述调节齿轮1覆盖其所在的连接箱5的水平面。所述入料口4顶部盖设有盖体6，所述盖体6为倒U型结构且恰好卡合于所述入料口4顶部。所述调节齿轮1相邻的齿板8之间设置有至少一块隔板9以将相邻齿板8之间的空间分割为至少两个独立的腔室，所述隔板9的厚度灵活设置。所述隔板9与调节齿轮1上的齿板8焊接设置。
传统的稳定剂是采用人工分次投料直接漏至改性沥青发育罐7内，存在两个问题：一是稳定剂的添加速度和添加量很难控制，受人为因素比较大，而且存在添加量不足或者过量的风险，并且改性沥青生产温度高，沥青加热释放气体味道浓，在高温、有害气体环境中采用人工投料，危害作业人员的身体健康和存在安全风险；二是稳定剂中的硫磺与沥青极易发生化学反应导致凝胶和结块，从而影响改性沥青的制作质量，所以稳定剂应多次缓慢均匀加入，不得一次性加入。本申请采用减速电机2与加料箱的调节齿轮1配合，实现稳定剂的持续稳定定量添加，至改性沥青发育罐7内与其他物料充分均匀混合，有效控制稳定剂的添加速度和添加量，从而提高改性沥青的制作质量。盖体6的设置实现加料后将加料箱封闭，通过密封投料形式，有效解决了常规稳定剂添加方式存在烟尘大的问题，本申请不会产生粉尘污染，也不会造成稳定剂添加的浪费。如果调节齿轮1转动过程中，或者通过试验发现控制的添加量不符合要求，添加量太大，可以在相邻的齿板8之间设置具有一定厚度的隔板9，从而减小相邻齿板8之间的空间，进而控制添加量，隔板9的厚度根据实际需求的添加量进行设置，设置的越厚添加量越小，隔板9与齿板8之间可通过焊接设置。
比较组样品不增加稳定剂，重量份数为：SBS1301-1(YH791)改性剂：齐鲁石化70#A级重交沥青：抽出油＝4.0％：93.5％：2.5％。
试验结果如下：
表1实施例及对比例制作改性沥青以及比较组改性沥青的试验结果
本申请还列举了使用了其它现有厂家生产的稳定剂对本申请项目的齐鲁石化70#A级重交沥青进行制作后的改性沥青试验结果，见下表2所示。各组分按照重量份数确定，除改性剂、抽出油及稳定剂外，剩余为本申请项目的重交沥青。
表2其它现有厂家生产的稳定剂制作改性沥青试验结果
序号1和2的稳定剂为购买的湖北安捷路桥技术有限公司，序号3和4为购买的山东伟达材料有限公司WD-7#稳定剂，序号5和6为购买的江苏裕鑫龙贸易有限公司WD-7#稳定剂。
通过上述实施例1至5与对比例1至5以及比较组的对比可以看出，本申请的稳定剂配方能够提高改性沥青的贮存稳定性等各项性能。并且，本申请实施例1至5的稳定剂与其他厂家的稳定剂同时制作改性沥青，很明显，本申请实施例1至5制作的改性沥青各方面的性能更具有优势。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种改性沥青的制作方法，其特征在于，将改性剂：4.0%；重交沥青：93.25%；抽出油：2.5%；稳定剂：0.25%按照相应的比例进行混合呈料，磨细至200±50目，形成改性沥青，改性沥青生产过程中，稳定剂在改性沥青发育罐中的物料发育时间开始计时后1小时或者发育结束前2小时采用稳定剂添加装置投入，得到充分搅拌的改性沥青；
所述稳定剂添加装置包括：
加料箱，其包括一体成型的上部入料口和下部连接箱，所述入料口下部为漏斗形并与所述连接箱连通，所述连接箱与改性沥青发育罐连通；
调节齿轮，其设置于所述连接箱内且中心轴水平设置，所述调节齿轮通过外部的电机驱动转动，所述调节齿轮与所述电机之间还连接有差速齿轮，所述调节齿轮覆盖其所在的连接箱的水平面；所述调节齿轮相邻的齿板之间设置有至少一块隔板以将相邻齿板之间的空间分割为至少两个独立的腔室，所述隔板的厚度灵活设置；
所述稳定剂包括：硫磺：79-87%；炭黑：1-2%；聚苯乙烯：1-5%；普通硅酸盐水泥：10-12%；碳酸钙：1-2%。
2.如权利要求1所述的改性沥青的制作方法，其特征在于，所述改性剂为SBS改性剂。
3.如权利要求1所述的改性沥青的制作方法，其特征在于，所述入料口顶部盖设有盖体。
4.如权利要求3所述的改性沥青的制作方法，其特征在于，所述盖体为倒U型结构且恰好卡合于所述入料口顶部。
5.如权利要求1所述的改性沥青的制作方法，其特征在于，所述隔板与调节齿轮上的齿板焊接设置。
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