CN117106234A - 一种沥青改性剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及固废利用技术领域，公开了一种沥青改性剂及其制备方法和应用。该沥青改性剂的制备方法包括以下步骤：(1)将回收的风电叶片进行粉碎并过筛，得到废风电叶片粉末；(2)将步骤(1)得到的废风电叶片粉末与硅烷水解液进行反应，干燥后得到沥青改性剂；步骤(2)中，所述硅烷水解液为含有硅烷偶联剂、水和无水乙醇的混合液；所述废风电叶片粉末与所述硅烷水解液中的硅烷偶联剂的用量的重量比为100：10‑20；步骤(2)中，所述反应条件包括：温度为55‑85℃，时间为10‑60min。该方法制备的的沥青改性剂能对沥青进行热拌改性，对沥青路用性能起到高质化改善效果。
Description
技术领域
本发明涉及固废利用技术领域，具体涉及一种沥青改性剂及其制备方法和应用。
背景技术
我国的风电产业的规模化发展是从2004年开始的，根据初步市场调研，截止到2019年年底，全国撞击规模达到2.09亿千瓦，风机台数约13万台左右，风机千瓦的叶片复合材料用量基本在15公斤左右，复合材料的用量高达350 400万吨，服役寿命一般为2025年。随着风能产业的快速发展，到2025年，我国退役叶片将达8112吨，而在2025年之后，退役叶片总量将迅速增长，2028年退役总量预计将达412784吨，2029年预计高达约715664吨，因此如何有效处置退役风电机组废弃物成为亟待解决的问题。
由于风机叶片是一种热固性的玻璃纤维增强树脂聚合物(GFRP)复合材料，其主要特点就是不可生物降解、耐高温、耐腐蚀等，故采用堆放、填埋和焚烧等简单的处理方式，已不能满足国家对于环保与资源化利用等重大政策要求。为充分实现风机叶片的资源化再生利用，国内外已有一些公司和研究人员将其回收应用于不同领域，如丹麦某公司通过设计、剪裁等方式将回收叶片制成自行车棚；荷兰某公司将其设计成为了游乐池；我国某公司将叶片粉末化后用于3D打印，增材制造为一些低强度要求的构造物；我国某高校研究人员也尝试将叶片粉末化后用于墙板制造。尽管这些回收利用方式均展现出了明显的社会价值，但其仍然存在消耗量小、附加值低的应用痛点，很难实现大规模增值化应用。目前，退役风电叶片的回收方法主要有热回收、化学回收与机械回收等主流形式，但根据其不溶不熔、模量高等物化特性，机械破碎的处理方式是工程应用上最简单可行的回收方式之一。
随着在我国未来几年里风机叶片的大规模持续性退役，其回收处理市场将迎来高峰并维持很长时间，退役叶片的综合处置问题将逐步常态化。根据国内的研究状况来看，现阶段退役叶片并没有很好的处理解决方案，其大规模高质化消耗是目前存在的突出问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的退役风电叶片堆积量大、回收效率低以及增值应用难的问题，提供一种沥青改性剂及其制备方法和应用，该方法将回收的风电叶片为主要原料，实现了退役风电叶片的规模化开发和资源化利用。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种沥青改性剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将回收的风电叶片进行粉碎并过筛，得到废风电叶片粉末；
(2)将步骤(1)得到的废风电叶片粉末与硅烷水解液进行反应，干燥后得到沥青改性剂；
步骤(2)中，所述硅烷水解液为含有硅烷偶联剂、水和无水乙醇的混合液；
所述废风电叶片粉末与所述硅烷水解液中的硅烷偶联剂的用量的重量比为100：10-20；
步骤(2)中，所述反应条件包括：温度为55-85℃，时间为10-60min。
优选地，步骤(1)中，所述废风电叶片粉末的粒径≤0.3mm。
优选地，步骤(1)中，所述废风电叶片粉末中玻璃纤维的重量占比≥70重量％。
优选地，步骤(2)中所述硅烷水解液的制备方法包括：将硅烷偶联剂加入无水乙醇和水中，室温静置10-60min。
优选地，所述硅烷偶联剂、所述水与所述无水乙醇的用量的重量比为(14-19)：(6-11)：100。
优选地，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上。
本发明第二方面提供了由前文所述的方法制备的沥青改性剂。
本发明第三方面提供了一种制备改性沥青的方法，该方法包括：将改性剂与熔融态的基质沥青混合；其中，所述改性剂为前文第二方面所述的沥青改性剂和可选的SBS改性剂。
优选地，所述改性剂与所述基质沥青的重量比为1-20：100。
优选地，所述沥青改性剂与所述SBS改性剂的重量比为2-6：1。
优选地，所述混合的条件包括：温度为150-210℃，时间为1-6h。
本发明第四方面提供了由前文所述的方法制备的改性沥青。
本发明第五方面提供了一种制备改性沥青混合料的方法，该方法包括：将改性沥青预热至熔融态，然后与预热后的集料和矿粉进行混合；其中，所述改性沥青为前文第四方面所述的改性沥青。
优选地，所述改性沥青的重量与集料和矿粉的总重量的用量比为4-6：100。
优选地，矿粉为集料和矿粉的总量的4-6重量％。
本发明第六方面提供了由前文所述的方法制备的改性沥青混合料。
通过上述技术方案，本发明的有益效果主要在于：
(1)本发明采用回收的废弃风电叶片为主要原料制备沥青改性剂，能有效解决风机叶片退役浪潮带来的严峻资源浪费和环境污染问题。
(2)本发明利用硅烷偶联剂对废弃风电叶片粉末进行硅烷化处理，旨在利用硅烷偶联剂水解后产生的硅羟基与废弃风电叶片粉末表面的硅羟基反应，增加其表面非极性基团，有效提升废风电叶片粉末与基质沥青之间的相容性，助力改善沥青混合料的水稳定性等工程性能，实现废弃叶片改性沥青混合料使用寿命的延长。
(3)采用本发明所述的方法不会改变改性沥青及混合料的施工设备和工艺，同时可大量节省废弃风电叶片的堆放土地资源。进一步，本发明所述方法既可以规模化回收利用废弃风电叶片，又可以实现其路用工程价值，社会、经济和环境效益十分显著。
附图说明
图1为本发明实施例1的废风电叶片粉末放大500倍的SEM图。
图2为本发明实施例1的废风电叶片粉末放大5000倍的SEM图。
图3为本发明实施例1的沥青改性剂放大500倍的SEM图。
图4为本发明实施例1的沥青改性剂放大5000倍的SEM图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明一方面提供一种沥青改性剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)将回收的风电叶片进行粉碎并过筛，得到废风电叶片粉末；
(2)将步骤(1)得到的废风电叶片粉末与硅烷水解液进行反应，干燥后得到沥青改性剂；
步骤(2)中，所述硅烷水解液为含有硅烷偶联剂、水和无水乙醇的混合液；
所述废风电叶片粉末与所述硅烷水解液中的硅烷偶联剂的用量的重量比为100：10-20；
步骤(2)中，所述反应条件包括：温度为55-85℃，时间为10-60min。
本发明采用回收的风电叶片为主要原料，利用硅烷偶联剂水解产生的硅羟基与废风电叶片粉末表面的硅羟基反应，增加其表面非极性基团，提高了废风电叶片粉末与基质沥青的相容性，继而提升沥青混合料的水稳定性；同时，该方法制备的的沥青改性剂能对沥青进行热拌改性，对沥青路用性能起到高质化改善效果。
在本发明所述的方法中，步骤(1)中，所述废风电叶片粉末的粒径≤0.3mm。
在本发明所述的方法中，步骤(1)中，所述废风电叶片粉末中玻璃纤维的重量占比≥70重量％。
在本发明中，步骤(2)中所述硅烷水解液的制备方法包括：将硅烷偶联剂加入无水乙醇和水中，室温(25℃)静置10-60min。
在优选实施方式中，所述硅烷偶联剂、所述水与所述无水乙醇的用量的重量比为(14-19)：(6-11)：100。
在优选实施方式中，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的一种或两种以上。
在本发明所述的方法中，步骤(2)中，所述反应可以通过水浴搅拌的方式进行，水浴温度为55-85℃，例如55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃或85℃；搅拌时间为10-60min，例如10min、15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min。
在本发明所述的方法中，步骤(2)中，所述干燥的条件包括：温度为80-140℃，时间为50-200min。
本发明第二方面提供了由前文所述的方法制备的沥青改性剂。所述沥青改性剂能对沥青进行热拌改性，对沥青路用性能起到高质化改善效果。
本发明第三方面提供了一种制备改性沥青的方法，该方法包括：将改性剂与熔融态的基质沥青混合；其中，所述改性剂为前文第二方面所述的沥青改性剂和可选的SBS改性剂。
在本发明所述的方法中，所述改性剂与所述基质沥青的重量比为1-20：100。
在本发明所述的方法中，在优选实施方式中，所述沥青改性剂与所述SBS改性剂的重量比为2-6：1。
在本发明中，为了确保改性剂在熔融态的基质沥青中溶解溶胀，所述混合可以采用机械共混，所述混合的条件包括：温度为150-210℃，时间为1-6h。在优选实施方式中，所述机械共混具体包括：
(1)通过高速剪切设备进行高速搅拌，剪切速率为2500-4000r/min，搅拌时间为40-60min，搅拌温度为150-210℃；
(2)通过低速剪切设备进行低速搅拌，剪切速率为200-1500r/min，搅拌时间为60-240min，搅拌温度为150-210℃。
本发明第四方面提供了由前文所述的方法制备的改性沥青，该改性沥青具有较好的相容性和耐久性。
本发明第五方面提供了一种制备改性沥青混合料的方法，该方法包括：将改性沥青预热至熔融态，然后与预热后的集料和矿粉进行混合；其中，所述改性沥青为前文第四方面所述的改性沥青。
在本发明所述的方法中，所述改性沥青的重量与集料和矿粉的总重量的用量比为4-6：100。
在本发明所述的方法中，矿粉为集料和矿粉的总量的4-6重量％；集料和矿粉可以为本领域技术人员的常规选择。
在本发明所述的方法中，集料与矿粉的预热条件包括：温度为170-210℃，时间为1-8h。
在本发明中，所述改性沥青于165-190℃的温度下预热至熔融态。
在优选实施方式中，所述混合的条件包括：180-195℃，时间为1-7min。所述混合具体包括：
(1)将预热后的集料于180-195℃的温度下搅拌5-25s；
(2)将熔融态的改性沥青加入集料中继续搅拌10-60s，接着加入预热后的矿粉搅拌60-300s。
本发明第六方面提供了由前文所述的方法制备的改性沥青混合料，该沥青混合料具有较强的水稳定性和高温抗变形性能。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。如无特殊说明，均为本领域常规方法。下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均可从试剂商购买得到。
以下实施例和对比例中，废弃风电叶片来自于国内某风场退役下来的叶片；所使用的基质沥青为国内某公司提供的70号基质沥青，集料为国内某厂提供的石灰岩碎石，矿粉为国内某厂提供的石灰岩细粉。
实施例1
将回收的风电叶片进行粉碎并过筛，得到粒径≤0.3mm的废风电叶片粉末，如图1和2所示；接着，将15g KH550硅烷偶联剂加入100g无水乙醇与8g水的混合液中，室温(25℃)静置20min后得到硅烷水解液；然后，将100g废风电叶片粉末加入100g硅烷水解液中浸润，于60℃水浴锅中搅拌20min，在105℃烘箱干燥120min，得到沥青改性剂，如图3和4所示。
将2kg基质沥青于170℃预热至熔融态，然后将0.04kg沥青改性剂加入到熔融态的基质沥青中，于170℃下采用高速剪切设备进行机械共混60min，剪切速率为3000r/min；随后，将其转移至低速剪切设备中继续在170℃下搅拌180min，剪切速率为500r/min，制备得到改性沥青。
选用公路路面常用AC型密级配，称取相应尺寸集料与矿粉共计20kg(矿粉的重量占比为4％)，于180℃烘箱内预热3h，并且取前述制备的1.0kg改性沥青在170℃下预热至熔融状态；然后，将集料加入到185℃的搅拌锅中搅拌10s后，接着，将熔融的改性沥青加入到搅拌锅中继续搅拌20s；最后，加入预热的矿粉继续搅拌90s，停机下料，即制备得到改性沥青混合料。
从图1-2可以看出，废弃叶片粉末主要是暴露树脂的玻璃纤维，表面状态清晰可见。通过硅烷化处理后(图3和图4)，表面沉积了一些反应生成物，模糊了表面，证明硅烷化处理有利于提升废弃叶片粉末与沥青之间的相容性，间接反映其改性沥青混合料性能的提升。
实施例2
将回收的风电叶片进行粉碎并过筛，得到粒径≤0.3mm的废风电叶片粉末；接着，将14g KH550硅烷偶联剂加入100g无水乙醇与6g水的混合液中，室温(25℃)静置30min后得到硅烷水解液；然后，将100g废风电叶片粉末加入80g硅烷水解液中浸润，于65℃水浴锅中搅拌30min，在95℃烘箱干燥150min，得到沥青改性剂。
将2kg基质沥青于170℃预热至熔融态，然后将0.06kg沥青改性剂加入到熔融态的基质沥青中，于180℃下采用高速剪切设备进行机械共混60min，剪切速率为3500r/min；随后，将其转移至低速剪切设备中继续在180℃下搅拌180min，剪切速率为500r/min，制备得到改性沥青。
选用公路路面常用AC型密级配，称取相应尺寸集料与矿粉共计20kg(矿粉的重量占比为5％)，于185℃烘箱内预热4h，并且取前述制备的1.0kg改性沥青在170℃下预热至熔融状态；然后，将集料加入到185℃的搅拌锅中搅拌20s后，接着，将熔融的改性沥青加入到搅拌锅中继续搅拌30s；最后，加入预热的矿粉继续搅拌160s，停机下料，即制备得到改性沥青混合料。
实施例3
将回收的风电叶片进行粉碎并过筛，得到粒径≤0.3mm的废风电叶片粉末；接着，将19g KH550硅烷偶联剂加入100g无水乙醇与11g水的混合液中，室温(25℃)静置30min后得到硅烷水解液；然后，将100g废风电叶片粉末加入120g硅烷水解液中浸润，于70℃水浴锅中搅拌40min，在115℃烘箱干燥100min，得到沥青改性剂。
将2kg基质沥青于170℃预热至熔融态，然后将0.08kg沥青改性剂加入到熔融态的基质沥青中，于175℃下采用高速剪切设备进行机械共混60min，剪切速率为3000r/min；随后，将其转移至低速剪切设备中继续在175℃下搅拌180min，剪切速率为800r/min，制备得到改性沥青。
选用公路路面常用AC型密级配，称取相应尺寸集料与矿粉共计20kg(矿粉的重量占比为6％)，于190℃烘箱内预热6h，并且取前述制备的1.0kg改性沥青在180℃下预热至熔融状态；然后，将集料加入到190℃的搅拌锅中搅拌15s后，接着，将熔融的改性沥青加入到搅拌锅中继续搅拌25s；最后，加入预热的矿粉继续搅拌100s，停机下料，即制备得到改性沥青混合料。
实施例4
将回收的风电叶片进行粉碎并过筛，得到粒径≤0.3mm的废风电叶片粉末；接着，将15g KH550硅烷偶联剂加入100g无水乙醇与8g水的混合液中，室温(25℃)静置20min后得到硅烷水解液；然后，将100g废风电叶片粉末加入100g硅烷水解液中浸润，于60℃水浴锅中搅拌20min，在105℃烘箱干燥120min，得到沥青改性剂。
将2kg基质沥青于170℃预热至熔融态，然后将0.032kg沥青改性剂和0.008kg的SBS改性剂加入到熔融态的基质沥青中，于170℃下采用高速剪切设备进行机械共混60min，剪切速率为3000r/min；随后，将其转移至低速剪切设备中继续在170℃下搅拌180min，剪切速率为500r/min，制备得到改性沥青。
选用公路路面常用AC型密级配，称取相应尺寸集料与矿粉共计20kg(矿粉的重量占比为4％)，于180℃烘箱内预热3h，并且取前述制备的1.0kg改性沥青在170℃下预热至熔融状态；然后，将集料加入到185℃的搅拌锅中搅拌10s后，接着，将熔融的改性沥青加入到搅拌锅中继续搅拌20s；最后，加入预热的矿粉继续搅拌90s，停机下料，即制备得到改性沥青混合料。
实施例5
将回收的风电叶片进行粉碎并过筛，得到粒径≤0.3mm的废风电叶片粉末；接着，将17g KH550硅烷偶联剂加入100g无水乙醇与8g水的混合液中，室温(25℃)静置50min后得到硅烷水解液；然后，将100g废风电叶片粉末加入100g硅烷水解液中浸润，于85℃水浴锅中搅拌20min，在85℃烘箱干燥180min，得到沥青改性剂。
将2kg基质沥青于170℃预热至熔融态，然后将0.048kg沥青改性剂和0.012kg的SBS改性剂加入到熔融态的基质沥青中，于170℃下采用高速剪切设备进行机械共混60min，剪切速率为3500r/min；随后，将其转移至低速剪切设备中继续在170℃下搅拌180min，剪切速率为800r/min，制备得到改性沥青。
选用公路路面常用AC型密级配，称取相应尺寸集料与矿粉共计20kg(矿粉的重量占比为5％)，于190℃烘箱内预热4h，并且取前述制备的0.8kg改性沥青在170℃下预热至熔融状态；然后，将集料加入到185℃的搅拌锅中搅拌13s后，接着，将熔融的改性沥青加入到搅拌锅中继续搅拌25s；最后，加入预热的矿粉继续搅拌120s，停机下料，即制备得到改性沥青混合料。
对比例1
按照实施例1的方法进行实施，不同的是，将硅烷水解液替换为十二烷基苯磺酸钠，具体方法如下：
将回收的风电叶片进行粉碎并过筛，得到粒径≤0.3mm的废风电叶片粉末；接着，将15g KH550硅烷偶联剂加入100g无水乙醇与8g水的混合液中，室温(25℃)静置20min后得到硅烷水解液；然后，将100g废风电叶片粉末加入100g硅烷水解液中浸润，于60℃水浴锅中搅拌20min，在105℃烘箱干燥120min，得到沥青改性剂。
将2kg基质沥青于170℃预热至熔融态，然后将0.04kg沥青改性剂加入到熔融态的基质沥青中，于170℃下采用高速剪切设备进行机械共混60min，剪切速率为3000r/min；随后，将其转移至低速剪切设备中继续在170℃下搅拌180min，剪切速率为500r/min，制备得到改性沥青。
选用公路路面常用AC型密级配，称取相应尺寸集料与矿粉共计20kg(矿粉的重量占比为4％)，于180℃烘箱内预热3h，并且取前述制备的1.0kg改性沥青在170℃下预热至熔融状态；然后，将集料加入到185℃的搅拌锅中搅拌10s后，接着，将熔融的改性沥青加入到搅拌锅中继续搅拌20s；最后，加入预热的矿粉继续搅拌90s，停机下料，即制备得到改性沥青混合料。
测试例1
测试实施例1-5及对比例1得到的改性沥青的软化点、延度和黏度。测试结果如表1所示。
软化点：根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011 T0606)试验方法，采用环球法对实施例和对比例中改性沥青进行软化点测试。具体测试过程：(1)将装有沥青试样的试样环连同试样底板置于装有5℃±0.5℃水的恒温水槽中至少15min；(2)烧杯内注入新煮沸并冷却至5℃的水，水面略低于立杆上的深度标记；(3)将步骤(1)中装有沥青试样的试样环放置在支架中层板的圆孔中，套上定位环后放入烧杯中，并保持水温为5℃±0.5℃。(4)将钢球放在定位环中间的试样中央，立即开动电磁振荡搅拌器，使水微微振荡，并开始加热，使杯中水温在3min内调节至维持每分钟上升5℃±0.5℃；(5)沥青试样受热软化逐渐下坠，至与下层底板表面接触时，立即读取温度。
延度：根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011 T0605)试验方法，采用试验温度10℃和拉伸速度为5cm/min±0.25cm/min对实施例和对比例中改性沥青进行延展性测试。具体测试过程：(1)制备延度测试试样，并将其置于10℃水温的延度仪水槽中保温至少1.5h；(2)将试样置于测试区域，去除侧模并固定模端；(3)开启试验进行恒温拉伸，保持设备稳定，记录拉断时的拉伸长度，以cm计。
黏度：根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011 T0625)试验方法，在试验温度135℃下对实施例和对比例中改性沥青进行延展性测试。具体测试过程：(1)将沥青试样置于黏度试验盛样筒内，并进行保温1.5h；(2)将选择好的转子插进盛样筒的沥青液面中至规定高度，继续保温15min以上；(3)启动黏度测试，观察黏度数值变化，待稳定后读数并记录，测定3次读数的平均值。
表1
| 编号 | 软化点(℃) | 延度(10℃,cm) | 黏度(135℃,mPa·s) |
| 实施例1 | 48.3 | 10.6 | 306 |
| 实施例2 | 48.4 | 10.2 | 331 |
| 实施例3 | 48.8 | 10.8 | 364 |
| 实施例4 | 49.5 | 11.5 | 546 |
| 实施例5 | 50.2 | 12.9 | 511 |
| 对比例1 | 48.2 | 8.3 | 299 |
| 基质沥青 | 47.6 | 16.6 | 208 |
由表1可知，从实施例与对比例及基质沥青相比可以看出，采用废弃风电叶片所制备的沥青改性剂会小幅提高改性沥青的软化点和黏度，但也会略微降低其延度(降低幅度不会明显影响改性沥青的工程性能)，整体变化不大，处于稳定状态，说明所制备的改性沥青不会明显影响沥青的工作特性。
测试例2
测试实施例1-5及对比例1制备得到的改性沥青混合料的浸水马歇尔残留稳定度、动稳定度和最大弯拉应变，以及基质沥青混合料与本领域对于改性沥青混合料的工作性能和路用性能的标准要求，测试结果如表2所示。
浸水马歇尔残留稳定度：根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011 T 0702)试验方法，采用击实法对实施例和对比例的改性沥青混合料马歇尔试件制作。根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011 T 0709)试验方法，采用马歇尔稳定度试验仪对上述沥青混合料试件进行马歇尔稳定度测试。浸水马歇尔试验与上述测试的不同之处在于试件需在60℃恒温水槽中保温48h。进一步，浸水后马歇尔稳定度与浸水前马歇尔稳定度之比的百分数作为浸水马歇尔残留稳定度，以此评价上述沥青混合料的水稳定性，其值越大，水稳定性越好。
动稳定度：根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011T 0719)试验方法，在温度为60℃、轮压为0.7MPa的试验条件下对实施例和对比例所制备的沥青混合料车辙试件进行高温稳定度测试，采用动稳定度作为主要指标评价试件的高温抗变形性。
最大弯拉应变：根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011 T0715)试验方法，在-10℃低温条件下，采用加载速率50mm/min的加载速度对实施例和对比例中所制备的沥青混合料试件进行测试，通过试件破坏时最大弯拉应变评价试件的低温性能。
表2
由表2可以看出，从实施例与对比例相比可以看出，相较于基质沥青混合料，实施例中采用废弃风电叶片制备得到的沥青改性剂改性的沥青混合料的浸水马歇尔残留稳定度、动稳定度和最大弯拉应变均得到明显提升，超过《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)对基质沥青混合料相关技术要求，特别是浸水马歇尔残留稳定度与动稳定度，说明将本发明制备的沥青改性剂用于沥青混合料后具有良好的改性效果，极大提升了改性沥青路面的水稳定性和高温稳定性，同时在路面低温性能方面，最大弯拉应变满足基质沥青混合料的标准要求；然而，对比例1制备的改性沥青混合料各项指标数据均低于基质沥青混合料相关技术要求。因此，本发明利用废弃风电叶片制备的沥青改性剂对沥青混合料具有良好的改性效果，明显提升了沥青路面性能，具有显著的工程价值。
测试例3
将常用于提升沥青路面质量的SBS改性剂与本发明所述的沥青改性剂进行比较，分析回收的风电叶片制得的沥青改性剂在道路工程材料中应用所产生的经济效益。
表3
由表3可知，采用0.3mm以下粒径回收的风电叶片制备沥青改性剂，用以对基质沥青实施改性，其预计单价为2580元/吨，相较于SBS改性剂(15800元/吨)而言，采用本发明所述的沥青改性剂所获利润达13220元/吨，表现出明显盈利式的增值应用，具有显著的经济效益与工程价值。本发明所述的沥青改性剂的使用可以减少SBS改性剂的使用，较大程度降低道路建设施工中所产生的经济成本。
具体地，针对上述成本分析，假设铺设1公里双向四车道(长1000m×宽12m×厚0.17m＝2040m3)的沥青路面，按照工程常用配合比，其大致需要5140.8吨的沥青混合料，改性剂则需要11.75吨。鉴于此，使用SBS需要支出约18.57万元，而采用本发明所述的沥青改性剂则只需支出约3.03万元，节省约15.54万元。因此，利用回收的风电叶片制备改性沥青的技术方案具有显著的经济效益。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (16)
1.一种沥青改性剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将回收的风电叶片进行粉碎并过筛，得到废风电叶片粉末；
(2)将步骤(1)得到的废风电叶片粉末与硅烷水解液进行反应，干燥后得到沥青改性剂；
步骤(2)中，所述硅烷水解液为含有硅烷偶联剂、水和无水乙醇的混合液；
所述废风电叶片粉末与所述硅烷水解液中的硅烷偶联剂的用量的重量比为100：10-20；
步骤(2)中，所述反应条件包括：温度为55-85℃，时间为10-60min。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述废风电叶片粉末的粒径≤0.3mm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述废风电叶片粉末中玻璃纤维的重量占比≥70重量％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述硅烷水解液的制备方法包括：将硅烷偶联剂加入无水乙醇和水中，室温静置10-60min。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂、所述水与所述无水乙醇的用量的重量比为(14-19)：(6-11)：100。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上。
7.由权利要求1-6中任意一项所述的方法制备的沥青改性剂。
8.一种制备改性沥青的方法，其特征在于，该方法包括：将改性剂与熔融态的基质沥青混合；
其中，所述改性剂为权利要求7所述的沥青改性剂和可选的SBS改性剂。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述改性剂与所述基质沥青的重量比为1-20：100。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述沥青改性剂与所述SBS改性剂的重量比为2-6：1。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述混合的条件包括：温度为150-210℃，时间为1-6h。
12.由权利要求8-11中任意一项所述的方法制备的改性沥青。
13.一种制备改性沥青混合料的方法，其特征在于，该方法包括：将改性沥青预热至熔融态，然后与预热后的集料和矿粉进行混合；
其中，所述改性沥青为权利要求12所述的改性沥青。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述改性沥青的重量与集料和矿粉的总重量的用量比为4-6：100。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，矿粉为集料和矿粉的总量的4-6重量％。
16.由权利要求13-15中任意一项所述的方法制备的改性沥青混合料。
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