专利名称：高性能复合改性沥青的制作方法
技术领域：
本发明属于公路交通建设领域。
背景技术：
近几年来，随着高等级公路网的建成，交通量有了较大的增加，由于公路建设的迅速发展，公路运输完成的客货运量和客货周转量所占比重大幅度提高，促进了我国国民经济的快速增长。但随之而来的重载、超载现象日趋严重，特别是一些较为重要的国道主干线的交通组成中重载车的比例较大，而且超载现象非常严重，同时受季节性冰冻地区的地质、 水文、气象等自然及人为因素的影响，致使浙青路面过早地出现车辙、拥包、坑槽等早期损坏。影响道路的使用性能、行车舒适性，而且大大降低路面的使用寿命，导致路面服务功能下降，影响正常运营，增加了养护费用的投入，造成巨大的经济损失，更有甚者，危害人的生命安全。重载、超载作用下全国高等级公路出现早期车辙损坏的调查结果，触目惊心！东北某高速公路于2000年建成通车，工程总投资120多亿元，使用设计年限为15年，仅仅过了 3年，全线多处出现明显的车辙，车辙凹陷深度最大的达13厘米，由于大规模重载超载运输，这些路段不得不提前12年进入大修，造成的经济损失是可想而知的。京珠某段路线全长109. 93公里，投资56. 6亿元，于2003年4月建成通车。通车不久，就出现严重车辙。最深处达80mm，平均20 30mm。2003年以来，北京由于重载作用造成的直接经济损失达7. 6 亿，而且重载超载现象使公路提前进入大修期，公路维护成本大大增加，影响了通行效率， 而且部分路段车辙深度达14cm，严重影响了行车安全。根据实际调查，其中一个主要原因是重载、超载车的作用。通过对部分高速公路的病害现场调查数据分析，路面的早期损坏主要以车辙和网裂(龟裂)为主，车辙是路面结构各层永久变形的累积，浙青路面的永久变形不仅直接影响路面平整度、使用性能、行车舒适性，而且大大降低路面的使用寿命，造成巨大的经济损失，更有甚者，危害人的生命安全。因此，如何解决路面早期损坏，延长路面的使用寿命，防止病害的发生已成为公路建设亟待解决的问题。另外受季节性冰冻的影响，使浙青路面产生低温抗裂，路面结构使用寿命达不到设计年限，并出现早期损坏，其影响因素较多，主要是荷载、降水和气温的综合作用。在季节性冰冻地区，每年冬季有一次大冻融循环期(_20°C以上)，此期间从入冬到开春要有十几次水的反复冻融循环，虽然温度不低，累计作用却很大。研究人员对华北地区已建高速公路浙青面层的横向裂缝观测表明，重交浙青面层、改性浙青面层和改性浙青SMA面层通车3年后的裂缝数量，每公里长路段，裂缝少者约30-40条，多数为40-50条。东北某高速公路采用两层SBS改性浙青，通车第一年每公里裂缝就达到30-40条，可见季节性冰冻地区就更为严重了。已有研究表明，路面裂缝的存在使路面的结构强度损失1/3以上，裂缝的养护费用在浙青路面的日常养护中占有较大比例；裂缝的减少将大大节约中、小修保养费用。如能有效减少或防止裂缝的发生，避免了雨水的下渗，可延长路面的使用寿命长达5年以上，同时将使路面的结构寿命得以延长。使路面大、中修周期增长，节约养护费用。
为使浙青混凝土面层具有较好的使用性能耐久，减少路面的早期损坏，除路面有足够的承载能力、使路面不会产生结构性破坏外，还必须解决浙青混凝土面层本身可能产生的一些早期破坏，特别是表面层严重辙槽、早期水破坏、浙青混凝土表面层产生严重低温裂缝、浙青混凝土层产生疲劳开裂。因此，浙青混凝土的高温抗永久形变能力要强，使浙青混凝土层能承受重载车辆的反复作用，不易产生严重的辙槽；同时还要减少严重温度裂缝和增长浙青混凝土层的疲劳寿命。浙青混合料主要由矿料和浙青两大类材料组成。试验证明，浙青混凝土的使用性能和耐久性主要取决于浙青的质量、矿料类型和质量、矿料级配组成，浙青是浙青混凝土中必不可少的重要组成部分，是决定浙青混凝土物理-化学性质的最关键因素。在公路浙青路面建设中，为了改善其物理力学性能，采用各种改性浙青混合料做面层，即在浙青中掺入改性剂。所用的改性剂类型有多种，如炭黑、高钙粉煤灰等微填料类改性剂，聚脂纤维、石棉纤维等纤维类改性剂，树脂、橡胶等高聚合物类改性剂和硫磷类改性剂等。当然这些改性剂并不是适用于任何条件，有些可以改善其流变性，如高聚合物类改性剂和微填料类改性剂，适用于高低温相关悬殊的地区；有些可以增加抗拉强度，如纤维类改性剂，适用于低温干燥地区。上述所有这些改性剂都是人工按比例掺配的，有些有毒害作用，例如聚乙烯纤维、石棉纤维等，对人体的健康有害，当然对环境的保护也不利。近年来，在国内高速公路路面中使用较为普遍的是SBS等改性剂，各种纤维的使用越来越多，对改善浙青路面的使用性能起到了很好的作用。但是，使用高分子聚合物改性浙青；掺配工艺复杂，加工设备昂贵，增加的路面建设成本较多。同时，聚合物属化工产品， 耐老化性能有一定的局限性。由于聚合物的存在，在旧路面再生过程中也可能存在某些预想不到的难度。这些问题都将对改性浙青的发展产生不利影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种高性能复合改性浙青，它可提高浙青路面的高温稳定性、低温稳定性、抗疲劳和老化能力，降低浙青路面的造价，。本发明的技术方案是湖浙青与橡胶浙青(或改性橡胶浙青)的重量配比是1 2 4 3。湖浙青为特立尼达湖浙青(又译千里达湖浙青，简称TLA)是世界上最著名的天然湖浙青。在西印度群岛加勒比海域的特立尼达岛境内的浙青湖中，蕴藏了数以百万吨计的天然湖浙青。湖浙青在天然状态下形成，因此含有一定数量的矿物质。湖浙青的化学组成主要有浙青质、树脂和油分组成，还有部分不溶物。橡胶浙青是以浙青作为橡胶粉的分散剂，将高剂量的橡胶粉与浙青在高温条件下混溶制成的一种改性浙青。其中橡胶粉的掺量不小于15% (内掺)(重量比)。又称浙青橡胶。橡胶改性浙青以浙青作为橡胶粉、聚丙乙烯(PQ颗粒和微量的有机酸酐的分散齐U，将高剂量的橡胶粉、聚丙乙烯(p 颗粒和微量的有机酸酐与浙青在高温条件下混溶制成的一种改性浙青。其中橡胶粉的掺量不小于15% (内掺)(重量比)，聚丙乙烯(PS)颗粒为橡胶粉的 2% (重量比)。
该发明的生产工艺步骤为a.由专用的湖浙青熔化设备熔化湖浙青并加热到175°C以上。湖浙青熔化设备， 它有两个仓构成一个仓用于加热熔化湖浙青，一个仓用于储存加热熔化湖浙青，由于湖浙青中含有33% 38%的灰分，所以各个罐中都必须不停的搅拌，而且搅拌轴必须是水平方向的(卧式罐)，将湖浙青上下翻滚，否则湖浙青中的灰分将会分离沉淀。对已经熔化的湖浙青，如果不连续搅拌，在罐中存放的时间不得超过Mh。b.将橡胶浙青(或改性橡胶浙青)加热，温度在170°C 185°C ；c.将已加入的湖浙青和橡胶浙青(或改性橡胶浙青)按比例，分别泵入具有搅拌设备的浙青罐里进行搅拌25-50min，得到的混合均勻的混合物即为成品。存放时应继续搅拌供使用，成品温度不低于170°C，混合好的成品泵入浙青罐供浙青混凝土拌和机使用。本高性能改性浙青具有高粘度、高软化点，在进行良好的配合比设计的前提下，浙青混合料具有一定的高温稳定性，能够提高浙青混凝土路面高温和重载交通的抗车辙变形的能力。提高了寒冷地区及重荷载下的低温抗裂能力；使浙青抗老化、抗氧化性能得到改善，具有优良的弹性恢复性能，具有更高的抗疲劳强度和抵抗反射裂缝的能力，有利于延长寿命，具有优良的节能环保性能，可以减少聚合物改性剂生产过程中产生的污染。本发明的高性能改性浙青可代替SBS等改性浙青拌制SMA、AC、ATB、ARHM、OGFC, ATPB、AM等类型的热拌浙青混合料，用于铺筑道路工程的上中下面层。本发明的有益效果是采用天然浙青与橡胶浙青进行复合改性。使其具有较好的相溶，改善浙青和浙青混合料的使用性能，与聚合物改性浙青相比，具有得天独厚的优越性。是解决浙青路面早期损坏的一个新的途径和新的方法。湖浙青是石油在天然特殊条件下，被氧化、聚合成的产物。湖浙青是世界上最著名的天然浙青。在西印度群岛加勒比海域的特立尼达岛境内的浙青湖中，蕴藏了数以百万吨计的天然湖浙青，是一种天然形成的物质，化学组成主要有浙青质、树脂和油分组成，还有部分不溶物。他本身是浙青，而不是合成化工产品，其物理和化学特性与石油浙青完全一致；橡胶浙青(或改性橡胶浙青)也是一种较均衡的改性浙青，是将废旧轮胎加工成一定细度的胶粉后与普通基质浙青在一定条件下熔合反应所生成的改性浙青，由于其自身所具有的一些优良路用性能，两者有良好的混融性，混合后的浙青在使用性能方面得到了以下改
口 ο①复合改性浙青的针入度降低，软化点升高，粘度增加，具有良好的高、低温性能， 由于复合浙青的高粘度、高软化点，在进行良好的配合比设计的前提下，浙青混合料具有一定的高温稳定性，能够提高浙青混凝土路面高温时抗车辙变形的能力。研究表明，复合改性浙青低温弯曲破坏应变要比基质浙青大1. 5 3倍，即在低温条件下，复合改性浙青的柔性优于基质浙青，低温抗裂能力增强。②抗老化、抗氧化性能改善，汽车轮胎在生产过程中，就加入了一定的抗氧化剂、 抗紫外线剂等，因此经复合改性的浙青结合料具有良好的抗老化和抗氧化能力，③复合改性浙青具有优良的弹性恢复性能，由于胶粉颗粒的存在，而胶粉颗粒具有良好的弹性恢复性能，因此经胶粉改性后的浙青弹性恢复性能好，路面在荷载作用下产生的变形，能在荷载通过后迅速恢复，留下残余变形将会很小，既有利于延长寿命，同时弹性增加也加大面层的磨阻力，提高道路的安全性能。④复合改性浙青混合料具有更高的抗疲劳强度和抵抗反射裂缝的能力，使用复合改性浙青铺筑的路面厚度可以比普通浙青减薄1/3，相同条件下，低温开裂可减少1/4 1/2。⑤使用复合改性浙青建设OGFC (开级配抗滑磨耗层)具有良好的排水降噪作用和高温稳定性，同时有较高的摩擦系数和路表构造深度，所以具有良好的抗滑性能，可以降低噪音3到5分贝。⑥复合改性浙青还有一个聚合物不可比拟的突出优点，这就是当旧路面达到使用寿命后的再生利用不存在任何问题，不必担心象SBS等聚合物一样的再生困难等技术难题。复合改性浙青利用天然浙青和回收利用废旧轮胎、综合利用废物，不仅可大幅度提高浙青路面的路用性能，延长路面使用寿命，降低公路建设造价，而且起到治理污染、节约资源、综合利用大量废旧物的作用，符合国家环保政策和发展循环经济、建设节约型社会的要求，更是落实可持续发展战略和贯彻落实科学发展观的具体实践。具有明显的经济和社会效益，因此推广应用高性能复合改性浙青具有十分重要的意义。实施例1(1).由专用的湖浙青熔化设备熔化并加热到175°C以上。湖浙青熔化设备，它有两个仓构成一个仓用于加热熔化湖浙青，一个仓用于储存加热熔化湖浙青，由于湖浙青中含有33% 38%的灰分，所以各个罐中都必须不停的搅拌，而且搅拌轴必须是水平方向的 (卧式罐)，将湖浙青上下翻滚，否则湖浙青中的灰分将会分离沉淀。对已经熔化的湖浙青， 如果不连续搅拌，在罐中存放的时间不得超过Mh。(2).将橡胶浙青(或改性橡胶浙青)加热，温度在170°C 185°C ；(3).将已加入的湖浙青1250kg和橡胶浙青(或改性橡胶浙青)3750kg，分别泵入具有搅拌设备的浙青罐里进行搅拌25-50min，得到的混合均勻的混合物即为成品。存放时应继续搅拌供使用，成品温度不低于170°C，混合好的成品泵入浙青罐供浙青混凝土拌和机使用。本高性能改性浙青具有高粘度、高软化点，在进行良好的配合比设计的前提下，浙青混合料具有一定的高温稳定性，能够提高浙青混凝土路面高温和重载交通的抗车辙变形的能力。提高了寒冷地区及重荷载下的低温抗裂能力；使浙青抗老化、抗氧化性能得到改善，具有优良的弹性恢复性能，具有更高的抗疲劳强度和抵抗反射裂缝的能力，有利于延长寿命，具有优良的节能环保性能，可以减少聚合物改性剂生产过程中产生的污染。本发明的高性能改性浙青可代替SBS等改性浙青拌制SMA、AC、ATB、ARHM、OGFC, ATPB、AM等类型的热拌浙青混合料，用于铺筑道路工程的上中下面层。实施例2其它步骤与实施例1相同，只是在(3)中将已加入的湖浙青1800kg和橡胶浙青 (或改性橡胶浙青)3000kg，分别泵入具有搅拌设备的浙青罐里进行搅拌25-50min，得到的混合均勻的混合物即为成品。
权利要求
1.一种高性能复合改性浙青，其特征是 湖浙青与橡胶浙青或改性橡胶浙青的重量配比是 1 2 4 3。
2.根据权利要求1所述的一种高性能复合改性浙青，其生产工艺步骤是a.由专用的湖浙青熔化设备熔化湖浙青并加热到175°C以上；在各个罐中搅拌，而且搅拌轴必须是水平方向的，如果不连续搅拌，在罐中存放的时间不得超过Mh ；b.将橡胶浙青或改性橡胶浙青加热，温度在170°C 185°C；c.将已加入的湖浙青和橡胶浙青或改性橡胶浙青按比例，分别泵入具有搅拌设备的浙青罐里进行搅拌25-50min，得到的混合均勻的混合物即为成品。
全文摘要
一种高性能复合改性沥青，属于公路交通建设领域，其特征是湖沥青与橡胶沥青或改性橡胶沥青的重量配比是1～2∶4～3；其生产工艺是a.将湖沥青加热到175℃以上；在各个罐中搅拌；b.将橡胶沥青或改性橡胶沥青加热，温度在170℃～185℃；c.将已加入的湖沥青和橡胶沥青或改性橡胶沥青按比例，泵入搅拌设备搅拌25-50min，得到的混合物即为成品。有益效果是采用天然沥青与橡胶沥青进行复合改性。使其具有较好的相溶，改善沥青和沥青混合料的使用性能，与聚合物改性沥青相比，具有得天独厚的优越性。是解决沥青路面早期损坏的一个新的途径和新的方法。
文档编号C08L21/00GK102477224SQ201010568940
公开日2012年5月30日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者张洋, 栾海, 栾瑞珏, 纪青山 申请人:栾海