一种用于桥面铺装的高弹改性沥青的制作方法

1.本发明涉及一种用于桥面铺装的高弹改性沥青。


背景技术：

2.目前，全国公路桥梁已超过100万座，其中桥面铺装层作为桥梁行车体系的重要组成部分，能大大缓和动载对桥面板的冲击，并满足行车平稳、舒适的要求。我国在道路设计中对适应恶劣天气、抵抗重载及重交通提出了更高的要求，提高普通沥青的性能被视为其中一项有效措施。为有效地解决水泥混凝土桥面铺装存在的问题，道路工作者将研究对象转移到高性能聚合物改性沥青上。高弹性改性沥青与普通沥青或常用改性沥青相比，具有较高的软化点、高温粘度和低温延度，以及更好的高温稳定性、低温抗疲劳性能及弹性恢复能力。高弹性改性沥青尤其增强了弹性性能，能够吸收和分散拉伸应力，在反复交通负载、重交通载荷及温度荷载等作用下，不仅能抵抗塑型变形及龟裂，还能有效抑制渗水分渗入引起的沥青剥离，大大提高了路面对反射裂缝、车辙、坑槽等破坏的抵抗性，从而延长了道路寿命，降低了养护费用。当高弹性改性沥青用于桥面铺装时，可以显著缓解桥梁的震动及弯沉。
3.由于高弹改性沥青性能的优异性，各研究机构和生产厂家通常会对其配方进行保密，此外，贵州具有高原、潮湿等特殊地理气候条件，对于贵州省内高速公路中的桥面来说，还需要针对具体的地理气候条件来研制高弹改性沥青。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种用于桥面铺装的高弹改性沥青，高弹性改性沥青混凝土具有优良的弹性性能、优异的抗车辙性能以及吸收扩散拉伸应力性能，以减少或避免前面所提到的问题。应用于紫外线强、雨水多、温差大的桥面铺装层中的路用性能。
5.为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于桥面铺装的高弹改性沥青，其包括按重量份的如下组分：
6.基质石油沥青：84份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：4.2份，乙烯-醋酸乙烯共聚物：3份，乙烯基三乙氧基硅烷：13份。
7.优选地，在所述用于桥面铺装的高弹改性沥青中，还包括重量份为0.16份的稳定剂。
8.优选地，所述用于桥面铺装的高弹改性沥青采用如下方法制备而成，
9.步骤a，将基质石油沥青加热至170℃，添加苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物和乙烯基三乙氧基硅烷，充分搅拌循环30min；
10.步骤b，在温度为180～195℃、剪切速率为4000r/min的条件下进行高速剪切30min；
11.步骤c，停止剪切后，搅拌升温至180℃，在180～190℃下再搅拌发育1.5h即可制得高弹改性沥青成品。
12.优选地，在步骤c中，停止剪切后，继续添加重量份为0.16的稳定剂，
13.本发明所提供的用于桥面铺装的高弹改性沥青，能够有效应用于紫外线强、雨水多、温差大的环境，在大大提高了桥面铺装的弹性和抗开裂能力情况下，提高了桥梁路面的使用寿命。
具体实施方式
14.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现进一步说明本发明的具体实施方式。
15.本发明提出了一种用于桥面铺装的高弹改性沥青，其包括按重量份的如下组分：
16.基质石油沥青，80～87份，例如可以是中国石油化工股份有限公司所提供的70#石油沥青，
17.苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：3.8-4.2份，丁苯橡胶，例如可以是山东桥隆化工科技有限责任公司提供的型号为ql-1-2-5-6的丁苯橡胶粉，或者东莞市胜浩塑胶原料有限公司提供的牌号为sh-600的丁苯橡胶粉
18.添加剂：4.2-4.8份，乙烯-醋酸乙烯共聚物，例如可以是美国杜邦公司的eva 230，
19.增粘剂：2-3份，乙烯基三乙氧基硅烷，其用于提高沥青的低温黏度，同时降低沥青的高温黏度。
20.稳定剂(可选)：0.14-0.16份，稳定剂的加入可对沥青的黏弹性和储存稳定性带来一定的影响。特别是需要长途运输时，通过加入稳定剂，可确保长途运输过程不会对高弹改性沥青的性能稳定性带来过大的影响。
21.所述稳定剂可以是采用诸如中国专利cn112300586a“一种sbs改性沥青稳定剂和sbs改性沥青”中提供的稳定剂，也可以是诸如cn107556764a“一种sbs改性沥青稳定剂及其制备方法和应用”或者cn105733283a“一种sbs改性沥青稳定剂”中提供的稳定剂。
22.申请人作为贵州省重点沥青产品生产企业，在实验室获得上述高弹改性沥青配方后，进行了路面实验段用高弹改性沥青的生产，并将所生产出的高弹改性沥青运至数百公里外的六盘水和铜仁路面实验段进行试用。具体来说，申请人所生产的用于桥面铺装的高弹改性沥青，其包括按重量份的如下组分：
23.基质石油沥青84份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物4.2份，乙烯-醋酸乙烯共聚物3份，乙烯基三乙氧基硅烷13份，稳定剂0.16份。
24.上述用于桥面铺装的高弹改性沥青的具体制备流程是：
25.步骤a，将基质沥青加热至170℃，添加苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物和乙烯基三乙氧基硅烷，充分搅拌循环30min；
26.步骤b，在温度为180～195℃、剪切速率为4000r/min的条件下进行高速剪切30min；
27.步骤c，停止剪切后，继续添加稳定剂，搅拌升温至180℃，在180～190℃下再搅拌发育1.5h即可制得高弹改性沥青成品。最后即可装车发往高速公路施工现场。
28.为了进一步说明本技术提供的用于桥面铺装的高弹改性沥青带来的技术好处，接下来以常用sbs改性沥青作为对比例，对各特征参数进行比对。
29.具体来说，
30.本技术提供的用于桥面铺装的高弹改性沥青，其包括按重量份的如下组分：基质石油沥青84份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物4.2份，乙烯-醋酸乙烯共聚物3份，乙烯基三乙氧基硅烷13份，稳定剂0.16份。
31.作为对比例的sbs改性沥青，其包括按重量份的如下组分：基质石油沥青94份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物4.5份，乙烯-醋酸乙烯共聚物1份，稳定剂0.18。
32.软化点：
33.沥青的软化点反应了沥青的温度敏感性。沥青的软化点越高，其稳定稳定性越好，即热稳定性越好。按照规范例规程规定(下同)，分别对高弹改性沥青与sbs改性沥青进行试验，试验结果如下：
34.表1高弹改性沥青、sbs改性沥青的软化点
[0035][0036]
从上表可知，高弹改性沥青的软化点略低于sbs改性沥青，但也说明用于桥面铺装的高弹改性沥青可有效满足贵州大部分地区的环境使用要求。
[0037]
针入度：
[0038]
评价和表征沥青结合料感温性的指标较多，而表征沥青稠度的常规指标主要是针入度，具体试验结果如下：
[0039]
表2高弹改性沥青、sbs改性沥青的针入度
[0040][0041]
从上表可知，高弹改性沥青的针入度指标优秀，且高于sbs改性沥青针入度，上述检测指标说明用于桥面铺装的高弹改性沥青可有效满足贵州大部分地区的环境使用要求。
[0042]
延度：
[0043]
延度越大，表明沥青的塑性越好，其能够反映在较低的温度时沥青抵抗塑性变形的性能，具体试验结果如下：
[0044]
表3高弹改性沥青、sbs改性沥青的延度
[0045][0046]
表4高弹改性沥青、sbs改性沥青的老化延度
[0047][0048]
从表3和表4可知，高弹改性沥青无论是原样还是老化后的延度都高于sbs改性沥青，尤其是老化后的延度都是大于50，上述检测指标说明用于桥面铺装的高弹改性沥青可有效满足贵州大部分地区的环境使用要求。
[0049]
60℃动力黏度
[0050]
60℃动力黏度是高粘高弹沥青产品的基本性能指标，在排水路面或桥面铺装层的沥青材料其60℃动力黏度应当高于20000pa﹒s，随着各种改性高粘沥青的研发和应用，黏度指标成为评价高粘高弹沥青性能的最基本指标。
[0051]
表5高弹改性沥青、sbs改性沥青的60℃黏度
[0052][0053]
从上表可知，高弹改性沥青的60℃动力黏度高于20000pa﹒s，上述检测指标说明用于桥面铺装的高弹改性沥青可有效满足贵州大部分地区的环境使用要求。
[0054]
弹性恢复：
[0055]
弹性恢复是高弹改性沥青的重要指标之一，也是决定桥面铺装成效的重要因素。
[0056]
表6高弹改性沥青、sbs改性沥青的弹性恢复
[0057][0058]
从上表可知，高弹改性沥青的弹性恢复为99，比sbs改性沥青的弹性恢复还高4个点，上述检测指标说明用于桥面铺装的高弹改性沥青可有效满足贵州大部分地区的环境使用要求。
[0059]
dsr
[0060]
动态剪切流变试验(dsr)通过测量沥青胶结料的复数剪切模量和相位角来表征沥青胶结料的粘性和弹性性质，以此来评价沥青胶结料的流变性能。在shrp沥青胶结料pg分级中，将流变性能参数的函数作为评价沥青胶结料高温特性的技术指标，又称为车辙因子。车辙因子越大，表明沥青胶结料在高温时的损能越少，流动变形能力减弱而抗车辙能力提升，具体试验结果如下：
[0061]
表7高弹改性沥青、sbs改性沥青的dsr(tfot前)
[0062][0063]
表8高弹改性沥青、sbs改性沥青的dsr(tfot后)
[0064][0065]
根据上述测试结果,改性沥青按shrp规范分级如下：普通改性沥青为pg82-22等级,高弹改性沥青为pg76-34等级。从shrp分级结果看虽然高弹沥青的高温分级降低了一个
等级,但是pav残留沥青低温分级性能有很大提高,低温使用温度区间降低了12℃,另外从pav残留沥青g
＊
sinδ结果也可以看出,高弹改性沥青的疲劳性能有了很大提高。上述检测指标说明用于桥面铺装的高弹改性沥青可有效满足贵州大部分地区的环境使用要求。
[0066]
bbr：
[0067]
美国shrp计划研究开发了弯曲梁流变仪(bbr)，以评价沥青材料的低温流变性能，测量沥青小梁试件在蠕变荷载作用下的劲度，bbr试验能够模拟沥青材料在老化后的温缩开裂过程，因此能够测定出制备的高弹沥青材料的低温脆性弹性性能。具体试验结果如下：
[0068]
表9高弹改性沥青、sbs改性沥青的bbr
[0069][0070]
从上表可知，高弹改性沥青的低温脆弹性虽然比sbs改性沥青的稍低，但也是满足标准要求，上述检测指标说明用于桥面铺装的高弹改性沥青可有效满足贵州大部分地区的环境使用要求。
[0071]
通过接近一年的试用，实践证明了本发明所提供的用于桥面铺装的高弹改性沥青，能够有效应用于紫外线强、雨水多、温差大的环境，在大大提高了桥面铺装的弹性和抗开裂能力情况下，提高了桥梁路面的使用寿命。
[0072]
本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。
[0073]
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。