一种温拌沥青混合物及其制备方法与流程

1.本发明属于沥青路面材料领域，具体涉及温拌沥青改性剂、沥青混合物及其制备方法。


背景技术：

2.沥青路面因具有抗滑降噪好、平整度优、开放交通快、养护维修容易、可再生利用等良好的功能性能被广泛应用。在荷载与环境共同作用下，沥青路面会出现松散、车辙、开裂，降低了路面使用寿命。现有技术中存在多种通过改性剂来为提高沥青路面的耐久性的技术。
3.中国专利cn107523072a公开了一种温拌硫磺沥青，包括温拌剂、基质沥青和硫磺；温拌剂是聚乙烯蜡为原料，经发汗工艺制备的，在发汗过程中，将油溶性可分解产生气体的有机物质预先添加到副产聚乙烯蜡原料中，利用其受热后产生的气体在蜡层中形成微小气泡，有利于液态组分的快速排出，从而有利于去除原料中的低分子量组分；同时，在发汗过程中利用气流通过蜡层携带出液态组分以强制分离固态组分和液态组分，更加有效地去除原料中的低分子量组分，从而降低了硫磺沥青的制备温度和使用温度，减少了有害气体的发生量，同时提高沥青路面的高温稳定性能。
4.中国专利cn106675055a公开了一种沥青温拌改性剂及其制备方法，沥青温拌改性剂由以下重量份原料组成：高分子混合物22～27份、建筑石油沥青20～25份、芳烃油30～40份、橡胶粉10～15份、丁苯橡胶5～10份和适量溶剂油；沥青温拌改性剂储存时间长，热稳定性好，用于生产沥青时既可以降低沥青砼拌合温度，又可提高沥青砼的路用性能，生产的沥青稳定性及抗车辙能力得到大幅提高。
5.中国专利cn110171937a公开了一种温拌剂、sbs/sbr改性温拌沥青混合料及制备方法，该温拌剂包括芳烃油、熟石灰和季铵盐类表面活性剂；改性温拌沥青包括基质沥青、sbs或sbr，以及前述温拌剂；改性温拌沥青混合料包括改性温拌沥青、集料、矿粉和天然沥青；温拌沥青混合料在保证高、低温性能的同时，相比同类热拌沥青混合料的拌合及成型温度均降低35℃以上，降低能耗的同时，减少了有害气体的排放，有利于环保。
6.但是，现有技术中沥青与改性材料的相容性的问题还没有得到充分的解决，沥青混合材料的耐久性也还需要进一步的提高。因此，需要提供一种能够提高与沥青材料相容性以及沥青耐久性的沥青混合物。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是：现有技术中沥青与改性材料的相容性的问题还没有得到充分的解决，沥青混合材料的耐久性也还需要进一步的提高的问题。
8.本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
9.一种沥青混合物，该沥青混合物包括以下质量份数的组分：
10.基质沥青100份，
11.聚合物组分15-18份，
12.溶剂油20-25份，
13.改性颗粒30-33份；
14.该改性颗粒的单颗粒结构，包括：中空的热固性聚酰亚胺管状颗粒、填充于管状颗粒内部的中空部分的石蜡和硫磺颗粒的混合物、以及包覆于该管状颗粒的外部石蜡喷涂层，该改性颗粒的平均长度在15-20mm之间，平均外径在10mm-12mm之间，管状颗粒的平均内径为5mm；
15.其中，该改性颗粒的制作方法包括以下步骤：
16.1)制作石蜡和硫磺混合物
17.将硫磺球磨后形成硫磺粉末，在容器中加入石蜡，并将石蜡加热到160度熔化，保温，按照每100g石蜡加入1.5g硬脂酸钙的比例，充分搅拌20分钟混合均匀，将硫磺粉末按照每100g石蜡加入17g硫磺粉的比例，加入熔融石蜡和硬脂酸钙混合液，充分搅拌均匀；
18.2)制作热固性聚酰亚胺管状颗粒
19.将热固性聚酰亚胺通过热模塑成型的方式，形成中空管材，并将该管材切割为15-20mm长的中空管状颗粒；
20.3)填充石蜡和硫磺混合物
21.将中空管状颗粒投放在熔融态的石蜡和硫磺混合物中后，石蜡和硫磺混合物和中空管状颗粒的重量比为1.5:1，并通过超声波震动设备进行振动15min，从而排出中空管状颗粒内部的空气，使中空部分完全被石蜡和硫磺混合物填充，停止保温，随后从上述容器排出多余的石蜡和硫磺混合物，对管状颗粒进行冷却风干，使得石蜡凝固；
22.4)喷涂石蜡表面包覆层
23.70度熔化石蜡形成石蜡熔融体，并通过喷枪喷射到填充有石蜡和硫磺混合物的管状颗粒表面，每100克管状颗粒喷涂20克石蜡熔融体，喷涂后冷却风干；
24.上述沥青混合物的制作方法，包括：
25.在基质沥青中加入稀释剂后，加入聚合物组分和溶剂油，搅拌30min，拌和时温度保持160
±
5℃；再加入,改性颗粒，搅拌8h，拌和时温度保持160
±
5℃；
26.具体的，该聚合物组分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sb)或苯乙烯-丁二烯无规共聚物(sbr)中的一种或者多种。
27.具体的，该溶剂油为120#溶剂油或200#溶剂油。
28.具体的，管状颗粒进一步包括碳纤维，上述碳纤维和热固聚酰亚胺混合后通过热模压形成管材。
29.具体的，所述石蜡包含正二十二烷或正二十八烷。
30.具体的，所述热固性聚酰亚胺为陶氏杜邦公司cp-0644型号。
31.本发明具有以下有益效果：
32.本发明提供的沥青混合物中的增强颗粒不仅可以在沥青基体中起到增强机械性能的强化颗粒的作用，其表面包覆的石蜡溶液，作为较好油相表面融合剂，可以使得管状颗粒和沥青的浸润性更好，而且在管状颗粒内部的石蜡和硫磺颗粒可以在温拌的过程中熔融，从而流出该管状颗粒内部，与沥青基体混合，硫磺颗粒可以作为聚合物组分的桥接剂，使得聚合物发生交联反应，提高聚合物组分和沥青组分的相容性。而且，硫磺颗粒随着搅拌
逐渐从管状颗粒内部向沥青基体释放，起到了缓释的做用，实现了材料均匀化与交联化的同步，避免了交联反应过度集中造成的材料组织不均匀的问题。
附图说明
33.图1为本发明提供的沥青混合物的制备方法。
具体实施方式
34.下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有益效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
35.为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须作出大量实施细节以实现开发者的特定目标。
36.为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用一方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。
37.本技术提供了一种沥青混合物，该沥青混合物包括以下质量份数的组分：
38.基质沥青100份，
39.聚合物组分15-18份，
40.溶剂油20-25份，
41.改性颗粒30-33份。
42.具体的，该聚合物组分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(sb)或苯乙烯-丁二烯无规共聚物(sbr)中的一种或者多种。
43.该溶剂油为120#溶剂油或200#溶剂油。
44.该改性颗粒的单颗粒结构包括：中空的热固性聚酰亚胺管状颗粒、填充于管状颗粒内部的中空部分的石蜡和硫磺颗粒的混合物、以及包覆于该管状颗粒的外部石蜡喷涂层，该改性颗粒的平均长度在15-20mm之间，平均外径在10mm-12mm之间，管状颗粒的平均内径为5mm。
45.石蜡可以主要包含正二十二烷或正二十八烷；热固性聚酰亚胺具体可以选择为陶氏杜邦公司cp-0644型号的热固性聚酰亚胺。
46.作为进一步的优化实施例，管状颗粒的热固性聚酰亚胺材料还可以进一步包括弥散于聚酰亚胺基材中的碳纤维，实现的具体方式，可以但不限于：将碳纤维和热固聚酰亚胺混合后通过热模压形成管材；碳纤维和热固性聚酰亚胺的质量比为：15:100。通过添加一定量的碳纤维可以进一步起到增韧的作用。
47.本技术提供的沥青混合物中的增强颗粒不仅可以在沥青基体中起到增强机械性能的强化颗粒的作用，其表面包覆的石蜡溶液，作为较好油相表面融合剂，可以使得管状颗粒和沥青的浸润性更好，而且在管状颗粒内部的石蜡和硫磺颗粒可以在温拌的过程中熔融，从而流出该管状颗粒内部，与沥青基体混合，硫磺颗粒可以作为聚合物组分的桥接剂，使得聚合物发生交联反应，提高聚合物组分和沥青组分的相容性。而且，硫磺颗粒随着搅拌
逐渐从管状颗粒内部向沥青基体释放，起到了缓释的做用，实现了材料均匀化与交联化的同步，避免了交联反应过度集中造成的材料组织不均匀的问题。
48.具体的，该改性颗粒的制作方法包括以下步骤：
49.1)制作石蜡和硫磺混合物
50.将硫磺球磨后形成硫磺粉末，具体球磨工艺示例性的可以为：将硫磺进行湿法球磨后，烘干过筛，将硫磺粉末的粒径控制在100-200微米。在容器中加入石蜡，并将石蜡加热到160度熔化，保温，按照每100g石蜡加入1.5g硬脂酸钙的比例，充分搅拌20分钟混合均匀，将硫磺粉末按照每100g石蜡加入17g硫磺粉的比例，加入熔融石蜡和硬脂酸钙混合液，充分搅拌均匀，搅拌30min。
51.2)制作热固性聚酰亚胺管状颗粒
52.将热固性聚酰亚胺通过热模塑成型的方式，形成中空管材，并将该管材切割为15-20mm长的中空管状颗粒。
53.3)填充石蜡和硫磺混合物
54.将中空管状颗粒投放在熔融态的石蜡和硫磺混合物中后，石蜡和硫磺混合物和中空管状颗粒的重量比为1.5:1，并通过超声波震动设备进行振动15min，从而排出中空管状颗粒内部的空气，使中空部分完全被石蜡和硫磺混合物填充，停止保温，随后从上述容器排出多余的石蜡和硫磺混合物，对管状颗粒进行冷却风干，送风温度小于等于15摄氏度，送风时间1h，使得中空管状颗粒内部的石蜡和硫磺混合物凝固在其中。
55.具体的，对于从容器排出多余的石蜡和硫磺混合物的具体方式，可以为：将中空管状颗粒防止在镂空提篮中浸入熔融液，完成震荡填充后，将镂空提篮提起；也可以为在容器下部设置具有阀门的漏液口，在完成震荡填充口，打开阀门将熔融液排出，等。
56.4)喷涂石蜡表面包覆层
57.在70度的条件下，将石蜡熔化形成石蜡熔融体，并通过喷枪喷射到填充有石蜡和硫磺混合物的管状颗粒表面，喷射速度为每秒0.38g，每100克管状颗粒喷涂20克石蜡熔融体，喷涂后冷却风干，送风温度小于等于15摄氏度，送风时间1h。
58.下面介绍本技术提供的沥青混合物的制作方法，该方法包括：
59.1)提供沥青基体：
60.将沥青材料和稀释剂配置，形成沥青材料混合物。上述沥青材料和稀释剂的配置方式和配比，是本领域技术人员公知的，此处不再赘述。
61.2)加入聚合物组分
62.按照上述组分，向沥青基材中加入聚合物组分和溶剂油，搅拌30min，拌和时温度保持160
±
5℃；
63.3)加入改性颗粒
64.按照上述组分，向混合物中加入改性颗粒，搅拌8h，拌和时温度保持160
±
5℃。
65.对比试验
66.实施例1：
67.一种沥青混合物，该沥青混合物包括以下质量份数的组分：基质沥青1000g，sbs聚合物组分150g，120#溶剂油250g份，改性颗粒300g；该改性颗粒的单颗粒结构包括：中空的热固性聚酰亚胺管状颗粒、填充于管状颗粒内部的中空部分的石蜡和硫磺颗粒的混合物、
以及包覆于该管状颗粒的外部石蜡喷涂层，该改性颗粒的平均长度在20mm，平均外径在12mm之间，管状颗粒的平均内径为5mm；石蜡包含正二十二烷；热固性聚酰亚胺为陶氏杜邦公司cp-0644型号。
68.实施例2：一种沥青混合物，该沥青混合物包括以下质量份数的组分：基质沥青1000g，sbs聚合物组分150g，120#溶剂油250g份，改性颗粒300g；该改性颗粒的单颗粒结构包括：中空的热固性聚酰亚胺管状颗粒、填充于管状颗粒内部的中空部分的石蜡和硫磺颗粒的混合物、以及包覆于该管状颗粒的外部石蜡喷涂层，该改性颗粒的平均长度在20mm，平均外径在12mm之间，管状颗粒的平均内径为5mm；石蜡包含正二十二烷；热固性聚酰亚胺为陶氏杜邦公司cp-0644型号；中控管状颗粒的聚酰亚胺基材中还包含有聚酰亚胺质量15％的碳纤维。
69.比较例1：
70.一种沥青混合物，该沥青混合物包括以下质量份数的组分：基质沥青1000g，sbs聚合物组分150g，120#溶剂油250g份，改性颗粒300g；该改性颗粒的单颗粒结构包括：中空的热固性聚酰亚胺管状颗粒、填充于管状颗粒内部的中空部分的石蜡、以及包覆于该管状颗粒的外部石蜡喷涂层，该改性颗粒的平均长度在20mm，平均外径在12mm之间，管状颗粒的平均内径为5mm；石蜡包含正二十二烷；热固性聚酰亚胺为陶氏杜邦公司cp-0644型号。
71.比较例2：
72.一种沥青混合物，该沥青混合物包括以下质量份数的组分：基质沥青1000g，sbs聚合物组分150g，120#溶剂油250g份，改性颗粒300g。
73.将上述沥青式样经过10小时老化后，对其针入度、软化点、延度进行了测试，上述测试分别依次按照gb/t4509,gb/t4507,gb/t4508进行操作，实验结果如下：
[0074][0075]
可见，本发明提供的改性剂由于提高了改性剂和沥青的相容性，在针入度，软化点，延度方面都有一定改善。
[0076]
本技术具有以下有益效果：本发明提供的沥青混合物中的增强颗粒不仅可以在沥青基体中起到增强机械性能的强化颗粒的作用，其表面包覆的石蜡溶液，作为较好油相表面融合剂，可以使得管状颗粒和沥青的浸润性更好，而且在管状颗粒内部的石蜡和硫磺颗
粒可以在温拌的过程中熔融，从而流出该管状颗粒内部，与沥青基体混合，硫磺颗粒可以作为聚合物组分的桥接剂，使得聚合物发生交联反应，提高聚合物组分和沥青组分的相容性。而且，硫磺颗粒随着搅拌逐渐从管状颗粒内部向沥青基体释放，起到了缓释的做用，实现了材料均匀化与交联化的同步，避免了交联反应过度集中造成的材料组织不均匀的问题。
[0077]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。