專利名稱：一種用于交通抗車轍的瀝青改性劑及其改性瀝青和瀝青混合料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種瀝青改性劑，特別涉及的是一種用于交通抗車轍的瀝青改性劑及其改性瀝青和瀝青混合料。
背景技術(shù)：
目前，生產(chǎn)瀝青方式有1)蒸餾法；2)溶劑脫瀝青法；3)氧化法；4)調(diào)和法以及這四種工藝之間的組合。其中改性瀝青的瀝青原料“原油”最好選擇中國(guó)原油為主要原油，其特性類似于環(huán)烷基原油、中間基原油，選擇包括石蠟基、環(huán)烷中間基、石蠟中間基等的原油為輔助原油。
其中采用環(huán)烷基原油生產(chǎn)的道路瀝青由于其符合道路瀝青針入度的瀝青用常減壓蒸餾便能實(shí)現(xiàn)，個(gè)別的用常壓蒸餾就能得到。環(huán)烷基原油相對(duì)來說不易裂化，因此蒸餾溫度可適當(dāng)提高，曾發(fā)現(xiàn)這類原油加熱至410℃仍未見有裂化現(xiàn)象。環(huán)烷基原油含蠟很少，從這些原油中蒸餾出來的餾分油只要粘度適合便可以作為潤(rùn)滑油；而得到的瀝青通常便是道路瀝青，它的延度高，具有理想的流變性能，與石料結(jié)合能力強(qiáng)，低溫時(shí)抗變形能力大，路面不易開裂，高溫時(shí)不易流淌，不易擁包，不易出現(xiàn)車撤。
中間基原油的原料要比環(huán)烷基原油多很多。抗車轍和具有抗老化性能，是生產(chǎn)瀝青的首選原油。類原油與環(huán)烷基原油相比在組成上有很大差異，通常含有一定數(shù)量的蠟，中東地區(qū)和美洲中部大陸的大多數(shù)原油都屬于中間基原油，它們需要用減壓蒸餾分取出才能生產(chǎn)適合道路使用的瀝青。中間基原油的另一個(gè)特征是瀝青的收率低，大約只占原油的10～25％，并且含有相當(dāng)多易裂化的石蠟組分和高沸點(diǎn)的地蠟組分，而地蠟是要留在瀝青中。
中間基原油中有相對(duì)分子量較高很難蒸餾的含蠟組分，由于它們較易裂解，當(dāng)蒸餾溫度過高時(shí)，生產(chǎn)出的瀝青會(huì)生成焦而得不到均相的瀝青。因此必須采用減壓蒸餾，且減壓塔的殘壓應(yīng)維持在0.67kPa或更低，以便能用蒸餾法直接得到各種針入度等級(jí)的道路瀝青。
當(dāng)前，煉油廠更多的是采購(gòu)中間基原油來生產(chǎn)瀝青，因?yàn)樗谏a(chǎn)瀝青的同時(shí)又能從中生產(chǎn)輕質(zhì)染料、蠟和潤(rùn)滑油等具有高價(jià)值的產(chǎn)品，對(duì)提高煉油企業(yè)的整體效益有著重要的意義。
目前提高瀝青的高溫性能和抗車轍性的改性瀝青方法包括(1)直接混溶法由于聚合物分子量和化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，與瀝青的溶解度速度差別很大，對(duì)于SBS、PE等改性劑，不宜用螺旋葉片攪拌生產(chǎn)改性瀝青，而對(duì)于EVA、APP、APAO這樣容易被瀝青溶解的聚合物，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，應(yīng)采用螺旋葉片攪拌的方法生產(chǎn)改性瀝青。
對(duì)于不宜使用螺旋攪拌法生產(chǎn)改性瀝青的聚合物，需要采用膠體磨將聚合物研磨成很細(xì)的顆粒以增加瀝青與聚合物的接觸面積從而促進(jìn)瀝青與聚合物的溶解。這種生產(chǎn)改性瀝青的方法是目前世界上生產(chǎn)改性瀝青最先進(jìn)的方法，這種工藝可以在改性瀝青生產(chǎn)廠生產(chǎn)改性瀝青，也可以將設(shè)備運(yùn)到混合料攪拌和現(xiàn)場(chǎng)邊生產(chǎn)邊使用(這種工藝特別適合于不能得到穩(wěn)定性好的改性瀝青的情況)。
采用膠體磨法或高速剪切法生產(chǎn)改性瀝青，一般都需要經(jīng)過聚合物的溶脹、分散磨細(xì)、繼續(xù)發(fā)育3個(gè)過程。每一個(gè)階段的工藝流程和時(shí)間隨改性劑、瀝青及加工設(shè)備的不同而異，聚合物經(jīng)過溶脹后，剪切分散效果才會(huì)更好，剪切分散好的改性瀝青還需儲(chǔ)存一定時(shí)間使之繼續(xù)發(fā)育，對(duì)不穩(wěn)定的改性瀝青體系，在發(fā)育過程中要繼續(xù)攪拌。
現(xiàn)在，世界各國(guó)已經(jīng)有了多種膠體磨或高速剪切改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備。
(2)母料法將濃度很高的改性瀝青預(yù)先在工廠中制作好，運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)稀釋以后使用，這種方式稱作改性瀝青的母料制作法。用母料法制作的高濃度改性瀝青一般在常溫下都是固態(tài)，運(yùn)輸和儲(chǔ)存比較方便，傻瓜現(xiàn)場(chǎng)也不需要配備復(fù)雜的、功率很大的膠體磨一類的攪拌設(shè)備。母料的制作方法油兩種一是直接混溶法，二是溶劑法。具有工業(yè)上使用價(jià)值的改性瀝青母料在中國(guó)有兩類，即SBS改性瀝青和SBR改性瀝青。APP類無規(guī)共聚物改性瀝青沒有作成母料的價(jià)值，因?yàn)檫@一類材料本身就很容易溶解在瀝青中間；廢橡膠一類的改性瀝青也沒有作成母料的價(jià)值，因?yàn)檫@一類材料基本上不能很均勻的分散在瀝青中間。
母料法制作的改性瀝青可以在道路施工現(xiàn)場(chǎng)很方便的應(yīng)用。中國(guó)改性瀝青防水卷材生產(chǎn)廠很少采用母料法制作改性瀝青涂蓋材料，因?yàn)檫@一類生產(chǎn)廠本身具備比較完備的改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備。對(duì)于具有膠體磨的改性瀝青卷材廠，制作高濃度改性瀝青母料是很容易的。SBS和SBR改性瀝青母料的濃度一般答應(yīng)20％，母料與調(diào)稀用瀝青的混合預(yù)拌不再需要特殊的設(shè)備，只需在一定的溫度從下通過螺旋葉片攪拌就可以實(shí)現(xiàn)母料預(yù)瀝青的混溶。母料法生產(chǎn)改性瀝青的過程有兩個(gè)關(guān)鍵因素，一個(gè)是制備母料所用的設(shè)備和基質(zhì)瀝青與聚合物的相容性和穩(wěn)定性問題，如果母料中基質(zhì)瀝青與聚合物相容性不好或穩(wěn)定性不好，在母料冷卻、運(yùn)輸、儲(chǔ)存工程中，改性劑會(huì)發(fā)生離析，嚴(yán)重影響改性效果。另一個(gè)是穆拉瀝青與調(diào)稀用瀝青的相容性和穩(wěn)定性問題。在將母料加熱與其他瀝青調(diào)稀摻配的再加工過程中，如果摻配后的體系相容性或穩(wěn)定性不好，也會(huì)影響改性瀝青的性質(zhì)和它使用范圍，也就失去了改性瀝青母料的意義。
(3)溶劑法SBS和SBR改性材料都可以找到相近的溶劑將它們事先溶解或溶脹。中國(guó)改性瀝青行業(yè)使用膠體磨以前，溶劑法的使用非常廣泛，為中國(guó)油氈廠大量采用。
用溶劑法生產(chǎn)改性瀝青，其設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、上馬快，是小型改性瀝青企業(yè)首先選取的工藝流程。
隨著石油化工工業(yè)的發(fā)展，中國(guó)溶劑的生產(chǎn)也產(chǎn)生了很大的變化，現(xiàn)在選用能夠和橡膠相容的溶劑不是很困難。對(duì)普通橡膠具有良好的溶脹作用的溶劑以石油餾分為主，這些溶劑可以在混合料制備過程中非常穩(wěn)定，對(duì)瀝青的低溫柔性并沒有不良影響。具有良好的溶脹作用的溶劑和普通的橡膠碎片共同混合，降低了橡膠的內(nèi)聚力，然后，將這些混合物送入橡膠密煉機(jī)進(jìn)行混合密煉，密煉過程中加入瀝青，以這種工藝可以制得濃度超過50％得橡膠改性瀝青。不過，這種方法并不完全是溶劑法。
(4)乳液法部分交通部門使用SBR膠乳對(duì)瀝青進(jìn)行改性，在一個(gè)釜的中央和四周同時(shí)噴入瀝青和膠乳，這樣由于其中的水分不能及時(shí)蒸發(fā)，便形成了泡沫狀的瀝青膠乳混合液，粘度大大降低，有利于混合料的拌和。但由于這種改性瀝青泡沫是連續(xù)生產(chǎn)的，體積特別大，不能間歇的噴入拌和倉(cāng)中，所以它也就只適用于連續(xù)拌和機(jī)。另外在拌和過程中也會(huì)有水蒸氣揮發(fā)，同時(shí)會(huì)存在設(shè)備的腐蝕等問題。
(5)彈性體改性彈性體包括1、1.4-聚丁二烯(1，4-BR)添加氫成結(jié)晶聚乙烯。氫化共聚物見表。
表 氫化二烯烴-二烯烴共聚物
①B＝B1，4＝1，4-聚丁二烯嵌段；B1，2＝1，2-聚丁二烯嵌段；BMV＝中乙烯基(35~60％)聚丁二烯b嵌段；I＝聚1，4-聚異戊二烯嵌段。
②選擇性加氫，這種嵌段未被加氫2、以及(1)1，4-聚丁二烯環(huán)化、并構(gòu)化、環(huán)氧化、鹵化和氫鹵化、烯化反應(yīng)、離聚物改性、卡賓和氧硫基氯加代、氫化硅烷化、鍵合抗氧、以及烴化、加氫甲?；取?br> 苯乙烯類嵌段共聚物制備aS-B和S-I雙嵌段共聚物生產(chǎn)可采用兩條途徑，所得S-B雙嵌段共聚物表示如下
順序聚合法苯乙烯單體+引發(fā)劑→SSSSSSSSS-SSSSSSSSS-+丁二烯單體→SSSSSSSSSBBBBBBBBB-不同反應(yīng)速率法苯乙烯單體+丁二烯單體+引發(fā)劑→BBBBBBBBSB-BBBBBBBBSB-+苯乙烯單體→BBBBBBBBSBSSSSSSSSS-(2)SBS和SIS三嵌段共聚物生產(chǎn)可采用三種方法，所得SBS三嵌段共聚物表示如下順序聚合法苯乙烯單體+引發(fā)劑→SSSSSS-SSSSSS-+丁二烯單體→SSSSSSBBBBBBBBBB-SSSSSSBBBBBBBBBB-+苯乙烯單體→SSSSSSBBBBBBBBBSSSSSS-偶聯(lián)法SSSSSSBBBBBBBBBB-+偶聯(lián)劑→(S-B)nX其中X為官能度為n的連結(jié)點(diǎn)，許多活性化合物都可用來偶聯(lián)S-B-和S-I-共聚物負(fù)離子，但存在有些不希望的副反應(yīng)，因而難以得到高質(zhì)量的嵌段共聚物。若偶聯(lián)劑的官能團(tuán)為2，則偶聯(lián)嵌段共聚物是線型；若偶聯(lián)劑的官能團(tuán)大于2，則為輻射型產(chǎn)物。
多官能團(tuán)引發(fā)劑丁二烯單體+雙官能團(tuán)引發(fā)劑→-BBBBBBBB--BBBBBBBB-+苯乙烯單體→-SSSSSSBBBBBBBBBSSSSSS-3、SEBS和SEPS三嵌段共聚物的生產(chǎn)。由S-B-S嵌段共聚物能生產(chǎn)出很穩(wěn)定的類似物，其丁二烯中間段是由1，4-和1，2-異構(gòu)物組成，經(jīng)加氫后得到相應(yīng)的由乙烯和丁烯共聚物組(EB)成的飽和彈性體 同樣，SIS加氫可以生產(chǎn)出SEPS嵌段共聚物，與SEBS類似物具有相似的性能。
苯乙烯類嵌段共聚物與瀝青共混。在這種共混物中，嵌段共聚物的含量通常低于20％，即使含量為3％時(shí)也能顯著改善瀝青的性能。聚苯乙烯-彈性體嵌段共聚物使瀝青的韌性提高(特別是低溫韌性)、軟化點(diǎn)上升，滲透性降低，高溫下(例如屋頂用和公路用瀝青會(huì)遇到較高的溫度)的流動(dòng)傾向減弱，該嵌段共聚物還能提高瀝青的剛性、拉伸強(qiáng)度、延性以及回彈性，同時(shí)，共混物還能依然保持熔融粘度較低的特點(diǎn)，易于施工。當(dāng)嵌段共聚物的含量達(dá)到約5％時(shí)，形成聚合物網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)，共聚物從聚合物改性瀝青變?yōu)闉r青填充聚合物。正確選擇瀝青的牌號(hào)是非常重要的，通常當(dāng)瀝青中溶于石油醚組分中瀝青質(zhì)含量較低和/或芳香度較高時(shí)，這種瀝青是最好的。瀝青與聚苯乙烯-彈性體嵌段共聚物組成的共混物可以用于修路、屋頂防水等領(lǐng)域，其中SBS成本較低，應(yīng)用比較普遍。由于SEBS具有較好的紫外線穩(wěn)定性、抗氧性和熱穩(wěn)定性，所以，在屋頂和修路用瀝青中也可以使用SEBS。
此外還有聚合物、纖維、橡膠粉等改性方法；傳統(tǒng)技術(shù)存在的局限性摻加量限制在4～5％之間，不能完全滿足路用要求；另外工藝問題需要繁瑣的溶脹、膠體磨進(jìn)行高速剪切加工，儲(chǔ)存過程中出現(xiàn)離析等等問題。
高速公路瀝青路面早期破損問題，已成為影響我國(guó)公路健康發(fā)展的突出矛盾。不足之處主要表現(xiàn)在三個(gè)方面一是損壞時(shí)間早。有的建成使用后1-2年，就出現(xiàn)嚴(yán)重的損壞現(xiàn)象，個(gè)別路段通車當(dāng)年就出現(xiàn)大面積損壞，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命。二是損壞范圍寬。全國(guó)各地都不同程度地存在著路面過早損壞問題。三是損壞程度重。有的損壞不是局限在瀝青表面層，而是基層也發(fā)生損壞，不得不進(jìn)行路面重建。
高溫車轍破壞仍會(huì)成為今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)瀝青路面早期破壞的首禍，其主要原因是由于中面層失穩(wěn)造成的移動(dòng)、推移所致?？梢姡覈?guó)高速公路瀝青的早期損壞已令交通最高主管部門大傷腦筋，在瀝青路面的早期損壞中尤其以高溫車轍破壞最為突出，不僅南方，而且北方也出現(xiàn)了嚴(yán)重的車轍。這主要?dú)w結(jié)于四方面的原因1)罕見的歷史高溫。如01年我國(guó)北方遇到50年罕見歷史高溫；02年南方遇到100年罕見歷史高溫。全球氣候變暖的趨勢(shì)可能導(dǎo)致以后歷史罕見的高溫接踵而至。
2)超載重載的交通狀況愈演愈烈。現(xiàn)在實(shí)行的計(jì)重收費(fèi)實(shí)際表明了交通部門對(duì)超載重載交通狀況的無奈和默許。
3)高速公路的渠化交通特點(diǎn)和山區(qū)高速公路不可避免的長(zhǎng)大縱坡特點(diǎn)加劇了車轍。
4)《瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范JTJ 014-97》強(qiáng)調(diào)必須有一層懸浮密實(shí)的I型結(jié)構(gòu)防水，導(dǎo)致顧此失彼，車轍加劇。
為了解決以上問題，常用的解決車轍的方案有三種一是級(jí)配改良。級(jí)配改良是一柄雙刃劍，如果劍術(shù)不高超就可能提高了抗車轍性能，而產(chǎn)生了水損壞。
二是瀝青改性。瀝青改性的效果比較好，但存在瀝青與改性劑的相容性問題，為了達(dá)到更高的抗車轍性能，需要高劑量的改性劑，而高劑量的改性劑難以在瀝青中分散均勻，而且在運(yùn)輸途中和儲(chǔ)存過程中會(huì)出現(xiàn)改性劑與瀝青的分層離析，其性能反而不如基質(zhì)瀝青。另外存在成本較高的問題。
三是纖維增強(qiáng)。纖維增強(qiáng)的效果較好，同樣要達(dá)到更高的抗車轍性能時(shí)，需要高摻量的纖維，而高摻量的纖維難以在瀝青混合料中分散均勻，分散不均勻的纖維瀝青混合料不僅起不到增強(qiáng)作用，反而使結(jié)構(gòu)疏松強(qiáng)度降低。
目前國(guó)內(nèi)外抗車轍劑的研究可從下列對(duì)比文獻(xiàn)資料進(jìn)行了解1、摻加PR PLASTS抗車轍劑的瀝青混合料性能研究，作者，伍石生、徐希娟，機(jī)構(gòu)，西安公路研究所，西安市710054，刊名，公路.2005(1).-156-159，分類號(hào)，U414 TE626.86。文摘通過室內(nèi)試驗(yàn)，研究了摻加PR PLASTS抗車轍劑的AC-13I型瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)及其高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性。通過對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)摻加PRPLASTS抗車轍劑的瀝青混合料性能得到了顯著改善，特別是其瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度比SBS改性瀝青混合料提高了27.56％。結(jié)果表明PRPLASTS抗車轍劑適合鋪筑在大交通量、重載較多的路段以及夏季氣溫較高地區(qū)的高速公路上。
2、RS2000抗車轍改性瀝青，作者，盧鐵瑞、夏曉霞、趙之杰、楊明銳、白紅英，機(jī)構(gòu)，北京新橋技術(shù)發(fā)展公司，北京100088，刊名，石油瀝青.2005，19(1).-33-36，分類號(hào)，TQ323.7U414。文摘介紹了一種新型RS2000抗車轍瀝青改性劑、分析了該改性劑的化學(xué)組成。多家科研單位對(duì)RS2000天然瀝青改性瀝青及其瀝青混合料進(jìn)行了性能試驗(yàn)，結(jié)果表明RS2000天然瀝青改性瀝青與國(guó)外同類產(chǎn)品相比顯示了明顯的優(yōu)勢(shì).RS2000天然瀝青改性瀝青混合料表現(xiàn)了良好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及水穩(wěn)定性，抗車轍能力更為突出。該天然瀝青價(jià)格低，改性瀝青生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，在許多高等級(jí)公路工程中取得了良好的應(yīng)用效果，具有廣闊的應(yīng)用前景。
3、道路瀝青改性劑的試驗(yàn)評(píng)價(jià)，作者，袁宏偉、張宏武、沙愛民，機(jī)構(gòu)，長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院西安7lo064、山西省交通科學(xué)研究院，刊名，石油瀝青.2003，17(B04).-137-141，分類號(hào)，U414.75。文摘道路改性瀝青的種類繁多，為挑選出符合當(dāng)?shù)貧夂蚝椭剌d交通狀況的類型，采用了SBS、U-I、P.R和SBS+U-I四種改性劑與盤錦AH-90基質(zhì)瀝青、兩種評(píng)價(jià)方法(常規(guī)試驗(yàn)和SHRP試驗(yàn))進(jìn)行試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明SBS和U-I的復(fù)合改性劑較其它改性劑類型性能優(yōu)越，它能較大改善基質(zhì)瀝青的高溫抗車轍、低溫抗裂和中溫耐疲勞等性能，U-I的含量對(duì)其效果影響顯著。
4、AR-20瀝青改性劑性能評(píng)價(jià)，作者，劉柏泉、高敬崇等，機(jī)構(gòu)，廣州石油化工總廠研究所，廣州市510725；廣州市深藍(lán)公司，刊名，石油瀝青.2001，15(1).-35-37，分類號(hào)，U414.75TE626.86。文摘介紹了瀝青改性劑AR-20的基本性能，考察了AR-20對(duì)瀝青性能的影響，以及對(duì)瀝青混合料的抗車轍能力、對(duì)瀝青與碎石粘結(jié)力的改善作用。
5、采用PR瀝青混合料提高瀝青路面整體抗車轍能力，作者，劉玉柱、韓萍，機(jī)構(gòu)，山西省太祁高速公路有限公司，山西清徐030400；山西省交通科學(xué)研究院，山西太原030006，刊名，山西交通科技.2002(A01).-10-12，28，分類號(hào)，U416.217 U414。文摘對(duì)引起瀝青路面車轍變形的行車荷載，溫度及瀝青混合料高溫穩(wěn)定性3個(gè)主要因素進(jìn)行了分析，闡述了太祁高速公路屬特重交通的羅城-夏家營(yíng)段中面層采用改性瀝青混合料以提高路面整體抗車轍能力的必要性。對(duì)PR改性瀝青混合料的路用性能，施工工藝及控制指標(biāo)做了詳細(xì)敘述。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用于交通抗車轍的瀝青改性劑及其改性瀝青和瀝青混合料。
一種用于交通抗車轍的瀝青改性劑及其改性瀝青和瀝青混合料，其重量份組成為熱塑性彈性體乙烯基芳香烴-共軛二烯嵌段共聚物20～200份；聚烯烴5份～950份，熱塑性彈性體乙烯基芳香烴-共軛二烯嵌段共聚物為SBS、SIS、SEBS和/或SEPS，聚烯烴為PE、PP、EVA、APP、APAO、POE、HDPE、LDPE和/或LLDPE。
上述瀝青改性劑應(yīng)用時(shí)，加入基礎(chǔ)瀝青的重量百分比為1％～7％?；A(chǔ)瀝青可以是蒸餾法，溶劑脫瀝青法，氧化法，調(diào)和法以及這四種工藝之間的組合生產(chǎn)的瀝青。其中基礎(chǔ)瀝青的瀝青原料“原油”最好選擇中國(guó)原油為主要原油，其特性類似于環(huán)烷基原油、中間基原油，選擇包括石蠟基、環(huán)烷中間基、石蠟中間基等的原油為輔助原油；也可采用中東等國(guó)外原油。
上述瀝青改性劑的制備方法，包括如下步驟1)先將熱彈性體加熱至40℃；2)在20分/轉(zhuǎn)條件下，將聚烯烴加入熱塑性彈性體中，混合均勻；3)然后在10s內(nèi)將混合物升溫至80℃，再在15s內(nèi)升溫至150℃，最后在5s內(nèi)升溫至200℃；4)將混合物通過加熱熔融釜、開煉機(jī)、單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、亨舍爾混合機(jī)混合成型，造?；蚯衅螤羁梢詾榱Ｑb、片狀、板狀、塊狀等任何一種形狀，裝桶即得到成品。
本發(fā)明的抗車轍劑的作用機(jī)理一是集料增粘作用?？管囖H劑拌和時(shí)首先與集料干拌，部分熔融于集料表面，提高了集料的粘結(jié)性，相當(dāng)于對(duì)集料進(jìn)行了預(yù)改性；二是瀝青改性作用。抗車轍劑在濕拌和運(yùn)輸過程中，部分溶解或溶脹于瀝青中，形成膠結(jié)作用，從而達(dá)到提高軟化點(diǎn)溫度、增加粘度、降低熱敏性等瀝青改性的作用；二是纖維加筋作用。聚烯烴形成的微結(jié)晶區(qū)具有相當(dāng)?shù)膭哦龋诎韬瓦^程中部分拉絲成塑料纖維，在集料骨架內(nèi)搭橋交聯(lián)而形成纖維加筋作用；三是細(xì)集料骨架作用?？管囖H劑在施工中臨時(shí)軟化，然后這些顆粒在碾壓過程中熱成型，相當(dāng)于具有高粘附性的單一粒徑細(xì)集料填充了集料骨架中的空隙，增加了瀝青混合料結(jié)構(gòu)的骨架作用，同時(shí)降低了成型路面的滲透性；
四是變形恢復(fù)作用?？管囖H劑中的彈性成分在較高溫度時(shí)具有使路面的變形部分彈性恢復(fù)的功能，因而降低了成型瀝青路面的永久變形。
該抗車轍劑的實(shí)驗(yàn)方法1)集料放入實(shí)驗(yàn)室拌合器中，加熱至175-180℃；2)將相當(dāng)于礦料重量0.4％-0.6％的抗車轍劑加入拌和器中；3)干拌按常規(guī)方法拌和，在無添加劑的正常攪拌時(shí)間上，加上2-4秒；4)在172℃時(shí)加入瀝青，瀝青用量增加0.2％；5)濕拌按常規(guī)方式拌和，在無添加劑的正常攪拌時(shí)間上，加上0-12秒；6)按常規(guī)方式制造試件。
本發(fā)明的瀝青改性劑，在普通瀝青混合料中摻加1‰～6‰，即可顯著提高瀝青混合料的高溫性能即抗車轍性，動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到7000次以上，并改善抗水損壞性能、抗低溫開裂等性能，性價(jià)比高。低摻量時(shí)(1‰～3‰)維持最佳油石比不變。高摻量時(shí)(4‰～6‰)最佳油石比適當(dāng)增加0.1～0.2％。拌合時(shí)先加熱集料，再按比例加該車轍劑瀝青混合料添加劑，同時(shí)干拌90s，然后加瀝青濕拌90s，再加礦粉拌90s。和改性瀝青混合料試驗(yàn)相似，需要適當(dāng)提高試驗(yàn)溫度，集料加熱溫度和瀝青加熱溫度各提高10℃左右。一般情況下，摻加該車轍劑瀝青混合料添加劑后，集料和礦粉加熱溫度為180～250℃，瀝青加熱溫度為160～190℃，拌和溫度為140～200℃，試件成型溫度為150～180℃。
混合料的路面施工工藝●被攤鋪路面的表面溫度≥6℃●室外溫度≥6℃●避免在大風(fēng)天氣施工●混合料運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)溫度167℃●攤鋪溫度150-170℃●初始碾壓溫度150-170℃，緊跟碾壓●碾壓終了溫度110-125℃，必須緊湊安排壓實(shí)，在降至此溫度之前完成壓實(shí)●開放交通溫度90-100℃；在路口或有重載車時(shí)，溫度更低些相對(duì)瀝青改性而言，不需添加瀝青改性設(shè)備，而且可以顯著降低生產(chǎn)過程中能耗和損耗，更可長(zhǎng)期庫存，避免了改性瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性差的問題；不影響配合比設(shè)計(jì)在任何摻量下不改變?yōu)r青混合料的級(jí)配，僅需對(duì)油石比進(jìn)行微調(diào)；施工工藝簡(jiǎn)單；直接投入法實(shí)現(xiàn)了隨欲而加。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1按重量稱取SBS，50份；SIS，50份；SEBS，50份；SEPS，50份；PE，5份。先將熱彈性體加熱至40℃；在20分/轉(zhuǎn)條件下，將聚烯烴加入熱彈性體中，混合均勻；然后在10s內(nèi)將混合物升溫至80℃，再在15s內(nèi)升溫至150℃，最后在5s內(nèi)升溫至200℃；將混合物冷卻，擠塑成型，裝桶，得到成品。
實(shí)施例2按重量稱取SBS，20份；PE，300份；APP，100份；LCDPE，100份；EVA，50份。制備過程、條件同實(shí)施例1。
實(shí)施例3按重量稱取SIS，30份；SEBS，80份；SEPS，10份；PE，50份；HDPE，100份；PP，300份；PE，200份；LDPE，200份。制備過程、條件同實(shí)施例1。
實(shí)施例所得成品性能測(cè)試按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法，在拌合溫度為180℃，擊實(shí)溫度為150℃下，進(jìn)行馬歇爾最佳瀝青用量設(shè)計(jì)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見附表，按結(jié)果分析最終確定AC-20瀝青混合料的最佳油石比為4.3％。
AC-20瀝青混合料配合比采用70號(hào)重交瀝青，經(jīng)檢測(cè)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)對(duì)70號(hào)道路石油瀝青A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
AC-20瀝青混合料配合比采用石灰?guī)r10-20mm碎石、10-15mm碎石、5-10mm碎石、0-5石屑。經(jīng)檢測(cè)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)對(duì)瀝青面層用集料質(zhì)量要求。
AC-20彩色瀝青混合料填料采用石灰石礦粉，經(jīng)檢測(cè)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)對(duì)瀝青面層用填料質(zhì)量要求。
1、AC-20混合料級(jí)配類型
2、AC-20混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果
通過上表可以看出，摻加本發(fā)明的瀝青改性劑后，瀝青混合料的抗車轍性能顯著提高。對(duì)于常規(guī)的重交瀝青面層，摻量為3‰，60℃0.7MPa的動(dòng)穩(wěn)定度可以達(dá)到5000次/mm，摻量為1‰，60℃0.7MPa的動(dòng)穩(wěn)定度可以達(dá)到7000次/mm。
3、AC-20混合料凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果
通過上表可以看出，摻加本發(fā)明的瀝青改性劑后，瀝青混合料添加劑的劈裂強(qiáng)度絕對(duì)值和凍融劈裂殘留強(qiáng)度比都有所提高。
4、抗低溫彎曲性能(-10℃)
通過上表可以看出，摻加本發(fā)明的瀝青改性劑后，瀝青混合料的彎拉強(qiáng)度和勁度模量指標(biāo)有所提高，但提高幅度不大，彎拉應(yīng)變等指標(biāo)變化不大，說明本發(fā)明的瀝青改性劑后對(duì)瀝青混合料的低溫性能有所改善。
權(quán)利要求
1.一種用于交通抗車轍的瀝青改性劑及其改性瀝青和瀝青混合料，其重量份組成為熱塑性彈性體乙烯基芳香烴-共軛二烯嵌段共聚物20～200份；聚烯烴5份～950份，熱塑性彈性體熱塑性彈性體乙烯基芳香烴-共軛二烯嵌段共聚物為SBS、SIS、SEBS和/或SEPS，聚烯烴為PE、PP、EVA、APP、APAO、POE、HDPE、LDPE和/或LLDPE。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瀝青改性劑及其改性瀝青和瀝青混合料，其特征是使用時(shí)，加入基礎(chǔ)瀝青的重量百分比為1％～7％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瀝青改性劑及其改性瀝青和瀝青混合料，其特征是基礎(chǔ)瀝青可以是蒸餾法，溶劑脫瀝青法，氧化法，調(diào)和法以及這四種工藝之間的組合生產(chǎn)的瀝青。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瀝青改性劑及其改性瀝青和瀝青混合料，其特征是生產(chǎn)基礎(chǔ)瀝青的瀝青原料原油最好選擇中國(guó)原油為主要原油，其特性類似于環(huán)烷基原油、中間基原油；選擇包括石蠟基、環(huán)烷中間基、石蠟中間基的原油為輔助原油。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瀝青改性劑及其改性瀝青和瀝青混合料，其特征是在普通瀝青混合料中的摻加量為礦料重量的1‰～6‰。
6.制備權(quán)利要求1所述的瀝青改性劑的方法，包括如下步驟1)先將熱塑性彈性體加熱至40℃；2)在20分/轉(zhuǎn)條件下，將聚烯烴加入熱彈性體中，混合均勻；3)然后在10s內(nèi)將混合物升溫至80℃，再在15s內(nèi)升溫至150℃，最后在5s內(nèi)升溫至200℃；4)將混合物通過加熱熔融釜、開煉機(jī)、單螺桿擠出機(jī)、雙螺桿擠出機(jī)、亨舍爾混合機(jī)混合成型，造?；蚯衅尚?，形狀可以為粒裝、片狀、板狀、塊狀或任何一種形狀，裝桶即得到成品。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瀝青改性劑及其改性瀝青和瀝青混合料，該抗車轍劑的實(shí)驗(yàn)方法1)將集料放入實(shí)驗(yàn)室拌合器中，加熱至175-180℃；2)將相當(dāng)于礦料重量1‰～6‰的抗車轍劑加入拌和器中；3)干拌按常規(guī)方法拌和，在無添加劑的正常攪拌時(shí)間上，加上2-4秒；4)在172℃時(shí)加入瀝青，瀝青用量增加0.2％；5)濕拌按常規(guī)方式拌和，在無添加劑的正常攪拌時(shí)間上，加上0-12秒；6)按常規(guī)方式制造試件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瀝青改性劑及其改性瀝青和瀝青混合料，其特征是拌合時(shí)先加熱集料，再按比例加該車轍劑瀝青混合料添加劑，同時(shí)干拌90s，然后加瀝青濕拌90s，再加礦粉拌90s；摻加該車轍劑瀝青混合料添加劑后，集料和礦粉加熱溫度為180～250℃，瀝青加熱溫度為160～190℃，拌和溫度為140～200℃，試件成型溫度為150～180℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的瀝青改性劑及其改性瀝青和瀝青混合料，其路面施工工藝1)被攤鋪路面的表面溫度≥6℃；2)室外溫度≥6℃；3)避免在大風(fēng)天氣施工；4)混合料運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)溫度167℃；5)攤鋪溫度150-170℃；6)初始碾壓溫度150-170℃，緊跟碾壓；7)碾壓終了溫度110-125℃，必須緊湊安排壓實(shí)，在降至此溫度之前完成壓實(shí)；8)開放交通溫度90-100℃；在路口或有重載車時(shí)，溫度更低些。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于交通抗車轍的瀝青改性劑及其改性瀝青和瀝青混合料，其重量份組為熱塑性彈性體乙烯基芳香烴－共軛二烯嵌段共聚物20～200份；聚烯烴5份～950份，熱塑性彈性體乙烯基芳香烴－共軛二烯嵌段共聚物為SBS、SIS、SEBS和/或SEPS，聚烯烴為PE、PP、EVA、APP、APAO、POE、HDPE、LDPE和/或LLDPE。本發(fā)明還公開了該瀝青改性劑的制備方法。本發(fā)明的瀝青改性劑，加入基礎(chǔ)瀝青的重量百分比為1％～7％；在普通瀝青混合料中摻加1‰～6‰，即可顯著提高瀝青混合料的高溫性能和抗車轍能力，并改善抗水損壞和抗低溫開裂等性能，性價(jià)比高。相對(duì)瀝青改性而言，不需添加瀝青改性設(shè)備，而且可以顯著降低生產(chǎn)過程中能耗和損耗，更可長(zhǎng)期庫存，避免了改性瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性差的問題；不影響配合比設(shè)計(jì)，在任何摻量下不改變?yōu)r青混合料的級(jí)配，僅需對(duì)油石比進(jìn)行微調(diào)；施工工藝簡(jiǎn)單；直接投入法實(shí)現(xiàn)了隨欲而加。
文檔編號(hào)E01C7/00GK101063000SQ20061008006
公開日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2006年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月30日
發(fā)明者趙欣平, 湯惠工, 何唯平 申請(qǐng)人:深圳市海川實(shí)業(yè)股份有限公司, 深圳海川工程科技有限公司