專利名稱：鋪路粘結劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋪路粘結劑組合物和制備該組合物的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及高硫鋪路粘結劑組合物，其含有硫增塑劑，例如瀝青，以及在室溫的寬范圍內(nèi)保持非流動性質(zhì)的組合物，本發(fā)明還涉及用這些組合物制備粘結劑的方法。
粘結劑組分通常是瀝青基組合物，其可包括某些添加劑。瀝青通常被描述為是一種暗黑色到黑色的膠粘物質(zhì)，它具有固體、半固體或液體一致性，其中主要組分是瀝青，它們是天然產(chǎn)生的或作為精制石油的殘余物得到。其中在多孔巖石中產(chǎn)生瀝青的天然沉積物被稱之為巖瀝青。石油瀝青是在石油蒸餾中得到的部分殘余物。瀝青膠粘劑是一種石油瀝青，它經(jīng)精制以滿足用于鋪路、工業(yè)和特殊用途的技術規(guī)范。
鋪路材料的骨料組分通常是任何硬的、惰性的礦物質(zhì)，用于以分級碎片形成的混合。骨料組分可包括沙、砂礫、碎石、珊瑚和礦渣。
瀝青用作鋪路材料的粘結劑的限制之一是在室溫的寬范圍內(nèi)發(fā)生軟化和流動，該限制使得這類常規(guī)瀝青基材料的運輸困難或甚至不可能，它還可產(chǎn)生嚴重的環(huán)保問題。然而，粘結劑材料的方便運輸是需要的，因為鋪路通常在遠離獲得瀝青的位置的場所進行。以較小粒度、固化、非粘性和非流動材料形式運輸粘結劑材料有助于鋪路粘結劑的運輸，甚至在運輸?shù)竭h離瀝青源的地方。
瀝青和硫用于生產(chǎn)粘結劑，它們通常以液體形式運輸。這類運輸需要特殊的容器和條件。人們需要生產(chǎn)加入所需數(shù)量的瀝青和硫的粘結劑，它們在室溫的寬范圍內(nèi)保持固體、非粘稠和非流動形式，由此使粘結劑可通過常規(guī)用于通常固體運輸?shù)姆椒ǚ奖愕亻L距離運輸。
瀝青添加劑用于使粘結劑材料在室溫下降低流動性。硫就是一種這樣的添加劑，多年來它一直作為少量的粘結劑組分加入粘結劑中。然而，混合瀝青與硫混合存在許多問題，部分問題是由瀝青和硫的不同密度產(chǎn)生的。在某些混合物中，硫由于其較大密度的原因而與瀝青相分離。因此，貧硫粘結劑保持著瀝青的軟化和流動性質(zhì)，這使得對粘結劑的處理和運輸都發(fā)生困難或不可能。人們也嘗試使用細粉碎的鈣基材料以使硫添加劑保持均勻分散在瀝青中。例如碎石灰石就可用于該用途，然而，使用鈣基材料被認為可導致硫化鈣和多硫化鈣的形成，這將有害于路面的壽命。
此外，人們已知富硫粘結劑會有害地影響鋪路材料的質(zhì)量和壽命。此外，如果硫在粘結劑中的數(shù)量超過一定的極限，硫用作組分將不可接受地增加粘結劑材料的成本并使之浪費。例如，在粘結劑中硫的重量濃度不明顯超過50％，現(xiàn)有技術認為硫與瀝青重量比大于1.5∶1則會增加成本，并且還會使粘結劑中富含硫而有害地影響瀝青。除非另有說明，隨后作為百分數(shù)給出的濃度都應理解為重量百分數(shù)，此外，含有超過52％硫的硫-瀝青混合物通常對低于115.5℃(240°F)的壓制溫度太敏感。
對于硫作為鋪路粘結劑中的添加劑的作用除了有關的經(jīng)濟問題考慮之外，瀝青的使用也涉及經(jīng)濟因素。例如，使用瀝青作為鋪路粘結劑中的主要組分的用途通常會受石油生產(chǎn)類型經(jīng)常波動的不利影響。此外，從長遠來看，有限的石油供應會威脅以瀝青作為主要組分的鋪路粘結劑的生存能力。石油產(chǎn)品的有利利用是另一有害影響瀝青作為鋪路粘結劑中主要組分應用的因素。例如，在美國維修、更新和保護高速公路和街道路面每年需要約3千萬噸瀝青膠粘劑。瀝青膠粘劑以合理成本以漿狀物獲得，因為瀝青膠粘劑是石油精制中的殘余物，某些石油精制殘余物僅可經(jīng)濟地用于生產(chǎn)瀝青膠粘劑。然而，目前更高百分比的石油被用于生產(chǎn)其它更有利潤的石油產(chǎn)品，例如石油焦，隨著這種趨勢的持續(xù)，預計甚至在恒定的需求下瀝青膠粘劑的價格將增加，這一點可以從過去23年中瀝青膠粘劑平均價格的漲升過程得到印證，在此期間，價格由1968年的約$23/噸上漲到2000年(至2月)的約$152/噸，增加約561％。然而，人們普遍認為目前還沒有經(jīng)濟的鋪路粘結劑可替代瀝青膠粘劑，且尚沒有低級的瀝青鋪路粘結劑可有效地替代高級的瀝青鋪路粘結劑。
因此，目前需要一種具有如下特性的鋪路粘結劑。首先這些粘結劑可以在進行貯存和運輸?shù)氖覝氐膶挿秶鷥?nèi)以非粘稠和非流動形式生產(chǎn)，具有這些非粘稠和非流動性質(zhì)的粘結劑可方便地長距離運輸而避免污染問題，所述污染問題是由在室溫下軟化和流動的其它形式的粘結劑的發(fā)散和溢出而引起；其次，在這些鋪路粘結劑中的瀝青應至多作為少量組分加入以降低對石油的依賴性和成本；第三，用于鋪路粘結劑的添加劑應基本上不是那種已知能直接或與其它粘結劑組分混合時會有害地影響路面質(zhì)量和壽命的添加組分；最后，鋪路粘結劑不應包含那種以消耗有用的資源為代價而得到的添加劑，而是使用靠回收本應拋棄的廢料而獲得的添加劑。
發(fā)明簡述針對現(xiàn)有技術的目前狀況，尤其針對至今未解決的問題和需要開發(fā)了本發(fā)明。
根據(jù)本文具體化和廣泛描述的本發(fā)明，本發(fā)明的鋪路粘結劑組合物含有濃度不低于60％的硫、碳基增塑劑，例如瀝青和細礦物組分，例如細氧化硅材料、飛灰和它們的混合物。在本發(fā)明鋪路粘結劑的部分實施方案中含有烴基增塑劑，其包括瀝青和至少一種有機添加劑的混合物。根據(jù)本發(fā)明，鋪路粘結劑通過混合至少硫、烴基增塑劑和細礦物組分和固化流體混合物以形成如錠或石片狀等多種形式之一的鋪路粘結劑。
由如下的描述、附圖和權利要求書本發(fā)明的這些特征和優(yōu)點將變得更加清楚，或可以由下文所述的本發(fā)明的實踐中理解。
優(yōu)選實施方案的詳細描述本發(fā)明涉及含有硫和瀝青的鋪路粘結劑的生產(chǎn)，其中瀝青相比于硫濃度而言是少量組分。本發(fā)明的鋪路粘結劑還含有例如作為硬化劑的飛灰和瑪脂(mastic)材料形成物的物質(zhì)，。用于生產(chǎn)本發(fā)明鋪路粘結劑的方法的實施方案包括混合液體瀝青和例如飛灰的物質(zhì)，再與液體硫混合，隨后形成錠、條、丸、片、球或其它小形狀的最終的鋪路粘結劑產(chǎn)品，由于它們在室溫的寬范圍下的非流動性質(zhì)，它們適合于在室溫下貯存和運輸。本發(fā)明的最終鋪路粘結劑產(chǎn)品可貯存在產(chǎn)地或在遙遠的地方，可堆放或貯存在容器中，例如袋、罐和桶中運輸和貯存，因為在運輸和貯存中最終產(chǎn)品的單個小形體可保持疏松、非流動、非粘稠，避免了產(chǎn)生液體瀝青或液體硫。
本發(fā)明鋪路粘結劑實施方案的應用包括它們在熱混合裝置中的使用，在該裝置中生產(chǎn)出用于運輸和提供給鋪路地點的鋪路材料如瀝青混凝土。本發(fā)明鋪路粘結劑的其它應用包括單獨地或與其它鋪路材料一起在道路位置鋪路操作中的應用。另一種用途包括就地或遠地貯存。本發(fā)明的鋪路粘結劑的貯存允許它們大量囤積，以便將它們可大量運輸?shù)竭b遠的地方。本發(fā)明鋪路粘結劑各種實施方案的性質(zhì)使得鋪路粘結劑可長距離地運輸，例如通過選自下列各種常規(guī)方式中的一種來運輸，例如鐵路、汽車、卡車、船和飛機，橫穿大洋和大陸運送。本發(fā)明的鋪路粘結劑便于大量貯存和運送的特性包括其非粘稠和非流動性質(zhì)。
附

圖1示意說明本發(fā)明生產(chǎn)鋪路粘結劑方法的一種可能的實施方案。在一個實施方案中，鋪路粘結劑含有飛灰，一種細礦物組分，將其作為原料貯存在容器101中；以及瀝青，一種碳基增塑劑，作為液體原料貯存在罐102中；和硫，作為液體原料貯存在罐104中。應理解罐102和104是適當配置的以便分別適用于貯存和提供液體瀝青和液體硫。因此，這些罐可配備在附圖1中描述的實施方案中未示出的攪拌器和加熱系統(tǒng)，因為瀝青和硫的熔點是已知的，用于熔化和使這些物質(zhì)保持液體狀態(tài)的裝置在現(xiàn)有技術中也是已知的。
飛灰是細粉碎的礦物殘余物，它在燃燒粉煙煤的發(fā)電裝置中作為廢料得到。在美國燃煤發(fā)電裝置是飛灰的主要產(chǎn)生者，這些裝置每年必需廢棄大量的飛灰，這不但增加了發(fā)電的成本，而且還產(chǎn)生了處置廢棄物的問題。本發(fā)明的鋪路粘結劑和生產(chǎn)方法有效地采用在發(fā)電裝置中通過燃燒煤產(chǎn)生的飛灰，使用這些飛灰作為鋪路粘結劑的組分。
飛灰是本發(fā)明的鋪路粘結劑的優(yōu)選細礦物組分，但根據(jù)本發(fā)明的方法，鋪路粘結劑還可使用其它細礦物組分，例如氧化硅基物質(zhì)，尤其是可以氧化硅物質(zhì)和飛灰與氧化硅物質(zhì)的混合物來制備。雖然具有寬范圍粒度的細礦物組分可用于本發(fā)明的鋪路粘結劑和生產(chǎn)方法，但優(yōu)選使用粒度為200目或更細的細礦物組分，例如矽砂粉用于舉例但不是限制。該細礦物組分的實例是A型氧化硅物質(zhì)、F型氧化硅物質(zhì)和F型飛灰和陶瓷粘土，例如高嶺土。
瀝青是本發(fā)明的優(yōu)選烴基增塑劑，瀝青膠粘劑是用于本發(fā)明鋪路粘結劑實施方案的增效劑的最優(yōu)選形式。瀝青膠粘劑通?？s寫為術語AC-xx瀝青，它由石油公司提供。在AC瀝青描述中的“符號xx”表示與瀝青粘度有關的數(shù)字。瀝青，例如AC-20和AC-10瀝青是用作本發(fā)明烴基增塑劑的瀝青的優(yōu)選形式?？捎米鞅景l(fā)明鋪路粘結劑配方組分的瀝青的其它形式包括，例如但不限于，AC-1.75、AC-2.5、AC-5、AC-30、AC-40、AC-80和AC-120瀝青?？捎米鞅景l(fā)明鋪路粘結劑配方組分的烴基增塑劑的其它形式包括，例如但不限于，重質(zhì)原油、燃料油，例如重質(zhì)原油和燃料油與至少一種上述AC瀝青的混合物。
本文使用AC-xx分級體系僅用來舉例說明可用于本發(fā)明的瀝青的實例，并不是限制瀝青類型就為該具體等級。根據(jù)其它命名，例如PG等級表征的瀝青也在本發(fā)明可使用的烴基增塑劑范圍內(nèi)。此外，象例如石油瀝青(bitumen)和黑瀝青(gilsonite)這樣的物質(zhì)也可用作本發(fā)明烴基增塑劑的實例。
本發(fā)明的鋪路粘結劑還可用其它烴基增塑劑制備，其中瀝青是以多數(shù)的組分加入增塑劑混合物中。這些增塑劑包括但不限于，例如瀝青和妥爾油瀝青的混合物、瀝青和環(huán)狀飽和烴的混合物、瀝青和環(huán)狀不飽和烴的混合物、瀝青和多環(huán)飽和烴的混合物、瀝青和不飽和多環(huán)烴的混合物以及瀝青和焦油的混合物的混合物產(chǎn)品。
用作本發(fā)明鋪路粘結劑配方的組分的其它烴基增塑劑包括，但不限于，至少一種如上所述的瀝青和聚合或可聚合物質(zhì)的混合物，其中瀝青是加入增塑劑混合物的多數(shù)組分。該聚合或可聚合物質(zhì)的實例包括但不限于，苯乙烯單體(乙烯基甲苯)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、乙烯乙酸乙烯酯(ethylvinylacetate)(EVA)、Exxon101和Exxon103，它們是合適的物質(zhì)或其它乙烯基芳烴。
用作本發(fā)明鋪路粘結劑配方的組分的其它烴基增塑劑包括，僅用于舉例，至少一種上述AC瀝青和至少一種雜環(huán)化合物，例如呋喃、二氫呋喃和該雜環(huán)化合物的衍生物的混合物生成的產(chǎn)物，其中瀝青是加入增塑劑混合物的多數(shù)組分。除了呋喃和二氫呋喃之外，這些雜環(huán)化合物還包括糠醛和3-(2-呋喃基)丙烯醛。
用作本發(fā)明鋪路粘結劑配方的組分的其它烴基增塑劑還包括至少一種上述AC瀝青和至少一種脂族、烯烴或芳烴物質(zhì)的混合物生成的產(chǎn)物。
在一實施方案中，硫最優(yōu)選是元素硫，它可以是商業(yè)級的，結晶或無定形的。提供適用于本發(fā)明的組合物和方法的硫的來源包括原始的硫源和回收的硫源。
在附圖1中描述的實施方案中，來自容器101的原料通過帶有自動投料性質(zhì)的稱重漏斗110和通過螺旋器112輸送到混合單元150中，容器101的一種實例是散裝儲倉，但其它構造成可控制地提供細物料的貯存裝置也可用作容器101。螺旋器112在本發(fā)明的其它實施方案中可被合適的泵代替。此外，根據(jù)容器101中的原料的大小和流動性質(zhì)，其它實施方案可考慮用泵和螺旋器的結合操作。在本發(fā)明的一項實施方案中，由容器101輸送到混合單元150的原料被循環(huán)從而使物質(zhì)流與測量裝置115產(chǎn)生相互作用，在一實施方案中，測量裝置115是計量裝置。此外，測量裝置115具體可以是帶秤或類似的測量裝置，本領域技術人員應理解測量裝置115可作為螺旋器112的部分包含在其中。
來自罐102的原料輸送到混合單元150，在一實施方案中，輸送過程用合適的泵120完成，雖然液體瀝青還可以通過重力驅動來輸送液體流。隨原料由罐102輸送到混合單元150，液體流循環(huán)從而使物質(zhì)流與測量裝置125，例如質(zhì)量測量計相互作用。在一實施方案中，液體瀝青優(yōu)選以約115℃(約229°F)～約180℃(約356°F)的溫度范圍保持在罐102中。更優(yōu)選罐102具有約140℃(約284°F)～約160℃(約320°F)的溫度范圍，最優(yōu)選具有約149℃(約300°F)的溫度。本領域的技術人員應理解當來自罐102的溫度超過約310°F的原料與液體硫混合時，該操作必須在控制的環(huán)境，例如密閉容器中進行，從而析出的H2S(g)不會存在安全問題。罐102中的液體瀝青使用多級攪拌器攪拌，溫度用加熱器，例如罐102周圍的熱油夾套提供的熱量保持。
在附圖1中說明的一實施方案中，混合單元150具體可以是兩個亞單元，在該實施方案中，來自容器101的物質(zhì)和來自罐102的液體輸送到增濕箱152中，在一實施方案中，它是重力進料增濕箱?；旌衔镫S后輸送到混合器154，一種可能類型的混合器154是管線內(nèi)的混合器，例如已知稱為Komax的混合器。應理解，可以采用混合單元150、增濕箱152和混合器154的各種其它實施方案。
在混合單元150產(chǎn)生的混合物是“地瀝青砂膠(asphaltmastic)的”類型，本文的術語“地瀝青砂膠”用于描述瀝青和細礦物物質(zhì)以這樣一種比例混合的混合物，即使得材料如果需要，可熱傾倒和用泥鏟壓緊。術語“瑪脂材料”是指烴基增塑劑與細礦物組分的混合物，它具有作為瑪脂材料一種實施方案的地瀝青砂膠所具有的性質(zhì)。
來自罐104的原料物質(zhì)還與在混合單元150中產(chǎn)生的混合物混合，雖然該原料也可以通過重力驅動來輸送，但是該原料物質(zhì)的輸送在一實施方案中用合適的泵130完成。在原料由罐104輸送時，優(yōu)選使液體流循環(huán)，從而使物質(zhì)流與測量裝置127，例如質(zhì)量流動計產(chǎn)生相互作用。
如現(xiàn)有技術中已知的那樣，液體物質(zhì)，例如液體硫和液體瀝青可通過保持管道中的合適溫度和壓力條件用液體本身循環(huán)。在大多數(shù)環(huán)境中，這些條件通過合適絕緣或熱跟蹤流過這些液體循環(huán)的管線實現(xiàn)，其它適用于實現(xiàn)相同目的的方法在現(xiàn)有技術中是已知的。
在本發(fā)明的一實施方案中，在選擇性步驟中，來自罐102的原料通過向在罐102的物質(zhì)中加入增塑物質(zhì)增塑，所說的增塑物質(zhì)為例如至少一種物質(zhì)苯乙烯單體(乙烯基甲苯)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、Exxon101和Exxon103來增塑。在本發(fā)明的另一實施方案中，來自罐104中的原料物質(zhì)選擇性地通過向罐104的物質(zhì)中加入增塑物質(zhì)(例如至少一種物質(zhì)苯乙烯單體(乙烯基甲苯)、PET、EVA、Exxon101和Exxon103)增塑，它們是專有物質(zhì)或其它乙烯基芳烴。在本發(fā)明的另一實施方案中，如上所述的有關每種該原料的增塑方法，來使自罐102的原料物質(zhì)選擇性地在罐102中增塑，來自罐104的原料物質(zhì)在罐104中增塑，應理解加入增塑劑物質(zhì)是選擇性步驟，它們可以全部省去。
在混合單元150中產(chǎn)生的流體混合物與來自罐104的液體硫在混合器156中混合，在一實施方案中，混合器156是管線中的混合器，例如已知稱為Komax的混合器。本發(fā)明的細礦物組分的實施方案是用于液體鋪路粘結劑的填料，它能夠以均勻形式固化。本發(fā)明液體鋪路粘結劑組合物優(yōu)選加工成凝膠形式，它在混合時表現(xiàn)為觸變流體。優(yōu)選使用低至中等剪切混合以保持所述的優(yōu)選流體條件，高剪切混合條件通常導致觸變特征惡化甚至消失。液體鋪路粘結劑的凝膠形式的一項優(yōu)點是在至多2小時的時間內(nèi)未觀察到由于密集物質(zhì)的沉降而導致的分離或甚至產(chǎn)生不均勻性。鑒于喪失凝膠形式被認為并不是決定性的不穩(wěn)定，因此凝膠形式是本發(fā)明新組合物的非常有利的特征，它大大有利于液體鋪路粘結劑的操作，和隨后形成不連續(xù)的固體鋪路粘結劑單元，所述單元具有構成本發(fā)明鋪路粘結劑結合物特征的強度、非粘稠和非流動性質(zhì)。
混合器156產(chǎn)生用于形成最終鋪路粘結劑的原料物質(zhì)，所述鋪路粘結劑具有各種形式，包括但不限于，錠、條、丸、片、球或其它適合于貯存和運輸?shù)淖罱K鋪路粘結劑產(chǎn)品的其它形式。在一實施方案中，這些最終鋪路粘結劑產(chǎn)生的形式具有較小的易處理尺寸。僅用于舉例，在一實施方案中，最終鋪路粘結劑產(chǎn)品的大小使得每個單元暴露約0.25英寸2～約4英寸2的表面積，應考慮還可生產(chǎn)出其它不同尺寸和形式的最終鋪路粘結劑產(chǎn)品。
在一實施方案中，來自混合器156的原料成形為固體單元，例如，僅用于舉例，顆粒、錠、條和片。相反，目前尚未得知現(xiàn)有的常規(guī)鋪路粘結劑是以任何這些有用的形式存在或提供。根據(jù)附圖1中所示的實施方案，通過循環(huán)在混合器156中產(chǎn)生的原料再經(jīng)過冷卻體系160，從而使液體隨著傳送帶158的傳送硬化成易碎的物質(zhì)，隨后將其破碎成分散的單元，包括如上所述的較小尺寸的單元，形成條和片。錠可通過使混合器156獲得的液體進行已知的錠生產(chǎn)方法，例如旋轉成形，和用錠生產(chǎn)裝置，例如已知名稱為AccDrop和Sandvik旋轉成形器加工形成。顆粒通過使混合器156得到的液體經(jīng)常規(guī)的造粒器處理形成。片通過使混合器156得到的液體經(jīng)常規(guī)裝置，例如橡膠、復合物或金屬帶處理成形。
本發(fā)明的鋪路粘結劑優(yōu)選通過將約82％硫、約9％瀝青和約9％細礦物組分進行混合來生產(chǎn)。本發(fā)明的鋪路粘結劑通過將約60％～約98％的硫和約1％～約30％數(shù)量的瀝青膠粘劑和平衡量的，但通常范圍為約1％～約33％的細礦物組分如飛灰、氧化硅物質(zhì)、飛灰和氧化硅物質(zhì)的混合物的混合來生產(chǎn)。優(yōu)選范圍為約70％～約90％的硫，約2.5％～約20％的瀝青和平衡量的但通常范圍為約2.5％-～20％的細礦物組分。更優(yōu)選范圍為約75％～約90％的硫，約5％～約12％的瀝青和平衡量的，但通常范圍為5％～約12％的細礦物組分。增塑物質(zhì)的總量在本發(fā)明的實施方案中可以為0％～約10％。
應理解附圖1中所示的示意圖中的物質(zhì)流動管線在實踐中具體是螺旋器體系或類似的裝置，其在循環(huán)液體的流變學需要該類裝置時產(chǎn)生或有利于產(chǎn)生循環(huán)。此外，在附圖1描述的實施方案中，物質(zhì)流動管線連接是由現(xiàn)有技術中已知的合適端口構成，例如在混合單元150中產(chǎn)生的液體混合物可通過渦旋注射器端口輸送到液體硫原料管線中。
可以適當結合使用壓制、壓碎、破碎裝置和進一步用于控制和使最終鋪路粘結劑的大小標準化的其它裝置，從而替代或附設于傳送帶158和冷卻體系160之外。然而，本發(fā)明的組合物和方法的優(yōu)點之一是最終生成的鋪路粘結劑可容易地用少量設備組和相比于生產(chǎn)其它粘結劑所需的設備而言，更為少量的設備來生產(chǎn)。
在制備本發(fā)明的鋪路粘結劑的方法的實施方案中，冷卻體系160是水基冷卻系統(tǒng)，包括水槽和水流系統(tǒng)，例如灑水系統(tǒng)，它降低了混合器156中產(chǎn)生的液體原料隨傳送帶158傳送時的溫度。在一實施方案中，水基冷卻系統(tǒng)以一種使使冷卻水基本上不直接與液體鋪路粘結劑組合物接觸的方式來設計。該設計可通過例如將混合器156中得到的鋪路粘結劑組合物沿傳送帶循環(huán)來實現(xiàn)，其中僅傳送帶的外部底部部分與冷卻水相接觸，熱量隨后由傳送帶中的粘結劑組合物通過傳送帶材料傳遞到冷卻水。用于本發(fā)明的傳送帶的實例包括U形傳送帶、平型傳送帶、不銹鋼帶傳送帶和橡膠傳送帶。此外，還可使用一個或多個風扇作為冷卻系統(tǒng)部分。根據(jù)冷卻系統(tǒng)的具體實施方案和如何將來自混合器156的液體鋪路粘結劑輸送到該冷卻系統(tǒng)，固化過程通常在約1分鐘～10分鐘內(nèi)完成。
在本發(fā)明的一實施方案中，混合器156產(chǎn)生的液體原料轉送到造粒單元，例如造粒轉筒單元，以產(chǎn)生顆粒形式的固體鋪路粘結劑。
本發(fā)明生產(chǎn)的鋪路粘結劑具有在低于約77℃(約170°F)的溫度極佳的非流動性質(zhì)，和本發(fā)明的鋪路粘結劑的單個單元，例如錠、條、顆?；蚱渌问皆诟哌_約79℃(約175°F)的溫度下未觀察到有附聚作用。雖然本發(fā)明的鋪路粘結劑的熔點取決于每個實施方案的組合物，但熔點通常高于約82℃(約180°F)。
本發(fā)明的生產(chǎn)鋪路粘結劑的方法，例如如附圖1中所示的實施方案，優(yōu)選的是一種能自動控制各組分的量和工藝條件的方法，例如附圖1顯示工藝控制單元129，它接受來自螺旋器112、泵120和130、測量裝置115、125和127和螺旋器和/泵112的輸入和向這些設備提供反饋。進出用于實現(xiàn)信息獲得和提供反饋的工藝控制單元129的信號交換在附圖1中用虛線表示。在一實施方案中，工藝控制單元129可以是計算機化的組分比率控制單元。自動工藝控制在其它實施方案中還可通過一種同時控制了混合單元150、混合器156和用于由混合器156得到的液體原料的硬化和粒化以形成最終鋪路粘結劑產(chǎn)物的系統(tǒng)的工藝控制單元來實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的組合物和方法生產(chǎn)的鋪路粘結劑是高強度的、耐久的、低成本的鋪路粘結劑產(chǎn)品，它們可貯存以備將來的鋪路應用。本發(fā)明的鋪路粘結劑在冷卻到室溫下在骨料混合物中獲得高強度，在陳化后強度進一步增加。在陳化時強度增加的可能解釋被認為基于在材料中固體狀態(tài)的成核作用和硫結晶的生長。此外，瀝青的增塑劑作用被認為會阻止結晶的發(fā)展，結晶的存在被認為有害于其中加入帶有該結晶的粘結劑的路面。
本發(fā)明的鋪路粘結劑的實施方案的強度在固化時已非常高，在固化后約24小時后，通常達到約80％的極限強度。該強度可以使得本發(fā)明各種實施方案的鋪路粘結劑堆成約12米(40英寸)高的庫存來貯存。
本發(fā)明鋪路粘結劑的實施方案的強度還提供杰出的耐熱裂化性質(zhì)，如以下更廣泛討論的那樣，熱裂化是在接近或低于0℃的溫度下主要的不足方式，路面耐熱裂化性主要取決于用于鋪路材料生產(chǎn)中的粘結劑的耐熱裂化性。由于本發(fā)明的鋪路粘結劑的高內(nèi)部強度，使加入了本發(fā)明鋪路粘結劑的鋪路材料的耐熱裂化性也很高。
代替常規(guī)的熱液體狀態(tài)，本發(fā)明的鋪路粘結劑以本文如上討論的固體形式的任何一種生產(chǎn)和提供給熱混合裝置。本發(fā)明鋪路粘結劑的實施方案還可將它們通過在轉筒熱混合裝置中循環(huán)的瀝青鋪路材料(RAP)環(huán)或在間歇方法熱混合裝置中的攪和機送入熱混合裝置中來使用，而不需要熱瀝青貯存和加熱，結果也消除了熱瀝青的發(fā)散。
本發(fā)明的組合物和生產(chǎn)方法能有效地使用飛灰和硫源這些原本存在廢棄問題的原料。例如，硫是石油精制和天然氣加工工藝的副產(chǎn)物，所說的石油精制和天然氣加工工藝是用來生產(chǎn)符合環(huán)保條例和其它生產(chǎn)工藝要求的燃料?；厥樟虻漠a(chǎn)量在過去的25年中持續(xù)增長，使得目前硫供應和需求之間出現(xiàn)了不平衡，產(chǎn)生了硫的過剩。由于不平衡和未來的回收操作，以及對瀝青價格相反的預期，硫的價格預計存在下降的趨勢。自1970年以來，回收硫的成本保持在低于瀝青價格的56％，被認為是用硫代替瀝青的損益兩平點的成本比率。當前存在明顯的價格差異，回收的硫的平均價格約為瀝青價格的35％。這些平均價格由市場調(diào)查得到，它廣泛報告了不同城市和地區(qū)的各種價格。
以上討論的瀝青和硫的價格和它們各自預期的趨勢顯示本發(fā)明解決了鋪路粘結劑的新形式的組分和生產(chǎn)問題。該解決方法有利地利用了關于否定使用瀝青和硫的各種經(jīng)濟因素。
最終的鋪路粘結劑產(chǎn)品可隨后就地貯存或在接近生產(chǎn)地點或在遙遠的地點貯存，它可單獨地使用或與在鋪路地點的其它鋪路材料結合，它可運輸?shù)綗峄旌涎b置中，在那里本發(fā)明的鋪路粘結劑與其它鋪路材料混合以生產(chǎn)瀝青鋪路材料和表面處理材料。在瀝青鋪路材料中，瀝青混凝土是高質(zhì)量的，它是瀝青膠粘劑和充分分級的高質(zhì)量骨料，全面控制的熱混合物，它被完全壓制成均勻密度的物質(zhì)。
由于固體性質(zhì)和缺乏溫度控制系統(tǒng)，本發(fā)明的鋪路粘結劑的實施方案在貯存地點具有很長的存放期，此外，這些實施方案是在遙遠的地點使用粘結劑的方便選擇，因為運輸液體瀝青到遙遠的地點通常是昂貴和困難的。本發(fā)明鋪路粘結劑的實施方案可方便地用鐵路、卡車、船或飛機長距離地運輸，例如橫穿海洋和大陸運輸。由于鋪路粘結劑的固體性質(zhì)，本發(fā)明鋪路粘結劑實施方案提供了較安全的粘結劑的運輸，避免了瀝青運輸溢出的危險。
本發(fā)明鋪路粘結劑的實施方案在熱混合裝置中的使用避免了在熱混合設計工藝中所需進行的穩(wěn)定性試驗，因為鋪路粘結劑產(chǎn)生了具有高于至今所有常規(guī)測試設備能夠測量到的穩(wěn)定性。此外，由于鋪路粘結劑引入的各組分和熱混合中的其它成分實際的相容性，從而使穩(wěn)定性不斷地持續(xù)增加，而不會損失熱和冷溫度性質(zhì)。然而，熱混合穩(wěn)定性是不能用常規(guī)方法測量的設計特征，因此，將熱混合通常設計成空段和可操作性，使用常規(guī)設計，例如Marshall，Hveem和Superpave作為起始點。
如附圖1所示，在本發(fā)明方法的一種可能的實施方案中展示了一種裝置的配置設計，首先混合瀝青和細礦物組分，隨后在該混合物中加入硫。在第一階段的混合進行到在每種混合物中足以充分分散組分的程度。在本發(fā)明的一實施方案中，硫、瀝青和細礦物組分在合適容器或裝置中在約93℃(約200°F)～約204℃(約400°F)的溫度下混合足夠的時間以確保鋪路粘結劑組分的充分混合和相互反應。更優(yōu)選其中硫、瀝青和細礦物組分在合適容器或裝置中混合的溫度范圍為約121℃(約250°F)～約160℃(約320°F)的溫度范圍，最優(yōu)選的溫度范圍為約132℃(約270°F)～約149℃(約300°F)。這些混合溫度范圍也適用于組分在混合單元150中混合的溫度。根據(jù)組分的組成和特征，該間歇方式的混合可進行約15分鐘～約2小時，在任何情況下，混合進行到組分充分分散在混合物中，形成凝膠的程度。
實施例160％硫、15％F型飛灰和25％AC-10瀝青膠粘劑在約140℃(約284°F)下總共混合1分鐘的時間，隨后澆鑄成約0.63cm(約0.25英寸)厚度的磚。在冷卻后，將該磚破碎成磚小片，它是尺寸為不大于一種長度和寬度大致等于厚度的小片的尺寸。鋪路粘結劑以約5％鋪路粘結劑和95％骨料的相對數(shù)量與分級的礦物骨料混合，混合物成形為Marshall型顆粒，它具有3000磅的穩(wěn)定性和在50吹(blows)下8的流動性。
實施例2 80％硫、10％F型飛灰和10％AC-10瀝青膠粘劑在約140℃(約284°F)下總共混合1分鐘的時間，隨后澆鑄成約0.63cm(約0.25英寸)厚度的磚。在冷卻后，將該磚破碎成小片，它是尺寸為不大于一種長度和寬度大致等于其厚度的小片的尺寸。鋪路粘結劑以約5％鋪路粘結劑和95％骨料的相對數(shù)量與分級的礦物骨料混合，混合物成形為Marshall型顆粒，它具有5000磅的穩(wěn)定性和在2吹下8的流動性。
實施例3用A型氧化硅粉代替F型氧化硅粉制備如實施例2所述的組合物。
實施例4用AC-20瀝青代替AC-10瀝青制備如實施例1-3中所述的組合物。
實施例5用65％硫、12％F型飛灰和23％AC-10瀝青制備如實施例1中所述的組合物。
實施例6用85％硫、8％F型氧化硅材料和7％AC-10瀝青制備如實施例3中所述的組合物。
實施例7用75％硫、13％F型氧化硅材料和12％AC-10瀝青制備如實施例3中所述的組合物。
實施例8用A型氧化硅材料代替F型氧化硅材料制備如實施例6-7中所述的組合物。
實施例9用AC-20瀝青代替AC-10瀝青制備如實施例5-8中所述的組合物。
實施例10用F型氧化硅材料和F型飛灰的50-50混合物代替相當數(shù)量的細礦物組分制備如實施例1-2、4-7、9中所述的組合物。
實施例11用A型氧化硅材料和F型飛灰的50-50混合物代替相當數(shù)量的細礦物組分制備如實施例1-2、4-7、9中所述的組合物。
實施例12該實施例描述一組配方，它涉及各種瀝青膠粘劑類型，用至少一種AC-1.75、AC-2.5、AC-5、AC-30、AC-40、AC-80和AC-120瀝青以上述實施例中描述的濃度代替AC-10和AC-20瀝青來制備其中瀝青組分是AC-10或AC-20瀝青的上述實施例中描述的組合物。
實施例13該實施例描述一組配方，它涉及各種瀝青膠粘劑類型，用增塑劑制備其中瀝青組分是AC-10或AC-20瀝青的上述實施例中描述的組合物，增塑劑是原油與至少一種上述AC瀝青的混合物，這些瀝青包括AC-1.75、AC-2.5、AC-5、AC-10、AC-20、AC-30、AC-40、AC-80和AC-120瀝青。原油在增塑劑中相對于瀝青的數(shù)量是多數(shù)組分，增塑劑組分以上述實施例中描述的濃度加入鋪路粘結劑配方中。
實施例14該實施例描述一組配方，它涉及各種瀝青膠粘劑類型，用增塑劑制備其中瀝青組分是AC-10或AC-20瀝青的上述實施例中描述的組合物，增塑劑是如下描述的添加劑與至少一種上述AC瀝青的混合物，這些瀝青包括AC-1.75、AC-2.5、AC-5、AC-10、AC-20、AC-30、AC-40、AC-80和AC-120瀝青。添加劑在增塑劑中相對于瀝青的數(shù)量是多數(shù)組分，增塑劑組分以上述實施例中描述的濃度加入鋪路粘結劑配方中。在本實施例的配方中添加劑包括至少一種如下物質(zhì)妥爾油瀝青、環(huán)狀飽和烴、環(huán)狀不飽和烴、多環(huán)飽和烴、多環(huán)不飽和烴、焦油和它們的混合物。
實施例15該實施例描述一組配方，它涉及各種瀝青膠粘劑類型，用增塑劑制備其中瀝青組分是AC-10或AC-20瀝青的上述實施例中描述的組合物，增塑劑是如下描述類型的聚合物質(zhì)或可聚合物質(zhì)與至少一種上述AC瀝青的混合物，這些瀝青包括AC-1.75、AC-2.5、AC-5、AC-10、AC-20、AC-30、AC-40、AC-80和AC-120瀝青。聚合物質(zhì)或可聚合物質(zhì)在增塑劑中相對于瀝青的數(shù)量是多數(shù)組分，增塑劑組分以上述實施例中描述的濃度加入鋪路粘結劑配方中。在本實施例的配方中聚合或可聚合物質(zhì)包括至少一種如下物質(zhì)PET、EVA、苯乙烯單體(乙烯基甲苯)、Exxon101和Exxon103。
實施例16該實施例描述一組配方，它涉及各種瀝青膠粘劑類型，用增塑劑制備其中瀝青組分是AC-10或AC-20瀝青的上述實施例中描述的組合物，增塑劑是如下描述類型的雜環(huán)物質(zhì)與至少一種上述AC瀝青的混合物，這些瀝青包括AC-1.75、AC-2.5、AC-5、AC-10、AC-20、AC-30、AC-40、AC-80和AC-120瀝青。雜環(huán)物質(zhì)在增塑劑中相對于瀝青的數(shù)量是少數(shù)組分，增塑劑組分以上述實施例中描述的濃度加入鋪路粘結劑配方中。在本實施例的配方中雜環(huán)物質(zhì)包括至少一種如下物質(zhì)呋喃、二氫呋喃、糠醛、3-(2-呋喃基)丙烯醛、它們的衍生物和它們的混合物。
實施例17該實施例描述一組配方，它涉及各種瀝青膠粘劑類型，用增塑劑制備其中瀝青組分是AC-10或AC-20瀝青的上述實施例中描述的組合物，增塑劑是至少一種脂族烴、烯烴或芳烴物質(zhì)與至少一種上述AC瀝青的混合物，這些瀝青包括AC-1.75、AC-2.5、AC-5、AC-10、AC-20、AC-30、AC-40、AC-80和AC-120瀝青。脂族烴、烯烴、芳烴或它們的混合物在增塑劑中相對于瀝青的數(shù)量是少數(shù)組分，增塑劑組分以上述實施例中描述的濃度加入鋪路粘結劑配方中。
本發(fā)明鋪路粘結劑的實施方案用硫代替瀝青作為主要組分，由于瀝青粘結劑和本發(fā)明鋪路粘結劑之間明顯的組分差異，這些鋪路粘結劑的某些特征會不同于瀝青粘結劑的特征。尤其是，瀝青的粘彈特性范圍不相應于本發(fā)明的鋪路粘結劑的實施方案的特性。
鋪路缺陷包括凹槽、疲勞裂縫和熱裂縫。這些缺陷與鋪路粘結劑的物理性質(zhì)有關。此外，還應認識到在路面服務期中瀝青性質(zhì)的改變，進而影響性能，硬化是主要因素。此外，還應理解瀝青粘結劑的性能與粘彈材料類似，然而，粘結劑性質(zhì)是復雜的，需要聲音流變方法學研究粘結劑的性能。該試驗和陳化方法包括動態(tài)剪切電流計(DRS)、彎曲梁電流計(BBR)和壓力陳化容器(PAV)，參數(shù)包括復雜剪切模量(G*)、相角(δ)、蠕變剛度(S)和對數(shù)蠕變速度(m)或m-值。這些方法、參數(shù)和功能準確地描述粘彈材料，例如瀝青粘結劑的性能。
然而，本發(fā)明的鋪路粘結劑含有硫作為主要組分而不是瀝青，因此它們的粘彈性能在相同的溫度范圍內(nèi)無法與瀝青粘結劑進行對比。尤其在低溫下，這種性能差異尤為突出，雖然如此，上述參數(shù)仍可用于本發(fā)明的實施方案以提供參考數(shù)據(jù)。
下面將分別以三種討論的貢獻列出粘結劑能耐每一種主要鋪路缺陷的性質(zhì)(a)粘結劑對耐凹槽能力的貢獻；(b)粘結劑對耐疲勞裂縫能力的貢獻；和(c)粘結劑對耐熱裂縫能力的貢獻。
(a)粘結劑對耐凹槽的貢獻凹槽是在約45℃～約85℃的高溫范圍內(nèi)發(fā)生的主要缺陷，該溫度范圍包括在夏天時大多數(shù)路面的較高溫度。較高的G*-數(shù)值意味著高的總耐變形能力，因而意味著高的耐凹槽能力，較低的δ值表示完全變形的較高彈性(可恢復)組分，因而與較高的耐凹槽能力相關聯(lián)。所以，鋪路粘結劑對耐凹槽能力的貢獻可通過增加其總耐變形能力(增加G*)和/或降低其非彈性(sinδ)而增加。在通常實踐中，不單獨使用G*和δ，而是使用G*/sinδ之比以反映粘結劑對耐凹槽能力的貢獻，因此，當比率G*/sinδ增加時，耐凹槽能力也增加。該比率通常以Pa單位和其標準倍數(shù)給出，測量方法通常用不進行陳化材料(“原始”)或進行模似陳化(通常在旋轉薄膜烘箱(“RTFO”)中)的DSR方法進行。
(b)粘結劑對耐疲勞裂縫能力的貢獻疲勞裂縫是在約0℃～約45℃的中等溫度范圍中的主要缺陷，較軟和較高彈性的鋪路粘結劑更具耐疲勞裂縫能力，因為它對于形成一定變形產(chǎn)生的應力較低，材料更能恢復到其承載負荷前的條件。在G*和δ方面，低的G*數(shù)值與較軟的粘結劑相關聯(lián)，它的變形不產(chǎn)生大的應力，因此，更加耐疲勞裂縫能力；低δ數(shù)值與更高彈性的粘結劑相關聯(lián)，它能夠以任何方式無需驅散能量而恢復到其最初狀態(tài)，因而有利于耐疲勞裂縫能力。在通常實踐中，不單獨使用G*和δ，而是使用乘積G*sinδ以反映粘結劑對耐疲勞裂縫能力的貢獻，因此，當乘積G*sinδ降低時，耐疲勞裂縫能力也增加。上述的乘積通常以Pa為單位和其標準倍數(shù)給出，測量方法通常用進行陳化(通常在壓力陳化容器(“PAV”)中)的材料的DSR方法進行。
(c)粘結劑對耐熱裂縫能力的貢獻疲勞裂縫是在約-50℃～約0℃的低溫范圍下的主要缺陷，由于剛度與G*成比例，較低的G*數(shù)值與提供較好耐熱裂縫能力的瀝青粘結劑相關聯(lián)。與之相反，耐熱裂縫能力隨δ增加而增加，因為松馳速率直接與δ有關，較高的松馳速率有利于耐熱裂縫能力。有關瀝青粘結劑對耐熱裂縫能力性能的測量方法通常用BBR試驗進行，但通常給出S和m而不是G*和δ。
路面的熱裂縫由應力產(chǎn)生，所述應力是由于溫度下降而導致的熱收縮而形成。在熱冷卻時，一方面由于耐熱收縮性而使粘結劑剛度增加，并形成應力，但另一方面，粘結劑流動導致應力松馳。所以，剛度(S)和應力松馳都同樣重要。對數(shù)蠕變速率m通常用于表示流動的能力，因此，用于表示應力驅散能力。更具體地說，較高的m-數(shù)值表示較低彈性的粘結劑，它可流動和驅散應力，m-數(shù)值給出了通過粘結劑流動引起應力松馳速率的測量結果，高的m數(shù)值與具有良好耐熱裂縫能力的粘結劑相關聯(lián)。剛度給出了由熱收縮引起的路面上產(chǎn)生的熱應力的測量結果，隨著剛度增加，由緊張，例如收縮產(chǎn)生更大的應力。低數(shù)值的剛度與具有良好耐熱裂縫的粘結劑相關聯(lián)。選擇剛度和m作為粘結劑對在低溫下路面性能的貢獻的指示參數(shù)。然而，剛度和m均是負荷時間的函數(shù)，現(xiàn)存的與熱裂縫的相互關系僅能通過不切實際的長時間來得到，它將需要不能允許的長時間試驗。為避免該問題和能夠進行短時間試驗，可以利用時間-溫度重疊原理作為標準的實踐方法，因此，試驗在較高溫度但較短的負荷時間下進行。具體地說，已知溫度增加10℃相當于負荷時間由7200秒改變?yōu)榧s60秒，因此，選用0.30的最小m數(shù)值和300MPa的最大極限剛度的這種規(guī)定作為SHRP粘彈性粘結劑的說明，其中兩個數(shù)值均在60秒的負荷時間下測定。
缺陷方式和粘彈性材料特征參數(shù)的相互關系可概述如下。增加的G*數(shù)值和較低的δ數(shù)值有利于有關凹槽性能的改變，但它們不利于熱裂縫性能。對于粘彈性材料的疲勞裂縫，增加S(或G*)是不利的，而降低m(或δ)通常是有利的。
如下討論涉及在旋轉薄膜烘箱和壓力陳化容器中的陳化。粘結劑陳化簡單地討論如下，鋪路粘結劑中的瀝青材料通常在鋪路粘結劑和骨料在熱混合裝置中混合時硬化。試驗被設計用于模擬該硬化，這些試驗包括Thin Film Oven(TFO)試驗、ASTMD 1754和Rolling Thin Film Oven(RTFO)試驗，ASTMD2872。RTFO試驗是目前最常用的，因為它設計產(chǎn)生約75分鐘類似于TFO試驗中約5小時得到的結果。事實上，這些試驗用烘箱陳化模擬在熱混合裝置中發(fā)現(xiàn)的硬化。SHRP建議Pressure Aging Vessel(PAV)作為陳化程序以模擬瀝青粘結劑的長期野外氧化陳化。
關于組合物，表1-3顯示根據(jù)本發(fā)明用60％硫、20％來自California Valley的AC-20瀝青和20％飛灰生產(chǎn)的鋪路粘結劑的一實施方案的試驗結果。
表1
表2在三個高溫下的(G*/sinδ)/kPa
表3在四個中等溫度下的(G*/sinδ)/MPa
表4-5顯示根據(jù)本發(fā)明用70％硫、15％來自Cold Lake，Canada的AC-20瀝青和15％飛灰生產(chǎn)的鋪路粘結劑的實施方案的試驗結果。
表4
表5在三個高溫下的(G*/sinδ)/kPa
表6-8顯示根據(jù)本發(fā)明用80％硫、10％來自Cold Lake，Canada的AC-20瀝青和15％飛灰生產(chǎn)的鋪路粘結劑的實施方案的試驗結果。
表6
表7在三個高溫下的(G*/sinδ)/kPa
表8在三個中等溫度下的(G*/sinδ)/MPa
表9-11顯示根據(jù)本發(fā)明用60％硫、20％來自Gulf Coast，Texas的AC-20瀝青和20％飛灰生產(chǎn)的鋪路粘結劑的實施方案的試驗結果。
表9
表10在三個高溫下的(G*/sinδ)/kPa
表11在三個中等溫度下的(G*/sinδ)/MPa
表1，4，6和9顯示了若干低溫下的BBR試驗結果，在該低溫下主要會產(chǎn)生熱裂縫這種缺陷。表2，5，7和10顯示了在若干高溫下和在原始的和RTFO條件下DSR的試驗結果。在該所述的高溫下，會主要產(chǎn)生凹槽這種缺陷。表3，8和11顯示了在若干中等溫度下和在PAV條件下材料的DSR的試驗結果。在該所述的中等溫度下會主要產(chǎn)生疲勞裂縫這種缺陷方式。
表2，5，7和10中所示的比率G*/sinδ的數(shù)值顯示，根據(jù)適用于粘彈性材料的性能說明標準，本發(fā)明的鋪路粘結劑通常存在良好的耐凹槽能力。
表3，8和11中所示的乘積G*sinδ的數(shù)值顯示，根據(jù)適用于粘彈性材料的性能說明標準，本發(fā)明的鋪路粘結劑通常存在良好的耐疲勞裂縫能力。
表1，4，6和9中所示的剛度和m-數(shù)值可解釋為顯示根據(jù)適用于中等低溫下的粘彈性材料的性能說明標準，本發(fā)明的鋪路粘結劑通常存在良好的耐熱裂縫能力。
本發(fā)明鋪路粘結劑的實施方案因為這些鋪路粘結劑具有較高的強度在低溫地區(qū)顯示了良好的路面耐熱裂縫能力，該強度防止由于在冷卻條件下應力累積的結果而產(chǎn)生裂縫。
本發(fā)明可以不違背其精神或基本特征的其它具體形式實施，所述的實施方案在任何情況下被認為僅用于舉例說明，而不是限制。因此，本發(fā)明的范圍由所附的權利要求說明而是由上述描述說明。所述在權利要求的等價物含義和范圍內(nèi)產(chǎn)生的變化包含在其范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種通過混合如下物質(zhì)得到的鋪路粘結劑，所述物質(zhì)含有(a)細礦物組分；(b)烴基增塑劑；(c)硫，其中所述硫以至少60％的重量百分數(shù)加入混合物中。
2.根據(jù)權利要求1所述的鋪路粘結劑，其中所述細礦物組分包含飛灰。
3.根據(jù)權利要求1所述的鋪路粘結劑，其中所述細礦物組分包含氧化硅材料。
4.根據(jù)權利要求1所述的鋪路粘結劑，其中所述烴基增塑劑選自AC-10瀝青、AC-20瀝青和它們的混合物。
5.根據(jù)權利要求1所述的鋪路粘結劑，其中所述烴基增塑劑是AC瀝青，其選自AC-1.75瀝青、AC-2.5瀝青、AC-5瀝青、AC-30瀝青、AC-40瀝青、AC-80瀝青、AC-120瀝青和它們的混合物。
6.根據(jù)權利要求1所述的鋪路粘結劑，其中所述烴基增塑劑是通過例如選自AC-10瀝青、AC-20瀝青和它們的混合物的AC瀝青物質(zhì)組分與至少一種選自妥爾油瀝青、環(huán)狀飽和烴、環(huán)狀不飽和烴、多環(huán)飽和烴、多環(huán)不飽和烴、焦油和它們的混合物的物質(zhì)進行混合而得到，其中所述混合AC瀝青物質(zhì)是在所述組分中的多數(shù)組分。
7.根據(jù)權利要求1所述的鋪路粘結劑，其中所述烴基增塑劑是通過例如選自AC-1.75瀝青、AC-2.5瀝青、AC-5瀝青、AC-30瀝青、AC-40瀝青、AC-80瀝青、AC-120瀝青和它們的混合物的AC瀝青物質(zhì)與至少一種選自妥爾油瀝青、環(huán)狀飽和烴、環(huán)狀不飽和烴、多環(huán)飽和烴、多環(huán)不飽和烴、焦油和它們的混合物的物質(zhì)進行混合而得到，其中所述AC瀝青物質(zhì)是在所述混合組分中的多數(shù)組分。
8.根據(jù)權利要求1所述的鋪路粘結劑，其中所述烴基增塑劑是通過例如選自AC-10瀝青、AC-20瀝青和它們的混合物的AC瀝青物質(zhì)與至少一種選自PET、EVA、苯乙烯單體(乙烯基甲苯)、Exxon101和Exxon103和它們的混合物的聚合或可聚合物質(zhì)進行混合而得到，其中所述AC瀝青物質(zhì)是在所述混合組分中的多數(shù)組分。
9.根據(jù)權利要求1所述的鋪路粘結劑，其中所述烴基增塑劑是通過例如選自AC-1.75瀝青、AC-2.5瀝青、AC-5瀝青、AC-30瀝青、AC-40瀝青、AC-80瀝青、AC-120瀝青和它們的混合物的AC瀝青物質(zhì)與至少一種選自PET、EVA、苯乙烯單體(乙烯基甲苯)、Exxon101和Exxon103和它們的混合物的聚合或可聚合物質(zhì)進行混合而得到，其中所述AC瀝青物質(zhì)是在所述混合組分中的多數(shù)組分。
10.根據(jù)權利要求1所述的鋪路粘結劑，其中所述烴基增塑劑是通過例如選自AC-10瀝青、AC-20瀝青和它們的混合物的AC瀝青物質(zhì)與至少一種選自呋喃、二氫呋喃、糠醛、3-(2-呋喃基)丙烯醛和它們的混合物的雜環(huán)物質(zhì)進行混合而得到，其中所述AC瀝青物質(zhì)是在所述混合組分中的多數(shù)組分。
11.根據(jù)權利要求1所述的鋪路粘結劑，其中所述烴基增塑劑是通過例如選自AC-1.75瀝青、AC-2.5瀝青、AC-5瀝青、AC-30瀝青、AC-40瀝青、AC-80瀝青、AC-120瀝青和它們的混合物的AC瀝青物質(zhì)與至少一種選自呋喃、二氫呋喃、糠醛、3-(2-呋喃基)丙烯醛和它們的混合物雜環(huán)物質(zhì)得到，其中所述AC瀝青物質(zhì)是在所述混合組分中的多數(shù)組分。
12.根據(jù)權利要求1所述的鋪路粘結劑，其中所述烴基增塑劑是通過例如選自AC-10瀝青、AC-20瀝青和它們的混合物的AC瀝青物質(zhì)與至少一種選自脂族烴、烯烴和芳烴的物質(zhì)進行混合而得到，其中所述AC瀝青物質(zhì)是在所述混合組分中的多數(shù)組分。
13.根據(jù)權利要求1的鋪路粘結劑，其中所述烴基增塑劑是通過例如選自AC-1.75瀝青、AC-2.5瀝青、AC-5瀝青、AC-30瀝青、AC-40瀝青、AC-80瀝青、AC-120瀝青和它們的混合物的AC瀝青物質(zhì)與至少一種選自脂族烴、烯烴和芳烴的物質(zhì)進行混合而得到，其中所述AC瀝青物質(zhì)是在所述混合組分中的多數(shù)組分。
14.一種通過混合如下物質(zhì)得到的鋪路粘結劑，所述物質(zhì)含有(a)細礦物組分，其含有至少一種選自飛灰、氧化硅物質(zhì)和它們的混合物的物質(zhì)；(b)含有AC-瀝青的烴基增塑劑；(c)硫，其中所述硫以至少60％的重量百分數(shù)加入混合物中。
15.根據(jù)權利要求14所述的鋪路粘結劑，其中所述細礦物組分的大小為通過200目篩篩分的尺寸。
16.根據(jù)權利要求14所述的鋪路粘結劑，其中所述烴基增塑劑是通過例如AC瀝青物質(zhì)與至少一種選自妥爾油瀝青、環(huán)狀飽和烴、環(huán)狀不飽和烴、多環(huán)飽和烴、多環(huán)不飽和烴、焦油和它們的混合物的物質(zhì)進行混合而得到，其中所述AC瀝青物質(zhì)是在所述混合組分中的多數(shù)組分。
17.根據(jù)權利要求14所述的鋪路粘結劑，其中所述烴基增塑劑是通過例如AC瀝青物質(zhì)與至少一種選自PET、EVA、苯乙烯單體(乙烯基甲苯)、Exxon101和Exxon103和它們的混合物的聚合或可聚合物質(zhì)進行混合而得到，其中所述AC瀝青物質(zhì)是在所述混合組分中的多數(shù)組分。
18.根據(jù)權利要求14所述的鋪路粘結劑，其中所述烴基增塑劑是通過例如AC瀝青物質(zhì)與至少一種選自呋喃、二氫呋喃、糠醛、3-(2-呋喃基)丙烯醛和它們的混合物的雜環(huán)物質(zhì)進行混合而得到，其中所述AC瀝青物質(zhì)是在所述組分中的多數(shù)組分。
19.根據(jù)權利要求14所述的鋪路粘結劑，其中所述烴基增塑劑通過混合組分，例如AC瀝青物質(zhì)與至少一種選自脂族烴、烯烴和芳烴的物質(zhì)進行混合而得到，其中所述AC瀝青物質(zhì)是在所述混合組分中的多數(shù)組分。
20.一種通過混合如下物質(zhì)得到的鋪路粘結劑，所述物質(zhì)含有(a)細礦物組分，其含有至少一種選自飛灰、氧化硅物質(zhì)和它們的混合物的物質(zhì)，其中所述細礦物組分的大小為通過200目篩子篩分的尺寸；(b)含有AC-瀝青的烴基增塑劑，其中所述烴基增塑劑以約1％～約30％范圍的重量百分數(shù)混合；(c)硫，其中所述硫以約60％～約98％范圍的重量百分數(shù)混合。
21.根據(jù)權利要求20所述的鋪路粘結劑，其中所述細礦物組分以約1％～約33％范圍的重量百分數(shù)混合。
22.一種通過混合如下物質(zhì)得到的鋪路粘結劑，所述物質(zhì)含有(a)細礦物組分，其含有至少一種選自飛灰、氧化硅物質(zhì)和它們的混合物的物質(zhì)，其中所述細礦物組分的大小為通過200目篩子篩分的尺寸；(b)含有AC-瀝青的烴基增塑劑，其中所述烴基增塑劑以約2.5％～約20％范圍的重量百分數(shù)混合；(c)硫，其中所述硫以約70％～約90％范圍的重量百分數(shù)混合。
23.根據(jù)權利要求22所述的鋪路粘結劑，其中所述細礦物組分以約2.5％～約20％范圍的重量百分數(shù)混合。
24.一種通過混合如下物質(zhì)得到的鋪路粘結劑，所述物質(zhì)含有(a)細礦物組分，其含有至少一種選自飛灰、氧化硅物質(zhì)和它們的混合物的物質(zhì)，其中所述細礦物組分的大小為通過200目篩子篩分的尺寸；(b)含有AC-瀝青的烴基增塑劑，其中所述烴基增塑劑以約5％～約12％范圍的重量百分數(shù)混合；(c)硫，其中所述硫以約75％～約90％范圍的重量百分數(shù)混合。
25.根據(jù)權利要求24所述的鋪路粘結劑，其中所述細礦物組分以約5％～約12％范圍的重量百分數(shù)混合。
26.一種生產(chǎn)鋪路粘結劑的方法，其包括(a)提供包括液體硫、液體烴基增塑劑和細礦物組分的混合組分；(b)以控制數(shù)量的方式混合所述組分，其中相對于混合物中的所有組分，硫混合的重量百分數(shù)是至少60％，從而通過混合提供了所述組分的通常均勻的液體混合物；和(c)冷卻所述液體混合物使其變?yōu)楣腆w。
27.根據(jù)權利要求26所述的方法，其還包括粉碎所述固體成條。
28.根據(jù)權利要求26所述的方法，其還包括粉碎所述固體為碎片。
29.根據(jù)權利要求26所述的方法，其還包括將所述液體混合物制成錠劑。
30.根據(jù)權利要求26所述的方法，其還包括造粒所述液體混合物成固體顆粒。
31.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中所述混合包括在相同混合容器中混合所述組分。
32.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中所述混合包括混合所述液體烴基增塑劑與所述細礦物組分以形成膠狀物質(zhì)，和混合所述膠狀物質(zhì)與所述液體硫以形成所述液體混合物。
33.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中所述混合包括增濕所述細礦物組分，隨后與所述液體烴基增塑劑混合以形成膠狀物質(zhì)，和混合所述膠狀物質(zhì)與所述液體硫以形成所述液體混合物。
34.根據(jù)權利要求26所述的方法，其還包括預塑化所述液體硫。
35.根據(jù)權利要求26所述的方法，其還包括預塑化所述液體烴基增塑劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了通過混合硫、鋪路等級瀝青(AC瀝青)和硅質(zhì)填料,例如飛灰和氧化硅物質(zhì)并將所得的混合物產(chǎn)物固化成優(yōu)選為片、顆?；蝈V形式來制備固體的,低成本鋪路粘結劑。該固體鋪路粘結劑具有在室溫的寬范圍內(nèi)非粘性、非流動性質(zhì),可作為貯存固體,隨后用于鋪路應用中。
文檔編號C08L95/00GK1358217SQ01800031
公開日2002年7月10日 申請日期2001年4月30日 優(yōu)先權日2000年5月23日
發(fā)明者威廉·R·貝利, 諾曼·D·普優(yōu), 威廉·C·馬加比 申請人:洛克邦德公司