一種基于天然瀝青改性的高模量瀝青及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于道路建筑材料領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于天然漸青改性的高模量漸青及 其混合料制備方法。
【背景技術(shù)】
[000引 目前，我國(guó)道路交通中重載交通現(xiàn)象較普遍，在重載交通下，漸青路面極易出現(xiàn)早 期破壞，如高溫車(chē)徹、裂縫、推擠、擁抱等病害。因此，如何有效的提高漸青混合料材料抗變 形能力及結(jié)合料與集料間的粘結(jié)力，成為是否能解決路面早期病害的關(guān)鍵。
[0003] 高模量漸青混合料化i曲Mo化lus Asphalt Concrete,簡(jiǎn)稱(chēng)HMAC)起源于上世 紀(jì)60年代的法國(guó)，主要采用低標(biāo)號(hào)硬質(zhì)漸青作為主要粘結(jié)料，具有高漸青用量、低空隙 率、勁度模量大、連續(xù)級(jí)配的特點(diǎn)。法國(guó)對(duì)高模量漸青混合料的定義是：動(dòng)態(tài)模量（15°C， 10監(jiān)）> 14000MPa。法國(guó)采用的高模量漸青混合料主要有兩種途徑；一是采用低標(biāo)號(hào)硬質(zhì) 漸青，主要采用針入度20左右的漸青；另一種是采用高模量添加劑。法國(guó)高模量漸青混合 料有一套獨(dú)立的系統(tǒng)，其已經(jīng)形成了 W旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)為基礎(chǔ)的四水平設(shè)計(jì)方法，通過(guò)對(duì)不 同水平的漸青混合料進(jìn)行水穩(wěn)定性試驗(yàn)、高溫車(chē)徹試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行混 合料設(shè)計(jì)，由此可見(jiàn)，法國(guó)高模量漸青混合料設(shè)計(jì)是基于路用性能的設(shè)計(jì)方法。
[0004] 高模量漸青混合料因其勁度模量較高，因此具有優(yōu)異的高溫抗車(chē)徹性能，此外，在 抗水損壞性能、抗疲勞性能、低溫抗裂性能方面也具有良好的效果。由此可見(jiàn)，提高路面材 料的模量，是解決路面車(chē)徹問(wèn)題的有效技術(shù)手段。高模量漸青混合料的經(jīng)濟(jì)效益在于其能 減薄路面厚度，尤其是在局部集料壓碎值較低或是重載交通道路、長(zhǎng)大縱坡、夏季炎熱區(qū)、 行車(chē)速度較低的十字路口、渠化交通時(shí)更能體現(xiàn)。
[0005] 美國(guó)將高模量漸青混合料用于永久性路面的中面層，通過(guò)改性漸青來(lái)提高漸青混 合料的模量，W增強(qiáng)路面的抗永久變形能力，達(dá)到提高路面耐久性的效果，該種做法也為我 國(guó)開(kāi)展高模量漸青混合料的研究提供了思路。
[0006] 我國(guó)對(duì)高模量漸青混合料研究尚處于初級(jí)階段，最早在粵議高速公路長(zhǎng)睹坡漸青 路面鋪筑了高模量改性漸青混合料試驗(yàn)段，試驗(yàn)結(jié)果表明，高模量改性漸青能顯著提高混 合料的抗車(chē)徹性能。自2005年W來(lái)，迂寧省交通科學(xué)研究院、華南理工大學(xué)、長(zhǎng)安大學(xué)、東 南大學(xué)、長(zhǎng)沙理工大學(xué)、東北大學(xué)、重慶交通大學(xué)等單位先后對(duì)漸青高模量外加劑、高模量 漸青混合料等方面的理論及材料開(kāi)發(fā)進(jìn)行了研究，研究認(rèn)為，高模量漸青混合料除了具有 良好的高溫抗車(chē)徹性能，在抗水損壞性能、抗疲勞性能、低溫性能方面也具有良好的效果。
[0007] 雖然我國(guó)對(duì)高模量漸青及其混合料的研究取得了初步成果，但我國(guó)對(duì)于高模量漸 青混合料研究的思路主要是通過(guò)滲加高模量外加劑來(lái)提高混合料的模量，而高模量外加劑 方面主要W法國(guó)的PR.高模量添加劑為參照，在市場(chǎng)應(yīng)用方面仍W法國(guó)PR系列高模量添加 劑為主，由于進(jìn)口高模量添加劑價(jià)格高，滲量高，造成生產(chǎn)成本上升，該導(dǎo)致了高模量漸青 混合料在我國(guó)并沒(méi)有得到大規(guī)模的應(yīng)用推廣。另外對(duì)高模量漸青混合料沒(méi)有統(tǒng)一的界定標(biāo) 準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系，該也導(dǎo)致了高模量漸青混合料在我國(guó)并沒(méi)有得到大規(guī)模的應(yīng)用推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 發(fā)明目的：為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于天然 漸青改性的高模量漸青。
[0009] 技術(shù)方案；本發(fā)明提供的一種基于天然漸青改性的高模量漸青，由天然漸青與 SEBS改性劑、穩(wěn)定劑、相容劑、基質(zhì)漸青改性而成；所述天然漸青與基質(zhì)漸青的重量比為 (40~50);巧0-60)，SEBS改性劑為天然漸青和基質(zhì)漸青總質(zhì)量的1 %~3%，穩(wěn)定劑為 天然漸青和基質(zhì)漸青總質(zhì)量的0.5%~1.0%，相容劑為天然漸青和基質(zhì)漸青總質(zhì)量的 0. 3%~0. 5%。
[0010] 作為優(yōu)選，所述基質(zhì)漸青為70#漸青、90#漸青或110#漸青。
[0011] 作為另一種優(yōu)選，所述天然漸青為湖漸青或巖漸青。
[0012] 作為另一種優(yōu)選，所述穩(wěn)定劑為過(guò)氧化二異丙苯值CP)、=締丙基異氯脈酸醋 (TAIC)或甲基丙締酸縮水甘油醋佑MA)。
[0013] 作為另一種優(yōu)選，所述相容劑為MH馬來(lái)酸酢接枝相容劑。
[0014] 本發(fā)明還提供了上述基于天然漸青改性的高模量漸青的制備方法，包括W下步 驟；將基質(zhì)漸青于130-150°C下加熱1~2h，同時(shí)將破碎后的天然漸青在140°C~160°C下 加熱0.化~比至流動(dòng)狀態(tài)；將流動(dòng)狀態(tài)的天然漸青緩緩倒入加熱后的基質(zhì)漸青中，同時(shí) 倒入SEBS改性劑、穩(wěn)定劑和相容劑，150-170°C下利用高速剪切機(jī)剪切1. 5~化；產(chǎn)物于 130-150°C下培育1~化即得。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種高模量漸青混合料，包括上述高模量漸青、集料W及填料； 高模量漸青為高模量漸青混合料質(zhì)量的4. 8%~6. 1%，填料為高模量漸青混合料質(zhì)量的 2%~6%，余量為集料。
[0016] 作為優(yōu)選，所述填料為玄武巖和/或石灰?guī)r礦粉。
[0017] 本發(fā)明還提供了上述高模量漸青混合料的制備方法，包括W下步驟：將集料于 190~210°C下加熱3~化；再加入礦粉，再加入于140°C~160°C加熱后成流動(dòng)態(tài)的高模 量漸青，175~185°C下攬拌100~180s即得。
[0018] 有益效果；本發(fā)明提供的高模量漸青制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，該高模量漸青可有 效提高漸青混合料的抗永久變形能力、抗剪切能力、高溫抗車(chē)徹性能、抗水損害性能、疲勞 性能，且低溫性能滿(mǎn)足《公路漸青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中對(duì)改性漸青混合料 的要求，該高模量漸青及其混合料可用于路面的中、下面層，實(shí)現(xiàn)漸青路面高溫抗車(chē)徹性能 和提升路面耐久性能的雙重目標(biāo)，在全壽命周期內(nèi)可節(jié)約建設(shè)成本。
[0019] 本發(fā)明提供的高模量漸青，利用天然漸青、SEBS為基礎(chǔ)制得，可有效取代傳統(tǒng)的高 模量漸青添加劑，并W該高模量漸青為膠結(jié)料制備出路用性能優(yōu)異的漸青混合料。
[0020] 本發(fā)明擬棄了傳統(tǒng)的采用高模量漸青外加劑的方法，采用價(jià)格更為便宜、更方便 易得的天然漸青作為基礎(chǔ)改性材料，輔W SEBS改性劑W及穩(wěn)定劑、相容劑等其他助劑制備 得到高模量漸青，成本低廉，工藝簡(jiǎn)單。
[0021] 本發(fā)明提出了一種高模量漸青混合料，采用特殊的級(jí)配，在材料體積指標(biāo)上亦和 我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范有較大的不同，但其技術(shù)指標(biāo)仍可通過(guò)我國(guó)現(xiàn)行評(píng)價(jià)手段來(lái)評(píng)價(jià)。
[0022] 從材料結(jié)構(gòu)特征來(lái)看，本發(fā)明提供的高模量漸青混合料的特點(diǎn)為具有特殊的級(jí)配 范圍（部分關(guān)鍵篩孔的通過(guò)率已超出我國(guó)現(xiàn)行的漸青混合料級(jí)配規(guī)范）、低空隙率（孔隙率 設(shè)計(jì)在1.5%~4%之間，低于我國(guó)規(guī)范中對(duì)重載交通密級(jí)配漸青混合料的孔隙率要求）、 高油石比（油石比設(shè)計(jì)在5. 0%~6. 5%之間，高于傳統(tǒng)密級(jí)配漸青混合料的油石比）。本 發(fā)明提供的高模量漸青混合料具有高動(dòng)態(tài)模量、靜態(tài)模量、抗壓回彈模量，滿(mǎn)足法國(guó)高模量 漸青混合料的要求，同時(shí)具有優(yōu)異的高溫抗車(chē)徹性能、抗水損害性、抗永久變形能力及抗疲 勞性能，同時(shí)低溫性能滿(mǎn)足我國(guó)規(guī)范中對(duì)改性漸青混合料的相關(guān)要求。將本發(fā)明提供的高 模量漸青混合料應(yīng)用于道路中、下面層，可有效解決漸青路面車(chē)徹?fù)p害嚴(yán)重、抗疲勞性能差 等路面病害。
[0023] 由于該種高模量漸青混合料的應(yīng)用層位主要為路面中、下面層，因此本發(fā)明提出 基于天然漸青改性的高模量漸青混合料HMAC-20和HMAC-25的級(jí)配范圍如表1、表2所示：
[0024] 表1高模量漸青混合料HMAC-20的級(jí)配范圍
[00巧]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于天然瀝青改性的高模量瀝青，其特征在于：由天然瀝青與SEBS改性劑、 穩(wěn)定劑、相容劑、基質(zhì)瀝青改性而成；所述天然瀝青與基質(zhì)瀝青的重量比為（40~50): (50-60)，SEBS改性劑為天然瀝青和基質(zhì)瀝青總質(zhì)量的1 %~3%，穩(wěn)定劑為天然瀝青和基 質(zhì)瀝青總質(zhì)量的〇. 5%~1. 0%，相容劑為天然瀝青和基質(zhì)瀝青總質(zhì)量的0. 3%~0. 5%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于天然瀝青改性的高模量瀝青，其特征在于：所述基 質(zhì)瀝青為70#瀝青、90 #瀝青或110 #瀝青。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于天然瀝青改性的高模量瀝青，其特征在于：所述天 然瀝青為湖瀝青或巖瀝青。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于天然瀝青改性的高模量瀝青，其特征在于：所述 穩(wěn)定劑為過(guò)氧化二異丙苯（DCP)、三烯丙基異氰脲酸酯（TAIC)或甲基丙烯酸縮水甘油酯 (GMA)〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于天然瀝青改性的高模量瀝青，其特征在于：所述相 容劑為MH馬來(lái)酸酐接枝相容劑。
6. 權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的一種基于天然瀝青改性的高模量瀝青的制備方法，其 特征在于：包括以下步驟：將基質(zhì)瀝青于130-150°C下加熱1~2h，同時(shí)將破碎后的天然瀝 青在140°C~160°C下加熱0. 5h~Ih至流動(dòng)狀態(tài)；將流動(dòng)狀態(tài)的天然瀝青緩緩倒入加熱后 的基質(zhì)瀝青中，同時(shí)倒入SEBS改性劑、穩(wěn)定劑和相容劑，150-170°C下利用高速剪切機(jī)剪切 1. 5~3h;產(chǎn)物于130-150°C下培育1~2h即得。
7. -種高模量瀝青混合料，其特征在于：包括權(quán)利要求1所述的高模量瀝青、集料以及 填料；高模量瀝青為高模量瀝青混合料質(zhì)量的4. 8%~6. 1%，填料為高模量瀝青混合料質(zhì) 量的2%~6%，余量為集料。
8. 權(quán)利要求8所述的一種高模量瀝青混合料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： 將集料于190~210°C下加熱3~5h;再加入礦粉，再加入于140°C~160°C加熱后成流動(dòng) 態(tài)的高模量瀝青，175~185°C下攪拌100~180s即得。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種基于天然瀝青改性的高模量瀝青，由天然瀝青與SEBS改性劑、穩(wěn)定劑、相容劑、基質(zhì)瀝青改性而成；所述天然瀝青與基質(zhì)瀝青的重量比為(40～50)：(50-60)，SEBS改性劑為天然瀝青和基質(zhì)瀝青總質(zhì)量的1％～3％，穩(wěn)定劑為天然瀝青和基質(zhì)瀝青總質(zhì)量的0.5％～1.0％，相容劑為天然瀝青和基質(zhì)瀝青總質(zhì)量的0.3％～0.5％。還提供了該高模量瀝青的制備方法與應(yīng)用。該高模量瀝青制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，該高模量瀝青可有效提高瀝青混合料的抗永久變形能力、抗剪切能力、高溫抗車(chē)轍性能、抗水損害性能、疲勞性能，實(shí)現(xiàn)瀝青路面高溫抗車(chē)轍性能和提升路面耐久性能的雙重目標(biāo)，在全壽命周期內(nèi)可節(jié)約建設(shè)成本。
【IPC分類(lèi)】C08L95-00, C04B24-36, C08L53-02, C08L51-00, E01C19-08, C08K5-3492, C04B26-26, C08K5-14, C08K5-1515
【公開(kāi)號(hào)】CN104725882
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410536546
【發(fā)明人】洪錦祥, 耿磊, 張德育, 蔡廣楠, 林俊濤, 陳香, 張?zhí)K龍, 熊子佳
【申請(qǐng)人】江蘇蘇博特新材料股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2014年10月11日