專利名稱：含氧化聚乙烯蠟的改性瀝青、該改性瀝青的制備方法與瀝青混凝土的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及道路用聚合物改性浙青領域，尤其涉及含氧化聚乙烯蠟的改性浙青及該改性浙青的制備方法，并涉及包括該改性浙青的浙青混凝土。
背景技術：
自1989年修建第一條高速公路以來，我國的高速公路得到了快速的發(fā)展，到2010 年底已達到了 6. 5萬公里，僅次于美國，居世界第2位。高速公路的快速發(fā)展和建設加強了城市之間的聯系，促進了不同地域的文化交流，增進了民族之間的團結，縮短了客貨在途的時間，對整個國民經濟的發(fā)展起到了重要的促進作用。隨著重載渠化交通的增多及車輛輪胎氣壓的提高，車轍已成為浙青路面早期損壞的主要形式之一。尤其在長陡坡和急轉彎較多的山嶺重丘區(qū)高速公路上，重車行駛速度緩慢，車輛載荷作用于路面的時間加長，更容易出現較為嚴重的車轍等早期損壞現象，嚴重影響車輛正常、安全行駛。為預防高速公路的早期破壞和提高路面的抗車轍能力，增加浙青混凝土的強度是有效途徑之一。目前國內外提高浙青混凝土強度的方法主要從原材料的選擇、集料級配設計、路面層結構設計、施工質量控制等方面著手。對原材料選擇方面除了在集料選擇上采用堅硬、粗糙、形狀接近立方體、棱角性好、與浙青粘附性強的潔凈粗、細集料，控制天然砂用量不超過10%等，并在浙青選擇上選用粘度較高、針入度較小、軟化點較高和含蠟量較低的浙青或采用外摻劑進行改性。實踐證明，經過改性的浙青的相對抵抗永久變形的能力明顯優(yōu)于普通浙青。此外，有些項目還添加抗車轍劑，例如，法國的ra PLASTS，日本的TPS， SAK(SAS0BIT)系列產品及國內廠家生產的各種抗車轍王就是一種專門用于改善熱拌浙青混凝土特性，尤其是其抗車轍能力的聚合物。隨著社會的發(fā)展，人們對保護環(huán)境、節(jié)能減排的要求越來越高。對道路建設行業(yè)來說，特別是浙青道路施工部門，傳統(tǒng)的高溫熱拌浙青混凝土施工作業(yè)能耗大、污染高、作業(yè)現場及周圍環(huán)境非常惡劣，近年來溫拌浙青混凝土技術蓬勃發(fā)展起來了。所謂溫拌浙青混凝土(Warm Mix Asphalt，簡稱WMA)，也稱溫拌浙青技術，是通過一定的技術措施，使浙青能在相對較低的溫度下進行拌和及施工，同時保持其不低于熱拌浙青混凝土(Hot Mix Asphalt，簡稱HMA)的使用性能的浙青混凝土技術。該技術的關鍵是在不損傷HMA路用性能的前提下如何降低浙青在較低溫度下的拌和粘度。目前，國際主流溫拌技術主要通過外加材料降低浙青混凝土的高溫粘度來實現。同時，先進的溫拌浙青技術完全可以使溫拌浙青混凝土達到熱拌浙青混凝土的性能，且其較低的拌和溫度及壓實溫度，使其與熱拌浙青混凝土相比還有如下優(yōu)點(1)降低了拌和成本。由于拌和溫度一般可下降10 30°C，石料加熱溫度、浙青保溫溫度將相應下降。如此，燃油成本可下降20% 50%，拌和和裹覆難度下降，拌和能耗和機械損耗也相應下降。(2)降低了浙青混凝土生產能耗、減輕老化，改善了路用性能。相對于熱拌浙青混
3凝土，溫拌浙青混凝土拌合溫度降低了 10 30°C，相當于生產1噸浙青混合料將節(jié)省1 1. 5kg燃油，即浙青混凝土可節(jié)約30%的能源消耗。研究顯示，當溫度高于100°C時，浙青溫度每提高10°c，其老化速率將提高1倍，而溫拌浙青混凝土工作溫度的降低，顯著降低了浙青混凝土的老化現象，從而可以增加路面的使用壽命。(3)減少了有害氣體以及粉塵的排放量，降低了環(huán)境污染、改善了工人工作環(huán)境質量。單位混合料成品的燃油消耗減少，本身就會顯著降低拌和過程當中的有害氣體和溫室氣體的排放。由于拌和溫度的下降，浙青混凝土在拌和到現場壓實的整個過程中產生浙青煙霧粉塵污染均會明顯減少。在攤鋪過程中，基本可以實現無煙塵作業(yè)。工人勞動條件顯著改善，浙青路面對工人健康損害減輕。同時，混合料拌和浙青路面作業(yè)對道路沿線居民的生理影響也顯著減少。用溫拌浙青技術，路面在施工時可節(jié)省加熱燃油20%到30%，可使二氧化碳排放減少46%，一氧化碳減少約2/3，二氧化硫減少40%，氧化氮類氣體減少近 60%，而攤鋪時產生的有毒的“浙青煙”，能減少達80%，這在很大程度上保護了環(huán)境和施工技術人員的身體健康。(4)延長施工季節(jié)，增加了浙青路面施工的靈活性、便利性。由于料溫與環(huán)境溫度的差異縮小，溫拌浙青混凝土的儲運過程中降溫速率下降，允許儲存時間和運輸時間均顯著延長。溫拌浙青混凝土卸車時料車底部因低溫產生粘結和混合料粘料車現象也顯著減少。(5)設備無需改造即可進行生產。溫拌浙青混凝土可基本上全部利用現有的熱拌浙青混凝土設備，以滿足熱拌浙青混凝土的標準要求進行生產，且成品混合料性能良好，幾乎完全具備和熱拌浙青混凝土一樣的施工和易性和路用性能。(6)降溫速率減緩，混合料的可壓實時間顯著延長，壓實更有保障；同時，更易于邊角和補救位置的手工操作；溫拌混合料對路表和環(huán)境溫度的要求相對低，路面施工季節(jié)和日施工時間延長，比熱拌更適合夜間施工。(7)延長浙青混凝土拌和設備使用壽命，降低設備使用成本。由于生產溫度的降低，混合料生產過程中對鋼鐵制的生產設備的損耗也相應降低，可以延長設備使用期，降低成本；另外，溫拌浙青混凝土的生產備料或余料，均可靈活而有效地存儲較長時間，增加了生產能力，降低了有關廠家的設備損耗；同樣，浙青拌和廠家的產品使用范圍也隨之擴大， 溫拌浙青混凝土一旦鋪設完成，路面就可迅速投入使用，使工期提前。(8)較快的開放交通。由于溫拌混合料完成壓實后，其溫度已經處在較低水平，在碾壓完成后可以較快的開放交通從而減少施工作業(yè)對交通的干擾。然而，溫拌浙青混凝土技術目前在我國并沒得到大規(guī)模推廣，其主要原因是要么溫拌浙青路面的性能還達不到熱拌浙青混凝土路面的要求，如有些溫拌浙青混凝土的高低溫性能、抗水損壞性能較差，要么在實施該技術過程中成本較傳統(tǒng)熱拌技術高出很多。因此，有必要提供一種浙青混凝土來降低路面施工成本、提高路面高溫抗車轍能力和節(jié)能減排。

發(fā)明內容
為提高浙青混凝土道路的抗車轍能力、降低改性浙青混凝土的拌合溫度與攤鋪溫度和減少改性浙青混凝土生產施工的廢氣排放，本發(fā)明提供一種利于降低浙青混凝土施工成本、提高路面高溫抗車轍能力并實現浙青混凝土施工節(jié)能減排的改性浙青。該改性浙青，以重量計，包括石油浙青100份、線性或星型SBS 3-5份、氧化聚乙烯蠟0. 5-1. 5份、相容劑1-3份和改性浙青穩(wěn)定劑0. 30-0. 50份。該石油浙青的環(huán)與球法軟化點為42°C -52°C，25°C針入度為60-100，10°C延度為80_150cm。該SBS的數均分子量在 90000-300000，其苯乙烯與丁二烯的比例為觀72-40 60。該氧化聚乙烯蠟的數均分子量在1000-5000，酸值為5-15mgk0H/g。該相容劑為富含芳香分的石油餾分，其100°C運動粘度為30-50cst，芳香分含量75-100%。該穩(wěn)定劑優(yōu)選為硫磺與過氧化二異丙苯的混合物， 其中硫磺與過氧化二異丙苯的重量比為40 60-70 30。本發(fā)明還提供一種改性浙青的制備方法。該制備方法包括以重量計，混合100份該石油浙青和1-3份該相容劑，加熱至140-190°C后攪拌5min-30min ；加入3_5份線型或星型SBS和0. 5-1. 5份氧化聚乙烯蠟，于185-200°C攪拌溶脹10_150min ；加入0. 30-0. 50份穩(wěn)定劑，于185-195°C下剪切研磨10-60min，于180_195°C下攪拌發(fā)育反應60min_240min。本發(fā)明亦提供一種浙青混凝土。該浙青混凝土包括集料、礦粉與前述改性浙青。相較于傳統(tǒng)SBS改性浙青，本技術方案的浙青混凝土選擇與石油浙青相容性較好的氧化聚乙烯蠟作為部分浙青改性劑，以添加物理相容劑、穩(wěn)定劑及機械攪拌、剪切等手段，綜合利用物理增容及化學反應增容原理，實現了在不增加傳統(tǒng)SBS改性浙青成本的條件下，大幅度地提高了改性浙青混凝土的高溫抗車轍能力，同時基本不影響改性浙青混凝土的低溫性能。并且，在不改變傳統(tǒng)SBS改性浙青混凝土拌合方法的前提下，較大幅度降低了浙青混凝土的拌合溫度和攤鋪溫度，可節(jié)約大量燃油，減少浙青混凝土施工過程中的有毒煙氣的排放，從而實現了節(jié)能減排。
具體實施例方式以下將結合具體實施例詳細說明本技術方案提供的改性浙青及其制備方法，以及環(huán)保節(jié)能型且具有高強度的浙青混凝土。實施例1本實施例提供一種含氧化聚乙烯蠟的改性浙青的制備方法。該方法包括以下步驟第一步使用相容劑調和基質浙青。該基質浙青可為市售道路石油浙青。本實施例中，選用市售70號道路石油浙青A， 其軟化點為47°C，25°C針入度為72(0. Imm)，10°C延度為> 100cm。所述相容劑可為市售普通糠醛抽出油。優(yōu)選地，該相容劑的100°C運動粘度 30-50cst，按重量百分比計，芳香分含量75-100%。本實施例中選用市售伊朗產芳烴油，其 100°C運動粘度35cst，芳香分含量91. 27%。該相容劑調和基質浙青包括以重量比計，混合100份該市售70號道路浙青A與 2份該伊朗產芳烴油，并在140°C _190°C下攪拌5至30min，得浙青調和物。第二步在該浙青調和物中溶脹SBS和氧化聚乙烯蠟。所述SBS為市售普通線型或星型SBS。本實施例中選用的市售SBS的數均分子量約110000，分子中苯乙烯與丁二烯的比例為30 70，結構特征為線型。所述氧化聚乙烯蠟為市售普通氧化聚乙烯蠟。優(yōu)選地，該氧化聚乙烯蠟的數均分子量在1000-5000，酸值5-15mgk0H/g。本實施例選用的氧化聚乙烯蠟的數均分子量約為 1500，酸值為 9mgk0H/g。所述SBS和氧化聚乙烯蠟于該浙青調和物中的溶脹工藝包括以重量比計，取所述浙青調和物102份，加入SBS791H 3. 5份和氧化聚乙烯蠟1份，將溫度升至180°C _190°C， 攪拌溶張60min。第三步添加穩(wěn)定劑，剪切。所述穩(wěn)定劑可為市售本領域常用的石油浙青穩(wěn)定劑。本實施例中，該穩(wěn)定劑為市售硫磺與過氧化二異丙苯(DCP)的混合物。其中，硫磺與DCP的重量比為45 55。所述添加穩(wěn)定劑后剪切工藝包括以重量比計，取第二步所得改性浙青混合物106. 5份，添加穩(wěn)定劑0. 35份后，在190°C下剪切30min。第四步攪拌發(fā)育。該攪拌的速度不宜太快或太慢。若發(fā)育攪拌速度太慢，則改性浙青的發(fā)育效果不好；若攪拌發(fā)育速度太快，則浙青的輕組分揮發(fā)較快，對改性浙青的低溫延度(5°C延度)不利。優(yōu)選地，該攪拌發(fā)育速度為30-100rpm。該攪拌發(fā)育的時間為60-240min，優(yōu)選攪拌發(fā)育時間90-180min。本實施例中，攪拌發(fā)育速度為60rpm，攪拌發(fā)育時間為120min，該攪拌發(fā)育溫度保持在185-190°C之間?？梢岳斫?，以重量計，本實施例制得的改性浙青包括70號道路石油浙青AlOO份、 線型SBS791H 3. 5份、氧化聚乙烯蠟1份、相容劑2份和穩(wěn)定劑0. 35份。實施例2與實施例1相比，本實施例中，SBS791H 4. 0份和氧化聚乙烯蠟0. 5份，其他步驟及工藝參數同于實施例1。可以理解，以重量計，本實施例制得的改性浙青包括70號道路石油浙青AlOO份、 線型SBS791H 4. 0份、氧化聚乙烯蠟0. 5份、相容劑2份和穩(wěn)定劑0. 35份。實施例3與實施例1相比，本實施例中，SBS791H 3. 0份和氧化聚乙烯蠟1. 5份，其他步驟及工藝參數同于實施例1?？梢岳斫?，以重量計，本實施例制得的改性浙青包括70號道路石油浙青AlOO份、 線型SBS791H3. 0份、氧化聚乙烯蠟1. 5份、相容劑2份和穩(wěn)定劑0. 35份。對比實施例與實施例1相比，本對比實施例中，SBS791H 4. 5份和氧化聚乙烯蠟0份，其他步驟及工藝參數同于實施例1?？梢岳斫?，以重量計，本對比實施例制得的改性浙青包括70號道路石油浙青AlOO 份、線型SBS791H 4. 5份、相容劑2份和穩(wěn)定劑0. 35份。表1各實施例制得的改性浙青的組成與性能
權利要求
1.一種改性浙青，以重量計，包括石油浙青100份、線型或星型SBS 3-5份、氧化聚乙烯蠟0. 5-1. 5份、相容劑1-3份和改性浙青穩(wěn)定劑0. 30-0. 50份，其中，該石油浙青的環(huán)與球法軟化點為42°C -52°C，25°C針入度為60-100，10°C延度為80-150cm ；該SBS的數均分子量在90000-300000，其苯乙烯與丁二烯的比例為觀72-40 60 ；該氧化聚乙烯蠟的數均分子量在1000-5000，酸值為5-15mgk0H/g ；該相容劑為富含芳香分的石油餾分，其100°C運動粘度為30-50cst，芳香分含量75-100%。
2.如權利要求1所述的改性浙青，其特征是，該穩(wěn)定劑為硫磺與過氧化二異丙苯的混合物，其中硫磺與過氧化二異丙苯的重量比為40 60-70 30。
3.一種改性浙青的制備方法，包括以重量計，混合100份石油浙青和1-3份相容劑，加熱至140-190°c后攪拌 5min-30min，該石油浙青的環(huán)與球法軟化點為42°C _52°C，25°C針入度為60-100，10°C延度為80-150cm ；該相容劑為富含芳香分的石油餾分，其100°C運動粘度為30-50cst，芳香分含量 75-100% ；加入3-5份線型或星型SBS和0. 5-1. 5份氧化聚乙烯蠟，于185-200°C攪拌溶脹10-150min，該SBS的數均分子量在90000-300000，其苯乙烯與丁二烯的比例為 28 72-40 60 ；該氧化聚乙烯蠟的數均分子量在1000 5000，酸值5 15mgk0H/g ；加入0. 30-0. 50份穩(wěn)定劑，于185-195°C下剪切研磨10_60min，于180_195°C下攪拌發(fā) WSlS 60min-240min。
4.如權利要求3所述的改性浙青的制備方法，其特征是，該穩(wěn)定劑為硫磺與過氧化二異丙苯的混合物，該硫磺與過氧化二異丙苯的重量比為40 60-70 30。
5.一種浙青混凝土，包括集料、礦粉和改性浙青，該改性浙青以重量計，包括石油浙青 100份、線型或星型SBS 3-5份、氧化聚乙烯蠟0. 5-1. 5份、相容劑1_3份和改性浙青穩(wěn)定劑0. 30-0. 50份，其中，該石油浙青的環(huán)與球法軟化點為42°C -52°C，25°C針入度為60-100， 10°C延度為80-150cm ；該SBS的數均分子量在90000-300000，其苯乙烯與丁二烯的比例為 28 72-40 60 ；該氧化聚乙烯蠟的數均分子量在1000-5000，酸值為5-15mgk0H/g ；該相容劑為富含芳香分的石油餾分，其100°C運動粘度為30-50cst，芳香分含量75-100%。
6.如權利要求5所述的浙青混凝土，其特征是，該穩(wěn)定劑為硫磺與過氧化二異丙苯的混合物，其中硫磺與過氧化二異丙苯的重量比為40 60-70 30。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改性瀝青及其制備方法，以及一種瀝青混凝土。該改性瀝青以重量計，包括石油瀝青100份、線型或星型SBS 3-5份、氧化聚乙烯蠟0.5-1.5份、相容劑1-3份和改性瀝青穩(wěn)定劑0.30-0.50份。該石油瀝青的環(huán)與球法軟化點為42℃-52℃，25℃針入度為60-100，10℃延度為80-150cm。該SBS的數均分子量在90000-300000，其苯乙烯與丁二烯的比例為28∶72-40∶60。該氧化聚乙烯蠟的數均分子量在1000-5000，酸值為5-15mgkOH/g。該相容劑為富含芳香分的石油餾分，其100℃運動粘度為30-50cst，芳香分含量75-100％。該改性瀝青用于道路材料施工時，可較大幅度降低該瀝青混凝土的拌合溫度和攤鋪溫度，節(jié)約大量燃油，減少該瀝青混凝土施工過程中的有毒煙氣的排放，利于節(jié)能減排，還可提高道路的高溫抗車轍能力。
文檔編號E01C7/26GK102337036SQ20111023711
公開日2012年2月1日 申請日期2011年8月18日 優(yōu)先權日2011年8月18日
發(fā)明者肖護兵, 郭智, 陳偉三, 陳守明 申請人:路翔股份有限公司