本發(fā)明涉及一種溫拌硬質(zhì)瀝青混合料及其制備方法，屬于石油工業(yè)及基礎(chǔ)材料化學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
以往道路工程中使用的瀝青混合料根據(jù)拌合施工溫度一般分為兩種類型：冷拌瀝青混合料CMA(Cold Mix Asphalt)和熱拌瀝青混合料HMA(Hot Mix Asphalt)。冷拌瀝青混合料一般采用乳化瀝青或者液體瀝青與集料在常溫狀態(tài)下拌合、鋪筑，無(wú)需對(duì)集料和結(jié)合料進(jìn)行加熱，這樣可節(jié)約大量能源。但是冷拌瀝青混合料初期強(qiáng)度較低，難以滿足高速公路、重載交通道路等重要工程的要求。熱拌瀝青混合料是應(yīng)用廣泛、路用性能良好的混合料。但是在熱拌瀝青混合料生產(chǎn)過(guò)程中，瀝青與石料需要在150℃~180℃高溫條件下拌合。不僅消耗大量的能源，而且在熱拌瀝青混合料生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵及CO2、CO、SO2、NOx、可燃性有機(jī)氣體等有害氣體，不僅污染環(huán)境，而且也影響工作人員的身體健康，同時(shí)，高溫條件下的拌合也容易引起瀝青發(fā)生熱老化，降低瀝青在路面上的服役時(shí)間，縮短瀝青路面的使用壽命。
為保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源，延長(zhǎng)瀝青路面壽命，20世紀(jì)90年代后期歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)展了溫拌瀝青混合料WMA(Warm Mix Asphalt)的研究。其目的是通過(guò)降低瀝青混合料的拌合溫度，達(dá)到降低瀝青混合料生產(chǎn)過(guò)程中的能耗，減少粉塵及有害氣體排放量，同時(shí)保證溫拌瀝青混合料具有與熱拌瀝青混合料基本相同的路用性能及施工的和易性。
溫拌瀝青技術(shù)主要有三種方式：一是采用蒸發(fā)殘留物含量較高的乳化瀝青，在80℃~120℃溫度下與石料拌合，該方式較熱拌瀝青的溫度低約30℃~50℃；二是在拌制混合料時(shí)把水（或表明活性劑的水溶液）與瀝青同時(shí)加入拌合罐中，由于水的存在，使瀝青發(fā)泡，達(dá)到降粘效果。但上述兩種方法會(huì)產(chǎn)生大量的水蒸氣，容易引起設(shè)備腐蝕，還經(jīng)常會(huì)發(fā)生石粉結(jié)團(tuán)甚至造成拌合設(shè)備堵塞問(wèn)題，給生產(chǎn)帶來(lái)不便。此外，由于剩余未揮發(fā)的水分保留在混合料中，會(huì)影響混合料初期性能。第三種方法是預(yù)先將溫拌劑添加到瀝青中，然后采取與通常的熱拌瀝青混合料同樣的生產(chǎn)方式，便于操作，容易被生產(chǎn)單位所接受。該種方法通過(guò)預(yù)先在瀝青中添加溫拌劑，降低了瀝青的高溫粘度，改變了瀝青的粘溫曲線，從而降低了瀝青與石料的拌合溫度，達(dá)到溫拌效果。但目前所用的溫拌劑在降低瀝青高溫粘度的同時(shí)，通常也會(huì)引起瀝青60℃粘度的減小，使瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性受到損失；或者相反，在不降低60℃粘度時(shí)，會(huì)引起瀝青延伸度的損失，從而降低了瀝青的低溫性能?？傊?，目前所用的溫拌劑均是在使瀝青達(dá)到溫拌效果的同時(shí)，是以損失瀝青的高溫性能或低溫性能為代價(jià)的。
CN201010233760.9采用烷基胺、酰胺、季銨鹽類陽(yáng)離子表面活性劑和氯化鈣、水為原料制成溫拌劑。與其叫做“瀝青溫拌劑”，其實(shí)就是一種表面活性劑的水溶液。在制備瀝青混合料時(shí)將其添加到瀝青中，然后再添加石料。與瀝青一起攪拌時(shí)，這種表面活性劑水溶液受熱后會(huì)發(fā)泡，帶動(dòng)瀝青也發(fā)泡，起到溫拌效果。但由于發(fā)泡作用，容易引起突沸，操作不便，水蒸氣還容易引起設(shè)備腐蝕以及石粉結(jié)團(tuán)堵塞設(shè)備，不易被用戶接受。
CN200910069522.6公開(kāi)了一種溫拌瀝青添加劑及其制備方法，該添加劑是通過(guò)將去離子水加入到事先配成的聚乙烯醇水溶液中，然后依次加入松香季銨鹽、芳香烴季銨鹽乳化劑、脂肪烴季銨鹽乳化劑、非離子型表面活性劑，攪拌溶解，再將事先配成的聚丙烯酰胺水溶液和三乙醇胺加入，混合攪拌至溶解均勻后即為成品。該添加劑能夠明顯降低瀝青拌合溫度，瀝青混合料各項(xiàng)路用性能指標(biāo)也符合要求，但是該添加劑不僅成分復(fù)雜，增加了制備的難度和成本，不利于實(shí)際應(yīng)用。而且添加到瀝青中雖然能夠降低瀝青的高溫粘度，但同時(shí)也會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響即降低了瀝青的軟化點(diǎn)和60℃粘度，從而損失了高溫穩(wěn)定性，會(huì)使路面容易發(fā)生車轍或擁包。
CN201110158370.4公開(kāi)了一種溫拌瀝青添加劑及其制備方法，是在溶劑體系中采用一種聚醚改性有機(jī)硅聚合物組成的添加劑?？梢杂行Ы档蜑r青拌合溫度40℃左右，且溫拌瀝青各項(xiàng)性能指標(biāo)不低于熱拌瀝青，但缺乏相關(guān)的測(cè)試方法和實(shí)例數(shù)據(jù)支持。
CN200880116767.7利用表面活性劑組分、蠟組分、樹(shù)脂組分制備了瀝青溫拌劑。其中的表面活性劑組分為胺類，包括二胺、多胺、酰胺等，利用其潤(rùn)滑作用，起到溫拌效果；蠟組分包括植物蠟、動(dòng)物蠟、礦物蠟、酰胺蠟、氧化蠟等，樹(shù)脂組分包括植物樹(shù)脂和石油樹(shù)脂如妥爾油瀝青、松焦油瀝青、松香、酚醛樹(shù)脂等。蠟組分和樹(shù)脂組分起到增粘效果，以彌補(bǔ)由于上述表面活性劑組分引起的瀝青粘度的損失。該專利所用的組分過(guò)多，雖然可以利用其中的表面活性劑組分的潤(rùn)滑作用，起到溫拌效果，但很容易降低瀝青的60℃粘度，影響瀝青的高溫穩(wěn)定性，還會(huì)降低瀝青與石料的粘結(jié)性。雖然添加的樹(shù)脂組分如松香、酚醛樹(shù)脂等可彌補(bǔ)由于上述表面活性劑組分引起的瀝青粘度的損失，但樹(shù)脂組分與瀝青的相容性不好，長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存時(shí)容易引起瀝青分層，同時(shí)由于其硬度較高，只能提高瀝青的高溫性能，而不能改善瀝青的低溫性能，容易引起瀝青低溫開(kāi)裂，也會(huì)影響瀝青的粘結(jié)性。
CN201310174417.5利用酰胺類、芳烴油、粘結(jié)劑組分制備了瀝青溫拌劑。其中的酰胺類為乙撐雙油酸酰胺和芥酸酰胺中的一種或兩種，利用其潤(rùn)滑性降低瀝青的拌合溫度；粘結(jié)劑為二甲基氨基丙胺、N-氨基乙基哌嗪、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五胺中的一種或幾種。方法是先將酰胺類和芳烴油加熱融化后混合均勻，然后添加粘結(jié)劑，再攪拌混合均勻。之后降溫至粘稠狀，進(jìn)行造粒、晾干、粉碎、過(guò)篩，得到粒徑小于20目的顆粒狀物質(zhì)，即為瀝青溫拌劑。該專利中酰胺類在降低瀝青拌合溫度的同時(shí)，很容易降低瀝青的60℃粘度，影響瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，還會(huì)降低瀝青的粘結(jié)性。盡管采取添加粘結(jié)劑的辦法，“以提升瀝青與石料的粘結(jié)性或消除酰胺類物質(zhì)對(duì)于瀝青與石料粘結(jié)性的不利影響”，但這些粘結(jié)劑在使用時(shí)加熱溫度較高，會(huì)產(chǎn)生大量的有毒蒸汽，氣味難聞，影響環(huán)境，損傷操作人員的身體健康。
CN201010511415介紹了一種耐油性道路瀝青改性劑及其制備方法。該耐油性道路瀝青改性劑，以質(zhì)量計(jì)包含苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)20~50份，聚烯烴樹(shù)脂10~30份，高分子蠟15~45份，富含芳烴抽出油10~30。其中高分子蠟是費(fèi)托蠟，富含芳烴抽出油是糠醛精制抽出油或酚精制抽出油。制備方法是：將物料按比例投放到雙螺桿擠出機(jī)中拉條造粒，擠出溫度120℃~200℃，制得耐油性道路瀝青改性劑。該專利介紹的耐油性瀝青改性劑是針對(duì)用于停車場(chǎng)、停機(jī)坪等場(chǎng)所所用的瀝青，為了提高其耐油性而開(kāi)發(fā)的一種改性劑，對(duì)于瀝青的溫拌效果并沒(méi)有足夠的重視，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，僅僅是利用雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的擠出混合，由于所用的聚合物分子上不飽和鍵數(shù)量有限，在螺桿擠出過(guò)程中僅有少量的接枝反應(yīng)，并未發(fā)生足夠的化學(xué)反應(yīng)，基本上是一種簡(jiǎn)單的物理混合，對(duì)于瀝青的溫拌效果很有限。
CN201010558295介紹了一種瀝青混合料溫拌改性劑及其制備方法。其由下列質(zhì)量份的組成制成，費(fèi)-托蠟：50~85份，增塑劑：15~50份，多元酸：0~10份，合成樹(shù)脂：0~20份，聚酯化合物：0~5份。其中，合成樹(shù)脂為分子量在400~5000之間的聚異丁烯。制備方法：(1)按質(zhì)量比稱取各組分；(2) 將各組份在120℃～130℃下熔融并攪拌，使之充分混合均勻，即得所述的瀝青混合料溫拌改性劑。該溫拌劑開(kāi)發(fā)過(guò)程中，各組分間沒(méi)有發(fā)生化反應(yīng)，僅僅是簡(jiǎn)單的物理混合。盡管可以降低瀝青的拌合溫度，但瀝青的延展性能會(huì)受到損失即瀝青混合料容易發(fā)生低溫開(kāi)裂。
CN201110443825.7公開(kāi)了一種溫拌瀝青組合物，由91wt%~94wt%的瀝青、3wt%~5wt%熱塑性彈性體、2wt%~4wt%的接枝率為4wt%~10wt%的馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯蠟（MA-g-PE）、0.1wt%~1wt%的操作油，該組合物在135℃下的粘度不超過(guò)700cp，該組合物同時(shí)滿足高溫抗塑性變形和低溫抗裂的要求。但是該瀝青組合物的135℃粘度仍很大，實(shí)施例中的135℃粘度為675 cp和690 cp，而且也沒(méi)有給出基質(zhì)瀝青的135℃粘度和作為比較的未加MA-g-PE時(shí)的瀝青粘度，無(wú)法知道拌合溫度究竟降低了多少，僅從給出的135℃粘度值來(lái)看，并未達(dá)到溫拌效果。
CN201110169620.4公開(kāi)了一種溫拌硬質(zhì)瀝青及其制備方法，由91wt%~94wt%的基質(zhì)瀝青、5wt%~15wt%的裂解聚乙烯蠟、5wt%~10wt%的石油樹(shù)脂、0.1wt%~0.3wt%的聚乙烯蠟接枝馬來(lái)酸酐、0.2wt%~1.0wt%的硅烷偶聯(lián)劑。所述基質(zhì)瀝青的針入度為60~90（0.1mm），具體方法是把基質(zhì)瀝青熔化，然后加入裂解聚乙烯蠟、石油樹(shù)脂、聚乙烯蠟接枝馬來(lái)酸酐、硅烷偶聯(lián)劑，攪拌均勻，制得針入度為20~35（0.1mm）的溫拌硬質(zhì)瀝青。
現(xiàn)有溫拌瀝青制備過(guò)程中，在降低瀝青混合料拌合溫度的同時(shí)，通常會(huì)降低瀝青的60℃粘度或延伸度，從而影響了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性或低溫抗開(kāi)裂性能。如何采用一種特殊的溫拌劑，在降低瀝青拌合及成型溫度的同時(shí)而不影響其高、低溫使用性能，成為目前研制溫拌瀝青的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。
CN201510022090.9公開(kāi)了一種溫拌瀝青混合料及其制備方法，其中所用的溫拌劑是以高分子烷烴和芳烴油為原料，并添加鹵素和催化劑制備得到的。盡管該專利在某種程度上解決了上述問(wèn)題，但是在制備溫拌劑過(guò)程中，由于中間體的反應(yīng)溫度低，并缺少催化劑，反應(yīng)速度較慢，中間體活性較低，影響了中間體與芳烴油的反應(yīng)程度，反應(yīng)深度也不容易控制，得到的溫拌劑性質(zhì)不穩(wěn)定，影響了在瀝青中的應(yīng)用效果。此外，將該溫拌劑用于瀝青中，還出現(xiàn)了抗老化性能較差的問(wèn)題。
隨著石油加工技術(shù)的不斷改進(jìn)以及追求效益最大化，在石油加工過(guò)程中，常采取渣油深拔及溶劑脫瀝青等技術(shù)，使減壓渣油的輕組分產(chǎn)率越來(lái)越高，這樣會(huì)產(chǎn)生大量的25℃針入度為1~50（0.1mm）硬質(zhì)瀝青，其中針入度為1~30（0.1mm）硬質(zhì)瀝青可作為建筑防水材料，使用時(shí)的加熱溫度一般為175℃~185℃；針入度為30~50（0.1mm）硬質(zhì)瀝青可作為筑路材料，用于炎熱地區(qū)，使用時(shí)的加熱溫度一般為160℃~170℃。針對(duì)針入度為30~50（0.1mm）硬質(zhì)瀝青而言，用于瀝青路面的下面層，可提高路面的抗車轍能力，但在生產(chǎn)瀝青混合料時(shí)，由于使用溫度較高，不僅浪費(fèi)能源，而且還產(chǎn)生大量的瀝青煙氣，造成環(huán)境污染。隨著環(huán)保要求的不斷提高，使這些硬質(zhì)瀝青的使用受到了限制。如何降低其使用溫度，減少瀝青煙氣的發(fā)生，已成為亟待解決的問(wèn)題。此外，由于使用時(shí)加熱溫度較高，使瀝青在短時(shí)間內(nèi)急劇發(fā)生熱老化，導(dǎo)致硬質(zhì)瀝青粘結(jié)性較差，因此，針入度為30~50（0.1mm）硬質(zhì)瀝青混合料的生產(chǎn)和使用受到了限制，這一問(wèn)題多年來(lái)一直沒(méi)有得到很好地解決。如何使針入度為30~50（0.1mm）硬質(zhì)瀝青得到應(yīng)用，不僅是道路工程企業(yè)的難題，也成為了煉油企業(yè)的瓶頸。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有技術(shù)中硬質(zhì)瀝青混合料加工及使用溫度偏高，易造成環(huán)境污染或添加溫拌劑后雖能降低使用溫度，但瀝青的熱穩(wěn)定性和抗老化性能不佳的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種溫拌硬質(zhì)瀝青混合料，在所用的瀝青中添加了一種自制溫拌劑，能夠明顯降低硬質(zhì)瀝青的使用溫度，節(jié)省能源，減少瀝青煙氣對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)還能減輕熱老化，改善瀝青的粘結(jié)性，能夠提高瀝青的熱穩(wěn)定性，改善抗老化性能。
本發(fā)明的技術(shù)目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種溫拌硬質(zhì)瀝青混合料，以混合料總質(zhì)量計(jì)，包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分：
溫拌硬質(zhì)瀝青 4.0~6.0份
礦粉 1.0~3.0份
集料 91.0~95.0份
其中所述的溫拌硬質(zhì)瀝青包括以下質(zhì)量份數(shù)的組分：
溫拌劑 0.5~7份
基質(zhì)瀝青 93~99.5份
所述溫拌劑采用以下方法制備：
a. 將高分子烷烴加熱熔融后加入鹵素單質(zhì)和催化劑Ⅰ，通入保護(hù)氣，反應(yīng)得到中間體；
b. 向芳烴油中添加絡(luò)合物和催化劑Ⅱ，攪拌反應(yīng)得到芳烴絡(luò)合組分；
c. 將步驟b中所述芳烴絡(luò)合組分導(dǎo)入步驟a中的中間體中，通入保護(hù)氣，反應(yīng)得到粘稠物；
d. 將步驟c得到的所述粘稠物熟化，得到所述溫拌劑；
所述高分子烷烴為C30~C130的烷烴摩爾含量在90%以上的混合高分子烷烴；
所述催化劑Ⅰ選自無(wú)水CuCl2、無(wú)水MnCl2、無(wú)水CrCl3和無(wú)水NiCl2中的至少一種；
所述催化劑Ⅱ選自Cu、Fe、Zn、Cr和Ni中的至少一種；
所述絡(luò)合物選自[Cu(NH3)4]SO4、[Pt(NH3)2]Cl2、K[Pt(C2H4)Cl3]、K4[Fe(CN)6]、K3[Fe(CN)6]、Fe4[Fe(CN)6]3、Ni(CO)4、[Co(NH3)5Cl]SO4、(NH4)3[Cr(NCS)6]中的至少一種。
進(jìn)一步地，所述集料選自石灰?guī)r、玄武巖、安山巖或花崗巖集料中的至少一種；所述集料的配比符合密級(jí)配AC-10、AC-13、AC-16或AC-20中的任意一種；所述礦粉是由礦石研磨而成，其中粒徑小于0.075mm的顆粒所占比例按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)大于70%。
進(jìn)一步地，在以上質(zhì)量份數(shù)組成的溫拌硬質(zhì)瀝青中，所述溫拌劑的添加量?jī)?yōu)選為1~7份。
進(jìn)一步地，所述高分子烷烴為C60~C130的烷烴摩爾含量在90%以上的混合高分子烷烴，所述高分子烷烴為直鏈烷烴、支鏈烷烴或其混合物。
進(jìn)一步地，所述高分子烷烴優(yōu)選為以Fe、Co、Ni等金屬作為催化劑，將煤氣化后得到的CO，與H2進(jìn)行合成反應(yīng)，得到碳數(shù)為30~130的烷烴摩爾含量在90%以上的混合高分子烷烴。其中H2與CO進(jìn)行合成反應(yīng)時(shí)的摩爾比為2~2.5，反應(yīng)溫度320℃~340℃，壓力2.0~2.2MPa。
進(jìn)一步地，步驟a中制備中間體時(shí)的反應(yīng)溫度為400℃~480℃，反應(yīng)壓力為3~5MPa，反應(yīng)時(shí)間為30～60min。
進(jìn)一步地，步驟a中所述鹵素單質(zhì)的用量為高分子烷烴的摩爾數(shù)的0.25~0.75倍，所述催化劑Ⅰ的用量以質(zhì)量計(jì)，為高分子烷烴的0.3%～0.9%。
進(jìn)一步地，所述鹵素單質(zhì)選自氟、氯和溴中的一種，優(yōu)選為氯或溴。
進(jìn)一步地，步驟b中反應(yīng)溫度為270℃~350℃，反應(yīng)時(shí)間120~180min。
進(jìn)一步地，所述芳烴油為一種富含芳烴的組分，其中芳烴含量按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)大于57%，優(yōu)選為芳烴含量大于70%，可以是減四線抽出油、糠醛精制抽出油、酚精制抽出油或催化裂化油漿中的一種或幾種的混合物。所述絡(luò)合物的用量以質(zhì)量計(jì)，為芳烴油中芳烴含量的3%～9%。所述催化劑Ⅱ的用量以質(zhì)量計(jì)，為芳烴油中芳烴含量的0.3%~0.9%。
進(jìn)一步地，步驟c中將芳烴絡(luò)合組分導(dǎo)入步驟a中的中間體中，其混合比例以原料高分子烷烴和芳烴油的質(zhì)量計(jì)，為1~7:7~1。反應(yīng)溫度為350℃~400℃，反應(yīng)壓力為2~4MPa，反應(yīng)時(shí)間60~120min。
進(jìn)一步地，步驟a和c中所述保護(hù)氣為氮?dú)狻?/p>
進(jìn)一步地，步驟d的熟化溫度為120℃~160℃，熟化時(shí)間60~100 min。
所述基質(zhì)瀝青可以選用各種原油及不同工藝生產(chǎn)的石油瀝青，如直餾瀝青、氧化瀝青、溶劑脫油瀝青中的一種或幾種。
進(jìn)一步地，所述基質(zhì)瀝青是25℃針入度為30~50（0.1mm）的基質(zhì)瀝青。
本發(fā)明另提供所述的溫拌硬質(zhì)瀝青混合料的制備方法，包括以下步驟：
①溫拌硬質(zhì)瀝青的制備：先將基質(zhì)瀝青加熱至160℃~170℃，攪拌并添加溫拌劑，繼續(xù)攪拌；
②將攪拌釜和集料分別加熱到140℃~155℃，將集料、礦粉同時(shí)添加到攪拌釜中，攪拌；
③把溫拌硬質(zhì)瀝青加熱到熔融狀態(tài)，添加到攪拌釜中，與集料、礦粉混合攪拌，得到所述溫拌硬質(zhì)瀝青混合料。
進(jìn)一步地，步驟①中加入溫拌劑后攪拌反應(yīng)時(shí)間為30~60min，并將溫度逐漸降低到140℃~155℃。
本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、本發(fā)明所用的溫拌劑為自制的溫拌劑，在較高的溫度、壓力下制備中間體并增加催化劑Ⅰ，不僅縮短了反應(yīng)時(shí)間，而且能夠平穩(wěn)控制反應(yīng)進(jìn)程，容易把握中間體的性能，使得到的溫拌劑性能穩(wěn)定。
2、在制備溫拌劑過(guò)程中，預(yù)先在芳烴油中添加絡(luò)合物和催化劑Ⅱ進(jìn)行反應(yīng)，然后再與中間體進(jìn)行反應(yīng)，最后進(jìn)行熟化，得到的溫拌劑不僅對(duì)瀝青具有溫拌效果、兼顧了瀝青的高低溫性能，而且還提高了瀝青的熱穩(wěn)定性，改善了抗老化性能。
3．本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料，明顯降低了拌合溫度，減輕了瀝青的熱老化，使硬質(zhì)瀝青混合料的粘結(jié)性得到改善。
4．將本發(fā)明硬質(zhì)瀝青混合料用于瀝青公路的下面層，可提高路面抗車轍性能，增加了硬質(zhì)瀝青的使用量，拓寬了硬質(zhì)瀝青的應(yīng)用范圍。
具體實(shí)施方式
結(jié)合下述實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明不限于以下實(shí)施例。
實(shí)施例1
（1）制備溫拌劑
以Ni金屬作為催化劑，將煤氣化后得到的CO，與H2進(jìn)行合成反應(yīng)，得到碳數(shù)為30~60的烷烴占90%的混合烷烴。
①稱取上述混合烷烴1000g，約1.2mol，置于密閉容器內(nèi)，加熱到480℃，添加3g催化劑無(wú)水CuCl2，保持此溫度下引入0.89 mol的氯，并通入氮?dú)馐狗磻?yīng)容器的壓力保持在3MPa，反應(yīng)30min得到中間體；
②稱取芳烴含量為70%的減四線抽出油7000g，向其中添加441g的絡(luò)合物〔Cu（NH3）4〕SO4和44.1g的催化劑Cu，裝在另一密閉容器內(nèi)并加熱至350℃，在此溫度下恒溫反應(yīng)180min，得到芳烴絡(luò)合組分；
③將芳烴絡(luò)合組分導(dǎo)入上述中間體中，保持溫度為400℃，充滿氮?dú)馐箟毫Ρ３衷?MPa，恒溫反應(yīng)60min得到一種粘稠物；
④將粘稠物在溫度120℃，熟化60min，得到本發(fā)明所用的溫拌劑。各組分配比見(jiàn)表1。
（2）制備溫拌硬質(zhì)瀝青
稱取上述溫拌劑7kg，添加到質(zhì)量為93 kg、溫度為160℃的沙中原油針入度為50（0.1mm）的直餾瀝青中，攪拌10min，使溫拌劑與瀝青充分融合，然后邊攪拌邊將溫度逐漸降低到140℃，攪拌10min，得到溫拌硬質(zhì)瀝青（編號(hào)WBA-1）。其使用溫度見(jiàn)表2，有害氣體發(fā)生量見(jiàn)表3。
（3）制備溫拌硬質(zhì)瀝青混合料
預(yù)先把專用的瀝青混合料攪拌釜加熱到140℃恒溫；把遼陽(yáng)安山巖集料配制成級(jí)配為AC-10集料，總質(zhì)量為91kg，加熱到140℃?zhèn)溆?；稱取上述溫拌硬質(zhì)瀝青（WBA-1）6.0kg，加熱到140℃?zhèn)溆?；稱取礦粉3.0kg。待攪拌釜、集料、瀝青溫度恒定后，將上述集料、礦粉一起添加到攪拌釜中，攪拌2分鐘；然后將上述稱量好的溫拌硬質(zhì)瀝青添加到攪拌釜中，攪拌3分鐘，得到本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料。把本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料制備成各種混合料試件并進(jìn)行性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。
實(shí)施例2
（1）制備溫拌劑
以Co金屬作為催化劑，將煤氣化后得到的CO，與H2進(jìn)行合成反應(yīng)，得到碳數(shù)為30~130的烷烴占90%的混合烷烴。
①稱取上述混合烷烴3500g，約4.5mol，置于密閉容器內(nèi)，加熱到400℃，添加31.5g催化劑無(wú)水MnCl2，保持此溫度下引入1.16mol的氯，并通入氮?dú)馐狗磻?yīng)容器的壓力保持在5MPa，反應(yīng)60min得到中間體；
②稱取芳烴含量為63%的催化裂化油漿1000g，向其中添加19g的絡(luò)合物K4〔Fe（CN）6〕和1.9g的催化劑Fe，裝在另一密閉容器內(nèi)并加熱至270℃，在此溫度下恒溫反應(yīng)120min，得到芳烴絡(luò)合組分；
③將芳烴絡(luò)合組分導(dǎo)入上述中間體中，保持溫度為350℃，充滿氮?dú)馐箟毫Ρ３衷?MPa，恒溫反應(yīng)120min得到一種粘稠物；
④將粘稠物-2在溫度160℃，熟化100 min，得到本發(fā)明所用的溫拌劑。各組分配比見(jiàn)表1。
（2）制備溫拌硬質(zhì)瀝青
稱取上述溫拌劑0.5kg，添加到質(zhì)量為99.5 kg、溫度為165℃的遼河原油針入度為25（0.1mm）的氧化瀝青中，攪拌20min，使溫拌劑與瀝青充分融合，然后邊攪拌邊將溫度逐漸降低到145℃，攪拌20 min，得到溫拌硬質(zhì)瀝青（編號(hào)WBA-2）。其使用溫度見(jiàn)表2，有害氣體發(fā)生量見(jiàn)表3。
（3）制備溫拌硬質(zhì)瀝青混合料
預(yù)先把專用的瀝青混合料攪拌釜加熱到145℃恒溫；把鐵嶺玄武巖集料配制成級(jí)配為AC-16的集料，總質(zhì)量為95kg，加熱到145℃?zhèn)溆?；稱取上述溫拌硬質(zhì)瀝青（WBA-2）4.0kg，加熱到145℃?zhèn)溆茫环Q取礦粉1.0kg。待攪拌釜、集料、瀝青溫度恒定后，將上述集料、礦粉一起添加到攪拌釜中，攪拌2分鐘；然后將上述稱量好的溫拌硬質(zhì)瀝青添加到攪拌釜中，攪拌3分鐘，得到本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料。把本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料制備成各種混合料試件并進(jìn)行性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。
實(shí)施例3
（1）制備溫拌劑
以Fe金屬作為催化劑，將煤氣化后得到的CO，與H2進(jìn)行合成反應(yīng)，得到碳數(shù)為70~90的烷烴占90%的混合烷烴。
①稱取上述混合烷烴1000g，約0.8mol，置于密閉容器內(nèi)，加熱到440℃，添加6g催化劑無(wú)水NiCl2，保持此溫度下引入0.31mol的氟，并通入氮?dú)馐狗磻?yīng)容器的壓力保持在4MPa，反應(yīng)45min得到中間體；
②稱取芳烴含量為78%的酚精制抽出油3500g，向其中添加164g的絡(luò)合物〔Ni(CO)4〕和16.4g的催化劑Ni，裝在另一密閉容器內(nèi)并加熱至310℃，在此溫度下恒溫反應(yīng)160min，得到芳烴絡(luò)合組分；
③將芳烴絡(luò)合組分導(dǎo)入上述中間體中，保持溫度為375℃，充滿氮?dú)馐箟毫Ρ３衷?MPa，恒溫反應(yīng)90min得到一種粘稠物；
④將粘稠物在溫度140℃，熟化80min，得到本發(fā)明所用的溫拌劑。各組分配比見(jiàn)表1。
（2）制備溫拌硬質(zhì)瀝青
稱取上述溫拌劑4kg，添加到質(zhì)量為96 kg、溫度為180℃的勝利原油針入度為1（0.1mm）的溶劑脫油瀝青中，攪拌30min，使溫拌劑與瀝青充分融合，然后邊攪拌邊將溫度逐漸降低到150℃，攪拌30 min，得到溫拌硬質(zhì)瀝青（編號(hào)WBA-3）。其使用溫度見(jiàn)表2，有害氣體發(fā)生量見(jiàn)表3。
（3）制備溫拌硬質(zhì)瀝青混合料
預(yù)先把專用的瀝青混合料攪拌釜加熱到150℃恒溫；把撫順石灰?guī)r集料配制成級(jí)配為AC-13集料，總質(zhì)量為93kg，加熱到150℃?zhèn)溆?；稱取上述溫拌硬質(zhì)瀝青（WBA-3）5.0kg，加熱到150℃?zhèn)溆?；稱取礦粉2.0kg。待攪拌釜、集料、瀝青溫度恒定后，將上述集料、礦粉一起添加到攪拌釜中，攪拌2分鐘；然后將上述稱量好的溫拌硬質(zhì)瀝青添加到攪拌釜中，攪拌3分鐘，得到本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料。把本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料制備成各種混合料試件并進(jìn)行性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。
實(shí)施例4
（1）制備溫拌劑
以Fe金屬作為催化劑，將煤氣化后得到的CO，與H2進(jìn)行合成反應(yīng)，得到碳數(shù)為110~130的烷烴占90%的混合烷烴。
①稱取上述混合烷烴7000g，約4.2mol，置于密閉容器內(nèi)，加熱到400℃，添加21g催化劑無(wú)水CrCl3，保持此溫度下引入1.15mol的溴，并通入氮?dú)馐狗磻?yīng)容器的壓力保持在4MPa，反應(yīng)45min得到中間體；
②稱取芳烴含量為57%的糠醛精制抽出油1000g，向其中添加17g的絡(luò)合物(NH4)3〔Cr(NCS)6〕和1.7g的催化劑Cr，裝在另一密閉容器內(nèi)并加熱至310℃，在此溫度下恒溫反應(yīng)160min，得到芳烴絡(luò)合組分；
③將芳烴絡(luò)合組分導(dǎo)入上述中間體中，使溫度為375℃，充滿氮?dú)馐箟毫Ρ３衷?MPa，恒溫反應(yīng)90min得到一種粘稠物；
④將粘稠物在溫度140℃，熟化80min，得到本發(fā)明所用的溫拌劑。各組分配比見(jiàn)表1。
（2）制備溫拌硬質(zhì)瀝青
稱取上述溫拌劑1kg，添加到質(zhì)量為99 kg、溫度為185℃的勝利原油針入度為3（0.1mm）的溶劑脫油瀝青中，攪拌30min，使溫拌劑與瀝青充分融合，然后邊攪拌邊將溫度逐漸降低到155℃，攪拌30 min，得到溫拌硬質(zhì)瀝青（編號(hào)WBA-4）。其使用溫度見(jiàn)表2，有害氣體發(fā)生量見(jiàn)表3。
（3）制備溫拌硬質(zhì)瀝青混合料
預(yù)先把專用的瀝青混合料攪拌釜加熱到155℃恒溫；把撫順石灰?guī)r集料配制成級(jí)配為AC-13集料，總質(zhì)量為93kg，加熱到155℃?zhèn)溆?；稱取上述溫拌硬質(zhì)瀝青（WBA-4）5.0kg，加熱到155℃?zhèn)溆?；稱取礦粉2.0kg。待攪拌釜、集料、瀝青溫度恒定后，將上述集料、礦粉一起添加到攪拌釜中，攪拌2分鐘；然后將上述稱量好的溫拌硬質(zhì)瀝青添加到攪拌釜中，攪拌3分鐘，得到本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料。把本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料制備成各種混合料試件并進(jìn)行性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。
比較例1
（1）制備溫拌劑（按照CN201510022090.9中的方法）
將以天然氣為原料進(jìn)行合成反應(yīng)得到的碳數(shù)為130、分子量為1822、重量為700kg的高分子烷烴加熱熔融后置于密閉容器內(nèi)，加熱到400℃，保持此溫度下引入115摩爾的溴，攪拌180min，得到中間體；稱取芳烴含量為57%的糠醛精制抽出油100kg，裝在另一密閉容器內(nèi)加熱至150℃，向其中添加0.17kg的無(wú)水FeCl3，攪拌30min。然后在攪拌狀態(tài)下將上述中間體以霧狀噴入到糠醛精制抽出油中，待全部噴入后，恒溫150℃，攪拌反應(yīng)180min，得到對(duì)比溫拌劑。各組分配比見(jiàn)表1。
（2）制備溫拌硬質(zhì)瀝青
按照與本發(fā)明實(shí)施例4相同的方法制備溫拌硬質(zhì)瀝青。
（3）制備溫拌硬質(zhì)瀝青混合料
按照與本發(fā)明實(shí)施例4相同的方法制備溫拌硬質(zhì)瀝青混合料。
比較例2
稱取與實(shí)施例4相同的混合烷烴1kg，直接添加到質(zhì)量為99kg、溫度為180℃的勝利原油針入度為30（0.1mm）的溶劑脫油瀝青中，攪拌60 min，得到一種硬質(zhì)瀝青（編號(hào)為YA-1）。其使用溫度見(jiàn)表2，有害氣體發(fā)生量見(jiàn)表3。
預(yù)先把專用的瀝青混合料攪拌釜加熱到180℃恒溫；把撫順石灰?guī)r集料配制成級(jí)配為AC-13集料，總質(zhì)量為93kg，加熱到180℃?zhèn)溆?；稱取上述溫拌硬質(zhì)瀝青（YA-1）5.0kg，加熱到180℃?zhèn)溆茫环Q取礦粉2.0kg。待攪拌釜、集料、瀝青溫度恒定后，將上述集料、礦粉一起添加到攪拌釜中，攪拌2分鐘；然后將上述稱量好的溫拌硬質(zhì)瀝青添加到攪拌釜中，攪拌3分鐘，得到本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料。把本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料制備成各種混合料試件并進(jìn)行性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。
比較例3
將芳烴含量為57%的糠醛精制抽出油1kg，直接添加到質(zhì)量為99 kg、溫度為175℃的勝利原油針入度為30（0.1mm）的溶劑脫油瀝青中，攪拌60 min，得到一種硬質(zhì)瀝青（編號(hào)為YA-2）。其使用溫度見(jiàn)表2，有害氣體發(fā)生量見(jiàn)表3。
預(yù)先把專用的瀝青混合料攪拌釜加熱到175℃恒溫；把撫順石灰?guī)r集料配制成級(jí)配為AC-13集料，總質(zhì)量為93kg，加熱到175℃?zhèn)溆?；稱取上述溫拌硬質(zhì)瀝青（YA-2）5.0kg，加熱到175℃?zhèn)溆茫环Q取礦粉2.0kg。待攪拌釜、集料、瀝青溫度恒定后，將上述集料、礦粉一起添加到攪拌釜中，攪拌2分鐘；然后將上述稱量好的溫拌硬質(zhì)瀝青添加到攪拌釜中，攪拌3分鐘，得到本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料。把本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料制備成各種混合料試件并進(jìn)行性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。
比較例4
稱取與實(shí)施例4相同的混合烷烴0.875kg和芳烴含量為57%的糠醛精制抽出油0.125kg，同時(shí)直接添加到質(zhì)量為99kg、溫度為180℃的勝利原油針入度為30（0.1mm）的溶劑脫油瀝青中，攪拌60 min，得到一種硬質(zhì)瀝青（編號(hào)為YA-3）。其使用溫度見(jiàn)表2，有害氣體發(fā)生量見(jiàn)表3。
預(yù)先把專用的瀝青混合料攪拌釜加熱到180℃恒溫；把撫順石灰?guī)r集料配制成級(jí)配為AC-13集料，總質(zhì)量為93kg，加熱到180℃?zhèn)溆?；稱取上述溫拌硬質(zhì)瀝青（YA-3）5.0kg，加熱到180℃?zhèn)溆茫环Q取礦粉2.0kg。待攪拌釜、集料、瀝青溫度恒定后，將上述集料、礦粉一起添加到攪拌釜中，攪拌2分鐘；然后將上述稱量好的溫拌硬質(zhì)瀝青添加到攪拌釜中，攪拌3分鐘，得到本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料。把本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料制備成各種混合料試件并進(jìn)行性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。
表1. 制備溫拌劑各組分配比
表2. 本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青與基質(zhì)瀝青及比較例的對(duì)比
表3. 有害氣體發(fā)生量對(duì)比
表4. 瀝青混合料配比及性質(zhì)
[1] JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》。
由表2可見(jiàn)，本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青的高溫粘度都明顯低于相對(duì)應(yīng)的基質(zhì)瀝青，可將使用溫度降低20℃~30℃。本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青與相對(duì)應(yīng)的基質(zhì)瀝青相比較，針入度基本相同時(shí)，軟化點(diǎn)升高，10℃延度增大，說(shuō)明本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青不僅可達(dá)到溫拌效果，而且在高溫穩(wěn)定性和低溫延展性方面都優(yōu)于相對(duì)應(yīng)的基質(zhì)瀝青。通過(guò)薄膜實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比可見(jiàn)，采用本發(fā)明所用的溫拌劑得到的溫拌硫磺瀝青抗老化性能明顯好于任一比較例的瀝青，即本發(fā)明溫拌劑在實(shí)現(xiàn)溫拌效果的同時(shí)，提高了瀝青的熱穩(wěn)定性，使抗老化性能得到改善，而比較例1所用的溫拌劑對(duì)瀝青的抗老化性能有負(fù)面影響。
通過(guò)比較例可見(jiàn)，直接簡(jiǎn)單地將混合高分子烷烴和/或抽出油添加到硬質(zhì)瀝青中，對(duì)瀝青溫拌效果的改善，明顯不如本發(fā)明溫拌效果好。
由表3可見(jiàn)，與基質(zhì)瀝青及比較例相比，本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青可明顯減少有害氣體發(fā)生量，有利于環(huán)保。
由表4可見(jiàn)，本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料明顯優(yōu)于比較例，說(shuō)明本發(fā)明溫拌硬質(zhì)瀝青混合料不僅提高了抗車轍性能，低溫性能也得到了兼顧。