本發(fā)明涉及一種高模量瀝青混合料添加劑及其制備方法，特別是一種溫拌型耐低的高模量瀝青混合料添加劑及其制備方法。
背景技術：
：隨著中國瀝青路面建設迅速發(fā)展，交通荷載日益增加，瀝青路面出現(xiàn)的早期破壞現(xiàn)象嚴重，其中車轍式瀝青路面破壞是最為嚴重的一種破壞形式。特別是在夏季炎熱地區(qū)，超載嚴重的高速公路、長大縱坡路段、城市道路的公交車停車站、十字路口等地方，車轍現(xiàn)象十分普遍。車轍影響行車安全性，還會引起其它路面病害，如網(wǎng)裂、坑槽坑洞等。降低路面使用壽命，導致道路路面需要頻繁維修，增加建設投資。高模量瀝青混凝土能夠降低瀝青混凝土應變模量，大幅度提高瀝青混凝土路面的抗高溫變形能力，延緩車轍的產生、減低車轍深度，延長路面使用壽命，延長維修周期?，F(xiàn)階段研究結果表明，制備高模量瀝青混合料的有效途徑有兩種：一是在普通瀝青混合料中加入添加劑，提高其模量，包括高熔點天然瀝青和聚烯烴類物質；二是瀝青膠結料采用能夠合理兼顧高低溫性能的高模量瀝青，如低標號硬瀝青和聚合物改性瀝青。CN201110141313.5公開了一種高模量高彈性瀝青添加劑及其制備方法。該添加劑，包括聚合物樹脂100份、填料40～60份、軟化劑20～40份，所述的聚合物樹脂為低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和聚碳酸酯質量比例為1：0.1-2：0.05-0.5的混合物，軟化劑為對苯二甲酸二辛酯，促進劑為二芐基二硫代氨基甲酸鋅，填料為有機膨潤土和高嶺土，制備方法包括先將聚合物樹脂和填料混均，再添加軟化劑、促進劑、紫外光屏蔽劑等，于180-190℃混合均勻，造粒。CN201410466470.7公開了一種耐低溫型高模量瀝青改性劑及制備方法。該改性劑有高模量主劑、增強型粘結劑、隔離劑以及增溶劑組成，常溫條件下通過雙螺桿擠出機擠出、造粒制成改性劑，其中高模量主劑是硅烷偶聯(lián)劑處理后的廢膠粉，再與低密度聚乙烯粉劑、線性低密度聚乙烯粉劑、高模量添加劑混合攪拌制成；所述增強型粘結劑是由改性瀝青專用芳烴油、增粘劑、增強劑、抗氧劑以及70#石油瀝青反應而得。上述兩種高模量瀝青改性劑所用組分較多，制備工藝復雜，與瀝青相容性差，而且需要較高的拌合溫度，施工和易性不好，其抗低溫開裂性能、抗車轍性能等高溫性能和低溫性能無法兼顧。技術實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術中的不足之處，本發(fā)明提供了一種高模量瀝青混合料添加劑及其制備方法。該高模量瀝青混合料添加劑與瀝青以及混合料的相容好，不但顯著提高了高模量瀝青混合料的抗低溫開裂性能，而且具有優(yōu)異的抗車轍性能和抗水侵害性能，同時混合料拌合溫度較低，施工和易性好。本發(fā)明提供的一種高模量瀝青混合料添加劑，以重量份計，包括：塑料：100份EVA樹脂：10-20份丁苯橡膠和/或丁苯橡膠衍生物：15-25份乙烯焦油：10-20份復合改性劑：10-20份；其中，所述復合改性劑是由環(huán)氧接枝的聚乙烯蠟包覆的介孔分子篩組成，其中環(huán)氧接枝的聚乙烯蠟與介孔分子篩的重量比為60/40～50/50。其中環(huán)氧接枝的聚乙烯蠟中，甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）接枝率2～6%，熔點85～95℃；所述介孔分子篩可為MCM-41、MCM-22、MCM-48、SBA-15、SBA-16中的一種或多種；所述介孔分子篩的干基為50wt％～90wt％，孔直徑為1～20nm，比表面積300m2/g～1200m2/g。所述復合改性劑的粒徑在5mm以下。所述復合改性劑可采用下述方法制備，但不限于此方法，具體如下：將環(huán)氧接枝的聚乙烯蠟與介孔分子篩于90～110℃攪拌混合10～20min，快速冷卻至常溫完全凝固后，用破碎機切碎成粒徑至5mm以下的顆粒即得到本發(fā)明所用復合改性劑。本發(fā)明的高模量瀝青混合料添加劑中，塑料為聚乙烯、聚丙烯中的一種或多種，可采用新鮮原料，也可以采用廢舊原料。所述的聚乙烯可以采用高密度聚乙烯和/或低密度聚乙烯。所述EVA樹脂為乙烯-共聚樹脂，醋酸乙烯（VA）的含量15wt%～40wt%，熔體流動指數(shù)5～150g/10min。本發(fā)明的高模量瀝青混合料添加劑中，丁苯橡膠（SBR）及其衍生物可以采用瀝青領域中常用的丁苯橡膠及其衍生物，丁苯橡膠及其衍生物可以采用粉末狀、顆粒狀或塊狀，本發(fā)明中優(yōu)選采用丁苯橡膠衍生物，采用苯乙烯接枝改性的丁苯橡膠，其中結合苯乙烯含量為21.5wt%～35.0wt%，最好為顆粒狀，粒徑在6mm以下。本發(fā)明的高模量瀝青混合料添加劑中，乙烯焦油為乙烯裂解焦油經減壓蒸餾得到初餾點大于400℃的釜底渣油，其中芳香分含量大于60wt%，瀝青質含量大于25wt%。本發(fā)明高模量瀝青混合料添加劑，依據(jù)需要還可以添加抗老化劑、抗剝離劑、光屏蔽劑等添加劑，其中優(yōu)選如下：以塑料為100重量份計，抗老化劑的加入量0.3-0.5份，光屏蔽劑的加入量為2.0-8.0份，抗剝離劑的加入量為0.5-1.5份。本發(fā)明的高模量瀝青混合料添加劑中，所述抗老化劑為市售常用的抗老化劑，如抗氧劑168、抗氧劑2246S、抗氧劑2246-A、抗氧劑1010、抗氧劑AW和抗氧劑BLE等中的一種或幾種。本發(fā)明的高模量瀝青混合料添加劑中，光屏蔽劑為瀝青領域常規(guī)使用光屏蔽劑，如炭黑、鈦白粉和鋅白等的一種或多種。本發(fā)明的高模量瀝青混合料添加劑中，抗剝離劑為市售常用的抗剝離劑，優(yōu)選為非陽離子型、非胺類環(huán)保型瀝青抗剝離劑，優(yōu)選粉狀固體抗剝離劑。本發(fā)明的高模量瀝青混合料添加劑的粒徑在5.5mm以下。本發(fā)明高模量瀝青混合料添加劑的制備方法，包括：（1）將乙烯焦油經冷凍成固態(tài)，然后破碎成粒徑在5mm以下的乙烯焦油顆粒；（2）將復合改性劑和步驟（1）所得的乙烯焦油顆粒、塑料、EVA樹脂、丁苯橡膠和/或丁苯橡膠衍生物，在常溫下攪拌混合均勻；（3）將步驟（2）混合均勻的物料加入雙螺桿擠出機加料斗中，擠出溫度120~150℃條件下，擠出條形體；（4）步驟（3）得到的產品經吹風冷卻，切粒機切粒，即得到本發(fā)明高模量瀝青混合料添加劑。本發(fā)明步驟（3）中，擠出的條形體最好圓柱體，其直徑在5.5mm以下。本發(fā)明高模量瀝青混合料添加劑，依據(jù)需要還可以添加抗老化劑、抗剝離劑、光屏蔽劑等添加劑，上述添加劑可以在步驟（2）中加入。本發(fā)明的高模量瀝青混合料添加劑在使用時，可以先加入到預熱的礦物集料中，進行預拌合，然后再加入道路瀝青一起拌合，即得高模量瀝青混合料。高模量瀝青混合料添加劑可用于25℃針入度為30～1001/10mm的道路瀝青制備高模量瀝青混合料。本發(fā)明高模量瀝青混合料添加劑中，采用的乙烯焦油因其富含芳香組分和瀝青質組分，能使塑料、EVA樹脂、丁苯橡膠（或丁苯橡膠衍生物）等組分充分溶脹，且在瀝青與高模量添加劑之間提供了一個橋梁，增強添加劑與瀝青的相容性和對礦物集料的粘附性，改善高模量瀝青混合料的低溫柔性，其中高含量的瀝青質組分可以提高瀝青混合料的高溫模量，改善路面抗車轍性能和抗水侵害性能。另外，乙烯焦油有較高的溫度敏感性，與復合改性劑協(xié)同作用，降低混合料的拌和溫度。更特別的是本發(fā)明高模量瀝青混合料添加劑，添加了復合改性劑，它是由環(huán)氧接枝的聚乙烯蠟包覆的介孔分子篩組成，其中采用熔點適宜的環(huán)氧接枝的聚乙烯蠟，能在分子篩中的水分大量汽化前將其有效的鎖住，且不影響瀝青高溫性能，同時環(huán)氧接枝的聚乙烯蠟與瀝青相容性更好，對瀝青低溫性能影響??；介孔分子篩因有較大的比表面積和適中的孔徑，有較強的吸附性，孔道內吸附一定量的水分子，經過環(huán)氧接枝的聚乙烯蠟預處理，分子篩被蠟膜包覆鎖住水分，當溫度升高，熔點低環(huán)氧接枝的聚乙烯蠟會完全熔融成液態(tài)融入到瀝青中，降低了瀝青的粘度；此時介孔分子篩協(xié)吸附的水分也會隨著蠟的融化逐步釋放，在瀝青中產生微細泡沫，使瀝青體積膨脹，降低瀝青和瀝青混合料的粘度，且可在礦料表面產生潤滑作用，顯著降低混合料拌合溫度。本發(fā)明采用塑料、EVA樹脂、丁苯橡膠和/或丁苯橡膠衍生物、乙烯焦油、復合改性劑制成高模量瀝青混合料添加劑，解決了現(xiàn)有技術中高模量瀝青混合料添加劑相容效果差，高低溫性能不能兼顧，拌合溫度高等難題，在提高瀝青混合料高溫模量的同時，還兼顧低溫性能，瀝青粘混合料拌合溫度低，施工和易性好。而且還提高了瀝青混合料的抗低溫開裂性能、抗車轍性能和抗水侵害性能，顯著提高路面使用壽命。本發(fā)明可以使用廢舊塑料，使廢舊資源得到了再生利用，減少了資源浪費，生態(tài)環(huán)保。具體實施方式為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實施例來進一步闡述本發(fā)明的技術方案，這些實施例對本發(fā)明不起限制作用。以下實施例和比較例中所用的原料如下：廢舊塑料為萊州市嘉安得塑膠有限公司生產PE+PP復合廢舊塑料再生顆粒，粒徑3～6mm；EVA樹脂為法國阿托芬納公司生產的型號2825，其中，VA含量28wt%，熔體流動速率25g/10min；丁苯橡膠衍生物顆粒，結合苯乙烯含量22.5wt%～24.5wt%，粒徑為3～6mm；乙烯焦油是由中國石油吉林石化公司生產乙烯裂解焦油，減壓蒸餾得到初餾點大于400℃的釜底渣油，芳香分含量64.8wt%，瀝青質含量27.4wt%；將乙烯焦油經冷凍成固態(tài)，然后破碎成粒徑在5mm以下的乙烯焦油顆粒；復合改性劑A是將重量份數(shù)比為60/40的環(huán)氧接枝的聚乙烯蠟與介孔分子篩預混，于100℃攪拌混合20min，冷卻至常溫完全凝固后，用切碎機切碎成粒徑在5mm以下的顆粒；復合改性劑B中環(huán)氧接枝的聚乙烯蠟與介孔分子篩重量比50/50，制備方法同復合改性劑A。其中，環(huán)氧接枝的聚乙烯蠟為杭州海一高分子材料有限公司生產，GMA接枝率2.5%，熔點92℃；介孔分子篩是南京先豐納米材料科技有限公司的MCM-41（平均孔直徑約為3.5～4.0nm，比表面積＞800m2/g）；抗老化劑為南京大唐化工有限責任公司的抗氧劑2246S；光屏蔽劑為上海復瑞化工有限公司產型號6800炭黑；抗剝離劑為鎮(zhèn)江金陽道路材料科技發(fā)展有限公司生產JY-KF型瀝青抗剝落劑。實施例1高模量瀝青混合料添加劑WG-1，配方以重量計為：廢舊塑料：　　　　　　100份EVA樹脂：　　　　　　15份丁苯橡膠衍生物顆粒：　15份乙烯焦油：　　　　　　10份復合改性劑A：　　　　15份抗氧化劑2246S：　　　　0.3份炭黑6800：　　　　　　　8份JY-KF：　　　　　　　1.0份；制備方法如下：1）將所有原材料加入粉缸中，常溫下攪拌混合均勻；2）將步驟1）混合均勻的物料加入雙螺桿擠出機中，擠出溫度120-130℃條件下，進行擠出造粒，擠出圓柱形長條體，最大直徑不大于5.5mm；3)步驟2）得到的產品經吹風冷卻，切粒機切粒，即得到本發(fā)明高模量瀝青混合料添加劑WG-1，性質見表1。為了驗證本發(fā)明高模量瀝青混合料添加劑性能，按照交通部《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTGF40）要求，采用AC-20礦料級配，其中粗、細集料和礦粉為撫順哈達的石灰?guī)r礦料，膠結料采用東海牌70A瀝青，用量占為瀝青混合料總重量的4.8%；高模量添加劑用量為瀝青混合料總重量0.45%，在拌合溫度148℃條件下，制備高模量瀝青混合料，進行性能測試。見表3。實施例2按照實施例1制備方法，高模量添加劑WG-2各組分以重量份計如下：廢舊塑料：　　　　　100份EVA樹脂：　　　　10份丁苯橡膠衍生物顆粒：25份乙烯焦油：　　　　　20份復合改性劑B：　　　　10份抗氧劑2246S：　　　　0.5份炭黑6800：　　　　　　3份JY-KF：　　　　　　　0.5份；添加劑性質及其高模量瀝青混合料性能見表1和表3。實施例3按照實施例1制備方法，高模量添加劑WG-3各組分以重量計如下：廢舊塑料：　　　　　　　100份EVA樹脂：　　　　　　20份丁苯橡膠衍生物顆粒：　　20份乙烯焦油：　　　　　　15份復合改性劑A：　　　　　20份抗氧劑2246S：　　　　　0.4份炭黑6800：　　　　　　　5份JY-KF：　　　　　　　　1.5份；添加劑性質及其高模量瀝青混合料性能見表1和3。比較例1按照交通部《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTGF40）要求，采用AC-20礦料級配，東海牌70A瀝青為膠結料，制備瀝青混合料，性能見表3。比較例2按照實施例3方法制備高模量添加劑，不同的是不加入丁苯橡膠衍生物顆粒，所得的添加劑為D-1。按照實施例3方法制備瀝青混合料。比較例3按照實施例1方法制備高模量添加劑，不同的是不添加復合改性劑，所得的添加劑為D-2。按照實施例1方法制備瀝青混合料，其中以瀝青混合料壓實密度同實施例1確定高模量瀝青混合料拌合溫度。比較例4高模量瀝青混合料添加劑WG-1，配方以重量計為：廢舊塑料：　　　　　　100份EVA樹脂：　　　　　　15份丁苯橡膠衍生物顆粒：　15份乙烯焦油：　　　　　　10份環(huán)氧接枝的聚乙烯蠟：　　9份介孔分子篩：　　　　　6份抗氧化劑2246S：　　　　0.3份炭黑6800：　　　　　　　8份JY-KF：　　　　　　　1.0份；制備方法如下：1）按比例稱取廢舊塑料、EVA樹脂、丁苯橡膠衍生物顆粒、環(huán)氧接枝的聚乙烯蠟，在30~90r/m的條件下邊攪拌邊升溫，快速升溫至160~190℃，使其完全熔融，直至混合均勻；2）在熔融體中加入介孔分子篩、抗老化劑、光屏蔽劑、抗剝離劑，在160~190℃下，采用150~300r/m的轉速攪拌15~30分鐘，使混合物均勻混合；3）混合物經過螺桿擠出機，擠出圓柱條狀半成品，再經過常溫冷卻，冷卻后的半成品送入切割機切割，即可得到瀝青混合料添加劑D-3。為了驗證本發(fā)明高模量瀝青混合料添加劑性能，按照交通部《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTGF40）要求，采用AC-20礦料級配，其中粗、細集料和礦粉為撫順哈達的石灰?guī)r礦料，膠結料采用東海牌70A瀝青，用量占為瀝青混合料總重量的4.8%；D-3高模量添加劑用量為瀝青混合料總重量0.45%，拌合溫度以瀝青混合料壓實密度同實施例1確定，制備高模量瀝青混合料，進行性能測試，見表3。比較例5按照實施例1方法制備高模量添加劑，不同的是不添加乙烯焦油，所得的添加劑為D-４。按照實施例1方法制備瀝青混合料，其中以瀝青混合料壓實密度同實施例1確定高模量瀝青混合料拌合溫度。比較例６按照實施例1方法制備高模量添加劑，不同的是不添加乙烯焦油，替代添加芳香分含量60.76wt%糠醛抽出油所得的添加劑為D-5。按照實施例1方法制備瀝青混合料，其中以瀝青混合料壓實密度同實施例1確定高模量瀝青混合料拌合溫度。比較例7按照實施例1方法制備高模量添加劑，不同的是按復合改性劑A組分配比將介孔分子篩和環(huán)氧接枝聚乙烯蠟組分作為單獨的組分分別加入，而不做預處理。其中以瀝青混合料壓實密度同實施例1確定高模量瀝青混合料拌合溫度。表1　高模量瀝青混合料添加劑性質項目熔體流動速率（190℃，2.16kg），g/10min實施例17.8實施例29.5實施例38.8比較例1/比較例28.0比較例35.4比較例４5.1比較例５4.5比較例610.2比較例77.2表2東海70A瀝青性質項目70A瀝青針入度（25℃），1/10mm69軟化點，℃49.6延度（10℃），cm3360℃動力粘度，Pa.s236135℃粘度，Pa.s0.47150℃粘度，Pa.s0.24165℃粘度，Pa.s0.13180℃粘度，Pa.s0.08表3瀝青混合料性能項目實施例1實施例2實施例3礦料級配AC-20AC-20AC-20拌合溫度，℃14814814870A瀝青用量，wt%4.84.84.8添加劑用量，wt%0.450.450.45動態(tài)模量（45℃，10HZ），MPa46864368448260℃車轍動穩(wěn)定度，次/mm1028893589268凍融劈裂試驗強度比，%94.593.393.8低溫彎曲試驗破壞應變，με322635083346續(xù)表３項目比較例1比較例2比較例3比較例4比較例5比較例6比較例7礦料級配AC-20AC-20AC-20AC-20AC-20AC-20AC-20拌合溫度，℃16014818016315614715470A瀝青用量，wt%4.84.84.84.84.84.84.8添加劑用量，wt%--0.450.450.450.450.450.45動態(tài)模量（45℃，10HZ），MPa106843284105431842263415450260℃車轍動穩(wěn)定度，次/mm1291890878678878842555269186凍融劈裂試驗強度比，%85.090.187.888.082.893.889.0低溫彎曲試驗破壞應變，με2168201826902716264529872785當前第1頁1 2 3