一種抗車轍的瀝青混合料及其製備方法與流程
2023-06-19 14:08:16 2
本發明涉及一種應用在道路瀝青中的瀝青混合料，本發明還涉及一種該瀝青混合料的製備方法。
背景技術：
：現代公路和道路發生許多變化：交通流量和形式頻度急劇增長，貨運車的軸重不斷增加，普遍實行分車道單向行駛，要求進一步提高路面抗流動性，即高溫下抗車轍的能力；提高柔性和彈性，即低溫下抗開裂的能力；提高耐磨耗能力的和延長使用壽麵。要求材料適應大應力使用環境，更耐受嚴酷的高低溫氣候條件，耐久性更好，運輸簡潔，使用方便，減少使用過程的各類排放，達到綠色要求。而在道路建設中瀝青作為重要的鋪路材料，使用環境發生的變化對是其材質和性能提出了嚴峻的挑戰。瀝青主要可以分為煤焦瀝青、石油瀝青和天然瀝青三種。煤焦瀝青是煉焦的副產品，即焦油蒸餾後殘留在蒸餾釜內的黑色物質。它與精製焦油只是物理性質有分別，沒有明顯的界限。煤焦瀝青中主要含有難揮發的蒽、菲、芘等。這些物質具有毒性，由於這些成分的含量不同，煤焦瀝青的性質也因而不同。溫度的變化對煤焦瀝青的影響很大，冬季容易脆裂，夏季容易軟化；加熱到260℃在5小時以後，其所含的蒽、菲、芘等成分就會揮發出來時有特殊氣味。石油瀝青石油瀝青是原油蒸餾後的殘渣，根據提煉程度的不同，在常溫下成液體、半固體或固體，其性質和組成也隨原油來源和生產方法的不同而變化。石油瀝青色黑而有光澤，具有較高的感溫性。由於它在生產過程中曾經蒸餾至400℃以上，因而所含揮發成分甚少，但仍可能有高分子的碳氫化合物未經揮發出來，這些物質或多或少對人體健康是有害的。而天然瀝青儲藏在地下，有的形成礦層或在地殼表面堆積，這種瀝青大都經過天然蒸發、氧化，一般已不含有任何毒素。天然瀝青作為道路瀝青混合料改性劑和添加劑，從而降低路面瀝青混合料成本，提高和改善路用綜合性能，既防水損又抗車轍。標誌著天然瀝青作為綠色，低碳，環保新材料將在各級道路建設中大量普及推廣使用。瀝青，尤其是高瀝青質瀝青、天然瀝青，資源稀少，目前已有的專利，其節約瀝青的含量也不超過15％；研發節約瀝青、提高性能的道路瀝青添加劑顯得十分有意義，也將更加有利於降低路面瀝青混合料成本，給我國道路建設帶來新的願景。技術實現要素：本發明的目的是提供一種製備工藝簡單、高溫抗車轍性能好並且能夠節約瀝青的瀝青混合料及其製備方法，本發明的瀝青混合料與常規的瀝青混合料物理性能相似，但是不僅節約瀝青而且具有優越的高溫抗車轍性能，其製備方法簡單，用途廣泛。為實現本發明的目的，本發明一方面提供一種抗車轍的瀝青混合料，其原料包括：瀝青、礦料、抗車轍劑；該原料的重量份配比為，礦料100：瀝青1-10：抗車轍劑：0.1-2.5；其中礦料包括粗細集料、石屑和礦粉。尤其是，所述抗車轍的瀝青混合料原料的重量份配比為，礦料100：瀝青2.5-4.5：抗車轍劑0.4-1.4。特別是，在所述抗車轍的瀝青混合料中，用於與礦料、瀝青混合成可抗車轍的瀝青混合料的抗車轍劑的原料包括：瀝青、橡膠、聚合物、促進劑和助劑；其中，所述原料的重量份配比為，瀝青50-100：橡膠5-40：聚合物1-8：促進劑0.1-2：助劑0.05-0.1。優選地，所述瀝青、橡膠、聚合物、促進劑和助劑的重量份配比為瀝青70-85：橡膠10-20：聚合物2-5：促進劑0.4-1：助劑0.1-0.5。優選地，所述原料的重量份配比為，瀝青73-80：橡膠13-20：聚合物3-5：促進劑0.5-0.8：助劑0.1-0.5。進一步優選地，所述原料的重量份配比為，瀝青73-76：橡膠13-18：聚合物3-5：促進劑0.6-0.8：助劑0.2-0.4。其中，所述瀝青為高瀝青質瀝青。優選地，所述瀝青包括湖瀝青和砂瀝青。尤其是，所述的用於與礦料、瀝青混合成可抗車轍的瀝青混合料的抗車轍劑的原料的聚合物為香豆酮樹脂、乙烯-乙酸乙烯聚、α-烯烴無規聚合物的一種或多種。特別是，所述抗車轍劑所用的原料促進劑為促進劑DM、二環已胺、二異丙胺、嗎啉、叔丁胺、秋蘭姆、二硫代氨基甲酸鹽中的一種或多種；所述的助劑包括N-亞硝基苯胺、N-環己基硫化酞醯亞胺。為實現本發明的目的，本發明另一方面提供一種抗車轍的瀝青混合料的製備方法，其特徵在於，製備過程包括：1)製備抗車轍劑；2)貯備包括瀝青、礦料和抗車轍劑的原料；3)將粗細集料倒入拌合鍋中，對拌合鍋進行加熱並攪拌；在攪拌條件下，向拌合鍋中加入抗車轍劑，隨後1-2s加入瀝青，進行拌合60s，最後加入礦粉拌進行拌合60s，即製得瀝青混合料。其中，在抗車轍的瀝青混合料的製備過程中，抗車轍劑的製備步驟為：1)將所述的瀝青、橡膠、聚合物、促進劑和助劑按照所述重量份配比稱量；2)先將瀝青加入反應罐中熔化，升高溫度並維持溫度恆定，加入橡膠、聚合物、促進劑和助劑混合物，進行充分攪拌混合得到熔化後的抗車轍劑液體；3)將熔化後的抗車轍劑液體經過輸送泵進入布料器，然後滴在鋼帶上，鋼帶的下部經過冷卻水冷卻，使滴下抗車轍劑液體固化成顆粒狀，即得。尤其是，在加入集料、抗車轍劑和礦粉時的拌合溫度為170-180℃，攪拌的速率為15-20Hz。本發明的瀝青混合料具有如下優點：1、本發明的瀝青鋪路材料與普通瀝青鋪路材料在物理指標上無差別，成分使用量上可以節約瀝青18％。2、本發明的瀝青鋪路材料的路用性能好，可以大幅度提高瀝青混合料的高溫抗車轍性能。3、本發明的瀝青鋪路材料製備工藝簡單，採用傳統的瀝青混合料拌合工藝，其製備過程中的拌合溫度與普通瀝青拌合溫度相同，相對其他瀝青混合料拌合溫度降低20℃左右，具有高性能和節能的功效。具體實施方式下面結合具體實施例來進一步描述本發明，本發明的優點和特點將會隨著描述而更為清楚。但這些實施例僅是範例性的，並不對本發明的範圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神和範圍下可以對本發明技術方案的細節和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發明的保護範圍內。實施例1抗車轍劑的製備抗車轍的製備方法包括以下步驟：1)貯備包括瀝青、橡膠、聚合物、促進劑、助劑的原料。2)將全部瀝青母粒(例如24噸瀝青母粒)的第一部分瀝青母粒(例如10噸瀝青母粒)加入到反應罐中，對反應罐進行小火加熱；繼續加料，見瀝青母粒熔化時，調節燃燒器為中火，直至加完全部瀝青母粒；3)將瀝青母粒全部加完之後，將加熱溫度上升至160℃時，觀察罐中瀝青狀態是流動、液面是光滑時，啟動攪拌機，先低速攪拌，然後緩慢提升轉速，並且調節燃燒器為大火，待溫度上升至210℃時，維持溫度穩定和調節瀝青泵運轉速度為15-20Hz進行勻速攪拌；4)將如步驟1中的原料除瀝青母粒外的其餘6噸添加劑全部添加到反應罐中，維持溫度穩定為210℃和調節瀝青泵運轉速度為15-20Hz進行勻速攪拌1h；將罐內溫度上升至230℃，隨後啟動輸送泵；5)步驟4中熔化的添加劑液體經過輸送泵進入布料器，然後滴在鋼帶上，鋼帶的下部經過冷卻水冷卻，使添加劑液態產品固化成顆粒狀；其中，鋼帶運轉速度為30-35Hz，布料器的運轉速度為35-40Hz。6)待步驟5中的抗車轍劑液體完全固化後，採用刮刀刮削，固化後的產品落經料鬥中，再落進提升機料槽後提升至包裝機料倉，進行分裝，碼垛，即得到本發明的抗車轍劑。其中，上述原料的重量份配比為，瀝青50-100：橡膠5-40：聚合物1-8：促進劑0.1-2：助劑0.05-1。優選的，所述原料的重量份配比為，瀝青70-85：橡膠13-32：聚合物2-6：促進劑0.3-1.2：助劑0.1-0.6。進一步優選地，所述原料的重量份配比為，瀝青73-80：橡膠13-20：聚合物3-5：促進劑0.5-0.8：助劑0.1-0.5。作為上述原料的重量份配比的優選實施例，所述原料的重量份配比為，瀝青73-76：橡膠13-18：聚合物3-5：促進劑0.6-0.8：助劑0.2-0.4。經試驗證明，以該重量份配比製備的抗車轍劑，與集料、礦粉、基質瀝青混合成瀝青混合料的高溫抗車轍性能最好。作為選擇，上述原料的重量份配比也可以是，瀝青73：橡膠13：聚合物4：促進劑0.6：助劑0.2；瀝青80：橡膠18：聚合物3：促進劑0.7：助劑0.3；瀝青85：橡膠20：聚合物5：促進劑1：助劑0.5；瀝青70：橡膠10：聚合物2：促進劑0.4：助劑0.1中的任意一種，其製備的抗車轍劑，與集料、礦粉、基質瀝青混合成瀝青混合料的高溫抗車轍性能接近於優選實施例製備的瀝青混合料的性能。以下的實施例與試驗例都是基於抗車轍劑原料的重量份配比的優選實施例而製備的抗車轍劑。實施例2瀝青混合料的製備工藝1、貯備包括瀝青、礦料和抗車轍劑的原料；其中，本發明實施例中的瀝青為盤錦70#瀝青原料母粒，為AC-16C型，礦料由集料、石屑和礦粉組成，所述的礦料級配如表1所示：表1礦料級配組成2、將粗細集料倒入拌合鍋中，對拌合鍋進行加熱並攪拌；其中，維持拌合溫度為170-180℃，攪拌的速率為15-20Hz；3、在攪拌條件下向拌合鍋中加入LM添加劑，隨後1-2秒加入瀝青原料母粒，進行拌合60s，然後加入礦粉拌合60s，即製得瀝青混合料；其中，所述的拌合溫度為170-180℃，攪拌的速率為15-20Hz。其中，上述原料的重量份配比為，礦料100：瀝青1-10：抗車轍劑：0.1-2.5。作為上述原料的重量份配比的優選實施例，其重量份配比可以是，礦料100：瀝青2.5-5：抗車轍劑0.4-1.4。經試驗證明，其製備的瀝青混合料具有良好的物理性能和高溫抗車轍性能達到最佳。作為選擇，上述原料的重量份配比也可以是，礦料100：瀝青2：抗車轍劑：0.5；礦料100：瀝青5：抗車轍劑：1.3；礦料100：瀝青3：抗車轍劑：1；中的任意一種，其製備的瀝青混合料具有良好的物理性能，而且高溫抗車轍性能接近於優選實施例製備的瀝青混合料的性能。本發明的試驗例中選用的是基於抗車轍劑原料的重量份配比的優選配比以及瀝青混合料中原料的重量份配比，礦料100：瀝青(2.5-5)：抗車轍劑0.9進行試驗並得出試驗結果，僅作為示範性作用。試驗例1AC-16C不同石油比瀝青混合料的馬歇爾試驗根據實施例2中的礦料級配組成將實施例2製備的瀝青混合料按照常規方法製備成馬歇爾試件；其中，拌合溫度為170℃，擊實溫度為155℃，雙面各擊實75次，試驗結果見表2。表2AC-16C馬歇爾試驗結果油石比(％)33.544.55毛體密度2.4802.4862.5012.5122.513最大理論密度2.6782.6562.6302.6082.575空隙率(％)7.476.415.153.732.44礦料間隙率(％)14.514.714.614.715.0瀝青飽和度(％)48.956.364.274.884.0穩定度(KN)11.5812.5713.5112.5711.98流值(0.1mm)18.226.325.629.335.2根據馬歇爾的試驗結果，對每個參數進行作圖並分析，最後經過計算得出最佳石油比為4.33％，換算成瀝青用量為4.15％。試驗例2AC-16C最佳瀝青用量下瀝青混合料馬歇爾試驗本試驗分為兩組進行：一組根據實施例2中的礦料級配組成將實施例2製備的瀝青混合料按照常規方法製備成馬歇爾試件；其中，拌合溫度為170℃，擊實溫度為155℃，雙面各擊實75次。另一組採取與實驗例2相同的步驟製備不含有LM抗車轍劑的瀝青混合料，其中將LM添加劑的重量配比份數採用等量的基質瀝青所代替；然後將不含有LM抗車轍劑的瀝青混合料按照常規方法製備成馬歇爾試件；其中，拌合溫度為170℃，擊實溫度為155℃，雙面各擊實75次，試驗結果見表3。表3AC-16C最佳瀝青用量下瀝青混合料馬歇爾試驗結果試驗例3瀝青混合料浸水馬歇爾試驗根據規範《公路瀝青路面施工技術規範》(JTGF40-2004)要求AC-16C型瀝青混合料殘留穩定度不小於80％。本試驗分為兩組進行：一組根據實施例2中的礦料級配組成將實施例2製備的瀝青混合料按照常規方法製備成馬歇爾試件；其中，拌合溫度為170℃，擊實溫度為155℃，雙面各擊實75次。另一組採取與實驗例2相同的步驟製備不含有LM抗車轍劑的瀝青混合料，其中將LM抗車轍劑的重量配比份數採用等量的基質瀝青所代替；然後將不含有LM抗車轍劑的瀝青混合料按照常規方法製備成馬歇爾試件；其中，拌合溫度為170℃，擊實溫度為155℃，雙面各擊實75次。將製得的兩組試件進行常規的浸水馬歇爾試驗；其中，每組試件5個，其尺寸符合規定記錄的浸水時間為30min和48h。最終試驗結果見表3。表4浸水馬歇爾試驗結果試驗例4瀝青混合料抗車轍試驗根據規範《公路瀝青路面施工技術規範》(JTGF40-2004)要求AC-16C型瀝青混合料動穩定度不小於1000次/mm。本試驗分為兩組進行：一組根據實施例2中的礦料級配組成將實施例2製備的瀝青混合料按照常規方法製備成馬歇爾試件；其中，拌合溫度為170℃，擊實溫度為155℃，雙面各擊實75次。另一組採取與實驗例2相同的步驟製備不含有抗車轍劑的瀝青混合料，其中將抗車轍劑的重量配比份數採用等量的基質瀝青所代替；然後將不含有抗車轍劑的瀝青混合料按照常規方法製備成馬歇爾試件；其中，拌合溫度為170℃，擊實溫度為155℃，雙面各擊實75次。將製得的兩組試件進行常規步驟的車轍試驗；其中，車轍板尺寸為：300mm×300mm×50mm，實驗溫度為60℃，輪壓為0.7MPa。最終試驗結果見表4。表5瀝青混合料抗車轍試驗結果結果表明：依據試驗例2、3和4的結果，本發明的瀝青混合料有兩方面的作用。其一，從瀝青混合料的體積指標來看，在合理範圍內，本發明的瀝青混合料可以替代20％的瀝青用量；其二從瀝青混合料的路用性能來看，相比常規的瀝青混合料，本發明具有良好的物理性能，可以大幅度提高瀝青混合料的高溫抗車轍性能。當前第1頁1 2 3