高等級公路瀝青路面抗車轍外加劑的製作方法
2023-05-10 08:04:26
專利名稱：高等級公路瀝青路面抗車轍外加劑的製作方法
技術領域：
本發明屬於材料技術領域，集體涉及到瀝青路面用的抗車轍外加劑。
背景技術：
車轍是瀝青路面由於車輛荷載頻繁、反覆作用使行車道在行車軌跡處產生較大的永久性變形，並在瀝青路面上沿車輛行駛方向形成的一種形狀類似溝槽的路面損壞現象。形成車轍的原因是由於車輛超載、交通量過大以及路面設計時對工程所在地區夏季高溫估計不足所致。另外，由於瀝青混合料設計時油量過大、施工時路面或基層壓實度不足，土基壓實度偏低或土基中有軟弱夾層等原因。車轍一般發生在溫度較高的季節，瀝青面層在車輛的反覆碾壓下產生永久變形和粘性流動而逐漸形成。它通常是在伴隨瀝青面層壓縮沉陷的同時，出現側向隆起。車轍深度的加大會使車輪荷載所產生的橫向水平分力加大，氣溫回落以後，面層材料變脆，轍底與轍邊的凸起部分帶來水平分力以及在所形成的間接彎拉應力作用下都可能產生縱向裂縫，降雨、雪時對路面造成的損害會更加嚴重。當車轍達到一定深度時，不但會影響行車平穩與舒適性，而且下雨後轍槽內積水，嚴重威脅到行車安全。
瀝青路面車轍是我國的主要公路病害之一。近幾年，雖然改性瀝青、改性瀝青SMA、改性瀝青Superpave應用大幅度增加，但瀝青路面的車轍並沒有明顯減少。
抗車轍劑是一種多成分化工產品，摻入瀝青混合料中能顯著提高瀝青路面的抗剪強度與抗變形能力，從而能阻止或延緩車轍的發生。
瀝青混合料高溫抗車轍性能的提高早期研究主要集中在直接對瀝青材料的改性上，而通過對瀝青混合料改性來提高其抗車轍性能的研究是近10多年才開始的。瀝青混合料改性技術研究始於20世紀60年代。當時，兩個瑞典公司開發了一種通過在瀝青混合料中摻加橡膠粉而對其進行改性的幹法表面層混合料，產品名稱為RUBITTM。70年代後期由美國四季鋪面公司(ALL SEASONS SURFACING CORPORATION)申請了美國專利。由於存在橡膠顆粒與集料或瀝青不能完全相容、混合料壓實困難等原因，使得這種產品的應用受到了極大限制，一直未能得到推廣。90年代末，美國在瀝青混合料改性技術方面的研究取得了成功，通過借鑑美國的成功經驗，國際上許多公司在開發研製瀝青混合料改性的產品中獲得了成功，此後又開發了專用於改善混合料抗車轍性能的產品，有美國生產的殼牌SEAM瀝青混合料添加劑，德國生產的DUROFLEX瀝青混合料添加劑，法國生產的瀝青混合料PRI PLAST系列添加劑產品。國際上這些瀝青混合料抗車轍產品的共同特點是提高混合料抗車轍性能顯著、使用簡單方便，但銷售價格昂貴，使得這些產品的推廣使用受到了限制。
我國近幾年對瀝青混合料抗車轍劑的研究也取得了一些成果，如西部交通科技項目「廢舊橡膠粉用於築路的技術研究」、四川省交通廳科技項目「外摻纖維瀝青混合料路用性能研究」等，但到目前為止，成熟產品仍未見報導。因此，加強抗車轍劑產品的開發研製，是當前瀝青道路建設中需要迫切解決的一個技術問題。
發明內容
本發明所要解決的主要技術問題在於克服上述抗車轍劑的缺點，提供一種使用材料量少、防水性能好、耐磨性能好、成型速度快的高等級公路瀝青路面抗車轍外加劑。
解決上述技術問題所採用的技術方案是由下述重量份配比的原料製成組合物分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 50～85份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 10～45份針入度為10～50的石油瀝青 5～10份硅藻土 5～20份。
製備本發明優選重量份配比的原料為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 60～80份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 15～30份針入度為10～50的石油瀝青 8～10份硅藻土 10～20份。
製備本發明最佳重量份配比的原料為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 50份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 30份針入度為10～50的石油瀝青 10份硅藻土 10份。
上述配比中的分子量2～5萬的低密度聚乙烯、分子量10～30萬的高密度聚乙烯、針入度為10～50的石油瀝青、硅藻土均為市場上銷售的商品。
本發明的製備方法如下將分子量2～5萬的低密度聚乙烯、分子量10～30萬的高密度聚乙烯、針入度為10～50的石油瀝青、硅藻土在室內常溫常壓下均勻混合，混合料投入SJ30單螺杆擠出機的料鬥內，開啟單螺杆擠出機溫度控制開關，四區加熱溫度控制分別為一區140～150℃、二區160～170℃、三區170～180℃、四區180～190℃，調整螺杆轉速至30轉/分鐘，打開料鬥開關，混合料通過擠出機均勻混合，最後擠出造粒，得到本發明產品。
本發明經過大量的實驗室研究試驗，試驗結果表明它具有使用材料量少、生產成本低、防水性能好、耐磨性能好、成型速度快等優點，可作為瀝青路面的抗車轍材料。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明進一步詳細說明，但本發明不限於這些實施例。
實施例1以生產本發明產品100kg為例所用的原料及其重量配比為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 50kg分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 30kg針入度為10～50的石油瀝青 10kg硅藻土 10kg在本實施例的配比中，所用原料各組分的重量份為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 50份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 30份針入度為10～50的石油瀝青 10份硅藻土 10份。
其製備方法如下將分子量2～5萬的低密度聚乙烯、分子量10～30萬的高密度聚乙烯、針入度為10～50的石油瀝青、硅藻土在室內常溫常壓下均勻混合，混合料投入SJ30單螺杆擠出機的料鬥內，開啟單螺杆擠出機溫度控制開關，四區加熱溫度控制分別為一區140～150℃、二區160～170℃、三區170～180℃、四區180～190℃，調整螺杆轉速至30轉/分鐘，打開料鬥開關，混合料通過擠出機均勻混合，最後擠出造粒，得到本發明產品。
實施例2以生產本發明產品100kg為例所用的原料及其重量配比為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 71.43kg分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 14.29kg針入度為10～50的石油瀝青 7.14kg硅藻土 7.14kg其製備方法與實施例1相同。
在本實施例的配比中，所用原料各組分的重量份為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 50份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 10份針入度為10～50的石油瀝青 5份硅藻土 5份。
實施例3以生產本發明產品100kg為例所用的原料及其重量配比為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 53.12kg分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 28.13kg針入度為10～50的石油瀝青 6.25kg硅藻土 12.50kg其製備方法與實施例1相同。
在本實施例的配比中，所用原料各組分的重量份為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 85份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 45份針入度為10～50的石油瀝青 10份硅藻土 20份。
實施例4以生產本發明產品100kg為例所用的原料及其重量配比為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 80.95kg分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 9.53kg針入度為10～50的石油瀝青 4.76kg硅藻土 4.76kg
其製備方法與實施例1相同。
在本實施例的配比中，所用原料各組分的重量份為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 85份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 10份針入度為10～50的石油瀝青 5份硅藻土 5份。
實施例5以生產本發明產品100kg為例所用的原料及其重量配比為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 47.62kg分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 42.86kg針入度為10～50的石油瀝青 4.76kg硅藻土 4.76kg。
其製備方法與實施例1相同。
在本實施例的配比中，所用原料各組分的重量份為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 50份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 45份針入度為10～50的石油瀝青 5份硅藻土 5份。
實施例6以生產本發明產品100kg為例所用的原料及其重量配比為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 66.67kg分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 13.33kg針入度為10～50的石油瀝青 13.33kg硅藻土 6.67kg其製備方法與實施例1相同。
在本實施例的配比中，所用原料各組分的重量份為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 50份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 10份針入度為10～50的石油瀝青 10份硅藻土 5份。
實施例7以生產本發明產品100kg為例所用的原料及其重量配比為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 58.82kg分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 11.77kg針入度為10～50的石油瀝青 5.88kg硅藻土 23.53kg其製備方法與實施例1相同。
在本實施例的配比中，所用原料各組分的重量份為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 50份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 10份針入度為10～50的石油瀝青 5份硅藻土 20份。
實施例8以生產本發明產品100kg為例所用的原料及其重量配比為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 40kg分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 36kg針入度為10～50的石油瀝青 8kg硅藻土 16kg其製備方法與實施例1相同。
在本實施例的配比中，所用原料各組分的重量份為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 50份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 45份針入度為10～50的石油瀝青 10份硅藻土 20份。
實施例9以生產本發明產品100kg為例所用的原料及其重量配比為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯68kg分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 8kg針入度為10～50的石油瀝青8kg硅藻土 16kg
其製備方法與實施例1相同。
在本實施例的配比中，所用原料各組分的重量份為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯85份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 10份針入度為10～50的石油瀝青10份硅藻土 20份。
實施例10以生產本發明產品100kg為例所用的原料及其重量配比為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯54.84kg分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 29.03kg針入度為10～50的石油瀝青3.23kg硅藻土 12.90kg其製備方法與實施例1相同。
在本實施例的配比中，所用原料各組分的重量份為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 85份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯45份針入度為10～50的石油瀝青 5份硅藻土20份。
實施例11以生產本發明產品100kg為例所用的原料及其重量配比為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯58.62kg分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 31.03kg針入度為10～50的石油瀝青6.90kg硅藻土 3.45kg其製備方法與實施例1相同。
在本實施例的配比中，所用原料各組分的重量份為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯85份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 45份針入度為10～50的石油瀝青10份硅藻土 5份。
為了確定本發明最佳的原料配比以及製備方法，發明人進行了大量的實驗室研究試驗，試驗時名稱為XPR，各種試驗情況如下1、材料的篩選將分子量為2～5萬的聚乙烯(LDPE)、分子量為10～30萬的聚乙烯(HDPE)、分子量為10～30萬的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)、分子量為15～40萬的苯乙烯-丁二烯(SBR)與針入度為10～50的石油瀝青(30#石油瀝青)按一定重量比均勻混合後，通過塑料擠出機設備擠出造粒。根據產品使用地區的不同，調整重量比，將得到系列化的產品。試驗室分別對添加這些材料的瀝青混合料進行了車轍試驗。試驗結果見表1。
表1不同材料以及配比對瀝青混合料抗車轍性能的影響
試驗結果表明分子量為2～5萬的聚乙烯(LDPE)和分子量為10～30萬的聚乙烯(HDPE)對瀝青混合料動穩定度的提高最為明顯。在試驗中，分子量為2～5萬的聚乙烯(LDPE)、分子量為10～30萬的聚乙烯(HDPE)、分子量為10～30萬的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)、分子量為15～40萬的苯乙烯-丁二烯(SBR)添加入瀝青混合料中時，均需將混合料生產溫度提高15～20℃，而針入度為10～50的石油瀝青則不需要。綜合考慮，產品最終確定了三種原材料，即分子量為2～5萬的聚乙烯(LDPE)、分子量為10～30萬的聚乙烯(HDPE)和針入度為10～50的石油瀝青，並加入填料硅藻土。
2、原材料配比對抗車轍性能的影響將不同配比的原料製備的抗車轍劑，採用車轍試驗和低溫彎曲試驗檢驗了抗車轍劑對瀝青混合料性能的影響。
車轍試驗按照交通部部頒標準JTJ 052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》的規定成型試件並試驗。試件成型儀器北京今穀神箭測控技術研究所研製的QCX-4型輕便組合式車轍試樣成型機；試驗儀器北京今穀神箭測控技術研究所研製的QCZ-2型科研多用途全自動車轍試驗儀。
低溫彎曲試驗按照交通部部頒標準JTJ 052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》的規定成型試件並試驗。試驗儀器深圳市新三思材料檢測有限公司研製的CMT5504型微機控制電子萬能試驗機。
第一組配比分子量為2～5萬的低密度聚乙烯LDPE、用量為70重量份，分子量為10～30萬的高密度聚乙烯HDPE用量為25重量份，針入度為10～50的石油瀝青用量為5重量份，硅藻土用量為10份重量份，按本發明製備方法製成抗車轍劑與瀝青混合料混合製成試件進行抗低溫試驗。試驗結果見表2。
表2第一組配比抗車轍劑對瀝青混合料抗車轍及抗低溫性能的影響
由表2可知，分子量為2～5萬的低密度聚乙烯LDPE用量為70重量份、分子量為10～30萬的高密度聚乙烯HDPE用量為25重量份、針入度為10～50的石油瀝青用量為5重量份、硅藻土用量為10份重量份，製備的抗車轍劑，能夠顯著提高瀝青混合料的動穩定度，滿足交通部JTJ F40-2004不低於3000的要求，低溫性能指標達到交通部JTJ F40-2004不低於2500的要求。
第二組配比分子量為2～5萬的低密度聚乙烯LDPE用量為50重量份、分子量為10～30萬的高密度聚乙烯HDPE用量為45重量份、針入度為10～50的石油瀝青用量為5重量份、硅藻土用量為5份重量份，按本發明製備方法製成抗車轍劑與瀝青混合料混合製成試件進行抗低溫試驗。試驗結果見表3。
表3第二組配比抗車轍劑對瀝青混合料抗車轍及抗低溫性能的影響
表3的試驗結果表明分子量為2～5萬的低密度聚乙烯LDPE用量為50重量份、分子量為10～30萬的高密度聚乙烯HDPE用量為45重量份、針入度為10～50的石油瀝青用量為5重量份、硅藻土用量為5份重量份，按本發明製備方法製成抗車轍劑進行抗低溫試驗，能夠顯著提高瀝青混合料的動穩定度，滿足交通部JTJF40-2004不低於3000的要求，低溫性能指標達到交通部JTJ F40-2004不低於2500的要求。
第三組配比分子量為2～5萬的低密度聚乙烯LDPE用量為85重量份、分子量為10～30萬的高密度聚乙烯HDPE用量為10重量份、針入度為10～50的石油瀝青用量為5重量份、硅藻土用量為20份重量份，按本發明製備方法製成抗車轍劑與瀝青混合料混合製成試件進行抗低溫試驗。試驗結果見表4。
表4第三組配比抗車轍劑對瀝青混合料抗車轍及抗低溫性能的影響
表4的試驗結果表明分子量為2～5萬的低密度聚乙烯LDPE用量為85重量份、分子量為10～30萬的高密度聚乙烯HDPE用量為10重量份、針入度為10～50的石油瀝青用量為5重量份、硅藻土用量為20份重量份，按本發明製備方法製成抗車轍劑進行抗低溫試驗，能夠顯著提高瀝青混合料的動穩定度，滿足交通部JTJF40-2004不低於3000的要求，低溫性能指標達到交通部JTJ F40-2004不低於2500的要求。
第四組配比分子量為2～5萬的低密度聚乙烯LDPE用量為50重量份、分子量為10～30萬的高密度聚乙烯HDPE用量為40重量份、針入度為10～50的石油瀝青用量為10重量份、硅藻土用量為10份重量份，按本發明製備方法製成抗車轍劑與瀝青混合料混合製成試件進行抗低溫試驗。試驗結果見表5。
表5第四組配比抗車轍劑對瀝青混合料抗車轍及抗低溫性能的影響
試驗結果表明分子量為2～5萬的低密度聚乙烯LDPE用量為50重量份、分子量為10～30萬的高密度聚乙烯HDPE用量為40重量份、針入度為10～50的石油瀝青用量為10重量份、硅藻土用量為10份重量份，按本發明製備方法製成抗車轍劑進行抗低溫試驗，能夠顯著提高瀝青混合料的動穩定度，滿足交通部JTJF40-2004不低於3000的要求，低溫性能指標達到交通部JTJ F40-2004不低於2500的要求。由試驗結果並結合抗車轍劑生產、經濟指標等各方面因素，特別是低溫性能，本發明的原料配比範圍確定為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 50～85份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 10～45份針入度為10～50的石油瀝青 5～10份硅藻土 5～20份。
本發明的原料最佳配比為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 50份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 30份針入度為10～50的石油瀝青 10份硅藻土 10份。
為了驗證本發明的有益效果，發明人採用本發明實施例1製備的瀝青路面抗車轍劑，按照交通部部頒標準《公路瀝青路面施工技術規範》(JTJ F40-2004)的要求，添加到瀝青混合料中製成試件進行了路用性能檢驗，各種檢驗情況如下1、馬歇爾試驗按照交通部部頒標準JTJ 052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》的規定成型試件並試驗。瀝青混合料拌合設備ZJB-20C型自動混合料攪拌機，由北京今穀神箭測控技術研究所研製；試件成型儀器DZG-3型瀝青混合料自動擊實儀，由西安公路研究所研製；試驗儀器AMS-C型全自動馬歇爾試驗儀，由西安公路研究所研製。試驗結果見表6。
表6本發明對瀝青混合料馬歇爾穩定度的影響
試驗結果表明，添加本發明的瀝青混合料較未添加任何添加劑的瀝青混合料，馬歇爾穩定度有提高，達到了交通部部頒標準《公路瀝青路面施工技術規範》(JTJF40-2004)不低於8的要求，流值、空隙率及瀝青飽和度也滿足交通部《公路瀝青路面施工技術規範》(JTJ F40-2004)的要求。
2、高溫穩定性檢驗按照交通部部頒標準JTJ 052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》的規定成型試件並試驗。試件成型儀器QCX-4型輕便組合式車轍試樣成型機，由北京今穀神箭測控技術研究所研製；試驗儀器QCZ-2型科研多用途全自動車轍試驗儀，由北京今穀神箭測控技術研究所研製。試驗結果見表7。
表7本發明對瀝青混合料高溫穩定性的影響
試驗結果表明，添加本發明的瀝青混合料較未添加任何添加劑的瀝青混合料，動穩定度有顯著提高，達到了交通部部頒標準《公路瀝青路面施工技術規範》(JTJF40-2004)不低於3000的要求。
3、低溫抗裂性檢驗按照交通部部頒標準JTJ 052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》的規定成型試件並試驗。試驗儀器CMT5504型微機控制電子萬能試驗機，由深圳市新三思材料檢測有限公司研製。試驗結果見表8。
表8本發明對瀝青混合料低溫抗裂性的影響
試驗結果表明，添加本發明的瀝青混合料較未添加任何添加劑的瀝青混合料，低溫抗裂性有顯著提高，達到了交通部部頒標準《公路瀝青路面施工技術規範》(JTJF40-2004)不低於2500的要求。
4、水穩定性檢驗
(1)浸水馬歇爾試驗按照交通部部頒標準JTJ 052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》的規定成型試件並試驗。試驗結果見表9。
表9本發明對瀝青混合料殘留穩定度的影響
試驗結果表明，添加本發明的瀝青混合料較未添加任何添加劑的瀝青混合料，殘留穩定度有所提高，滿足了交通部部頒標準《公路瀝青路面施工技術規範》(JTJF40-2004)不低於85％的要求。
(2)凍融劈裂試驗按照交通部部頒標準JTJ 052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》的規定成型試件並試驗。試驗結果見表10。
表10本發明對瀝青混合料凍融劈裂強度的影響
試驗結果表明，添加本發明的瀝青混合料較未添加任何添加劑的瀝青混合料，凍融劈裂強度比有顯著提高，滿足了交通部部頒標準《公路瀝青路面施工技術規範》(JTJ F40-2004)不低於80％的要求。
權利要求
1.一種高等級公路瀝青路面抗車轍外加劑，其特徵在於它是由下述重量份配比的原料製成組合物分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 50～85份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯10～45份針入度為10～50的石油瀝青 5～10份硅藻土5～20份。
2.按照權利要求1所述的高等級公路瀝青路面抗車轍外加劑，其特徵在於其中重量份配比為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 60～80份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯15～30份針入度為10～50的石油瀝青 8～10份硅藻土10～20份。
3.按照權利要求1所述的高等級公路瀝青路面抗車轍外加劑，其特徵在於其中重量份配比為分子量為2～5萬的低密度聚乙烯 50份分子量為10～30萬的高密度聚乙烯 30份針入度為10～50的石油瀝青 10份硅藻土 10份。
全文摘要
一種高等級公路瀝青路面抗車轍外加劑，其特徵在於它是由下述重量份配比的原料製成組合物分子量為2～5萬的低密度聚乙烯50～85份、分子量為10～30萬的高密度聚乙烯10～45份、針入度為10～50的石油瀝青5～10份、硅藻土5～20份。本發明經過大量的實驗室研究試驗，試驗結果表明它具有使用材料量少、生產成本低、防水性能好、耐磨性能好、成型速度快等優點，可作為瀝青路面的抗車轍材料。
文檔編號C08L95/00GK1887951SQ20061010442
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月31日 優先權日2006年7月31日
發明者徐培華, 來小林, 賈曉放, 周振支, 蔡乾東, 陶家樸, 商博明, 王彩豔 申請人:西安高遠公路養護技術有限公司