CN107010876B - 一种高模量抗油腐蚀沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高模量抗油腐蚀沥青混合料，包括粒径为10～15mm的集料、粒径为5～10mm的集料、粒径为3～5mm的集料、粒径为0～3mm的集料、粒径为0～0.15mm的矿粉、玻璃纤维、高模量改性剂、抗油腐蚀剂以及基质沥青。本发明同时提供了所述高模量抗油腐蚀沥青混合料的制备方法。本发明所述高模量抗油腐蚀沥青混合料具有较好的抗油腐蚀效果，同时也具有较高模量，其生产工艺简单，抗油腐蚀剂采用直接投入法，施工中不需额外添加沥青改性设备及其余设备，施工较为方便。

Description

一种高模量抗油腐蚀沥青混合料及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路建筑材料领域，涉及一种路面铺装材料及其制备方法，尤其涉及一种高模量抗油腐蚀沥青混合料及其制备方法。

背景技术

沥青路面具有良好的行车舒适性和优异的使用性能，建设速度快，维修方便，因此在我国的公路建设中得到了广泛的应用。然而，物流货运行业的快速发展，导致交通量骤增，重载车辆漏油、车辆故障及交通事故等漏油现象日益严重。

沥青是一种复杂的高分子混合物，在化学成分上易溶于汽油、柴油等有机溶剂。沥青路面上泄漏的有害油污染(主要为柴油、汽油)沥青溶解，使得沥青路面表层出现软化而松散，在高温和雨水的综合作用下，最终出现坑槽等一系列不同程度的早期损坏现象，严重影响路面的使用性能及服务水平，同时也加速了沥青路面的破坏。路面油污腐蚀已成为现今引发沥青路面早期破坏的一种潜在破坏源。

因此，在交通量日益繁重、超载及重载愈发加剧的形势下，如何解决沥青路面早期车辙损坏、提高混合料抗油污腐蚀能力，已成为路面工程技术领域人员急需解决的难题。

现有研究中，较多本技术领域研究人员仅从沥青混合料抗油蚀性能、油蚀评价方法、油蚀对沥青混合料性能的影响等方面进行了相关研究，而未从沥青混合料材料本身出发，提高其抗油腐蚀性能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种高模量抗油腐蚀沥青混合料。

具体而言，本发明提供的高模量抗油腐蚀沥青混合料包括如下重量份的组分：

优选地，所述沥青混合料包括如下重量份的组分：

其中，所述粒径为10～15mm的集料是指粒径＞10mm且≤15mm的集料，粒径为5～10mm的集料是指粒径＞5mm且≤10mm的集料，粒径为3～5mm的集料是指粒径＞3mm且≤5mm的集料，粒径为0～3mm的集料是指粒径＞0mm且≤3mm的集料。所述矿粉为粒径≤0.15mm的矿粉。

本发明所述集料可采用玄武岩或石灰岩。本发明通过将多种粒径范围的集料以及矿粉以特定比例混合使用，可以使所得混合料的组成结构为密实-悬浮结构，为实现混合料的高模量提供基础支撑。

为了进一步提供所述沥青混合料的模量，本发明对所述高模量改性剂的组成和用量进行优选。具体而言，本发明所述高模量改性剂是由改性基质以及添加到所述改性基质中的助剂组成。

其中，所述改性基质是由LLDPE(线性低密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物)混合而成。具体而言，所述改性基质是由LLDPE、LDPE与SBS以质量比6～7：1.5～2.5：1～2混合而成，优选以质量比6～6.5：2：1.5～2混合而成。作为为高模量改性剂的核心组分，如果替换LLDPE、LDPE以及SBS中的任意一种或调整任意一种组分用量则会导致混合料的综合性能下降。

为了进一步提高高模量改性剂的整体性能，本发明对在所述改性基质中额外添加的助剂组分及用量进行优选。所述助剂优选包括光稳定剂、相容剂、抗氧剂和氧化聚乙烯。具体而言：

以所述改性基质的量为100％，所述光稳定剂在其中的添加量优选为0.05～2％，更优选为0.08～0.12％。所述光稳定剂可选自型号6911、622、770、BW-10中的一种或几种复配；优选由型号6911与622按质量比2～4：0.5～1.5复配而成。

以所述改性基质的量为100％，所述相容剂在其中的添加量优选为0.05～2％，更优选为0.25～0.35％。所述相容剂可选自LDPE-g-GMA、LDPE-g-MHA、poe-g-GMA、糠醛抽出油中的几种复配；优选由LDPE-g-GMA、LDPE-g-MHA与糠醛抽出油按重量比2～4：0.5～1.5：0.5～1.5复配而成。

以所述改性基质的量为100％，所述抗氧剂在其中的添加量优选为0.05～2％，更优选为0.05～0.1％.所述抗氧剂可选自2,4-二叔丁基对甲酚、炭黑、B215中的几种复配；优选由2,4-二叔丁基对甲酚与炭黑按重量比2～3：1～2复配而成。

以所述改性基质的量为100％，所述氧化聚乙烯在其中的添加量优选为0.05～2％，更优选为0.08～0.12％。

所述高模量改性剂在实际使用时，可将各原料混合后采用双螺杆挤出机熔融造粒而得到。本发明以LLDPE、LDPE、SBS和各种助剂为原材料，采用双螺杆挤出机生产高模量改性剂，其生产工艺简单，且高模量改性剂运输、存储、使用方便。

为了进一步提供所述沥青混合料的抗油腐蚀性，本发明对所述抗油腐蚀剂的组成进行优选。所述抗油腐蚀剂优选为以-Si-O-Si-为分子主链、硅原子上连接有烷基、烷氧基等有机基团的化合物；优选为改性聚硅氧烷，进一步优选为有机改性聚硅氧烷，更优选为聚醚改性聚硅氧烷。

本发明同时提供了制备上述高模量抗油腐蚀沥青混合料的方法。具体而言，本发明所述方法包括如下步骤：

(1)将所述集料、矿粉和玻璃纤维加入搅拌器，在干拌过程中将高模量改性剂和抗油腐蚀剂直接投入搅拌器，拌和均匀；

(2)在步骤(1)所得混合物中加入基质沥青，搅拌均匀，即得。

本发明高模量抗油腐蚀沥青混合料生产工艺简单，高模量改性剂和抗油腐蚀剂采用直接投入法，施工中不需额外添加沥青改性设备及其余设备，施工较为方便

本发明提供的沥青混合料，在混合料中同时添加了特定组成和用量的抗油腐蚀剂和高模量改性剂，具有较好的抗油腐蚀效果，同时也具有较高模量，可以解决目前高等级公路沥青路面中存在的早期高温车辙破坏、油污腐蚀等问题，提高沥青混合料的高温稳定性及抗油污腐蚀能力，有效避免沥青路面的早期破坏，延长沥青路面的使用寿命，推迟路面大中修的养护时机，大幅度节约养护经费；在改善沥青混合料的抗车辙、抗油腐蚀性能的同时，不削弱或降低沥青混合料的其余性能，因此具有极大的经济效益及社会效益。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

本实施例提供了一种高模量抗油腐蚀沥青混合料，其组成为：粒径10～15mm的石灰岩集料26kg，粒径5～10mm的石灰岩集料38kg，粒径3～5mm的石灰岩集料13kg，粒径0～3mm的石灰岩集料21kg，粒径0～0.15mm的矿粉2kg，高模量改性剂0.5kg，聚醚改性聚硅氧烷0.5kg，玻璃纤维0.5kg，基质沥青4.8kg。

其中，所述高模量改性剂是由改性基质以及额外添加到所述改性基质中的光稳定剂、相容剂、抗氧剂和氧化聚乙烯组成；在实际应用中，将各成分混合后采用双螺杆挤出机熔融造粒即得高模量改性剂；

具体而言：

所述改性基质是由LLDPE、LDPE与SBS以质量比6:2:2混合而成；

所述光稳定剂在所述改性基质中的添加量为0.1％，是由光稳定剂6911与光稳定剂622按质量比3:1复配而成；

所述相容剂在所述改性基质中的添加量为0.3％，是由LDPE-g-GMA、LDPE-g-MHA与糠醛抽出油按重量比3:1:1复配而成；

所述抗氧剂在所述改性基质中的添加量为0.05％，是由2,4-二叔丁基对甲酚与炭黑按重量比2:1复配而成；

所述氧化聚乙烯在所述改性基质中的添加量为0.1％。

实施例2

本实施例提供了一种高模量抗油腐蚀沥青混合料，与实施例1相比，区别仅在于：所述改性基质是由LLDPE、LDPE与SBS以质量比6.5:2:1.5混合而成。

实施例3

本实施例提供了一种高模量抗油腐蚀沥青混合料的制备方法，实施例1、2所述混合料均可采用该方法制备，具体为：

(1)将所述集料、矿粉和玻璃纤维加入搅拌器，在干拌过程中将高模量改性剂和抗油腐蚀剂直接投入搅拌器，拌和均匀；

(2)在步骤(1)所得混合物中加入基质沥青，搅拌均匀，即得。

对比例1

本对比例提供了一种高模量抗油腐蚀沥青混合料，与实施例1相比，区别仅在于：不添加所述高模量改性剂和聚醚改性聚硅氧烷。

实验例：路用性能测试

根据《公路工程沥青及沥青混合料是语言规程》(JTG E20-2011)，对高模量抗油腐蚀沥青混合料的路用性能进行试验检测，其中车辙试件表面涂刷60mL柴油，马歇尔试件表面涂刷5mL柴油，在室温下放置2d、7d后，擦拭试件表面的柴油后，对试件进行车辙试验和马歇尔稳定度试验，检测结果见表1。

表1：试验结果数据

从表1可以看出，经油蚀后，实施例1、实施例2提供的高模量抗油腐蚀沥青混合料的动稳定度和马歇尔稳定度降幅明显小于对比例，说明在路面抗油污性能方面表现出较为优异的性能，明显优于对比例混合料。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (15)

1.一种高模量抗油腐蚀沥青混合料，其特征在于，包括如下重量份的组分：

粒径为10~15mm的集料 20~28份； 粒径为5~10mm的集料 32~40份； 粒径为3~5mm的集料 9~17份； 粒径为0~3mm的集料 18~26份； 粒径为0~0.15mm的矿粉 1~6份； 玻璃纤维 0.5~1.0份； 高模量改性剂 0.5~1.5份； 抗油腐蚀剂 0.05~1.0份； 基质沥青 4~7份；

所述高模量改性剂是由LLDPE、LDPE与SBS混合而成的改性基质以及添加到所述改性基质中的光稳定剂、相容剂、抗氧剂和氧化聚乙烯组成；所述改性基质是由LLDPE、LDPE与SBS以质量比6~7：1.5~2.5：1~2混合而成；所述抗油腐蚀剂为以-Si-O-Si-为分子主链、硅原子上连接烷基或烷氧基的化合物；

其中，所述粒径为10~15mm的集料是指粒径＞10mm且≤15mm的集料，粒径为5~10mm的集料是指粒径＞5mm且≤10mm的集料，粒径为3~5mm的集料是指粒径＞3mm且≤5mm的集料，粒径为0~3mm的集料是指粒径＞0mm且≤3mm的集料，所述矿粉为粒径≤0.15mm的矿粉。

2.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于，所述改性基质是由LLDPE、LDPE与SBS以质量比6~6.5：2：1.5~2混合而成。

3.根据权利要求2所述的沥青混合料，其特征在于，以所述改性基质的量为100%，

所述光稳定剂在所述改性基质中的添加量为0.05~2%；

所述相容剂在所述改性基质中的添加量为0.05~2%；

所述抗氧剂在所述改性基质中的添加量为0.05~2%；

所述氧化聚乙烯在所述改性基质中的添加量为0.05~2%。

4.根据权利要求2或3所述的沥青混合料，其特征在于，所述光稳定剂为型号6911、622、770、BW-10中的一种或几种复配。

5.根据权利要求4所述的沥青混合料，其特征在于，所述光稳定剂为型号6911与622按质量比2~4：0.5~1.5复配而成。

6.根据权利要求2或3所述的沥青混合料，其特征在于，所述相容剂为LDPE-g-GMA、LDPE-g-MHA、poe-g-GMA、糠醛抽出油中的几种复配。

7.根据权利要求6所述的沥青混合料，其特征在于，所述相容剂为LDPE-g-GMA、LDPE-g-MHA与糠醛抽出油按重量比2~4：0.5~1.5：0.5~1.5复配而成。

8.根据权利要求2或3所述的沥青混合料，其特征在于，所述抗氧剂为2,4-二叔丁基对甲酚、炭黑、B215中的几种复配。

9.根据权利要求8所述的沥青混合料，其特征在于，所述抗氧剂为2,4-二叔丁基对甲酚与炭黑按重量比2~3：1~2复配而成。

10.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于，所述高模量改性剂是将各原料混合后采用双螺杆挤出机熔融造粒而制备得到。

11.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于，所述抗油腐蚀剂为改性聚硅氧烷。

12.根据权利要求11所述的沥青混合料，其特征在于，所述抗油腐蚀剂为有机改性聚硅氧烷。

13.根据权利要求12所述的沥青混合料，其特征在于，所述抗油腐蚀剂为聚醚改性聚硅氧烷。

14.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于，包括如下重量份的组分：

粒径为10~15mm的石灰岩集料 24~28份； 粒径为5~10mm的石灰岩集料 36~40份； 粒径为3~5mm的石灰岩集料 11~15份； 粒径为0~3mm的石灰岩集料 19~23份； 粒径为0~0.15mm的矿粉 1~3份； 玻璃纤维 0.5~0.7份； 高模量改性剂 0.5~0.7份； 聚醚改性聚硅氧烷 0.5~0.7份； 基质沥青 4~5.5份；

所述高模量改性剂由改性基质以及添加到所述改性基质中的光稳定剂、相容剂、抗氧剂和氧化聚乙烯组成；

所述改性基质是由LLDPE、LDPE与SBS以质量比6~6.5：2：1.5~2混合而成；

以所述改性基质的量为100%，所述光稳定剂在所述改性基质中的添加量为0.08~0.12%，是由光稳定剂6911与光稳定剂622按质量比2~4：0.5~1.5复配而成；

以所述改性基质的量为100%，所述相容剂在所述改性基质中的添加量为0.25~0.35%，是由LDPE-g-GMA、LDPE-g-MHA与糠醛抽出油按重量比2~4：0.5~1.5：0.5~1.5复配而成；

以所述改性基质的量为100%，所述抗氧剂在所述改性基质中的添加量为0.05~0.1%，是由2,4-二叔丁基对甲酚与炭黑按重量比2~3：1~2复配而成；

以所述改性基质的量为100%，所述氧化聚乙烯在所述改性基质中的添加量为0.08~0.12%。

15.权利要求1-14任意一项所述沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将各粒径的集料、矿粉和玻璃纤维加入搅拌器，在干拌过程中将高模量改性剂和抗油腐蚀剂直接投入搅拌器，拌和均匀，得混合物；

（2）在步骤（1）所得混合物中加入基质沥青，搅拌均匀，即得。