專利名稱：改性瀝青、該改性瀝青的制備方法與瀝青混凝土的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及道路用聚合物改性浙青領(lǐng)域，尤其涉及一種含有SBR/SBS的改性浙青及該改性浙青的制備方法，并涉及一種包含該改性浙青的混凝土。
背景技術(shù)：
自1989年修建第一條高速公路以來，我國的高速公路得到了快速的發(fā)展，到2010 年底已經(jīng)達(dá)到了 6. 5萬公里，僅次于美國，居世界第2位。高速公路的快速發(fā)展和建設(shè)加強了城市之間的聯(lián)系，縮短了客貨在途的時間，促進(jìn)了不同地域的文化交流，增進(jìn)了民族之間的團結(jié)，對整個國民經(jīng)濟的發(fā)展起到了重要的促進(jìn)作用。
已修建的高速公路大多采用半剛性基層或水泥混凝土路面。半剛性基層材料對溫度和濕度變化比較敏感，在其強度形成過程中以及運營期間會產(chǎn)生干縮裂縫和溫縮裂縫。 具有裂縫的基層在干、溫收縮應(yīng)力以及荷載進(jìn)一步作用下，裂縫頂端產(chǎn)生較大應(yīng)力并且集中，導(dǎo)致基層裂縫沿浙青面層底部向上反射直至貫通，形成反射裂縫。現(xiàn)場鉆芯取樣觀察表明，裂縫中相當(dāng)數(shù)量為半剛性基層先裂而導(dǎo)致浙青面層開裂的反射裂縫，尤其在溫、濕變化劇烈地區(qū)，這一比例常常超過50%。但由于半剛性基層造價低、施工技術(shù)成熟，其將長期用于未來高速公路的建設(shè)。
水泥混凝土路面具有強度高、剛度大、擴散荷載能力強、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，但其交通情況、技術(shù)狀況和養(yǎng)護以及使用狀況存在不少問題。早期修建的水泥混凝土路面大都到了或接近其使用年限，以致出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破壞或功能性缺陷，嚴(yán)重影響了高速公路使用質(zhì)量， 急需維修改造?，F(xiàn)階段，隨著高速公路交通量日益增加，軸載日益重載化，使得近期修建的水泥混凝土路面在通車后不到幾年或更短時間出現(xiàn)不 同程度的局部沉降、斷板等結(jié)構(gòu)性破壞。因此，大量早期和近期修建的水泥混凝土路面都將面臨維修改造。目前公認(rèn)的改善水泥混凝土路面使用性能最有效的方式是在舊水泥混凝土路面上加鋪浙青層。然而，若直接于舊水泥混凝土路面上加鋪浙青層將不可避免地出現(xiàn)反射裂縫。發(fā)明內(nèi)容
為減少新建高速公路路面以及改造的水泥混凝土路面因反射裂縫受損，提高高速公路的使用壽命，本發(fā)明提供一種彈性恢復(fù)能力和粘韌性好的改性浙青。
該改性浙青，以重量計，包括石油浙青100份，線型或星型SBS 4-6份，粉末SBR2-4 份，相容劑5-10份和穩(wěn)定劑O. 30-0. 50份。該石油浙青的環(huán)與球法軟化點為42°C -52°C, 25°C針入度為60-120，10°C延度為彡IOOcm0該SBS的數(shù)均分子量在90000-300000，其苯乙烯與丁二烯的比例為28 72-40 60。該粉末丁苯橡膠的粒度(目)彡40目，分子量 20-30萬，結(jié)合苯乙烯含量為25-40%，生膠門尼粘度ML(1+4)100°C :45_60，橡膠含量彡90% ； 該相容劑為富含芳香分的石油餾分，其100°c運動粘度為35-50cst，芳香分含量85-95%， 膠質(zhì)含量5 15%，飽和分含量彡3%。該穩(wěn)定劑為硫磺⑶、氧化鋅(ZnO)、N_環(huán)己基-2-苯駢噻唑次磺酰胺(CZ)和四甲基硫代過氧化二碳酸二酰胺(TMTD)混合物。
本發(fā)明還提供一種該改性浙青的制備方法。該制備方法包括以重量計，混合100 份該石油浙青和6-10份該相容劑,加熱至140-19(TC后攪拌5min-30min ;加入4-6份線型或星型SBS于185-20(TC攪拌溶脹30_120min ;加入O. 20-0. 30份該穩(wěn)定劑，于185_195°C 下剪切研磨10-60min ;降低溫度至180°C ±5°C，再加入2_4份該粉末丁苯橡膠，攪拌10 30min，加入O. 10-0. 20份穩(wěn)定劑，于180°C ±5°C下攪拌發(fā)育反應(yīng)60min_150min。
本發(fā)明亦提供一種用于高速公路應(yīng)力吸收中間層的浙青混凝土。該浙青混凝土包括集料、礦粉與前述改性浙青。
本技術(shù)方案提供的改性浙青選擇SBS與粉末SBR橡膠復(fù)合改性基質(zhì)浙青,配合特定的相容劑、穩(wěn)定劑和制備工藝，使SBS分子與SBR分子在基質(zhì)浙青中充分溶解、反應(yīng)并最終形成互穿網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，由此使得該改性浙青具有較強的彈性恢復(fù)能力和粘韌性，進(jìn)而使得采用該改性浙青制成的應(yīng)力吸收中間層浙青混凝土的耐低溫開裂性能和疲勞開裂性能得以提高，最終應(yīng)力吸收中間層浙青混凝土抗反射裂縫的能力提高。
具體實施方式
以下將結(jié)合實施例詳細(xì)說明本技術(shù)方案提供的改性浙青及其制備方法。
實施例1
本實施例提供一種改性浙青的制備方法。該方法包括以下步驟
第一步使用相容劑調(diào)和基質(zhì)浙青。
該基質(zhì)浙青可為市售道路石油浙青。本實施例中，選用市售70號道路石油浙青A， 其軟化點為47°C，25°C針入度為72(0. lmm)，10°C延度為> 100cm。
所述相容劑可為市售普通糠醛抽出油。優(yōu)選地，該相容劑的100°C運動粘度 30-50cst，按重量百分比計，芳香 分含量85-100 %，膠質(zhì)含量5_15 %，飽和分含量< 3 %。本實施例中選用市售糠醛抽出油A，其100°C運動粘度35cst，芳香分含量86. 01%，膠質(zhì)含量 12. 86%，飽和分含量為113%。
該相容劑調(diào)和基質(zhì)浙青包括以重量比計，混合100份該市售70號道路浙青A與 8份該糠醒抽出油A,并在14(TC _19(TC下攪拌5至30min,得浙青調(diào)和物。
第二步在該浙青調(diào)和物中溶脹SBS。
所述SBS為市售普通線型或星型SBS。本實施例中選用的市售SBS的數(shù)均分子量約110000，分子中苯乙烯與丁二烯的比例為30 70，結(jié)構(gòu)特征為線型。
所述SBS于該浙青調(diào)和物中的溶脹工藝包括以重量比計，取所述浙青調(diào)和物108 份，加入SBS 6份，將溫度升至180°C _190°C，攪拌溶脹60min。
第三步添加穩(wěn)定劑，剪切。
該穩(wěn)定劑為市售硫磺⑶、氧化鋅(ZnO)、N_環(huán)己基-2-苯駢噻唑次磺酰胺(CZ)和四甲基硫代過氧化二碳酸二酰胺(TMTD)的混合物。其中，S ZnO CZ TMTD的重量比為40 : 30 : 20 : 10。所述添加穩(wěn)定劑后剪切工藝包括以重量比計，取第二步所得混合物114份，添加穩(wěn)定劑O. 25份后，在190°C下剪切30min。
第四步添加粉末SBR，攪拌溶脹。
所述粉末SBR為市售高橡膠含量粉末丁苯橡膠。該粉末丁苯橡膠的粒徑越小越好，粒度需大于或等于40目。本實施例中選用的市售粉末丁苯粒度>50目，顆粒含量>95%，平均分子量約為29萬，結(jié)合苯乙烯含量為38%，生膠門尼粘度ML(1+4) 100°C為51，橡膠含量為93%。
所述SBR和前述SBS浙青混合物的溶脹工藝包括以重量比計，取前述第三步所得 SBS浙青混合物114. 25份，加入SBR粉末2份，保持溫度至175°C _185°C，攪拌溶脹30min。
第五步添加穩(wěn)定劑，剪切。
與第三步工藝相同，所述添加穩(wěn)定劑后剪切工藝包括以重量比計，取第四步所得橡膠浙青混合物116. 25份，添加前述穩(wěn)定劑O. 15份后，在180°C ±5°C下剪切30min。
第六步攪拌發(fā)育。
該攪拌的速度不宜太快或太慢。若發(fā)育攪拌速度太慢，則改性浙青的發(fā)育效果不好；若攪拌發(fā)育速度太快，則浙青的輕組分揮發(fā)較快，對改性浙青的低溫延度(5°C延度)不利。優(yōu)選地，該攪拌發(fā)育速度為30-100rpm。該攪拌發(fā)育的時間為60_150min,優(yōu)選攪拌發(fā)育時間80-120min。本實施例中，攪拌發(fā)育速度為60rpm,攪拌發(fā)育時間為IOOmin,該攪拌發(fā)育溫度保持在175-185°C之間。
可以理解，以重量計，本實施例制得的改性浙青包括70號道路石油浙青AlOO份、 線型SBS 6份、粉末SBR橡膠2份、相容劑A8份和穩(wěn)定劑O. 40份。
實施例2
與實施例1相比，本實施例中，SBS 4. O份和SBR粉末橡膠4份，其他步驟及工藝參數(shù)同于實施例1。
可以理解，以重量計，本實施例制得的改性浙青包括70號道路石油浙青AlOO份、 線型SBS 4份、粉末SBR橡膠4份、相容劑A8份和穩(wěn)定劑O. 40份。
實施例3
與實施例1相比，本實施例中，SBS 5. O份和SBR粉末橡膠3份，其他步驟及工藝參數(shù)同于實施例1。
可以理解，以重量計，本實施例制得的改性浙青包括70號道路石油浙青AlOO份、 線型SBS 5份、粉末SBR橡膠3份、相容劑A 8份和穩(wěn)定劑O. 40份。
對比實施例
與實施例1相比，本實施例中，SBS 8. O份，未添加SBR粉末橡膠，其他步驟及工藝參數(shù)同于實施例1。
可以理解，以重量計，本實施例制得的改性浙青包括70號道路石油浙青AlOO份、 線型SBS 8份、相容劑A8份和穩(wěn)定劑O. 40份。
表I各實施例制得的改性浙青的組成與性能
權(quán)利要求
1.一種改性浙青，以重量計，包括石油浙青100份，線型或星型SBS 4-6份，粉末丁苯橡膠2-4份，相容劑5-10份和穩(wěn)定劑O. 30-0. 50份，該石油浙青的環(huán)與球法軟化點為42°C -52°C，25°C針入度為60-120，10°C延度為彡100cm,該SBS的數(shù)均分子量在 90000-300000，其苯乙烯與丁二烯的比例為28 72-40 60，該粉末丁苯橡膠的粒度彡40 目，分子量20-30萬，結(jié)合苯乙烯含量為25-40%，生膠門尼粘度ML(1+4)100°C介于45-60，橡膠含量> 90%，該相容劑為富含芳香分的石油餾分，其100°C運動粘度為35-50cst，芳香分含量85-95%，膠質(zhì)含量5-15%，飽和分含量彡3%，該穩(wěn)定劑為硫磺(S)、氧化鋅(ZnO)、 N-環(huán)己基-2-苯駢噻唑次磺酰胺(CZ)和四甲基硫代過氧化二碳酸二酰胺(TMTD)混合物。
2.如權(quán)利要求1所述的改性浙青，其特征是，該穩(wěn)定劑中S ZnO CZ TMTD的重量比為 30-60 20-40 10-30 5-15。
3.—種如權(quán)利要求1所述的改性浙青的制備方法，包括以重量計，混合100份該石油浙青和6-10份該相容劑，加熱至140-190°C后攪拌 5min-30min ;加入4_6份該線型或星型SBS于185-200 °C攪拌溶脹30_120min ；加入O.20-0. 30份該穩(wěn)定劑，于185-195°C下剪切研磨10_60min ;降溫至180°C ±5°C，加入2-4 份該粉末丁苯橡膠，攪拌10-30min，加入O. 10-0. 20份該穩(wěn)定劑，于180°C ±5°C下攪拌發(fā)育反應(yīng) 60min_150min。
4.如權(quán)利要求3所述的改性浙青的制備方法，其特征是，該穩(wěn)定劑中 S ZnO CZ TMTD 的重量比為 30-60 20-40 10-30 5-15。
5.一種用于公路應(yīng)力吸收中間層的浙青混凝土，包括集料、礦粉和改性浙青，該改性浙青以重量計，包括石油浙青100份，線型或星型SBS 4-6份，粉末丁苯橡膠2-4份，相容劑5-10份和改性浙青穩(wěn)定劑O. 30-0. 50份，該石油浙青的環(huán)與球法軟化點為42°C -52°C, 25°C針入度為60-120，10°C延度為> 100cm，該SBS的數(shù)均分子量在90000-300000，其苯乙烯與丁二烯的比例為28 72-40 60，該粉末丁苯橡膠的粒度> 40目，分子量20-30萬， 結(jié)合苯乙烯含量為25-40，生膠門尼粘度ML(1+4)100°C為45-60，橡膠含量彡90% ;該相容劑為富含芳香分的石油餾分，其100°C運動粘度為35-50cst，芳香分含量85-95%，膠質(zhì)含量 5-15%,飽和分含量彡3%,該穩(wěn)定劑為硫磺⑶、氧化鋅(ZnO)、N-環(huán)己基-2-苯駢噻唑次磺酰胺(CZ)和四甲基硫代過氧化二碳酸二酰胺(TMTD)混合物。
6.如權(quán)利要求5所述的浙青混凝土，其特征是，該穩(wěn)定劑中S ZnO CZ TMTD的重量比為 30-60 20-40 10-30 5-15。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種改性瀝青及其制備方法，以及一種用于公路應(yīng)力吸收中間層的瀝青混凝土。該改性瀝青以重量計，包括石油瀝青100份，線型或星型SBS4-6份，粉末丁苯橡膠2-4份，相容劑5-10份和穩(wěn)定劑0.30-0.50份。該改性瀝青含有SBS與SBR形成的互穿網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，具有較強的彈性恢復(fù)能力和較大的粘韌性。該瀝青混凝土包含該改性瀝青，其具有較強的抗反射裂縫能力，可顯著提高高速公路路面尤其是水泥路加鋪瀝青路面的使用壽命。
文檔編號C08L95/00GK102993755SQ201110271128
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者張肖寧, 陳偉三, 陳守明 申請人:路翔股份有限公司