本發(fā)明屬于公路瀝青路面材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種低黏穩(wěn)定橡塑復(fù)合改性瀝青及其混合料的制備方法。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有膠粉改性瀝青工藝中，將廢胎膠粉直接加到基質(zhì)瀝青中，在高溫下攪拌剪切等物理過程使膠粉分散在瀝青中，膠粉顆粒與基質(zhì)瀝青僅僅是物理混合，未形成穩(wěn)定的膠體化學(xué)結(jié)構(gòu)，故存儲(chǔ)穩(wěn)定性較差，不能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，須將改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備安裝在公路施工拌合站現(xiàn)場(chǎng)邊生產(chǎn)邊使用，現(xiàn)場(chǎng)加工生產(chǎn)對(duì)改性瀝青的產(chǎn)品質(zhì)量難以檢測(cè)和控制。由于膠粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性能與瀝青相差較大，其在瀝青中的分散狀態(tài)不穩(wěn)定，因而改性效果不明顯。膠粉改性瀝青的難點(diǎn)在于：如何提高橡膠瀝青的性能及貯存穩(wěn)定性。同時(shí)，由于膠粉加入傳統(tǒng)橡膠瀝青，180℃黏度達(dá)到1.5～5pa·s，造成泵送、碾壓難度加大。通過對(duì)橡膠瀝青進(jìn)行理化改性(如對(duì)膠粉進(jìn)行預(yù)處理，加入穩(wěn)定劑等)能提高橡膠瀝青的高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性，使其長(zhǎng)時(shí)間靜置或長(zhǎng)途運(yùn)輸過程中不發(fā)生離析分層、性能衰減等問題，且混合料具有良好的高低溫性能指標(biāo)。如：pe作為瀝青混合料優(yōu)良的抗車轍劑，通常直接添加到改性瀝青及其混合料中，但是pe改性瀝青也存在一些問題：黏度高、儲(chǔ)存穩(wěn)定性差，pe較難均勻分散在改性瀝青體系中。影響體系相容性和穩(wěn)定性的主要因素是：膠粉和pe的相對(duì)分子質(zhì)量和結(jié)構(gòu)、貯存溫度和體系黏度、密度。若pe與膠粉經(jīng)復(fù)合改性后，能較好地分散在瀝青膠結(jié)料中，顯著提高瀝青軟化點(diǎn)，顯著提高混合料抗高溫變形能力(動(dòng)穩(wěn)定度)。吳春穎等發(fā)明了“一種高穩(wěn)定、高相容性的嵌擠密實(shí)橡膠瀝青混合料及其制備方法”(專利號(hào)201110296241.1公開日2012年06月20日)，但它并未對(duì)儲(chǔ)存穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，且177℃黏度偏大，達(dá)到2.05pa·s。汪紅兵等發(fā)明了“高溫耐儲(chǔ)存的廢橡膠粉改性瀝青的制備方法”(專利號(hào)201010126676.7公開日2010年8月18日)，該法采用橡塑共混相容劑、硫磺、瀝青和廢膠粉，通過高速剪切機(jī)制備一種耐高溫存儲(chǔ)的復(fù)合改性瀝青，但由于摻pe制備工藝差異導(dǎo)致橡膠瀝青黏度偏大，達(dá)到2.4～5.3pa·s。李晶發(fā)明的“微波場(chǎng)中硅烷偶聯(lián)劑作為橡膠瀝青穩(wěn)定劑的方法”(專利號(hào)201410187338.2公開日2014年07月30日)，采用微波中硅烷偶聯(lián)劑作為橡膠瀝青穩(wěn)定劑，但該法實(shí)施難度大，不利于工廠化使用。檢索分析表明，通過加入pe、活化劑或穩(wěn)定劑，對(duì)膠粉進(jìn)行脫硫預(yù)處理等方式，可以在一定程度上提高橡膠瀝青的高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性，但還存在成本較高，工藝復(fù)雜，不容易進(jìn)行工廠化大規(guī)模生產(chǎn)等問題，而且所制備的橡膠瀝青黏度過高，不利于施工。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種適于工廠化規(guī)模生產(chǎn)的低黏穩(wěn)定橡塑復(fù)合改性瀝青及其混合料的制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：低黏穩(wěn)定橡塑復(fù)合改性瀝青，由基質(zhì)瀝青、復(fù)合改性膠粉和穩(wěn)定劑制成，以占基質(zhì)瀝青質(zhì)量百分比計(jì)，復(fù)合改性膠粉占15％～30％、穩(wěn)定劑占0.075％～0.15％?；|(zhì)瀝青是減壓渣油、直餾瀝青或調(diào)和工藝得到的調(diào)和瀝青等各種普通道路石油瀝青，根據(jù)所使用需要選擇50號(hào)、70號(hào)、90號(hào)或110號(hào)基質(zhì)瀝青，且應(yīng)符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(jtgf40-2004)中相關(guān)指標(biāo)要求；復(fù)合改性膠粉由橡膠粉與pe按質(zhì)量比75～95∶5～25復(fù)合制備而成；穩(wěn)定劑為4，4’-二硫代二嗎啉、4，4’-六硫代二嗎啉或二甲基二硫代氨基甲酸鋅。橡膠粉為回收輪胎破碎并去除鋼絲或纖維后的粉末，粒度為5目～40目；pe是高密度聚乙烯或線性低密度聚乙烯，其熔融指數(shù)為10g/10min～20g/10min(190℃，2.16kg)。粒度為10目～30目，熔融指數(shù)為12g/10min～15g/10min(190℃，2.16kg)。上述低黏穩(wěn)定橡塑復(fù)合改性瀝青及其混合料的制備方法復(fù)合改性膠粉由雙螺桿擠出機(jī)制備，將pe和膠粉混合均勻，待擠出機(jī)料筒溫度達(dá)150～170℃加入，擠出機(jī)轉(zhuǎn)速300～800轉(zhuǎn)/分鐘，膠粉在擠出機(jī)料筒中停留時(shí)間不超過5分鐘。擠出機(jī)轉(zhuǎn)速400～600轉(zhuǎn)/分鐘，擠出機(jī)料筒溫度155～165℃，膠粉在擠出機(jī)料筒中停留時(shí)間3～4分鐘。上述低黏穩(wěn)定橡塑復(fù)合改性瀝青的制備方法，按以下步驟操作進(jìn)行：(1)將基質(zhì)瀝青加熱到180℃～190℃，分3次加入復(fù)合改性膠粉，然后加入穩(wěn)定劑，攪拌20～30min；(2)通過高速剪切機(jī)或高速剪切膠體磨剪切60min，2000～3000r/min，控制溫度在180℃～190℃。由上述低黏穩(wěn)定橡塑復(fù)合改性瀝青制成的混合料，由石料與橡塑復(fù)合改性瀝青按油石比4.8％～5.5％制成。上述低黏穩(wěn)定橡塑復(fù)合改性瀝青制成的混合料的制備方法，按以下步驟操作進(jìn)行：(1)將石料加熱至180℃～200℃；(2)將石料與橡塑復(fù)合改性瀝青按油石比4.8％～6.0％拌和，拌和溫度170℃～190℃，擊實(shí)或碾壓即得。石料的級(jí)配符合以下要求：篩孔尺寸為16.0mm時(shí)，級(jí)配為100％；篩孔尺寸為13.2mm時(shí)，級(jí)配為90％～100％；篩孔尺寸為9.5mm時(shí)，級(jí)配為68％～85％；篩孔尺寸為4.75mm時(shí)，級(jí)配為38％～68％；篩孔尺寸為2.36mm時(shí)，級(jí)配為24％～50％；篩孔尺寸為1.18mm時(shí)，級(jí)配為15％～38％；篩孔尺寸為0.6mm時(shí)，級(jí)配為10％～28％；篩孔尺寸為0.3mm時(shí)，級(jí)配為7％～20％；篩孔尺寸為0.15mm時(shí)，級(jí)配為5％～15％；篩孔尺寸為0.075mm時(shí)，級(jí)配為4％～8％。針對(duì)現(xiàn)有橡塑復(fù)合改性瀝青存在的黏度高、穩(wěn)定儲(chǔ)存時(shí)間短等不利于大規(guī)模生產(chǎn)的問題，發(fā)明人研制了一種低黏穩(wěn)定橡塑復(fù)合改性瀝青，由基質(zhì)瀝青、復(fù)合改性膠粉和穩(wěn)定劑制成，以占基質(zhì)瀝青質(zhì)量百分比計(jì)，復(fù)合改性膠粉占15％～30％、穩(wěn)定劑占0.075％～0.15％。據(jù)此，發(fā)明人還獲得了相應(yīng)的混合料并建立了相應(yīng)產(chǎn)品的制備方法。該法采用雙螺桿擠出機(jī)制備橡塑復(fù)合改性膠粉，在基質(zhì)瀝青中加入復(fù)合改性膠粉和穩(wěn)定劑后通過高速剪切機(jī)或高速剪切膠體磨制備橡塑復(fù)合改性瀝青。研究表明，本發(fā)明橡塑復(fù)合改性瀝青具有低黏度且高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定的特點(diǎn)，180℃黏度在0.6～1.0pa·s，具有降低拌合、攤鋪及碾壓等施工溫度的潛力，同時(shí)其在180℃下靜置48h不會(huì)發(fā)生明顯沉降，離析試驗(yàn)軟化點(diǎn)差優(yōu)于傳統(tǒng)橡膠瀝青，達(dá)到公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(jtgf40-2004)中有關(guān)sbs改性瀝青熱儲(chǔ)存穩(wěn)定技術(shù)指標(biāo)要求，明顯優(yōu)于現(xiàn)有橡膠瀝青技術(shù)性能。因此，本發(fā)明可有效解決傳統(tǒng)橡膠瀝青存儲(chǔ)、運(yùn)輸過程中發(fā)生離析的問題，進(jìn)而可以保證橡膠瀝青使用品質(zhì)的穩(wěn)定性，有利于工廠化生產(chǎn)。本發(fā)明中制備方法中，在機(jī)械力和熱、交聯(lián)劑的共同作用下，將膠粉/pe與瀝青混合后，形成部分物理和化學(xué)交聯(lián)的彈性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，限制了瀝青的流動(dòng)性，提高高溫變形能力和瀝青黏度，提高其抗荷載能力。具體而言，雙螺桿擠出機(jī)的強(qiáng)烈剪切作用使膠粉、pe強(qiáng)制混合均勻，制備得到的膠粉/pe復(fù)合物的密度與瀝青相近，有利于在瀝青中均勻分散和穩(wěn)定。通過高溫、高剪切速率混合一段時(shí)間后橡膠發(fā)生脫硫，降低膠粉的相對(duì)分子質(zhì)量，得到脫硫膠粉。采用脫硫膠粉改性瀝青，所得橡塑復(fù)合改性瀝青與基質(zhì)瀝青的性質(zhì)相近，瀝青能與脫硫膠粉進(jìn)行較好的溶脹，充分發(fā)揮膠粉對(duì)瀝青的改性作用，同時(shí)降低了體系的黏度。而且復(fù)合改性膠粉的密度比普通膠粉更接近基質(zhì)瀝青，在混合后靜置過程中，因重力作用引起的分層不明顯。此外，改性膠粉與瀝青之間通過穩(wěn)定劑(如二硫代二嗎啉)發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，在膠粉粒子表面形成穩(wěn)定層，改善膠粉與瀝青之間的相容性，大大提高橡膠瀝青的性能。為此，本發(fā)明的橡塑復(fù)合改性瀝青具有較低的黏度和較高的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，適合工廠化大規(guī)模生產(chǎn)，只需保溫運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)工地，和集料混合攪拌后即可施工；低黏度有利于攤鋪和碾壓；以橡塑復(fù)合改性瀝青為基礎(chǔ)制備的混合料具有較好的抵抗高溫變形能力。具體實(shí)施方式以下各例所用石料的級(jí)配符合表1要求。表1瀝青混合料級(jí)配范圍實(shí)施例11橡塑復(fù)合改性瀝青配比(以占基質(zhì)瀝青質(zhì)量百分比計(jì))復(fù)合改性膠粉15％，4，4’-二硫代二嗎啉0.1％。2復(fù)合改性膠粉的制備膠粉與回收pe(主要成份是線性低密度聚乙烯)按85：15(質(zhì)量比)混合，雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速400～500轉(zhuǎn)/分鐘，料筒溫度160～165℃，膠粉在料筒停留時(shí)間3分鐘。其中，橡膠粉為回收輪胎破碎并去除鋼絲或纖維后的粉末，粒度為5目；pe(聚乙烯)熔融指數(shù)為15g/10min(190℃，2.16kg)。3橡塑復(fù)合改性瀝青的制備將70號(hào)的泰普克基質(zhì)瀝青加熱到180℃～190℃，加入復(fù)合改性膠粉與4，4’-二硫代二嗎啉，攪拌30分鐘，然后經(jīng)高速剪切機(jī)高速剪切60min，剪切速率3000r/min，控制溫度在180℃～190℃。4橡塑復(fù)合改性瀝青混合料的制備(1)將石料加熱至190℃～200℃；(2)將石料與橡塑復(fù)合改性瀝青按油石比5.0％拌和，拌和溫度180℃～190℃，擊實(shí)或碾壓即得。實(shí)施例21橡塑復(fù)合改性瀝青配比(以占基質(zhì)瀝青質(zhì)量百分比計(jì))橡塑復(fù)合橡膠粉20％，4，4’-二硫代二嗎啉0.15％；2復(fù)合改性膠粉的制備膠粉與高密度聚乙烯按80∶20(質(zhì)量比)混合，雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速400～500轉(zhuǎn)/分鐘，料筒溫度160～165℃，膠粉在料筒停留時(shí)間3分鐘。其中，橡膠粉為回收輪胎破碎并去除鋼絲或纖維后的粉末，粒度為40目；pe(聚乙烯)熔融指數(shù)為20g/10min(190℃，2.16kg)。3橡塑復(fù)合改性瀝青的制備將70號(hào)的泰普克基質(zhì)瀝青加熱到180℃～190℃，加入橡塑復(fù)合橡膠粉與4，4’-二硫代二嗎啉，攪拌30分鐘，然后經(jīng)高速剪切膠體磨高速剪切60min，剪切速率3000r/min，控制溫度在180℃～190℃。4橡塑復(fù)合改性瀝青混合料的制備(1)將石料加熱至190℃～200℃；(2)將石料與橡塑復(fù)合改性瀝青按油石比5.2％拌和，拌和溫度180℃～190℃，擊實(shí)或碾壓即得。實(shí)施例31橡塑復(fù)合改性瀝青配比(以占基質(zhì)瀝青質(zhì)量百分比計(jì))復(fù)合改性膠粉25％，4，4’-六硫代二嗎啉0.15％；2復(fù)合改性膠粉的制備膠粉與線性低密度聚乙烯按75∶25(質(zhì)量比)混合，雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速400～500轉(zhuǎn)/分鐘，料筒溫度160～165℃，膠粉在料筒停留時(shí)間3分鐘。其中，橡膠粉為回收輪胎破碎并去除鋼絲或纖維后的粉末，粒度為20目；pe(聚乙烯)熔融指數(shù)為10g/10min(190℃，2.16kg)。3橡塑復(fù)合改性瀝青的制備將70號(hào)的泰普克基質(zhì)瀝青加熱到180℃～190℃，加入橡塑復(fù)合橡膠粉與4，4’-六硫代二嗎啉，攪拌30分鐘，然后經(jīng)高速剪切機(jī)高速剪切60min，剪切速率3000r/min，控制溫度在180℃～190℃。4橡塑復(fù)合改性瀝青混合料的制備(1)將石灰?guī)r石料加熱至190℃～200℃，(2)將石料與橡塑復(fù)合改性瀝青按油石比5.3％拌和，拌和溫度180℃～190℃，擊實(shí)或碾壓即得。實(shí)施例41橡塑復(fù)合改性瀝青配比(以占基質(zhì)瀝青質(zhì)量百分比計(jì))橡塑復(fù)合橡膠粉25％，二甲基二硫代氨基甲酸鋅0.15％；2復(fù)合改性膠粉的制備膠粉與線性低密度聚乙烯按75∶25(質(zhì)量比)混合，雙螺桿擠出機(jī)轉(zhuǎn)速400～500轉(zhuǎn)/分鐘，料筒溫度160～165℃，膠粉在料筒停留時(shí)間3分鐘。3橡塑復(fù)合改性瀝青的制備將70號(hào)的泰普克基質(zhì)瀝青加熱到180℃～190℃，加入橡塑復(fù)合橡膠粉與二甲基二硫代氨基甲酸鋅，攪拌30分鐘，然后經(jīng)高速剪切膠體磨高速剪切60min，剪切速率2000r/min，控制溫度在180℃～190℃。4橡塑復(fù)合改性瀝青混合料的制備(1)將石灰?guī)r石料加熱至190℃～200℃，(2)將石料與橡塑復(fù)合改性瀝青按油石比5.3％拌和，拌和溫度180℃～190℃，擊實(shí)或碾壓即得。對(duì)照例1橡塑復(fù)合改性瀝青配比(以占瀝青質(zhì)量百分比計(jì))普通膠粉15％，高密度聚乙烯6.25％；2橡塑復(fù)合改性瀝青的制備過程將70號(hào)的泰普克基質(zhì)瀝青加熱到180℃～190℃，依次加入膠粉、高密度聚乙烯，攪拌30分鐘，然后經(jīng)高速剪切60min，剪切速率3000r/min。3橡塑復(fù)合改性瀝青混合料的制備過程(1)將石灰?guī)r石料加熱至190℃～200℃，(2)將石料與橡塑復(fù)合改性瀝青按油石比5.0％拌和，拌和溫度180℃～190℃。以上實(shí)施例和對(duì)照例所得橡膠(或橡塑復(fù)合改性)瀝青及其混合料的性能指標(biāo)如表2和表3。表2橡膠(或橡塑復(fù)合改性)瀝青性質(zhì)注：(1)sbs改性瀝青熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性指標(biāo)要求：熱儲(chǔ)存(163℃，48h)后上、下軟化點(diǎn)差≤2.5℃。(2)本發(fā)明改性瀝青離析試驗(yàn)參照sbs改性瀝青離析試驗(yàn)進(jìn)行，試驗(yàn)條件：180℃，48h。在以上各指標(biāo)均滿足規(guī)范要求的前提下，對(duì)比上表可以看出：(1)當(dāng)穩(wěn)定劑摻量為0.075％～0.15％時(shí)可使橡塑復(fù)合改性瀝青能在180℃高溫條件下靜置儲(chǔ)存48h，復(fù)合改性橡膠粉不發(fā)生明顯沉降，且離析試驗(yàn)軟化點(diǎn)差滿足公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(jtgf40-2004)中sbs改性瀝青熱儲(chǔ)存穩(wěn)定技術(shù)指標(biāo)要求，即穩(wěn)定劑的添加顯著改善了橡膠瀝青的高溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性；(2)雙螺桿擠出機(jī)制備的橡塑復(fù)合改性膠粉顯著降低了橡膠瀝青黏度。表3橡膠(或橡塑復(fù)合改性)瀝青混合料的性質(zhì)實(shí)例例1例2例3例4對(duì)照例穩(wěn)定度11.4312.0911.3512.5310.91流值4.13.54.33.14.8vma，％16.816.316.616.018.0空隙率，％5.04.54.24.95.8瀝青飽和度，％68.872.274.882.675.7動(dòng)穩(wěn)定度，次/mm740569888987118155592浸水殘留穩(wěn)定度，％97.9100.199.598.293.4凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比，％89.191.691.095.790.8上述結(jié)果對(duì)比表明，本發(fā)明的橡塑復(fù)合改性瀝青在各指標(biāo)均滿足規(guī)范要求的前提下，由于pe的摻入顯著提高了動(dòng)穩(wěn)定度，即改善了混合料高溫穩(wěn)定性。當(dāng)前第1頁12