本發(fā)明涉及改性瀝青，尤其是涉及一種適用于高海拔機(jī)場(chǎng)瀝青道面的復(fù)合改性瀝青及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在高海拔地區(qū)(一般高海拔地區(qū)通常指海拔高度在1500米以上的地區(qū))中，瀝青道面作為機(jī)場(chǎng)道面的重要形式之一，其具有抗滑、低噪、減震、舒適等良好的使用性能，且施工過(guò)程具有機(jī)械化施工程度高、工期短、養(yǎng)護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但是高海拔地區(qū)具有紫外線輻射強(qiáng)、溫差大、年平均氣溫低等特點(diǎn)，太陽(yáng)直接輻射年總量處于高水平狀態(tài)，因此瀝青路面在服役階段，表面瀝青將直接暴露于紫外輻射強(qiáng)的大氣環(huán)境中。多數(shù)研究與工程也表明，高海拔機(jī)場(chǎng)的瀝青道面易出現(xiàn)以“人”字形裂縫為代表的典型結(jié)構(gòu)性病害和以松散、掉粒作為典型特征的表面功能性損壞。瀝青道面裂縫降低了道面結(jié)構(gòu)服役壽命，表面松散、掉粒產(chǎn)生的fod(foreign?object?debris)嚴(yán)重威脅機(jī)場(chǎng)運(yùn)行安全，這也對(duì)高海拔地區(qū)機(jī)場(chǎng)瀝青道面的服役性能提出了極大的挑戰(zhàn)。

2、因此，提高高海拔地區(qū)瀝青道面材料的性能，尤其是其抗紫外老化性能，是十分必要的。

3、例如cn113214666a公開(kāi)了一種功能化溶聚丁苯橡膠復(fù)合c9石油樹脂改性瀝青及其制備方法，主要是使用功能化溶聚丁苯橡膠、c9石油樹脂和基質(zhì)瀝青，c9石油樹脂是以裂解制乙烯裝置的副產(chǎn)物c9餾分為主要原料制得的熱塑性樹脂，通過(guò)混溶的方式對(duì)基質(zhì)瀝青進(jìn)行復(fù)合改性，從而得到改性瀝青，但這種功能化溶聚丁苯橡膠復(fù)合c9石油樹脂改性瀝青成本高，且僅依靠丁苯橡膠具有的抗紫外線輻射能力，其抗紫外老化性能有待進(jìn)一步提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種適用于高海拔機(jī)場(chǎng)瀝青道面的復(fù)合改性瀝青及其制備方法和應(yīng)用，使用丁苯橡膠(sbr)/納米zno顆粒復(fù)合材料作為改性劑，并確定其最優(yōu)摻量，面對(duì)高海拔惡劣的氣候環(huán)境，瀝青材料有優(yōu)越的抗紫外老化性能，同時(shí)有著較好的高溫性能和低溫性能。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

3、本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種適用于高海拔機(jī)場(chǎng)瀝青道面的復(fù)合改性瀝青，所述復(fù)合改性瀝青的原料包括如下重量份的各組分：

4、基質(zhì)瀝青????????100份；

5、丁苯橡膠顆粒????4份；

6、納米zno顆粒?????0～4份；

7、所述基質(zhì)瀝青為90#基質(zhì)瀝青。

8、優(yōu)選地，所述復(fù)合改性瀝青的原料包括如下重量份的各組分：

9、基質(zhì)瀝青????????100份；

10、丁苯橡膠顆粒????4份；

11、納米zno顆粒?????2～4份。

12、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述復(fù)合改性瀝青的原料包括如下重量份的各組分：

13、基質(zhì)瀝青????????100份；

14、丁苯橡膠顆粒????4份；

15、納米zno顆粒?????3份。

16、進(jìn)一步地，一種適用于高海拔機(jī)場(chǎng)瀝青道面的復(fù)合改性瀝青，其原材料為：基質(zhì)瀝青、丁苯橡膠(sbr)顆粒以及納米zno顆粒。所述基質(zhì)瀝青為90#基質(zhì)瀝青。以基質(zhì)瀝青添加組分100％計(jì)(以重量計(jì))，所述丁苯橡膠顆粒的添加組分為4％。以基質(zhì)瀝青添加組分100％計(jì)(以重量計(jì))，所述納米zno顆粒的添加組分為0～4％。

17、進(jìn)一步優(yōu)選地，具體配方為，以基質(zhì)瀝青添加組分為100％計(jì)：90#基質(zhì)瀝青100％，sbr顆粒4％，納米zno顆粒3％。

18、進(jìn)一步地，所述納米zno顆粒的平均粒度為20～50nm。

19、進(jìn)一步地，所述納米zno顆粒的平均粒度約為30nm。

20、進(jìn)一步地，所述丁苯橡膠顆粒的數(shù)均分子量約為15～25萬(wàn)。

21、進(jìn)一步地，所述丁苯橡膠顆粒的數(shù)均分子量約為20萬(wàn)。

22、本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種適用于高海拔機(jī)場(chǎng)瀝青道面的復(fù)合改性瀝青的制備方法，包括以下步驟：

23、步驟1：將基質(zhì)瀝青加熱至流動(dòng)狀態(tài)，攪拌直至瀝青達(dá)到平衡溫度170℃；

24、步驟2：往基質(zhì)瀝青加入對(duì)應(yīng)摻量的丁苯橡膠顆粒，進(jìn)行剪切攪拌，至丁苯橡膠顆粒完成在基質(zhì)瀝青中的初步溶脹，得到混合料a；

25、步驟3：溫度升高至180℃，對(duì)混合料a進(jìn)行剪切攪拌，得到混合料b；

26、步驟4：往混合料b中加入對(duì)應(yīng)摻量的納米zno顆粒，進(jìn)行剪切攪拌，持續(xù)時(shí)間為30min，得到復(fù)合改性瀝青成品。

27、進(jìn)一步地，步驟1具體包括如下過(guò)程：

28、步驟1：將基質(zhì)瀝青在160～170℃條件下加熱至流動(dòng)狀態(tài)，并置于可控溫的加熱爐上，采用手動(dòng)攪拌方式連續(xù)攪拌直至瀝青達(dá)到平衡溫度170℃。

29、進(jìn)一步地，步驟2具體包括如下過(guò)程：

30、步驟2：往基質(zhì)瀝青加入對(duì)應(yīng)摻量的丁苯橡膠顆粒，以2500rmp的轉(zhuǎn)速進(jìn)行剪切攪拌，持續(xù)時(shí)間不小于15min，直至丁苯橡膠顆粒完成在基質(zhì)瀝青中的初步溶脹，得到混合料a。

31、進(jìn)一步地，步驟3具體包括如下過(guò)程：

32、步驟3：將加熱爐溫度升高至180℃，以5500rpm的轉(zhuǎn)速對(duì)混合料a進(jìn)行剪切攪拌，持續(xù)時(shí)間為30min，得到混合料b。

33、進(jìn)一步地，步驟4具體包括如下過(guò)程：

34、步驟4：往混合料b中加入對(duì)應(yīng)摻量的納米zno顆粒，使用步驟3的溫度及轉(zhuǎn)速進(jìn)行剪切攪拌，持續(xù)時(shí)間為30min，得到復(fù)合改性瀝青成品。

35、進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟1中，丁苯橡膠顆粒采用分批、少量多次加入。

36、進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟4中，納米zno顆粒采用分批、少量多次加入。

37、本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種適用于高海拔機(jī)場(chǎng)瀝青道面的復(fù)合改性瀝青的應(yīng)用，將所述復(fù)合改性瀝青用于高海拔機(jī)場(chǎng)瀝青道面。

38、進(jìn)一步地，將所述復(fù)合改性瀝青應(yīng)用于sma-16瀝青混合料中，進(jìn)一步用于高海拔機(jī)場(chǎng)瀝青道面。

39、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

40、1)本技術(shù)方案所提供的適用于高海拔機(jī)場(chǎng)瀝青道面的復(fù)合改性瀝青及其制備方法，優(yōu)選聚合物/納米材料作為改性劑，選擇sbr/納米zno復(fù)合材料對(duì)基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性，不僅明顯提高了瀝青材料的抗紫外老化性能，而且高溫性能、低溫性能、疲勞性能也得到了改善，各項(xiàng)性能均優(yōu)于相同條件下的基質(zhì)瀝青。

41、2)本技術(shù)方案所提供的適用于高海拔機(jī)場(chǎng)瀝青道面的復(fù)合改性瀝青及其制備方法，采用簡(jiǎn)單的制備方法和工藝，將有機(jī)聚合物和無(wú)機(jī)納米材料同時(shí)投入到適用于高海拔地區(qū)瀝青材料的生產(chǎn)之中，使其性能得到了大幅度地改善。納米zno抗紫外老化的作用機(jī)理本質(zhì)就是通過(guò)有效地吸收和反射紫外光來(lái)實(shí)現(xiàn)的。與其他納米材料相比，如納米二氧化鈦，納米氧化鋅在波長(zhǎng)小于350納米(uvb)時(shí)的遮蔽效率與二氧化鈦相近，但在350～400納米(uva)的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，納米氧化鋅的遮蔽效率明顯高于二氧化鈦。同時(shí)，納米氧化鋅成本比納米二氧化鈦低，有著更高的經(jīng)濟(jì)性。因此，該方法旨在提高瀝青道面抗紫外老化的同時(shí)，能更好地改善高溫性能和低溫性能，為高海拔地區(qū)惡劣的氣候環(huán)境問(wèn)題提供一種新的解決方案。

42、3)本技術(shù)方案所提供的適用于高海拔機(jī)場(chǎng)瀝青道面的復(fù)合改性瀝青及其制備方法，確定改性劑最優(yōu)摻量，旨在提高材料抗紫外老化性能的同時(shí)，還保持著較好的高低溫性能。

43、4)本技術(shù)方案所提供的適用于高海拔機(jī)場(chǎng)瀝青道面的復(fù)合改性瀝青及其制備方法，基質(zhì)瀝青選擇90#基質(zhì)瀝青，更適合高海拔地區(qū)年平均氣溫低等氣候特點(diǎn)；改性劑的添加采用分批、多次少量的方式緩慢加入，能較大程度上盡量避免因sbr顆粒和納米zno的一次性加入而產(chǎn)生明顯的團(tuán)聚、攪拌不均勻的現(xiàn)象；采用高速剪切儀對(duì)瀝青進(jìn)行剪切攪拌，溫度及轉(zhuǎn)速的選擇采用由低到高的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，有利于改性劑在瀝青中的分散。