一种耐紫外老化沥青混合料的制备方法及其性能评价方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐紫外老化沥青混合料的制备方法及其性能评价方法，本发明采用将耐紫外阻隔剂添加到矿料中进行预先高温拌合，然后添加沥青再次进行高温拌合的方法制备沥青混合料，得到的沥青混合料产品对紫外光线起到物理反射、屏蔽以及化学吸收的良好作用；在生产过程中也不会带来沉淀、离析等问题的困扰，有效改善了沥青路面在紫外线辐射情况下路用性能，大大延长了沥青路面使用寿命，可用于高原地区高等级公路建设。
【专利说明】-种耐紫外老化巧青混合料的制备方法及其性能评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及道路工程的改性渐青【技术领域】，涉及高原地区尤其是西藏地区耐紫外 老化渐青混合料的生产制备方法及性能指标评价方法。
【背景技术】
[0002] 高原地区紫外线强的主要原因是空气稀薄清洁，水汽含量少，阳光透过大气层时 能量损失少。该地区日照充足，在高原缺氧、日昼温差大、紫外线强。
[0003] 紫外光福射时间长，是渐青路面长期老化的主要影响因素，特别是在我国西部地 区，如西藏、青海、新疆等地区，昼夜温差大，紫外光不仅福射强度很高，通常为我国中东部 地区的3?4倍，且全年日照福射时间很长（一般大于270天）年福射总量非常大。年日 照时数在3000小时W上，比成都多1800个小时，比上海市多1100个小时。日照紫外线强， 全年总福射是同缔度成都的2. 1倍，上海的1. 7倍。
[0004] 渐青是一种有机大分子材料，极易受到紫外光福射的影响而发生光氧老化，进而 劣化渐青基材料的服役性能，大大缩短其使用寿命。如在紫外线作用下渐青变硬变脆，导致 渐青路面产生裂缝、车徹、坑槽、剥落等病害，在紫外线较强的地区，一些路面使用2-3年即 需大修，使用寿命缩短80%。紫外光老化也易使渐青基防水材料的低温柔初性明显降低，在 冬季低温下难W适应基层的冷缩而出现开裂。
[0005] 紫外光引起能量密度高、破坏性强，对渐青结构和性能影响较大，常规渐青不能适 应于当前西藏、青海等高原地区紫外线强烈的气候特点，专利CN103421334A提出利用镇铅 基层状双轻基复合金属氨氧化物优良的紫外光反射性能来改善弹性体改性渐青涂盖料的 耐紫外老化性能，专利CN102898849. A提出在渐青中添加锋基惨杂层状氨氧化物阻隔材料 作为紫外吸收剂来改善渐青的耐紫外老化性能。然而上述技术均为理论上的探讨，基本没 有应用过，在现有实际渐青路面混合料生产应用中，该材料在作为渐青中的添加剂，与渐青 中的复杂的有机该种高分子化合物存在难W全部混溶的问题，部分材料暂时混溶了的材料 很快在渐青中发生沉淀和离析。另外，通过现有渐青评价指标，尽管耐紫外老化能力有一定 的提高，但由于沉淀的存在，在实际应用时常出现生产应用中运输槽罐车和渐青拌合系统 因堵塞而导致设备痛疾的问题，因此耐紫外阻隔材料渐青在制备和性能指标评价中的应用 存在较大的技术瓶颈。
【发明内容】
[0006] 为了克服上述现有技术存在的缺陷，扩大耐紫外老化渐青混合料的应用途径，本 发明提供了一种耐紫外老化渐青混合料的制备方法及其性能评价方法，其中采用将耐紫外 阻隔剂添加到矿料中进行预先高温拌合，然后添加渐青再次进行高温拌合的方法制备渐青 混合料，得到的渐青混合料产品对紫外光线起到物理反射、屏蔽W及化学吸收的良好作用； 在生产过程中也不会带来沉淀、离析等问题的困扰，有效改善了渐青路面在紫外线福射情 况下路用性能，大大延长了渐青路面使用寿命，可用于高原地区高等级公路建设。
[0007] 本发明提供一种耐紫外老化渐青混合料制备方法，技术方案如下：
[0008] -种耐紫外老化渐青混合料的制备方法，其特征在于，在制备混合料之前，对原材 料进行加温拌合，具体包括W下步骤：
[0009] 按照W下组分重量百分比配比称取原料；基质渐青3. 6%?4. 8%、镇铅层状双氨 氧化物紫外阻隔材料1. 0%?2. 4%，石料92. 8%?95. 4%，其中石料由用于渐青混合料拌 合的各档集料按照一定级配比例组成。W上比例是根据各种材料在渐青混合料中的最优惨 配比例而设定的，同时考虑了其中镇铅层状双氨氧化物紫外阻隔材料（后简称紫外阻隔材 料）的添加量，因为紫外阻隔材料添加太低对渐青的性能影响效果有限，而添加量太大则 容易发生沉淀。
[0010] 将组成石料的各档集料放置在烘箱中加热3?5小时，烘箱温度为170?19(TC， 然后倒入拌合锅中，在拌合锅中温度设定为160?18(TC ;然后将按比例称好的上述紫外阻 隔材料加入拌合锅中进行拌合，拌合时间为2?4分钟；最后将按比例称好的基质渐青放入 拌合锅中，进行拌合，拌合时间为3?5分钟，得到耐紫外老化渐青混合料成品。
[0011] 由于紫外阻隔材料为白色粉末状，为防止与渐青结团，分散不均匀，需在渐青加入 集料之前添加，而上述拌合时间的设定是根据实际拌合状态设定的；温度的设定是满足渐 青混合料拌合、击实的温度要求而设定。
[0012] 根据气候条件选择渐青路面所用的基质渐青标号是个技术性很强的问题，如果根 据夏天炎热气候的要求，应该尽量选用硬一些的渐青，而为了满足冬季寒冷气候条件的需 要，又应该选用软质渐青。参照国内外路面设计规范，各气候分区的渐青分级范围要求值如 下表所示：
[0013] 表1各地气候分区的渐青分级范围
[0014]
【权利要求】
1. 一种耐紫外老化浙青混合料的制备方法，其特征在于，在制备混合料之前，对原材料 进行加温拌合，具体包括以下步骤： 按照以下组分重量百分比配比称取原料：基质浙青3. 6%?4. 8%、镁铝层状双氢氧化 物紫外阻隔材料I. 〇 %?2. 4%，石料92. 8 %?95. 4%，其中石料由用于浙青混合料拌合的 各档集料按照一定级配比例组成； 将组成石料的各档集料放置在烘箱中加热3?5小时，烘箱温度为170?190°C，然后 倒入拌合锅中，在拌合锅中温度设定为160?180°C ;然后将按比例称好的上述紫外阻隔材 料加入拌合锅中进行拌合，拌合时间为2?4分钟；最后将按比例称好的基质浙青放入拌合 锅中，进行拌合，拌合时间为3?5分钟，得到耐紫外老化浙青混合料成品。
2. 根据权利要求1所述的耐紫外老化浙青混合料的制备方法，其特征在于，所述基质 浙青为70#、90#或110#重交浙青。
3. 根据权利要求1所述的耐紫外老化浙青混合料的制备方法，其特征在于，所述镁铝 层状双氢氧化物紫外阻隔材料由镁铝双氢氧化物层板和层间碳酸根构成多级叠加的层状 结构，属于阴离子型层状粘土，属六方晶系，具体的组成为MggAlx(OH)2(CO3) x/2 ? HiH2O，其中 下标X指的是金属元素的含量变化，0. 2 < X < 0. 33 ;m值代表结晶水的数量，0 < m < 2。
4. 一种耐紫外老化浙青混合料的性能评价方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 原材料加温拌合 样品按照以下方式制取，其中样品一添加镁铝层状双氢氧化物紫外阻隔材料，样品二 不添加；按照以下组分重量百分比配比称取原料：基质浙青3. 6%?4. 8%、镁铝层状双氢 氧化物紫外阻隔材料I. 〇%?2. 4%，石料92. 8%?95. 4%，其中石料由用于浙青混合料拌 合的各档集料按照一定级配比例组成；将组成石料的各档集料放置在烘箱中加热3?5小 时，烘箱温度为170?190°C，然后倒入拌合锅中，在拌合锅中温度设定为160?180°C ;然 后将按比例称好的上述紫外阻隔材料加入拌合锅中进行拌合，拌合时间为2?4分钟；最后 将按比例称好的基质浙青放入拌合锅中，进行拌合，拌合时间为3?5分钟，得到耐紫外老 化浙青混合料成品； (2) UV紫外老化试验 室内紫外光老化模拟装置为：l〇〇〇W的高压汞灯作为老化光源，并加四面装反射面，将 UV灯90%以上的UV光反射到样品的表面上，主要辐射是365nm的长波紫外线；将上述样品 一和样品二分别置于上述紫外老化模拟装置中进行照射，需注意样品需单层分散开；装置 内设条件为：控制温度50?60°C ;紫外线强度10000 y W/cm2 ;转盘在水平面上以4. 5转/ 分?6. 5转/分的速度匀速旋转；老化时间为48小时； (3) 低温弯曲试验 按照《浙青及浙青混合料设计规程》JTG052中浙青混合料低温弯曲试验方法T0716对 试件的要求成型试件，然后进行低温弯曲试验，试验温度为-KTC，在试验中，测定试件的尺 寸、试件破坏时的最大荷载、试件破坏时的跨中挠度，其中试件的尺寸包括试件的跨径、跨 中断面试件的宽度和高度，试验后进行换算，用于得到破坏弯拉强度、破坏应变、破坏劲度 模量三个指标： 按下式进行计算试件破坏时的破坏弯拉强度Rb、破坏时的破坏应变e B及破坏时的破 坏劲度模量Sb :
式中：RB-破坏弯拉强度，MPa ; e B-破坏应变U e ; SB-破坏劲度模量MPa ; b-跨中断面试件的宽度，mm ; h-跨中断面试件的高度，mm ; L一试件的跨径，mm ; Pb-试件破坏时的最大荷载，N ; d一试件破坏时的跨中挠度，mm ; (4)评价指标 用破坏弯拉强度、破坏应变、破坏劲度模量三大指标评价上述步骤（1)中所制得的耐 紫外老化浙青混合料的耐紫外老化的性能，其中破坏应变依据行业标准《公路浙青路面施 工技术规范》JTGF40-2004中表"浙青混合料低温弯曲试验破坏应变的技术要求"中相应的 标准。
5. 根据权利要求4所述的耐紫外老化浙青混合料的性能评价方法，其特征在于，所述 基质浙青为70#、90#或110#重交浙青。
6. 根据权利要求4所述的耐紫外老化浙青混合料的性能评价方法，其特征在于，所 述镁铝层状双氢氧化物紫外阻隔材料由镁铝双氢氧化物层板和层间碳酸根构成多级叠 加的层状结构，属于阴离子型层状粘土，属六方晶系，具体的组成为MggAlx(OH)2(CO 3)x/2 ^mH2O,其中下标)(指的是金属元素的含量变化，0. 2彡X彡0. 33 ;m值代表结晶水的数量， 0 < m < 2〇
【文档编号】C04B26/26GK104326701SQ201410542841
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】李福建, 周文婷, 韩君, 陶红 申请人:江苏宝利沥青股份有限公司