减小沥青铺面厚度、增加沥青铺砌材料的混凝料-混凝料接触和改进沥青铺砌材料的低温 ...的制作方法
【技术领域】
[0001]
技术领域大体上涉及形成沥青铺砌材料的方法，并且更特别地涉及减小沥青铺面 厚度、增加沥青铺砌材料的混凝料-混凝料接触点总数和改进沥青铺砌材料的低温抗裂性 能（lowtemperaturecrackingperformance)的方法。
【背景技术】
[0002] 沥青通常用作道路建设和维护的铺砌材料。通常，将经常称为"沥青粘合剂"或者 "沥青水泥"的沥青与混凝料混合，以形成用于沥青铺砌中的材料。由铺砌人员加工和使用 该材料，产生沥青铺面。该沥青铺面包含混凝料，其通过沥青粘合剂对混凝料的粘附而被保 持在沥青粘合剂的连续相中。
[0003] 沥青铺面的强度和耐久性取决于多个因素，例如所用材料的性能、各种材料的相 互作用、混合料设计、建造实践和该铺面暴露其中的环境和交通情况。为了制造在铺面的使 用寿命期间将具有良好性能的混合料，实现用具有最佳的沥青粘合剂膜厚度、沥青在混凝 料上的良好粘附力和沥青良好的内聚强度的沥青合适地包敷聚合体是重要的。
[0004] 传统铺面遭受多种类型的困境模式，例如永久变形。永久变形对于沥青铺面而言 是重大问题。道路可能在夏天比在冬天温热约80至100 °F或者更高。在较温热温度下沥 青铺面软化，并且在经过其的重型卡车的重量下或者在暂时停靠的交通下，例如交通灯十 字路口处，可能蠕变和移动并产生通常称为"车辙"的脊和辙，这是因为车辙取决于车辆重 量和施加重量的持续时间两者。为了减小或者防止车辙，通常将比沥青具有相对更高模量 的，或者在较温热温度下可以比沥青产生更高模量的沥青粘合剂的聚合物或者其它材料引 入传统沥青粘合剂中。用于改性沥青粘合剂以减小或者防止车辙的典型聚合物包括弹性 体，例如苯乙烯/ 丁二烯/苯乙烯共聚物（SBS)和塑性体，例如聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯 共聚物（EVA)等。
[0005] 沥青铺面构成的道路通常由三层构成。第一层是粒状材料层或者混凝料层。称为 基层的第二层由沥青和混凝料构成。面层（topcourse)或者磨耗层也由沥青和混凝料构 成，其上行驶汽车和卡车。任选地，有时使用基层和磨耗层之间的层，其称为粘合剂层。所 述基层是铺砌的最厚和最昂贵的层。面层直接暴露于交通和气候条件，并且是最遭受困境 的层。当出现足够的开裂或者车辙时，移除并重铺该层，并完整保留基层，只要在该层中不 出现开裂或者车辙。如果基层不再能够足够地承载道路，必须相当地耗费时间和钱财将其 替换。
[0006] 因此希望，提供制造实质上更薄和因此更经济的还对于疲劳开裂和车辙仍有足够 的抵抗力的铺面层的方法。此外希望，提供制造具有更多的混凝料-混凝料接触的沥青铺 砌材料的方法。也希望提供制造具有改进的低温抗裂性能的沥青铺面材料的方法。此外， 由之后对本发明的详细说明和所附的权利要求书，连同附随的附图和本发明的该背景，本 发明其它所希望的特征和特性将得以明确。
【发明内容】
[0007] 提供了用于减小沥青铺面厚度、用于制造具有增加的混凝料-混凝料接触点的沥 青铺砌材料和用于制造具有改进的低温抗裂性能的沥青铺砌材料的方法。根据一种示例性 实施方案，用于减小沥青铺面厚度的方法包括将基础沥青、氧化聚烯烃和混凝料结合，以形 成沥青铺砌材料。使所述沥青铺砌材料层的沉积在基材层上，并且压紧至相比于由所述混 凝料和所述基础沥青形成的不含氧化聚烯烃的压紧的沥青铺砌材料的厚度而言较小的厚 度，同时达到相比于由所述混凝料和基础沥青形成的不含氧化聚烯烃的压紧的沥青铺砌材 料而言相同量或者较少量的高温车辙。
[0008] 根据另一个示例性实施方案，提供了增加沥青铺砌材料中的混凝料-混凝料接触 点的数量的方法。该方法包括通过将基础沥青与约〇. 25至约10重量％的氧化聚烯烃混合 来制备沥青粘合剂，基于该沥青粘合剂的总重量计。将约3至约8重量％的沥青粘合剂与 约92至约97重量％的混凝料混合，以形成沥青铺砌材料。使该沥青铺砌材料层沉积在基 材层上并且压紧。所述混合包括混合一定量的氧化聚烯烃，从而使压紧的沥青铺砌材料的 混凝料-混凝料接触点数量大于由该混凝料和沥青粘合剂形成的不含氧化聚乙烯的压紧 的沥青铺砌材料的混凝料-混凝料接触点数量，同时达到相比于由该混凝料和沥青粘合剂 形成的不含氧化聚烯烃的沥青铺砌材料而言相等或者较少量的车辙。
[0009] 根据另一个实施方案，提供了用于改进沥青铺砌材料的低温抗裂性能的方法。该 方法包括通过将基础沥青与约0. 25至约10重量％的氧化聚烯烃混合来制备沥青粘合剂， 基于该沥青粘合剂的总重量计。将约3至约8重量％的沥青粘合剂与约92至约97重量％ 的混凝料混合，以形成沥青铺砌材料。使该沥青铺砌材料层沉积在基材层上并且压紧。所 述混合包括混合一定量的氧化聚烯烃，从而使该压紧的沥青铺砌材料具有相比于由所述混 凝料和沥青粘合剂形成的不具有氧化聚烯烃的压紧的沥青铺砌材料的平均拉伸强度而言 更大的平均拉伸强度。
【附图说明】
[0010] 以下将结合下列附图描述各个实施方案，其中相同数字表示相同要素，并且其 中： 图1为根据示例性实施方案说明氧化聚烯烃对于沥青铺砌材料的热应力和温度之间 关系的影响的图表； 图2为展示传统沥青铺砌材料的玻璃化转变温度（Tg)、高于转变区域的热膨胀/收缩 系数（aP和低于转变区域的热膨胀/收缩系数（ag)之间关系的图表； 图3为根据示例性实施方案说明氧化聚烯烃对于沥青铺砌材料的Tg和a:的影响的 两个图表； 图4为根据示例性实施方案说明氧化聚烯烃对于沥青铺砌材料的混凝料-混凝料接触 点数量的影响的图表； 图5为根据示例性实施方案说明沥青铺砌材料的ai和混凝料-混凝料接触点数量之 间关系的图表； 图6为根据示例性实施方案展示氧化聚烯烃对于沥青铺砌材料的车辙的影响的图表； 和 图7为根据示例性实施方案展示氧化聚烯烃对于沥青铺砌材料的龟裂的影响的图表。 [0011] 发明详述 以下的详细说明本质上仅为示例性的，并且不意于限制各个实施方案或者其应用和用 途。此外，不意于受存在于之前背景或者以下详细说明中的任何理论约束。
[0012] 本文中设计的各个实施方案涉及用于减小沥青铺砌材料厚度的方法。此外，各个 实施方案涉及制造具有改进的混凝料-混凝料接触点数量的沥青铺砌材料的方法。进一步 地，提供方法以制造具有提高的低温抗裂性能的沥青铺砌材料。在一个实施方案中，通过 使用氧化聚烯烃与沥青来形成改性的沥青粘合剂，来减小沥青铺面厚度。该沥青粘合剂与 聚合体结合，以形成热的沥青铺砌材料，其覆盖基材层沉积并且被压紧。发明人已经发现 了氧化聚烯烃促进了混凝料的更有效地充填（packing)，从而存在更多的混凝料-混凝料 接触点，其通过每单位面积的接触点总量或者接触点总长度来表征。良好的混凝料连接性 可以改进沥青铺砌材料的高温车辙和低温抗裂性能，因为混凝料一一沥青混合物的最强组 分一一能够更好地承载和分散交通负荷。由于增加的混凝料_混凝料接触点数量，可以充 分地减小基层、粘合剂层或者磨耗层的厚度。最厚并因此最昂贵的基层特别适合于厚度的 减小。此外，随着混凝料-混凝料接触点的增加，观察到良好的热抗裂性能。
[0013] 沥青由ASTM定义为深褐色至黑色的胶结材料，其中主要组分为天然存在或者在 石油加工中获得的沥青（bitumen )。沥青特征性地含有饱和物、芳族化合物、树脂和沥青质。 根据本文中设计的沥青铺砌材料，可以使用所有类型的，天然存在、合成制造和改性的沥 青。天然存在的沥青包括天然岩沥青（native rock asphalt)、湖沥青等。合成制造的沥青 通常为石油精炼或者后精炼操作的副产物，并且包括氧化沥青、掺合沥青、裂解或者残余沥 青、石油沥青、丙烷沥青、直馏沥青、热沥青等。改性沥青包括用弹性体、磷酸、多磷酸、塑性 体、乙稀/乙酸乙稀醋共聚物等或者这些改性剂的各种组合改性的净沥青（neat asphalt) (例如可以为天然存在或者合成制造的未改性沥青)。适合于净沥青改性的弹性体的非限制 性实例包括天然或者合成橡胶，其包括废（ground)轮胎橡胶、丁基橡胶、苯乙烯/ 丁二烯橡 胶（SBR)、苯乙稀/乙稀/ 丁二稀/苯乙稀三元共聚物（SEBS)、聚丁二稀、聚异戊二稀、乙稀 /丙烯/二烯（EPDM)三元共聚物、乙烯/丙烯酸正丁酯/甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚 物和苯乙烯/共轭二烯嵌段或者无规共聚物，例如苯乙烯/ 丁二烯，其包括苯乙烯/ 丁二烯 /苯乙烯共聚物（SBS)、苯乙烯/异戊二烯和苯乙烯/异戊二烯-丁二烯嵌段共聚物。该嵌 段共聚物可以是支化或者线性的，并且可以是二嵌段、三嵌段、四嵌段或者多嵌段。
[0014] 在一个实施方案中，氧化聚烯烃是氧化聚乙烯。该聚乙烯可以是低密度聚乙烯(定 义为具有密度约0. 91至约0. 935gm/cm3的聚乙烯)、线性低密度聚乙烯(定义为具有密度约 0.91至约0.93gm/cm3的聚乙稀)、高密度聚乙稀（定义为具有密度约0.94至约0.97gm/cm3 的聚乙稀)、中等密度聚乙稀(定义为具有密度约0.925至约0.94gm/cm3的聚乙稀)等。在 一个实例中，该氧化聚烯烃是氧化的聚乙烯均聚物。在另一个实例中，该氧化聚烯烃为具有 密度约0.93至约1g/cc的氧化的高密度聚乙稀。合适的氧化聚稀径为HoneywellTitan? 7686氧化高密度聚乙稀均聚物，其由HoneywellInternationalInc.(总部在Morristown， NewJersey)制造。在一个实施方案中，该氧化聚稀径在沥青粘合剂中以约0.25至约10重 量％(wt%)，例如约1至约4重量％的量存在，基于该沥青粘合剂的总重量计。在另一个实 施方案中，该氧化聚烯烃在沥青粘合剂中以约0. 5至约2重量％的量存在，并且SBS在该沥 青粘合剂中以约2重量％的量存在，基于