本发明涉及新建铁路无砟轨道的沥青混凝土防水封闭层领域，以及具体涉及一种高速铁路防水封闭层用改性沥青及其制备方法。
背景技术：
防水封闭层作为防止降雨及表面水进入路基本体的重要屏障，是确保高速铁路基的长期稳定性的关键环节之一，在设计上要求达到60至100年的使用寿命。哈齐客专等实际高速的运营结果表明，全断面铺设的沥青混凝土防水封闭层因具有较强的柔性，无论防水效果还是使用期间的易维护性均优于纤维混凝土防水封闭层，是具有广阔应用前景的防水封闭方案。
对于高速铁路沥青混凝土防水封闭结构，根据其使用功能要求，需要系统解决超长服役期间内的耐候性、抗裂性和抗冲刷性，高频振动工作环境中的抗疲劳特性，以及与无砟轨道结构上下层的刚度匹配等关键性问题。为达到上述要求，需要从沥青胶结料优化、沥青混合料选型与配合比设计、防水封闭层结构设计、现场工艺与质量控制等方面进行针对性的综合考量，而沥青胶结料优化是其中的关键技术之一。
目前市场上成熟的改性沥青以sbs改性沥青为主，多基于公路沥青路面的使用要求而生产制备，尚无针对高速铁路沥青混凝土防水封闭层特殊使用要求的沥青胶结料。从结构特性和使用要求上看，高速铁路沥青混凝土防水封闭层结构层厚度通常为5～10cm，其仅为高速公路沥青混凝土面层的1/4～1/2，而高速铁路沥青混凝土防水封闭层的设计服役年限却为不低于60年，远超过高速公路沥青混凝土面层15年的设计使用年限要求。另外，全断面铺设的高速铁路沥青混凝土防水封闭层所处的振动工作环境也显著区别于公路沥青路面的工作环境。因此，有必要针对高速铁路沥青混凝土防水封闭层的超长服役年限等使用要求提供高速铁路沥青混凝土防水封闭层用改性沥青。
技术实现要素：
本发明的目的是针对高速铁路沥青混凝土防水封闭层的使用要求，提供一种高速铁路沥青混凝土防水封闭层用改性沥青。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。
一方面，本发明提供了一种高速铁路沥青混凝土防水封闭层用改性沥青，其中，以所述改性沥青的重量计，所述改性沥青的原料包含60～80重量％的道路石油沥青、5～32重量％的硫化胶粉母料、1～12重量％的丁二烯苯乙烯嵌段共聚物和0.2～3重量％的交联剂；以及其中，所述硫化胶粉母料由包含以下组分的原料制成：以所述硫化胶粉母料的重量计，40～80重量％的基质沥青、10～50重量％的硫化胶粉和5～15重量％的解构剂。
根据本发明提供的改性沥青，其中，所述硫化胶粉母料由包括以下步骤的方法制成：将所述硫化胶粉和所述解构剂混合并降解发育，以及将降解发育后的产物与基质沥青剪切混合。
根据本发明提供的改性沥青，其中，所述降解发育的温度为130℃～150℃，时间优选为3～5小时。
根据本发明提供的改性沥青，其中，所述改性沥青的原料包含8～32重量％，优选为15～32重量％的硫化胶粉母料；
根据本发明提供的改性沥青，其中，所述改性沥青的原料包含1～9重量％的丁二烯苯乙烯嵌段共聚物。
根据本发明提供的改性沥青，其中，所述硫化胶粉可以由废弃轮胎例如断面宽度为900～1200英寸的载重汽车轮胎经常温研磨法制备得到。硫化胶粉的主要成分通常为硫化天然橡胶。在一些实施方案中，所述硫化胶粉的粒径为30～100目。
根据本发明提供的改性沥青，其中，所述基质沥青为石油沥青。在一些实施方案中，所述基质沥青可以为双龙70#a级基质沥青。
根据本发明提供的改性沥青，其中，所述道路石油沥青为符合jtgf40-2004标准的a级道路石油沥青。
根据本发明提供的改性沥青，其中，所述解构剂为选自糠醛抽出油、芳烃油、页岩油和橡胶填充油中的一种或多种。
根据本发明提供的改性沥青，其中，合适的橡胶填充油的实例包括但不限于石蜡烃型橡胶填充油、环烷烃型橡胶填充油和芳烃型橡胶填充油，优选为环烷烃型橡胶填充油。
根据本发明提供的改性沥青，其中，所述交联剂为选自sag-002r、elvaloyam和过氧化二异丙苯中的一种或多种。
根据本发明提供的改性沥青，其中，所述丁二烯苯乙烯嵌段共聚物为星型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物。
根据本发明提供的改性沥青，其中，所述丁二烯苯乙烯嵌段共聚物的重均分子量为120000～300000g/mol。
另一方面，本发明提供了一种制备上述高速铁路沥青混凝土防水封闭层用改性沥青的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
(1)将所述硫化胶粉和所述解构剂混合并降解发育，得到降解发育产物；
(2)将步骤(1)中得到的降解发育产物与基质沥青剪切混合，得到硫化胶粉母料；
(3)将步骤(2)中得到的硫化胶粉母料、所述丁二烯苯乙烯嵌段共聚物和所述道路石油沥青共混，在160～190℃下溶胀丁二烯苯乙烯嵌段共聚物；和
(4)向步骤(3)中溶胀后的产物中加入交联剂，搅拌发育，从而得到高速铁路沥青混凝土防水封闭层用改性沥青。
根据本发明提供的方法，其中，所述步骤(1)中所述降解发育在130℃～150℃的温度下进行，降解发育的时间优选为3～5小时。
根据本发明提供的方法，其中，所述步骤(1)中所述降解发育通常在预发育罐泵中进行。
根据本发明提供的方法，其中，所述步骤(2)中所述的剪切混合通常在反应釜中进行。在一些实施方案中，可以通过螺杆泵将预发育罐物中降解发育产物输送至反应釜中，并且通过胶体磨进行剪切混合。
根据本发明提供的方法，其中，所述步骤(3)中所述溶胀的时间为2～3小时。
根据本发明提供的方法，其中，所述步骤(4)中所述搅拌发育的温度为20～50℃，时间优选为60～150分钟。
又一方面，本发明还提供了丁二烯苯乙烯嵌段共聚物与上述硫化胶粉母料的组合在制备改性沥青特别是高速铁路沥青混凝土防水封闭层用改性沥青中的用途。
本发明具有以下优势：
(1)本申请发明人出人预料地发现，通过采用丁二烯苯乙烯嵌段共聚物(sbs)和硫化胶粉母料的组合对道路石油沥青进行复合改性得到的改性沥青具有良好的低温抗裂性、耐老化性能、长期稳定性和弹性调节能力，同时还降低了改性沥青的成本，是较为理想的高速铁路沥青混凝土防水封闭层用沥青胶结料。
(2)本发明方法对硫化胶粉进行降解发育，实现了硫化胶粉的液化活化，制成母料后连同sbs一起与道路石油沥青混合，随后溶胀、发育，解决了橡胶颗粒和sbs在沥青中的稳定性和分散性。另外，不希望受理论限制，认为在改性沥青中sbs和橡胶颗粒存在一定的合金化，从而提高了改性沥青的性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。
实施例1
(1)将50质量份30目的900英寸车胎的硫化胶粉和10质量份的糠醛抽出油在预发育罐中混合均匀，于140±5℃下降解发育5小时。
(2)向反应釜中泵入40质量份的双龙70#a级基质沥青，通过螺杆泵将预发育罐物中的料输送至反应釜，通过型号为syjzm02-30/0.2型的均质胶体磨进行剪切共混2小时，得到硫化胶粉母料。
(3)将8质量份的硫化胶粉母料和9质量份的星型sbs(重均分子量为120000g/mol)通过胶体磨与80质量份的a级道路石油沥青共混，在160℃温度下保持3小时，sbs完成溶胀。
(4)将步骤(3)中制得的物料转移至成品罐中，加入3质量份的过氧化二异丙苯作为交联剂，在成品罐中常温搅拌发育60分钟，即制备得到高速铁路沥青混凝土防水封闭层用改性沥青，编号1。
实施例2
(1)将10质量份100目的1000英寸车胎的硫化胶粉和10质量份的芳烃油在预发育罐中混合均匀，于140±5℃下降解发育3小时。
(2)向反应釜中加入80质量份的双龙70#a级基质沥青，通过螺杆泵将预发育罐物中的料输送至反应釜，通过型号为syjzm02-30/0.2型的均质胶体磨进行剪切共混2小时，得到硫化胶粉母料。
(3)将32质量份的硫化胶粉母料和1质量份的星型sbs(重均分子量为300000g/mol)通过胶体磨与66.8质量份的a级道路石油沥青共混，在190℃的温度下保持2小时，sbs完成溶胀。
(4)将步骤(3)中制得的物料转移至成品罐中，加入0.2质量份的sag-002r作为交联剂，在成品罐中常温搅拌发育60分钟，即制备得到高速铁路沥青混凝土防水封闭层用改性沥青，编号2。
实施例3
(1)将25质量份80目的1100英寸车胎的硫化胶粉和5质量份的页岩油在预发育罐中混合均匀，于140±5℃下降解发育3小时。
(2)向反应釜中加入70质量份的双龙70#a级基质沥青，通过螺杆泵将预发育罐中的物料输送至反应釜，通过型号为syjzm02-30/0.2型的均质的胶体磨进行剪切共混1小时，得到硫化胶粉母料。
(3)将15质量份的硫化胶粉母料和5质量份的星型sbs(重均分子量为300000g/mol)通过胶体磨与78.5质量份的a级道路石油沥青共混，在190℃的温度下保持2小时，sbs完成溶胀。
(4)将步骤(3)中制得的物料转移至成品罐中，加入1.5质量份的elvaloyam作为交联剂，在成品罐中常温搅拌发育60分钟，即制备得到高速铁路沥青混凝土防水封闭层用改性沥青，编号3。
实施例4
(1)将40质量份80目的1200英寸车胎的硫化胶粉和15质量份的橡胶填充油在预发育罐中混合均匀，于140±5℃下降解发育3小时。
(2)向反应釜中加入45质量份的双龙70#a级基质沥青，通过螺杆泵将预发育罐中的物料输送至反应釜，通过型号为syjzm02-30/0.2型的均质的胶体磨进行剪切共混1小时，得到硫化胶粉母料。
(3)将30质量份的硫化胶粉母料和8质量份的星型sbs(重均分子量为300000g/mol)通过胶体磨与60质量份的a级道路石油沥青共混，在190℃的温度下保持2小时，sbs完成溶胀。
(4)将步骤(3)中制得的物料转移至成品罐中，加入2质量份的sag-002r作为交联剂，在成品罐中常温搅拌发育60分钟，即制备得到高速铁路沥青混凝土防水封闭层用改性沥青，编号4。
对比例1
(1)将9质量份的星型sbs(重均分子量为300000g/mol)通过胶体磨与88质量份的a级道路石油沥青共混，在160℃温度下保持2小时，sbs完成溶胀。
(2)将步骤(1)中制得的物料转移至成品罐中，加入3质量份的过氧化二异丙苯作为交联剂，在成品罐中常温搅拌60分钟，即制备得到高速铁路沥青混凝土防水封闭层用改性沥青，编号5。
对比例2
(1)将50质量份30目的900英寸车胎的硫化胶粉和10质量份的糠醛抽出油在预发育罐中混合均匀，于140±5℃下降解发育5小时。
(2)向反应釜中泵入40质量份的双龙70#a级基质沥青，通过螺杆泵将预发育罐中的物料输送至反应釜，通过型号为syjzm02-30/0.2型的均质的胶体磨进行剪切共混2小时，得到硫化胶粉母料。
(3)将9质量份的硫化胶粉母料和88质量份的a级道路石油沥青共混。
(4)将步骤(3)中制得的物料转移至成品罐中，加入3质量份的过氧化二异丙苯作为交联剂，在成品罐中常温搅拌发育60分钟，即制备得到高速铁路沥青混凝土防水封闭层用改性沥青，编号6。
性能测试
根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》jtge20-2011，对实施例1-4和对比例1-2制备的改性沥青进行测试，结果见表1。
表1
由表1中5℃延度和老化后延度数据可以看出，本发明的改性沥青具有更好的低温抗裂性；由60℃下的黏度数据和老化后延度可以看出，本发明的改性沥青具有更高的耐老化性能和弹性调节能力；而由离析软化点差数据可以看出，本发明的改性沥青具有更高的稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。