本发明涉及一种克拉玛依沥青干法改性剂及其使用方法，属于道路工程材料领域。
背景技术：
克拉玛依石化公司以克拉玛依九区稠油为原料生产的重交沥青蜡含量低，具有优异的低温性能和抗老化性能，在国内公路建设领域得到了广泛的应用。随着国内社会经济的快速发展，机动车保有量和车辆载重逐年攀升，公路部门对于路面材料质量的要求日益严格，重交沥青的性能指标已经无法满足重载路面的需要，在长期使用过程中容易出现车辙、低温开裂等路面病害，在此背景之下，sbs改性沥青应运而生。与重交沥青相比，sbs改性沥青具有优异而均衡的高低温性能和抗老化能力，已经得到了世界范围内的普遍认可和广泛应用，为了提高克拉玛依沥青的适用性，通常会对克拉玛依沥青进行改性后使用。目前，通常使用湿法工艺对克拉玛依沥青进行改性，在应用过程中，存在以下问题：在制备成品sbs改性沥青时要求基质沥青与sbs改性剂具有良好的相容性，否则制备得到的成品改性沥青难以稳定储存。良好的相容性与基质沥青的组分组成密切相关，根据组分组成理论，适合进行改性加工的基质沥青的芳香分含量一般不低于35％，沥青质在5％-10％区间，否则难以制备得到高品质的改性沥青产品。分析结果显示，克拉玛依的芳香分含量低于20％，沥青质含量小于1％，已经严重偏离适合改性的区间范围，导致改性剂与基质沥青得到相容性较差，难以制备得到性能稳定的成品sbs改性沥青。另外，沥青是一种由饱和分、芳香分、胶质、沥青质四组份组成的胶体结构，沥青质作为沥青胶体溶液的核心分散在其它组分中，形成稳定的胶体体系，是沥青的重要组分，沥青的许多性质都与沥青质的含量有关，特别对改性沥青的高温性能影响最为显著，过低的沥青质含量将会对改性沥青的高温性能造成严重的不良影响。因此克拉玛依沥青中低沥青质含量的组分特点决定了该种沥青不适合进行sbs改性，难以通过湿法工艺制备性能指标优异且稳定的sbs改性沥青，经过长期的研究与实践，这一点已经得到了国内沥青技术人员的共识。为了解决克拉玛依难以通过湿法改性的问题，国内沥青技术人员进行了诸多尝试，改进方法主要分为两种：基质沥青预处理和复合改性法。基质沥青预处理通过物理分离、化学反应等方法，对克拉玛依九区稠油的渣油沥青在改性之前进行预处理，从而提高沥青中沥青质和芳香分的含量，以适应改性的需要。预处理法目前主要有调和法和moa法两种，其中调和法是指将克拉玛依沥青与诸如塔河等富含沥青质的沥青混合后再进行改性，但根据沥青的胶体理论，两种沥青的混合并非简单的物理混溶，加入塔河等高沥青质含量的沥青后，低温性能大幅度降低，难以生产合格的改性沥青。moa法是以克拉玛依渣油为原料，经过一系列的高温反应、拔头处理得到沥青质含量相对较高的沥青，但是该方法存在以下几个问题：处理流程复杂，需要在高温条件下进行长时间的物理化学反应，需要新建工业装置进行处理；产品收率较低，产生大量的副产品难以处理；高温条件下将产生沥青烟气，对大气造成污染，难以适应日益严格的环保要求。复合改性法是指通过添加复合改性剂的方法，对克拉玛依沥青沥青高温性能差的问题进行改善。复合改性剂通常选用岩沥青、低标号石油沥青、石油树脂、多聚磷酸等高温增强类添加剂。研究结果表明，采用复合改性法并不能完全解决克拉玛依沥青难改性的问题，首先复合改性剂的加入虽然能够大幅改善高温性能，但却给低温性能造成了严重的损害，同时复合改性沥青的加入将“沥青-sbs改性剂”的两相体系变为了更为复杂的“沥青-sbs改性剂-复合改性剂”三相体系，造成了储存稳定性的进一步降低。干法改性与湿法改性的最明显区别在于干法工艺的改性过程由沥青工厂转移到了拌合站中，改性时间由湿法的20小时以上大幅缩短到100秒以下，这给改性带来了巨大的挑战。干法改性根据原理不同可以分为调合法、表面功能改性法、聚合物改性法。在以上3中干法改性技术中，以天然沥青为代表的调合法、以胶粉为代表的功能改性法较易实现，受拌和时间限制，聚合物改性法虽有少量应用，但绝大部分仅停留在调合性改善阶段，尚未在短时间内快速交联方面实现突破，只适用于组分组成较为合理的基质沥青，无法应用于组分组成不合理、沥青质含量过低的克拉玛依沥青。可见，无论采取何种方法均无法从根本上解决克拉玛依沥青难以改性的问题。技术实现要素：为了解决现有技术中存在的克拉玛依沥青改性困难，施工不便，改性后低温性能与高温性能差的技术问题，本发明提供一种用于克拉玛依沥青改性的干法改性剂，利用本发明提供的干法改性剂对克拉玛依沥青改性不仅方法简单，而且改性后的低温性能与高温性能均高于现有的克拉玛依改性沥青，大幅提高克拉玛依改性沥青混合料的路用性能，尤其是，利用本发明提供的干法沥青可以对改性沥青进行干法加工，直接将改性剂与沥青一同与石料拌合使用，在拌合提供的高温下通过石料的快速剪切、嵌挤过程达到改性的效果，不需要进行溶胀、剪切和发育处理。为了实现本发明的目的，本发明第一方面提供一种干法改性剂，包括：胶体稳定剂、复合交联剂，以及用于降低sbs改性剂造粒温度，并促进物料发生交联反应的第一组分调节剂；用于提高沥青高温性能的第二组分调节剂。其中，sbs改性剂、第一组分调节剂、第二组分调节剂、胶体稳定剂、复合交联剂的重量配比为：优选的，所述sbs改性剂、第一组分调节剂、第二组分调节剂、胶体稳定剂、复合交联剂的重量配比为：其中，所述sbs改性剂为线性或星型的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的一种或复配。其中，所述第一组分调节剂为邻苯二甲酸二甲酯、fcc油浆、糠醛抽出油、环烷油、石油常减压蒸馏的侧线油、废旧机油、回收地沟油的一种或复配。第一组分调节剂的添加能够对sbs改性剂起到预溶胀作用，一方面在造粒时可以降低sbs改性剂造粒温度，另一方面在使用过程中能够促进发生交联反应。其中，所述第二组分调节剂为改性硅铝碳黑、岩沥青、石墨烯中的一种或复配。其中，所述岩沥青为灰分不大于20％。其中，所述岩沥青的细度小于80目。第二组分调节剂的加入能够弥补克拉玛依沥青的组分缺点，使改性沥青混合料的高温性能得到大幅改善。硅铝碳黑是将煤矸石经过一系列物理、化学加工手段制成的硅铝炭黑,再经表面活化改性处理得到，它的加入不但对高温性能有所帮助，另一方面还能改善改性剂的加工性能；岩沥青富含大量的沥青质组分，能够对克拉玛依缺失的组分进行补充，大幅改善高温性能；石墨烯是单原子层厚度的石墨，它的每个碳原子与其相邻的3个碳原子能够形成共价键，剩余1个p轨道电子形成π键，π电子可以自由移动，是一种典型的二维材料，这种独特的结构使它成为促进沥青和sbs相容的材料，尤其对高温性能有较大改善。其中，所述胶体稳定剂由zd-jd和水复配组成。其中，所述zd-jd和水的重量份配比为1:0.5-2。zd-jd是一种人工的无机非金属材料，属于三八面体式结构的层状硅酸盐矿物，具有纳米微晶结构，由氧化硅、氧化锂、氧化镁等组成。石油沥青的结构是以沥青质为核心，周围吸附部分树脂油分的互溶物而构成胶团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结构，由于克拉玛依沥青中沥青质含量较少，难以形成稳定的胶体结构，zd-jd的加入使这个问题得到解决。它预先与水混合，使用时在拌和站的强力挤压作用下即可形成稳定的凝胶，这种凝胶与沥青及sbs混合后，能够促进形成稳定的胶体结构，显著提升克拉玛依沥青混合料的高温性能。其中，所述复合交联剂由硫磺、三烯丙基异氰脲酸酯、苯基邻甲苯基胍复配组成。硫磺作为交联主剂，是sbs-沥青交联反应的重要助剂，三烯丙基异氰脲酸酯作为活化剂、苯基邻甲苯基胍作为促进剂，共同促进了交联反应的进行，大幅提高了sbs三维网状结构性能的时间，实现了快速交联，使得干法应用克拉玛依沥青成为可能。为实现本发明的目的，本发明第二方面提供一种制备第一方面的改性剂的方法，包括以下步骤：将sbs改性剂和第一组分调节剂进行混合处理，得到第一混合料；对所述第一混合料降温处理后，加入第二组分调节剂进行搅拌，得到第二混合料；向所述第二混合料依次加入胶体稳定剂搅拌、复合交联剂搅拌后，造粒得到干法改性剂。其中，所述向所述第二混合料依次加入胶体稳定剂搅拌、复合交联剂搅拌包括：将zd-jd与水混合后得到胶体稳定剂；将胶体稳定剂加入到第二混合料中，得到改性剂中间料；将复合交联剂加入改性剂中间料中，造粒得到干法改性剂。其中，所述造粒的方式可以通过现有技术中任一一种造粒的方法实现，例如采用螺杆等方式实现。其中，所述混合的温度为52-182℃，优选为76-165℃，进一步优选为95-120℃。其中，所述混合的时长为5min-60min，优选为10-50min，进一步优选为20min-30min。在上述时间及温度参数中，高温混合温度若过高，第一组分调节剂将会受热老化，其性质将发生变化；高温混合温度若过低，sbs改性剂难以预溶胀并分散，影响改性效果。混合时间过长，各组分同样会在氧气的作用下发生老化反应，影响性能的正常发挥；混合时间不足会导致预溶胀和混合的均匀程度，因此发明经过大量试验，发现了能够满足既不易老化、又不使sbs改性剂分散的操作温度与时间。其中，所述降温处理温度为32-125℃，优选为48-110℃，进一步优选为50-82℃。为实现本发明的技术目的，本发明第三方面提供一种克拉玛依改性沥青混凝土，包括集料、克拉玛依沥青和矿粉，以及第一方明所述的克拉玛依沥青干法改性剂。其中，所述改性剂加入量为集料重量的0.6％-1.5％；所述克拉玛依沥青的加入量为集料重量的4％-6％；所述矿粉的加入量为集料重量的3％-15％。优选的，所述改性剂加入量为集料质量的0.6％－1.5％；所述基质沥青的加入量为集料质量的4％－6％；所述矿粉的加入量为集料质量的3％－15％。进一步优选的，所述矿粉的加入量为集料质量的3％－7％。其中，所述集料、矿粉及克拉玛依沥青均为常规使用的产品。为实现本发明的技术目的，本发明第四方面提供一种制备克拉玛依改性沥青混凝土的方法，包括：将集料与第一方明所述的克拉玛依沥青干法改性剂在干拌温度条件下进行干拌，得到含有克拉玛依沥青干法改性剂的混合物；向所述含有克拉玛依沥青干法改性剂的混合物中加入克拉玛依沥青，进行拌和处理，得到克拉玛依改性沥青混合物；向所述克拉玛依改性沥青混合物中加入矿粉，再次进行拌和处理，得到改性沥青混凝土；其中，所述干拌温度为170℃-200℃。其中，所述干拌时长为20s-50s。其中，所述拌合时长为50s-100s。有益效果：1、本发明提供的改性剂不仅实现了应用sbs改性剂对克拉玛依沥青进行干法改性的技术难题，而且改性后的沥青混合料的高温稳定性及低温性能好，其路用性能远高于现有的其他沥青的水平，尤其是动稳定度最高达到了6321次/mm。2、本发明技术选用的第一组分调和剂和第二组分调和剂弥补了克拉玛依沥青组分的不合理之处，通过精确的重量配比，使克拉玛依沥青的组分组成达到合理的水平。3、本发明技术选用的独特的活化剂与促进剂组成了全新的改性沥青交联体系，这种交联体系在应用于克拉玛依干法改性时，能够在短时间拌合过程中促进sbs三维网状结构的形成，显著改善沥青混合料的路用性能。4、本发明技术选用的胶体稳定剂能够显著改善沥青胶体结构的稳定性，促进沥青混合料路用性能的发挥。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性而非限制性，不应以此限制本发明的保护范围。实施例11、备料按照以下重量份比例称量各个成分：其中，sbs改性剂为产自岳阳石化的线型791hsbs与星型4303sbs按照1:1比例混合。第一组分调节剂为产自中石油辽河石化的糠醛抽出油、市售邻苯二甲酸二甲酯、产自中石油克拉玛依石化的fcc油浆按照1:1:1比例混合。第二组分调节剂为市售改性硅铝碳黑、伊朗岩沥青、南京先丰公司生产的粉末状氧化石墨烯按照1:1:1混合得到。胶体稳定剂为市售zd-jd与纯净水按照1:1比例混合。复合交联剂为粉末硫磺、三烯丙基异氰脲酸酯、苯基邻甲苯基胍按照1:1:0.5比例混合。2、改性剂的制备2.1将粉碎的sbs改性剂、第一组分调节剂在110℃下混合20min，得到混合均匀的改性剂基本料；2.2对所述改性沥青基本料降温至60℃后，加入第二组分调节剂，得到含有第二组分调节剂的改性剂基本料；2.3将zd-jd与水在常温下混合得到胶体稳定剂，并将胶体稳定剂加入含有第二组分调节剂的改性剂基本料中，得到改性剂中间料。2.4将复合交联剂加入改性剂中间料中，造粒得到干法改性剂。其中，搅拌器采用江阴市精达化工生产的搅拌速分散机，挤出机采用购自清河县精华机械模具厂的单螺杆冷喂料橡胶挤出机。实施例21、备料按照以下重量份比例称量各个成分：其中，sbs改性剂为为产自岳阳石化的线型791hsbs与星型4303sbs按照1:1.5比例混合。第一组分调节剂为产自中石油辽河石化的糠醛抽出油、市售邻苯二甲酸二甲酯、产自中石油克拉玛依石化的fcc油浆按照1:1:0.5比例混合。第二组分调节剂为市售改性硅铝碳黑、伊朗岩沥青、南京先丰公司生产的粉末状氧化石墨烯按照1:0.5:2混合得到。胶体稳定剂为市售zd-jd与纯净水按照1:0.5比例混合。复合交联剂为粉末硫磺、三烯丙基异氰脲酸酯、苯基邻甲苯基胍按照1:1:2比例混合。2、改性剂的制备2.1将粉碎的sbs改性剂、第一组分调节剂在120℃下混合30min，得到混合均匀的改性剂基本料；2.2对所述改性沥青基本料降温至50℃后，加入第二组分调节剂，得到含有第二组分调节剂的改性剂基本料；2.3将zd-jd与水在常温下混合得到胶体稳定剂，并将胶体稳定剂加入含有第二组分调节剂的改性剂基本料中，得到改性剂中间料。2.4将复合交联剂加入改性剂中间料中，造粒得到干法改性剂。其中，搅拌器采用江阴市精达化工生产的搅拌速分散机，挤出机采用购自清河县精华机械模具厂的单螺杆冷喂料橡胶挤出机。实施例31、备料按照以下重量份比例称量各个成分：其中，sbs改性剂为为产自岳阳石化的线型791hsbs与星型4303sbs按照1:2比例混合。第一组分调节剂为产自中石油辽河石化的糠醛抽出油、市售邻苯二甲酸二甲酯按照1:1比例混合。第二组分调节剂为市售改性硅铝碳黑、新疆岩沥青、南京先丰公司生产的粉末状氧化石墨烯按照1:1:3混合得到。胶体稳定剂为市售zd-jd与纯净水按照1:1.5比例混合。复合交联剂为粉末硫磺、三烯丙基异氰脲酸酯、苯基邻甲苯基胍按照1:1:1.5比例混合。2、改性剂的制备2.1将粉碎的sbs改性剂、第一组分调节剂在95℃下混合25min，得到混合均匀的改性剂基本料；2.2对所述改性沥青基本料降温至75℃后，加入第二组分调节剂，得到含有第二组分调节剂的改性剂基本料；2.3将zd-jd与水在常温下混合得到胶体稳定剂，并将胶体稳定剂加入含有第二组分调节剂的改性剂基本料中，得到改性剂中间料。2.4将复合交联剂加入改性剂中间料中，造粒得到干法改性剂。其中，搅拌器采用江阴市精达化工生产的搅拌速分散机，挤出机采用购自清河县精华机械模具厂的单螺杆冷喂料橡胶挤出机。实施例41、备料按照以下重量份比例称量各个成分：其中，sbs改性剂为为产自岳阳石化的线型791hsbs与星型4303sbs按照1:0.5比例混合。第一组分调节剂为市售邻苯二甲酸二甲酯按照1:1比例混合。第二组分调节剂为市售改性硅铝碳黑、青川岩沥青、南京先丰公司生产的氧化石墨烯按照1:2:2混合得到。胶体稳定剂为市售zd-jd与纯净水按照1:2比例混合。复合交联剂为粉末硫磺、三烯丙基异氰脲酸酯、苯基邻甲苯基胍按照1:0.5:1比例混合。2、改性剂的制备2.1将粉碎的sbs改性剂、第一组分调节剂在120℃下混合20min，得到混合均匀的改性剂基本料；2.2对所述改性沥青基本料降温至50℃后，加入第二组分调节剂混合，得到含有第二组分调节剂的改性剂基本料；2.3将zd-jd与水在常温下混合得到胶体稳定剂，并将胶体稳定剂加入含有第二组分调节剂的改性剂基本料中，得到改性剂中间料。2.4将复合交联剂加入改性剂中间料中，造粒得到干法改性剂。其中，搅拌器采用江阴市精达化工生产的搅拌速分散机，挤出机采用购自清河县精华机械模具厂的单螺杆冷喂料橡胶挤出机。需要说明的是，本发明使用的岩沥青(例如伊朗岩沥青、新疆岩沥青、青川岩沥青等)还可以由其他灰分不大于20％的岩沥青替代。需要说明的是，在本发明的一个实施例中，为了使混合更加充分，反应更加彻底，所使用的岩沥青的细度小于80目。实施例5应用实施例1-4制备的干法改性剂制备的克拉玛依改性沥青混合料1、将集料与上述干法改性剂在拌合温度为170℃-200℃条件下干拌20s-50s，其中干法改性剂的使用量为集料质量的0.3％-1％，得到混合物。2、向混合物中加入克拉玛依沥青，加入量为集料质量百分比的5％，继续拌合50s-100s，使基质沥青与混合物发生交联，得到交联产物。3、向交联产物中加入集料质量的3％-15％的矿粉，拌合50s-100s使其混匀，最后在温度165℃的条件下进行击实，得到克拉玛依改性沥青混凝土。其中，利用实施例1-4制备的混凝土的参数按照下表控制：实施例1实施例2实施例3实施例4拌合温度(℃)176194182185改性剂比例(％)0.50.50.30.7矿粉比例(％)361211拌合时间1(s)30402030拌合时间2(s)100506080拌合时间3(s)501008070为方便比较，将现有的两种技术方案作为对比例。对比例1湿法改性采用湿法工艺制备的克拉玛依成品sbs改性沥青，其中sbs改性剂含量为5％，制备改性沥青混凝土，油石比按照析漏和飞散试验确定，本例中油石比为5％。对比例2常规干法改性剂以克拉玛依基质沥青，市售sbs-t干法改性剂为原料，制备克拉玛依干法改性沥青混合料，油石比为5％，sbs-t加入量为沥青混合料的0.6％。对比例3常规干法改性剂为了突出本发明技术中提出的胶体稳定剂的独特作用，参照实施例1，制备了不含胶体稳定剂的干法改性剂，制备了改名沥青混合料。将实施例1-4制备的混凝土及对比例1-3制备的混凝土按照jtgf40-2004《公路沥青路面施工技术规范》进行性能测定，测定结果如表2所示：表2改性混凝土性能指标检测结果由表2中数据可知，实施例1-4中各项指标均符合技术要求，而且利用本申请制备的混凝土的稳定度最高达到了13.8，最低为13.1，均高于对比例的稳定度；残留稳定度最高达到了96.4，最低为93.9，均高于对比例的稳定度；尤其是冻融劈裂强度比均在90％以上，最高达到了97.1％，而对比例的该性能均小于90％；最关键的是在表征高温性能的动稳定度方面，实施例1-4中动稳定度最高达到了了6321次/mm，是对比例的1.5-2倍，可见，利用本申请的改性剂制备混凝土的确起到高温、低温、抗疲劳性能改善作用，而且优于两个采取现有技术的对比例。由实施例1与对比例3对比可以发现，表征高温性能的动稳定度指标存在较大差异，含有胶体稳定剂的实施例1动稳定度6321次/mm远远超过不含胶体稳定剂的对比例1的4310次/mm，而通过对比对比例2与对比例3发现，两者动稳定度相差不大，由本次对比发现，本发明提出的胶体稳定剂对于改性沥青混合料的高温性能贡献颇大。显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。当前第1页12