一种岩沥青改性沥青混合料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种岩渐青改性渐青混合料及其制备方法，属于改性渐青材料技术领 域。
【背景技术】
[0002] 岩渐青是古生代石油经过长达上亿年的沉积，在溫度、压力、有无机物触媒、细菌 的综合作用下氧化聚合形成的，岩渐青作为一种新兴的天然改性剂，W其技术性能优良、施 工工艺简单W及在价格上经济合理，在国内外已经开始应用，如早期与岩渐青同类产品湖 渐青已应用于上海东海大桥、虹桥机场等重要工程。近几年岩渐青在浙江、上海、江西、安徽 等省的高速公路、国省道及重载交通、大交通流量道路、爬坡路段、收费口等特殊路况的应 用。世界上最为著名的岩渐青是北美UINTAITE岩渐青，在欧美许多国家的高速公路上都使 用UINTAITE岩渐青。近年来，UINTAITE岩渐青进入中国市场，但是其较高的价格限制其广 泛应用。当前，交通部科研所已把岩渐青列入我国西部地区发展项目，经研究测试，通过了 鉴定并在2008年3月制定了相关的指南，运对继聚合物SBS改性剂之后又一种道路渐青改 性的新理念。岩渐青可应用于重载渐青道路，不仅可W显著提高渐青路面的使用性能、延长 使用寿命，而且与SBS改性渐青相比具有明显价格优势。因此，对岩渐青改性渐青混合料的 性能、生产与施工技术W及路面性能进行研究是一项具有理论意义和实用价值的课题。
[0003] 与聚合物改性剂相比，岩渐青具有W下优越性能：（1)生产工艺简单，生产成本 低，岩渐青改性渐青的加工渗配工艺一般采用普通加热拌合，且与道路石油渐青有较好的 相容性，不易离析；（2)岩渐青与基质渐青形成的共混体系有很好的相容性，具有热力学的 稳定性，从形成的角度看，岩渐青和基质渐青是石油的衍生物，是天然形态存在的渐青，与 渐青的化学结构基本相似，所W与路用渐青具有很好的相容性，极易共存，混合后能形成天 然渐青与路用渐青的紧密分子，运种分子既有岩渐青的硬度和耐磨性，同时也保留了基质 渐青的初性；（3)岩渐青氮含量高，氮元素W官能团的形式存在，使得改性后的基质渐青具 有很好的浸润性和对自由氧化基的高抵抗性，其他元素（氧、硫）及有机链也共同发育并加 强了运一特性，具体表现为改性后的渐青粘度增大及与集料的粘附性增强，运有别于有机 胺类物质提高渐青与集料的粘附性，有机胺类物质在高溫作用下其与集料的粘附性会迅速 降低，研究表明，岩渐青改性渐青混合料在高溫作用下，其粘附性还有增强的趋势；(4)具 有重组能力，天然岩海青的分子量很大，当它溶于路道石油渐青后，在高溫和小分子的作用 下，岩渐青的大胶束会破裂，从而暴露出很多活性点，而运些活性点会迅速被浙青的小分子 所填充、包围，实际上是在基质渐青中加入了非自发的核屯、物质，使得改性后的基质渐青形 成W岩渐青大分子为核屯、，基质渐青小分子填充、包围的新结构，从而使得改性后的基质渐 青分子量变大、粘性增强；（5)具有良好的耐久性。岩渐青具有很强的抵抗微生物侵蚀的能 力，在岩渐青形成的漫长过程当中，能被氧化的、侵蚀的早已氧化、侵蚀殆尽，所W剰下的成 分都很稳定，耐老化性很强。岩渐青能在基质渐青表面形成一层致密、光亮的保护膜，保护 里面的物质不受侵害，运对提高渐青路面的耐久性并减缓渐青路面的老化速度起到了决定 性作用。
[0004]目前对岩渐青改性渐青的研究和应用基本上局限于路面表面层，但是粉末状固体 岩渐青，不能完全溶解于基质渐青中，散布于基质渐青中的岩渐青微小颗粒体阻碍渐青分 子间力发挥作用，使渐青塑性退化，导致岩渐青改性渐青的延度随岩渐青含量的增加而越 来越小。另外，岩渐青改性渐青混合料的性能并不能达到普通黑色渐青的性能水平，尤其是 防水和溫度敏感性能不足，导致其不能应用在南方高溫、重载、交通量较大或透水路面等场 合，限制了其进一步应用。
【发明内容】
阳〇化]本发明目的在于克服现有岩渐青改性渐青的性能不足，提供一种岩渐青改性渐青 混合料及其制备方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用W下技术方案：
[0007] 本发明所述的一种岩渐青改性渐青混合料，包括如下组分：基质渐青、天然岩渐 青、氧化石墨和聚合物添加剂。
[0008] 一种岩渐青改性渐青混合料，所述岩渐青/氧化石墨改性渐青包括基质渐青、天 然岩渐青、氧化石墨和聚合物添加剂，通过机械剪切、纳米复合和聚合物改性等工艺制备而 成。
[0009] 本发明所述的一种岩渐青改性渐青混合料的制备方法，具体步骤为：
[0010] 1)按重量称取100份基质渐青、5~10份岩渐青、0. 1~1份氧化石墨和1~5份 聚合物添加剂和10~50 %份其他填料；
[0011] 2)将基质渐青加热到170~185°C，加入岩渐青、SBS和其他填料，剪切1~3小 时后揽拌30~60分钟，得到岩渐青改性渐青；
[0012] 3)在步骤2)岩渐青改性渐青中加入氧化石墨，继续剪切2~4小时，直至氧化石 墨均匀分散于岩渐青改性渐青中，即得到一种岩渐青改性渐青混合料。
[0013] 所述的基质渐青为重交渐青70号和90号中一种。
[0014] 所述的氧化石墨为鱗片状石墨粉经过氧化得到的氧化石墨粉末，氧化石墨占基质 渐青重量的0. 1~1%。
[0015] 所述的天然岩渐青为美国Gilsonite岩渐青、伊朗岩渐青和新疆岩渐青中一种， 灰分含量为0.3~10%，渐青含量为97~99. 5%，密度为1.04~1. 18g/cm3,岩渐青占基 质渐青重量的5~10%。
[0016] 所述的聚合物添加剂为氯下橡胶、下基橡胶、再生橡胶和SBS热塑性弹性体中一 种，分子量为1~15万，聚合物添加剂占基质渐青重量的1~5%。
[0017] 所述的其他填料为粗集料、细集料和矿质填料中一种，其他填料占基质渐青重量 的10~50%。
[0018] 本发明通过渐青混合料配合比试验确定岩渐青/氧化石墨改性渐青组分配比，岩 渐青/氧化石墨改性渐青混合料的配比如表1所示。
[0019] 表1岩渐青/氧化石墨改性渐青混合料的配比
[0020]
[0021] 为系统评价岩渐青/氧化石墨改性渐青混合料的性能，进行岩渐青/氧化石墨改 性渐青混合料的性能测试。试验采用AC-13(C)型级配，油石比采用10%，岩渐青占基质渐 青质量比为7%，氧化石墨占基质渐青质量比为0. 2%，其他填料质量比为30%。试验结果 见表2。
[0022] 表2岩渐青/氧化石墨改性渐青混合料的性能测试
[0023]
[0024] 如表2所示，浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验表明，岩渐青/氧化石墨改性渐青 混合料具有良好的抗水害能力；车徹稳定度性能试验结果表明，渗加7%岩渐青和0. 2%氧 化石墨后改性渐青混合料的车徹动稳定度从788次/mm增加到3335次/mm，运表明氧化石 墨和岩渐青渗杂改性后渐青混合料的高溫性能明显提高；低溫弯曲试验表明，渗加氧化石 墨和岩渐青后改性渐青混合料的极限弯曲应变为2412微应变，与未普通渐青混合料的指 标处于同种水平，运表明氧化石墨和岩渐青改性渐青混合料在显著提高渐青高溫性能的同 时，其低溫性能未受到影响。
【附图说明】
[00巧]图1是岩渐青/氧化石墨改性渐青所添加氧化石墨的红外谱图； 阳0%] 图2是岩渐青/氧化石墨改性渐青所添加聚合物改性剂SBS的红外谱图；
[0027] 图3是岩渐青/氧化石墨改性渐青所添加聚合物改性剂SBS的核磁共振氨谱图。
【具体实施方式】
[0028] 重交渐青70号的技术要求如表3 :
[0029] 表3重交渐青70号的技术要求
[0030]
[0031] 重交渐青90号的技术要求如表4 :
[0032] 表4重交渐青90号的技术要求
[0033]
[0034] 粗集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，而且应具有足够的强度和耐磨性W及良好 的颗粒形状，不含有细长、扁平的石片等杂质。粗集料的质量要求见表5。
[0035] 表5粗集料质量技术要求
[0036]
[0037] 细集料采用普通石料，粒径为0mm~3mm及3mm~5mm。细集料的质量要求见表 6。
[0038] 表6细集料质量技术要求
[0039]
[0040] 矿质填料采用石灰岩矿粉。石灰岩矿粉的质量要求见表7。
[0041] 表7填料质量技术要求
[0042]
[0043] 下面结合实施例详细说明本发明，应当理解，此处所描述的举例仅仅用W解释本