一种低碳环保型改性沥青路面材料及其施工拌和方法
【专利摘要】本发明公开了一种低碳环保型改性沥青路面材料，原材料按质量百分比包括：矿料90～97%，沥青2.5～5%，黄铁矿0.1～4%，锡石0.1～4%，助剂0.01～0.06%；原材料质量百分比之和为100%；所述黄铁矿为黄铁矿粉；所述锡石为锡石粉；所述助剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等偶联剂。本发明中的沥青路面材料具有非常显著的自控温功能，同时还兼具较好的热拌减排、净化空气和阻燃抑烟功效，路用性能良好，具有很好的经济效益和社会效益，有利于我国“资源节约型”和“环境友好型”道路的建设。
【专利说明】一种低碳环保型改性沥青路面材料及其施工拌和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于道路材料【技术领域】，具体涉及ー种低碳环保型改性浙青路面材料及其施工拌和方法。
【背景技术】
[0002]“十二五”期间，道路建设更加注重资源节约、环境友好和节能减排。在浙青路面施工阶段，热拌浙青混合料拌和时释放大量气体及浙青烟，严重污染空气质量、危害施工人员身体健康；在公路运营阶段，与温度有关的高温车辙、低温开裂等病害占浙青路面病害的90%以上，毎年由此造成的损失达上百亿元，路面夏季高温现象还会加剧城市“热岛效应”；对于隧道或通道工程，目前多采用具有易燃特性的浙青混凝土路面，由于空间相对封闭的特点，其内部存在巨大火灾安全隐患，仅2012年相关经济损失已过亿；同时由于通道内空气不易散失，汽车尾气已成为隧道内部的主要污染源。上述诸多问题严重污染环境、加剧城市“热岛效应”、危害交通安全、影响路面使用寿命，带来巨大经济损失，已成为制约我国发展低碳、緑色交通运输体系的瓶颈。
[0003]因此，十分有必要研发具备自控温、热拌减排、浄化空气和阻燃抑烟等功能的浙青路面材料，以改善公路、隧道施工环境以及竣工后路面的使用环境、性能与安全。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于针对上述问题，提供ー种具有良好的自控温性能，兼具有较好的热拌减排、浄化空气和阻燃抑烟等性能的浙青路面材料。该浙青路面材料夏季能够降低路面温度5~10°C，冬季能够提高路面温度3~5°C，減少浙青浙青混合料热拌过程中污染物排放50%以上，浄化隧道内空气质量50%以上，此外，加入黄铁矿粉和/或锡石粉以及助剂的混合物后，该改性浙青路面材料基于马歇尔试件燃烧试验的燃烧时间大大缩短，燃烧后质量损失大幅`度减小，阻燃性能大大提高。同时，该浙青路面材料成本低廉、施工简便，具有良好的社会、经济和环境效益，有利于我国环境友好型和资源节约型道路的建设。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种低碳环保型改性浙青路面材料，其质量百分比为:
[0006]矿料90~97%，浙青2.5~5%，黄铁矿0.1~4%，锡石0.1~4%，助剂0.01~
0.06%,
[0007]所述黄铁矿为黄铁矿粉；所述锡石为锡石矿粉；所述助剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂偶联剂，其目的是提高黄铁矿/锡石粉的表面活性，从而改善浙青与黄铁矿/锡石粉之间的相容性，质量百分比之和为100%。
[0008]上述的一种低碳环保型改性浙青路面材料，按质量百分比优选方案为:原料质量百分比优选配比为:矿料94~96%，浙青3.5~4.9%，黄铁矿0.3~0.8%，锡石0.2~0.6%，助剂0.02~0.04%，原材料质量百分比之和为100%。[0009]上述的一种低碳环保型改性浙青路面材料，按质量百分比最佳方案为:矿料94.41%,浙青 4.72%,黄铁矿 0.47%,锡石 0.37%,助剂 0.03%。
[0010]上述的一种低碳环保型改性浙青路面材料，按照如下技术步骤:
[0011]步骤ー:按照下述原料及其质量百分比选择反应原料；
[0012]步骤二:将黄铁矿/锡石粉烘干后加入由こ醇作溶剂的偶联剂处理液中浸泡2小时，在浸泡过程中轻微搅拌，烘干后制得表面改性的黄铁矿/锡石粉改性剂；
[0013]步骤三:将基础浙青加热到150 ± 5°C，将表面改性后的黄铁矿/锡石粉加入到熔融态的浙青中，采用高速剪切仪以500rpm的转速搅拌5分钟,再以3000rpm的转速搅拌40分钟，即可得到具有热拌减排与阻燃抑烟功能的改性浙青。
[0014]步骤四:将步骤三中制备的具有热拌减排与阻燃抑烟功能的改性浙青加热到140°C -170°C后加入到180°C~200°C的矿料中拌和90秒，然后同时加入表面改性的黄铁矿/锡石粉再次拌合90秒，再经成型エ序即可制得具有热拌减排与阻燃抑烟功能的浙青路面材料。
[0015]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0016]1、本发明的低碳环保型浙青路面材料具有良好的自控温性能，夏季能够降低路面温度5~10°C，冬季能够提高路面温度3~5°C，大大缓解由于浙青路面吸热加剧的城市“热岛效应”及浙青路面冬季低温开裂现象。
[0017]2、本发明的低碳环保型浙青路面材料具有良好的热拌减排功效，能够降低热拌浙青混合料拌和及摊铺过程中污染气体排放量50%以上，改善浙青路面施工环境，有利于施工人员的身体健康。
`[0018]3、本发明的低碳环保型浙青路面材料具有良好的浄化空气性能，能够净化隧道内空气质量50%以上。
[0019]4、将本发明的浙青混合料按照我国《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTGE20-2011)相关规程分别进行高温抗车辙、低温抗裂以及水稳定性试验，试验结果表明本发明浙青路面材料的动稳定度、破坏应变、残留稳定度和冻融劈裂残留強度比均满足《公路エ程浙青及浙青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的相关規定。
[0020]下面通过实施例对本发明的技术方案做进ー步的详细描述。
【具体实施方式】
[0021]本发明ー种低碳环保型改性浙青路面材料矿料包括粒径为0.075mm~16mm的花岗岩、玄武岩、辉绿岩或石灰岩，以及粒径小于0.075mm的石灰石粉,具体实施例如下。
[0022]实施例1
[0023]本实施例的低碳环保型改性浙青混合料，按质量百分比计包括:
[0024]矿料96.8%，浙青2.9%，黄铁矿0.2%，锡石0.097%,助剂0.003% ;所述浙青为基质浙青；所述黄铁矿为黄铁矿粉，所述锡石为锡石矿粉；所述助剂为硅烷偶联剂，其目的是提高叶腊石的表面活性，从而改善浙青与叶腊石之间的相容性；原材料质量百分比之和为
100% O
[0025]实施例2
[0026]本实施例的低碳环保型改性浙青混合料，按质量百分比计包括:[0027]矿料96.8%，浙青2.9%，黄铁矿0.297%，助剂0.003% ;所述浙青为SBS改性浙青；所述黄铁矿为黄铁矿粉；所述助剂为硅烷偶联剂；原材料质量百分比之和为100%。
[0028]实施例3
[0029]本实施例的低碳环保型改性浙青混合料，按质量百分比计包括:
[0030]矿料96.8%,浙青2.9%,锡石0.297%,助剂0.003% ;所述浙青为SBR改性浙青；所述锡石为锡石矿粉，所述助剂为硅烷偶联剂；原材料质量百分比之和为100。
[0031]实施例4
[0032]本实施例的低碳环保型改性浙青混合料，按质量百分比计包括:
[0033]矿料92.63%，浙青1.16%，黄铁矿0.1%，锡石0.09%,助剂0.02% ;所述浙青为天然橡胶改性浙青；所述黄铁矿为黄铁矿粉；所述锡石为锡石矿粉；所述助剂为硅烷偶联剂；原材料质量百分比之和为100%。
[0034]实施例5
[0035]本实施例的低碳环保型改性浙青混合料，按质量百分比计包括:
[0036]矿料92.63%，浙青7.16%，黄铁矿0.19%，助剂0.02% ;所述浙青为SBS改性浙青；所述黄铁矿为黄铁矿粉；所述助剂为硅烷偶联剂；原材料质量百分比之和为100%。
[0037]实施例6
[0038]本实施例的低碳环保型改性浙青混合料，按质量百分比计包括:
[0039]矿料92.63%,浙青7.16%,锡石0.19%,助剂0.02% ;所述浙青为SBR改性改性浙青；所述锡石为锡石矿粉；所述助剂为硅烷偶联剂。
[0040]实施例1
[0041]本实施例的低碳环保型改性浙青混合料，按质量百分比计包括:
[0042]矿料96.18%，浙青3.3%，黄铁矿0.3%，锡石0.2%，助剂0.02% ;所述浙青为SBS改性浙青；所述黄铁矿为黄铁矿粉；所述锡石为锡石矿粉；所述助剂为硅烷偶联剂。
[0043]实施例8
[0044]本实施例的低碳环保型改性浙青混合料，按质量百分比计包括:
[0045]矿料96.18%，浙青3.3%，黄铁矿0.5%，助剂0.02% ;所述浙青为SBR改性浙青；所述黄铁矿为黄铁矿粉；所述助剂为硅烷偶联剂；原材料质量百分比之和为100%。
[0046]实施例9
[0047]本实施例的低碳环保型改性浙青混合料，按质量百分比计包括:
[0048]矿料96.18%，浙青3.3%，锡石0.5%，助剂0.02% ;所述浙青为SBR改性浙青；所述锡石为锡石矿粉；所述助剂为硅烷偶联剂；原材料质量百分比之和为100%。
[0049]实施例10
[0050]本实施例的低碳环保型改性浙青混合料，按质量百分比计包括:
[0051 ] 矿料93.85%，浙青5.17%,黄铁矿0.56%，锡石0.40%,助剂0.02% ;所述浙青为SBS改性浙青；所述黄铁矿为黄铁矿粉；所述锡石为锡石矿粉；所述助剂为硅烷偶联剂；原材料质量百分比之和为100%。
[0052]实施例11
[0053]本实施例的低碳环保型改性浙青混合料，按质量百分比计包括:
[0054]矿料93.85%,浙青5.17%,黄铁矿0.96%,助剂0.02% ;所述浙青为SBS改性浙青；所述黄铁矿为黄铁矿粉；所述助剂为硅烷偶联剂；原材料质量百分比之和为100%。
[0055]实施例12
[0056]本实施例的低碳环保型改性浙青混合料，按质量百分比计包括:
[0057]矿料93.85%，浙青5.17%，锡石0.96%，助剂0.02% ;所述浙青为SBS改性浙青；所述锡石为锡石矿粉；所述助剂为硅烷偶联剂；原材料质量百分比之和为100%。
[0058]实施例13
[0059]本实施例的低碳环保型改性浙青混合料，按质量百分比计包括:
[0060]矿料94.41%，浙青4.72%，黄铁矿0.47%，锡石0.37%，助剂0.03% ;所述浙青为SBS改性浙青；所述黄铁矿为黄铁矿粉；所述锡石为锡石矿粉；所述助剂为硅烷偶联剂；原材料质量百分比之和为100%。
[0061]实施例14
[0062]本实施例的低碳环保型改性浙青混合料，按质量百分比计包括:
[0063]矿料94.41%，浙青4.72%，黄铁矿0.84%，助剂0.03% ;所述浙青为SBR改性浙青；所述黄铁矿为黄铁矿粉；所述助剂为硅烷偶联剂；原材料质量百分比之和为100%。
[0064]实施例15
[0065]本实施例的低碳环保型改性浙青混合料，按质量百分比计包括:
[0066]矿料94.41%，浙青4.72%，锡石0.84%，助剂0.03% ;所述浙青为SBR改性浙青；所述锡石为锡石矿粉；所述助剂为硅烷偶联剂；原材料质量百分比之和为100%。
[0067]一、路用性能
[0068]按照《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTG E20-2011)对本发明上述实施例的浙青混合料进行高温车辙试验、低温小梁弯曲试验(-10°c)、冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验，试验结果见表1。
[0069]表1低碳环保改性浙青混合料路用性能试验结果
[0070]
【权利要求】
1.一种低碳环保型改性浙青路面材料，其特征在于，该改性浙青路面材料由如下质量百分比的原料组成:矿料90~97%，浙青2.5~5%，黄铁矿0.1~4%，锡石0.1~4%，助剂0.01~0.06%，各原料质量百分比之和为100% ;所述黄铁矿为黄铁矿粉；所述锡石为锡石矿粉；所述助剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；所述浙青为基质浙青、SBS改性浙青、SBR改性浙青或天然橡胶改性浙青。
2.根据权利要求1所述的低碳环保型改性浙青路面材料，其特征在于:原料质量百分比优选配比为:矿料94~96%，浙青3.5~4.9%，黄铁矿0.3~0.8%，锡石0.2~0.6%，助剂0.02~0.04%，原材料质量百分比之和为100%。
3.根据权利要求1所述的ー种低碳环保型改性浙青路面材料，其特征在于，原料优选配比为:矿料94.41%，浙青4.72%，黄铁矿0.47%，锡石0.37%，助剂0.03%。
4.制备权利要求1-3任意一项权利要求所述的ー种低碳环保型改性浙青路面材料，其特征在于，按照如下技术步骤: 步骤ー:按照下述原料及其质量百分比选择反应原料； 步骤二:将黄铁矿/锡石粉烘干后加入由こ醇作溶剂的偶联剂处理液中浸泡2小时，在浸泡过程中轻微搅拌，烘干后制得表面改性的黄铁矿/锡石粉改性剂； 步骤三:将基础浙青加热到150±5°C，将表面改性后的黄铁矿/锡石粉加入到熔融态的浙青中，采用高速剪切仪以500rpm的转速搅拌5分钟,再以3000rpm的转速搅拌40分钟，即可得到具有热拌减排与阻燃抑烟功能的改性浙青。 步骤四:将步骤三中制备的具有热拌减排与阻燃抑烟功能的改性浙青加热到140°C -170°C后加入到180°C~200°C的矿料中拌和90秒，然后同时加入表面改性的黄铁矿/锡石粉再次拌合90秒，再经成型エ序即可制得具有热拌减排与阻燃抑烟功能的浙青路面材料。
【文档编号】C04B22/14GK103553441SQ201310488969
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月17日 优先权日:2013年10月17日
【发明者】王朝辉, 赵娟娟, 李彦伟 申请人:王朝辉