一种沥青混凝土改性剂及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种沥青混凝土改性剂及其应用，该改性剂包括硅锌矿，所述的沥青混凝土改性剂还包括红锌矿和黝锡矿；所述的硅锌矿为纳米级硅锌矿粉，所述的红锌矿为纳米级红锌矿粉，所述的黝锡矿为纳米级黝锡矿粉。本发明通过研究表明，硅锌矿可以作为一种改性剂，该改性剂能提高沥青混合料铺筑时的路面性能；进一步的研究表明，红锌矿和黝锡矿能够明显提高沥青混合料的吸附功能，能吸附汽车尾气中的有害气体；同时，在沥青混凝土的表面改性剂中加入JL-G02FX型端胺基多元醇酯后，可提高红锌矿、硅锌矿和黝锡矿与沥青混凝土之间的相容性，无机微粉改性沥青具有良好的存储稳定性。
【专利说明】一种沥青混凝土改性剂及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于道路材料【技术领域】，具体涉及一种沥青混凝土改性剂及其应用。
【背景技术】
[0002] 随着公路交通事业的发展，交通量日益增长、大型化车辆，重载、超载车辆比例逐 步增加，对路面的要求越来越高。我国地域广阔，气候差异性较大，普通沥青已经难以满足 道路的使用要求，炎热季节沥青路面在车辆荷载作用下形成的车辙、推移的永久性变形，冬 季低温开裂和半刚性基层开裂的反射性裂缝，在雨季及春融季节形成的坑槽、松散等水损 害破坏在新建道路时有发生。为进一步提高沥青路面路用性能，需要对普通道路石油沥青 进行，目前沥青改性剂主要有SBS、SBR、PE、EVA等聚合物改性剂。聚合物改性剂虽然在一 定程度上提高了沥青路面路用性能，但改性工艺复杂，改性过程中需要将沥青加热到较高 温度，导致部分沥青老化，并且工程造价较高。
[0003] 近年来，无机沥青改性剂以其自身的无污染，重复利用率较高，耐久性强等一系列 优点，在沥青路面改性材料领域得到越来越广泛的应用。以无机矿物类为研宄方向，开发一 种环保型无机改性沥青混凝土对改善道路使用性能具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中的缺陷和不足，本发明解决了现有技术中聚合物改性剂虽然在一 定程度上提高了沥青路面路用性能，但改性工艺复杂，改性过程中需要将沥青加热到较高 温度，导致部分沥青老化，并且工程造价较高的问题。
[0005] 为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：
[0006] -种沥青混凝土改性剂，该沥青混凝土改性剂包括娃锌矿。
[0007] 进一步的，所述的沥青混凝土改性剂还包括红锌矿和黝锡矿。
[0008] 更进一步的，所述的娃锌矿为纳米级娃锌矿粉，所述的红锌矿为纳米级红锌矿粉， 所述的黝锡矿为纳米级黝锡矿粉。
[0009] 具体的，按待改性的沥青混凝土质量百分比计，所述的娃锌矿粉占沥青混凝土总 量的0. 1 %?2 %，红锌矿粉占沥青混凝土总量的0. 1?3 %，敷I锡矿粉占沥青混凝土总量的 0· 1%?2%〇
[0010] 所述的沥青混凝土改性剂用于改性沥青混凝土的应用。
[0011] 进一步的，所述的改性沥青混凝土包括沥青混凝土和娃锌矿粉。
[0012] 更进一步的，所述的改性沥青混凝土还包括红锌矿粉和黝锡矿粉。
[0013] 具体的，所述的沥青混凝土包括集料、沥青和表面改性剂，按质量百分比计，集料 占沥青混凝土含量的90 %?95 %，沥青占沥青混凝土含量的3 %?6 %，表面改性剂占沥青 混凝土含量的0. 12%?0. 22%。
[0014] 更具体的，所述的表面改性剂包括聚丙烯酸钠、JL-G02FX型端胺基多元醇酯和 十六烷基三甲基氯化铵，聚丙烯酸钠占沥青混凝土含量的0. 01 %?0. 06%，JL-G02FX型端 胺基多元醇酯占沥青混凝土含量的0. 005%?0. 04%，十六烷基三甲基氯化铵占沥青混凝 土含量的 〇· 005%?0· 04%。
[0015] 还有，将所述的表面改性剂配制成表面改性剂溶液，所述的表面改性剂溶液包括 按质量比0. 5?4 :1 :1 :5?7混合的聚丙烯酸钠、JL-G02FX型端胺基多元醇酯、十六烷基 三甲基氯化铵和乙醇。
[0016] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0017] (1)本发明通过研宄表明，硅锌矿可以作为一种沥青混凝土改性剂，该改性剂能提 高沥青混合料铺筑时的路面性能。
[0018] (2)进一步的研宄表明，红锌矿和黝锡矿能够明显提高沥青混合料的吸附功能，能 吸附汽车尾气中的有害气体，可作为一种新型环保净化空气沥青混凝土用于改善沥青路面 使用环境问题；
[0019] (3)同时，在沥青混凝土的表面改性剂中加入JL-G02FX型端胺基多元醇酯后，可 提高红锌矿、硅锌矿和黝锡矿与沥青混凝土之间的相容性，无机微粉改性沥青具有良好的 存储稳定性。
【具体实施方式】
[0020] 本发明的研宄表明，硅锌矿表面具有微小孔隙，可吸附沥青中的小分子（轻质油 类）物质，导致沥青质在沥青中的相对含量增高，沥青原有的组分发生改变，从而使沥青的 粘度增大，提高沥青混合料的高温稳定性能。
[0021] 同时，胶体结构学说认为，胶体的流变学性质随分散相沥青质在胶体中的浓度而 变化，当沥青的化学性质固定时，随着沥青质在胶体中的含量增加，沥青的胶体结构逐渐由 溶胶转变为凝胶结构；红锌矿、硅锌矿与黝锡矿在沥青中以分散相存在，改变了沥青中沥青 质成分比例，导致沥青胶体结构发生转变。
[0022] 本发明中所述的红锌矿粉、硅锌矿粉和黝锡矿粉属纳米级材料，可选的红锌矿粉、 硅锌矿粉和黝锡矿粉的粒径均为为1?l〇〇nm，其具有较高的比表面积，增加了沥青混合料 中结构沥青含量，提高沥青混合料的水稳定性能。同时红锌矿具有压电效应，黝锡矿粉具有 热电效应，在车辆荷载和外界温差作用下产生电荷，吸附汽车产生的尾气。
[0023] 另外，本发明中的表面改性剂包括聚丙烯酸钠、JL-G02FX型端胺基多元醇酯和 十六烷基三甲基氯化铵，实验测定结果表明L-G02FX型端胺基多元醇酯的加入能有效的改 善沥青混凝土中沥青的相容性，从而得到存储稳定性更加优良的改性沥青混凝土。
[0024] 以下通过实施例对本发明进行具体说明。
[0025] 实施例一：
[0026] 本实施例改性沥青混凝土由以下原料按质量百分比制成：集料94. 5%，沥青 4. 43 %，红锌矿0. 55 %，硅锌矿0. 25 %，黝锡矿0. 22 %，聚丙烯酸钠0. 01 %，JL-G02FX型端 胺基多元醇酯〇. 02%、十六烷基三甲基氯化铵0. 02% ;
[0027] 表面改性溶液由聚丙烯酸钠、JL-G02FX型端胺基多元醇酯、十六烷基三甲基氯化 铵与乙醇按质量比0.5 : I : 1 : 5混合制成；
[0028] 本实施例的改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：
[0029] 步骤一、将红锌矿、硅锌矿和黝锡矿经干燥、粉碎过筛后得到60?80nm红锌矿粉、 娃梓矿粉和敷!锡矿粉；
[0030] 步骤二、将步骤一的红锌矿粉、硅锌矿粉和黝锡矿粉加入表面改性溶液中搅拌，后 置于干燥箱对红锌矿粉、黝锡矿粉和硅锌矿粉进行干燥；
[0031] 步骤三、将沥青加热至140°C后加入到180°C的集料中拌和90秒，然后同时加入步 骤二处理后的红锌矿粉、硅锌矿粉和黝锡矿粉，再次拌和90秒，再经成型工序即可制得改 性沥青混凝土。
[0032] 实施例二：
[0033] 本实施例的改性沥青混凝土由以下原料按质量百分比制成：集料93. 7%，沥青 4. 6 %，红锌矿0. 89 %，硅锌矿0. 43 %，黝锡矿0. 31 %，聚丙烯酸钠0. 03 %，JL-G02FX型端 胺基多元醇酯〇. 02%、十六烷基三甲基氯化铵0. 02% ;
[0034] 表面改性溶液由聚丙烯酸钠、JL-G02FX型端胺基多元醇酯、十六烷基三甲基氯化 铵与乙醇按质量比1.5 : I : 1 : 5混合制成；
[0035] 本实施例改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：
[0036] 与实施例一不同的是，步骤一、将红锌矿、硅锌矿和黝锡矿经干燥、粉碎过筛后得 到60?IOOnm红锌矿粉、硅锌矿粉和黝锡矿粉；
[0037] 实施例三：
[0038] 本实施例的改性沥青混凝土由以下原料按质量百分比制成：集料94. 1%，沥青 4. 2 %，红锌矿1. 07 %，硅锌矿0. 36 %，黝锡矿0. 1 %，聚丙烯酸钠0. 06 %，JL-G02FX型端胺 基多元醇酯0. 05%，十六烷基三甲基氯化铵0. 06% ;
[0039] 表面改性溶液由聚丙烯酸钠、JL-G02FX型端胺基多元醇酯、十六烷基三甲基氯化 铵与乙醇按质量比1.2 : I : 1 : 6混合制成；
[0040] 本实施例的改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：
[0041] 与实施例一不同的是，步骤一、将红锌矿、硅锌矿和黝锡矿经干燥、粉碎过筛后得 到10?50nm红锌矿粉、硅锌矿粉和黝锡矿粉；
[0042] 实施例四：
[0043] 本实施例的改性沥青混凝土由以下原料按质量百分比制成：矿料94 %，沥青 4. 31%，红锌矿1. 12%，硅锌矿0. 37%，黝锡矿0. 17%，聚丙烯酸钠0. 02%，JL-G02FX型端 胺基多元醇酯〇. 005 %、十六烷基三甲基氯化铵0. 005% ;
[0044] 表面改性溶液由聚丙烯酸钠、JL-G02FX型端胺基多元醇酯、十六烷基三甲基氯化 铵与乙醇按质量比4:I:1:7混合制成；
[0045] 本实施例的改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：
[0046] 与实施例一不同的是，步骤一、将红锌矿、硅锌矿和黝锡矿经干燥、粉碎过筛后得 到1?20nm红锌矿粉、硅锌矿粉和黝锡矿粉；
[0047] 实施例五：
[0048] 本实施例改性沥青混凝土由以下原料按质量百分比制成：集料93. 43 %，沥青 4. 1 %，红锌矿0. 82 %，硅锌矿0. 27 %，黝锡矿1. 25 %，聚丙烯酸钠0. 05 %，JL-G02FX型端 胺基多元醇酯〇. 04%、十六烷基三甲基氯化铵0. 04% ;
[0049] 表面改性溶液由聚丙烯酸钠、JL-G02FX型端胺基多元醇酯、十六烷基三甲基氯化 铵与乙醇按质量比1.25 : I : 1 : 7混合制成；
[0050] 本实施例的改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：
[0051] 与实施例一不同的是，步骤一、将红锌矿、硅锌矿和黝锡矿经干燥、粉碎过筛后得 到50?60nm红锌矿粉、硅锌矿粉和黝锡矿粉；
[0052] 实施例六：
[0053] 本实施例改性沥青混凝土由以下原料按质量百分比制成：集料92. 21 %，沥青 4. 1%，硅锌矿3. 56%，聚丙烯酸钠0. 05%，JL-G02FX型端胺基多元醇酯0. 04%、十六烷基 三甲基氯化铵0.04% ;
[0054] 表面改性溶液由聚丙烯酸钠、JL-G02FX型端胺基多元醇酯、十六烷基三甲基氯化 铵与乙醇按质量比1.25 : I : 1 : 7混合制成；
[0055] 本实施例的改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：
[0056] 与实施例一不同的是，步骤一、将红锌矿、硅锌矿和黝锡矿经干燥、粉碎过筛后得 到40?IOOnm的红锌矿粉、硅锌矿粉和黝锡矿粉。
[0057] 将本发明实施例1至6制备的改性沥青混凝土试件（车辙板试件）均进行马歇尔 试验、高温车辙试验、低温弯曲破坏试验以及冻融劈裂试验等路用性能检测，对照组为普通 沥青混凝土。本发明实施例1至6制备的改性沥青混凝土的路用性能测试数据如表1所示。
[0058] 表1不同实施例的沥青混合料路用性能
【权利要求】
1. 一种沥青混凝土改性剂，其特征在于，该沥青混凝土改性剂包括娃锌矿。
2. 如权利要求1所述的沥青混凝土改性剂，其特征在于，所述的沥青混凝土改性剂还 包括红锌矿和黝锡矿。
3. 如权利要求2所述的沥青混凝土改性剂，其特征在于，所述的娃锌矿为纳米级娃锌 矿粉，所述的红锌矿为纳米级红锌矿粉，所述的黝锡矿为纳米级黝锡矿粉。
4. 如权利要求3所述的沥青混凝土改性剂，其特征在于，按待改性的沥青混凝土质量 百分比计，所述的娃锌矿粉占沥青混凝土总量的0. 1 %?2%，红锌矿粉占沥青混凝土总量 的0. 1?3%，黝锡矿粉占沥青混凝土总量的0. 1 %?2%。
5. 将权利要求1、2、3或4所述的沥青混凝土改性剂用于改性沥青混凝土的应用。
6. 如权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的改性沥青混凝土包括沥青混凝土和 娃梓矿粉。
7. 如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的改性沥青混凝土还包括红锌矿粉和 敷I锡矿粉。
8. 如权利要求5、6或7所述的应用，其特征在于，所述的沥青混凝土包括集料、沥青和 表面改性剂，按质量百分比计，集料占沥青混凝土含量的90 %?95 %，沥青占沥青混凝土 含量的3%?6%，表面改性剂占沥青混凝土含量的0. 12%?0. 22%。
9. 如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的表面改性剂包括聚丙烯酸钠、 JL-G02FX型端胺基多元醇酯和十六烷基三甲基氯化铵，聚丙烯酸钠占沥青混凝土含量的 0. 01 %?0. 06%，JL-G02FX型端胺基多元醇酯占沥青混凝土含量的0. 005 %?0. 04%， 十六烷基三甲基氯化铵占沥青混凝土含量的0. 005%?0. 04%。
10. 如权利要求9所述的改性沥青混凝土，其特征在于，将所述的表面改性剂配制成表 面改性剂溶液，所述的表面改性剂溶液包括按质量比〇. 5?4 :1 :1 :5?7混合的聚丙烯酸 钠、JL-G02FX型端胺基多元醇酯、十六烷基三甲基氯化铵和乙醇。
【文档编号】C04B22/00GK104496242SQ201410675480
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】王朝辉, 孙晓龙, 冯炜, 王新岐, 侯明业, 葛娟, 陈姣, 范巧娟, 狄升贯 申请人:长安大学