专利名称：一种用于沥青材料电离辐射改性的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于路面工程机械，具体地说是一种利用电离辐射对已铺设的浙青材 料进行辐照处理的移动式浙青材料电离辐射改性设备。
背景技术：
浙青混凝土路面因其行车平稳舒适、噪声低、易于养护和维修方便等优良的使用 性能，在高等级公路中得到广泛应用。由饱和分、芳香分、胶质和浙青质按不同比例组成的 胶体结构的浙青材料是一种典型的流变性材料，其性能的发挥受时间、温度的影响较大。自 1845年英国公布浙青中掺人橡胶改性的专利以来，经过百年的研究，已有数十种高分子聚 合物用于改善普通浙青的高温、低温性能，提高浙青路面的使用性能和使用寿命。改性浙 青效果的好与坏取决于改性剂与浙青的相容性，改性剂与浙青的相容性是决定改性效果和 改性浙青制作工艺的关键因素，而聚合物改性浙青的相容性与基质浙青的组成有密切的关 系。浙青的不同组成比例会影响改性浙青的特性，并影响浙青与不同聚合物结合时的状态 (《浙青改性效果影响因素初探》《机场建设》(第3期)2004，P9-P12戴征、程军、朱冬至 等)。大量红外光谱分析结果表明，在上述聚合物改性浙青中基本上无任何新的物质产生， 改性剂与浙青并没有发生明显的化学反应，而是均勻地分散、吸附在浙青中，仅仅是物理意 义上的共存共融，属于物理改性。正如《高聚物化学网构改性浙青原理及性能》(《中南公 路工程》第29卷2004年9月第3期孙长新)中指出的聚合物以“岛”的形式分散在浙青 “海”中，岛之间互不相连，岛与海的两相界限分明(如PE改性浙青)；或高聚物分子链经溶 胀后，分子链舒张开来，并相互缠绕搭接，形成物理结点(如SBS、SBR改性浙青)。由于高 聚物本身的优良性能及这种结构形成，使浙青的各种性能得到不同程度的改善。但它们之 间的联系由范德华力来缔结，范德华力是比化学键小得多的力，因而靠范德华力缔结的结 构是十分脆弱的，稍加外力或升温，搭接处或物理结点便会滑移、软化或松散，搭接结构便 遭到破坏，因此靠物理方法改善浙青性能其作用十分有限，不可能满足更高要求。道路工作者们又试图采用化学方法对浙青进行改性。浙青是以C、H为主的复杂混 合物，其中也含有部分不饱和双键，通过引入活性剂，使双键断裂发生交联生成化学连接， 形成互穿的三维网络结构。三维互穿网络结构的“节点”在浙青中形成局部应力吸收中心， 当外力作用时，先在“节点”周围产生应力剪切银纹，应力要克服“节点”的阻滞才能作用到 浙青分子，表现为改性后浙青的高温变形受阻和低温松弛能力的加强，从而改善浙青的高 温和低温性能。此外，浙青中各组份之间、浙青和所添加高聚物之间、所添加高聚物之间成 为互穿网络相，各部分充分交接，联系紧密，减少了相间离析的倾向，有利于改性浙青的稳 定贮存(《高聚物化学网构改性浙青原理及性能》中南公路工程第29卷2004年9月第3期 孙长新)。聚合物、活性剂等改性添加物都存在易离析、难拌和的缺点。聚合物改性需要对浙 青加温并用胶体磨对SBS等改性物进行高速剪切，加工时需严格控制制备温度，例如SBS的 加热温度不宜超过190°C，在160°C 180°C时，SBS具有较好的柔韧性，并易于加工；而高
3速剪切会使温度升高，当SBS加热温度超过190°C时，SBS就会被不同程度地氧化、焦化、分 解、降解，造成使用性能下降。熔融、机械搅拌、研磨和高速剪切需要专门的辅助设备，改性 设备加工的精密程度和控温的准确度对改性浙青的最终效果起一定的影响作用。化学网构 化改性浙青中需要添加的活性性剂等物质，也需通过机械搅拌、研磨和高速剪切等方法才 能使其均勻分散于熔融的浙青中，才能达到浙青的改性目的。这同样需要消耗大量的能源， 并造成时间和加工设备、原材料的损耗，导致改性浙青的成本上升。不论是化学网构化改性浙青还是前述聚合物改性浙青，改性后其最终粘度一般都 很高，为确保施工顺利开展，需要对粘度较高的改性浙青进行加温。在施工过程中，聚合物 改性浙青施工温度较普通浙青提高10°c -20°c，相应矿料加热温度也需要提高。浙青施工 温度的提高带来了一系列问题，首先是油耗，浙青混合料加热需要消耗更多能量；其次在拌 合、摊铺、碾压过程中增加了施工难度，从而增加了直接施工成本。并且由于施工温度很高， 致使浙青老化现象加剧。改性浙青一旦存放过久，都存在离析或结团现象，这将造成浪费。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型提供一种使浙青材料中分子实现交联的设备，特别是安装 于可移动承载装置，通过辐射发生装置产生电离辐射对已铺设的浙青材料进行辐照处理的 移动式浙青材料电离辐射改性设备。它可产生电离辐射引发浙青材料的交联反应，使浙青 材料发生化学连接，形成互穿的三维网络结构。在改善普通浙青的高低温性能、提高浙青路 面的使用性能和使用寿命的同时，减少甚至避免了添加聚合物、改性剂等并进行高速剪切、 混合等处理程序所带来的不利影响。辐射发生装置由移动载体承载并沿道路表面移动，在 施工工序后对业已摊铺到路面的浙青进行辐照处理，避免因施工工序前对浙青材料进行改 性处理导致浙青粘度增高，给后续施工工序带来麻烦，增加成本；避免浙青加工温度提高带 来的能耗增加、老化现象加剧等问题，减少烟雾等有害气体的排放，降低环境污染。避免或 减轻离析、结团现象，减少浪费。为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的一种用于浙青材料电离辐射改性的设备，包括辐射发生装置、辐射引出窗、辐照 室，所述辐射发生装置位于辐照室内并产生电离辐射，所述辐照室安装于可移动承载装置， 所述可移动承载装置可相对道路移动，所述电离辐射自辐射引出窗引出，沿移动载装置的 运动线路对道路的浙青材料进行辐射处理。所述辐照室设有射线屏蔽层，所述射线屏蔽层为铅板、钢板、铁板或钢筋混凝土中 的一种或多种层叠组成。所述辐射发生装置(1)是能产生a射线、0射线、y射线的辐射源中的至少一种。所述辐射发生装置(1)所产生的电离辐射(4)为a射线、0射线和Y射线中的 至少一种。所述可移动承载装置(2)是由汽油机、柴油机汽车，拖拉机、厢式车和机械拖车任 意一种车辆构成。本实用新型相比现有技术具有如下优点1、本实用新型利用但离辐射对基质浙青进行辐照，或在基质浙青中添加高分子改 性剂再经辐照，使浙青、高分子改性剂中含有的不饱和双键断裂发生交联生成化学连接，实现交联，可明显改善浙青的性能，通过辐照前后浙青的显微照相观察，发现辐照后浙青中形 成类似“细胞结构”的网络结构，说明辐射使浙青、改性剂分子实现交联，形成了互穿的三维 网络结构，这种网络结构的形成对提高浙青质量改善浙青性能是有益的，特别是这种网络 结构的形成能够束缚某些自由蜡的流动及在道路铺筑中防止浙青的高温流失，抗车辙具有 重要作用。辐照后浙青的芳香分增加、饱和分减少，蜡含量降低。以国产甘肃三星石化生产 90号浙青的改性为例，经本实用新型的设备辐照前后浙青的元素组成的对比如表1 :表 1 辐照前后浙青四组分及腊含量的变化百分比(％ )见表2 表2 注+表示辐照后增加，-表示辐照后减少2、本实用新型可以在现有的共混高分子改性剂的基础上，再采用对浙青和改性剂 共混体进行辐照的工艺，虽然共混合和辐照都对聚合物的性能产生影响，但相比单一的共 混工艺来说，共混后的聚合物体系经辐照可以增强组分间的相互作用，辐射交联共混聚合 物材料的某些性能是单一共混所达不到的，因而将共混与辐照结合可得到性能更优良的材 料。3、本实用新型的浙青材料化学网构化形成于浙青被铺设于路面以后，不需要添加 添加剂、改性剂、聚合物等或仅需要添加少量添加剂、改性剂、聚合物等；不需要为使添加剂 (或改性剂、聚合物等)均勻分散于熔融的浙青中所进行机械搅拌、研磨和高速剪切等处理 或仅需要进行少量的机械搅拌、研磨和高速剪切等处理。没有添加物、改性设备和设备加工 浙青材料所造成的损耗，或添加物、改性设备或设备加工浙青材料所造成的损耗较少，克服 现有技术成本较高的缺陷。4、本实用新型的化学网构化形成于浙青材料被铺设于路面以后，在铺设等施工工
序前浙青材料的粘度维持基质浙青的粘度，施工中只需要加热到基质浙青呈现良好流动
性、满足施工施要求的温度或只需要加热到略高于基质温度即可。加热温度低，避免了提高
加工温度带来的能耗增加、浙青老化现象加剧等问题，减少了烟雾等有害气体的排放，降低环境污染。而化学网构化改性浙青和聚合物改性浙青，改性后其最终粘度一般都很高，都需 要将改性浙青加温到较高的温度。5、本实用新型不需要添加添加剂、改性剂、聚合物等或仅需要添加少量添加剂添 加齐IJ、改性剂、聚合物等，避免或减轻了存放中可能发生的浙青和添加剂、改性剂、聚合物等 物的混合物的离析、结团现象，减少浪费。
图1为本实用新型实施例一示意图；图2为本实用新型实施例二示意图。图中辐射发生装置1、辐射引出窗3、辐照室6，所述辐射发生装置1位于辐照室6 内并产生电离辐射4，所述辐照室安装于可移动承载装置2，所述可移动承载装置2可相对 道路5移动，所述电离辐射4自辐射引出窗3引出，沿可移动载装置的运动线路对道路5的 浙青材料进行辐射处理。
具体实施方式
实施例一参见图1，辐射发生装置为绝缘芯变压器电子加速器，由变压器铁芯上 的绝缘芯激发多重次级线圈的产生高压和电流分别传输到加速器和钨丝上，在钨丝上产生 的电子因受到电压差的作用而被加速。当电子加速达到一定速度后就成为具有电离辐射效 果的电子束射线即0射线，0射线自辐射引出窗3出，形成电离辐射4。绝缘芯变压器电 子加速器1位于辐照室6内，辐照室安装于可移动承载装置一柴油机汽车2上，柴油机汽 车2沿道路5移动，0射线自辐射引出窗3引出，形成电离辐射4，沿柴油机汽车2运动线 路对道路5的浙青材料进行辐射处理。实施例二 参见图2，辐射发生装置1为6(lCo，辐射发生装置1位于辐照室6内，辐 照室6安装于可移动承载装置一厢式车2上，辐射发生装置1发生衰变产生具有电离辐射 效应的、射线和0射线(即电子束射线)4，自辐射引出窗3引出，厢式车2沿道路5移 动，射线4沿厢式车2运动线路对道路5浙青材料进行辐射处理。辐照室6中射线屏蔽层 7为铅板。实施例三与实施例二不同之处在于，可移动承载装置2为汽油机汽车，辐照室6 中射线屏蔽层7为铁板，其他同实施例二。实施例四与实施例二不同之处在于，可移动承载装置2为机械拖车，辐照室(6) 中射线屏蔽层(7)为钢筋混凝土板，其他同实施例二。本实用新型浙青材料电离辐射改性的设备可对道路浙青材料进行辐照处理，让浙 青和/或高分子改性剂中含有的不饱和双键断裂发生交联生成化学连接，实现交联，使浙 青的芳香分增加、饱和分减少，蜡含量降低；使浙青内形成互穿的三维网络结构。对提高 浙青抗车辙等性能具有重要作用，由于避免了粘度的增高、加工温度的提高，使施工难度增 加，能耗增加，老化加剧，更减少了有害气体的排放；还避免或减轻了离析、结团造成的浪 费。以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护 范围。
权利要求一种用于沥青材料电离辐射改性的设备，其特征在于，该设备主要包括辐射发生装置(1)、辐射引出窗(3)、辐照室(6)；所述辐射发生装置(1)位于辐照室(6)内并产生电离辐射(4)，所述辐照室安装于可移动承载装置(2)，所述可移动承载装置(2)可相对道路(5)移动，所述电离辐射(4)自辐射引出窗(3)引出，沿移动载体的运动线路对道路(5)的沥青材料进行辐射处理。
2.如权利要求1所述浙青材料电离辐射改性设备，其特征在于，所述辐照室(6)设有射 线屏蔽层(7)，所述射线屏蔽层(7)为铅板、钢板、铁板或钢筋混凝土板中的一种或多种层叠组成。
3.如权利要求1所述浙青材料电离辐射改性设备，其特征在于，所述辐射发生装置(2) 是能产生a射线、0射线、、射线的辐射源中的至少一种。
4.如权利要求1所述浙青材料电离辐射改性设备，其特征在于，所述辐射发生装置(2) 所产生的电离辐射(4)为a射线、0射线和Y射线中的至少一种。
5.如权利要求1所述浙青材料电离辐射改性设备，其特征在于，所述可移动承载装置 (2)是由汽油机、柴油机汽车，拖拉机、厢式车和机械拖车任意一种车辆构成。
专利摘要一种用于沥青材料电离辐射改性的设备，该设备主要包括可移动承载装置安装辐射发生装置、辐射引出窗、辐照室构成系统。所述可移动承载装置相对道路移动，辐射发生装置沿可移动装置的运动线路对道路的沥青材料进行辐射处理。它在施工工序后对业已摊铺到路面的沥青进行辐照处理，使沥青和/或高分子改性剂中含有的不饱和双键断裂发生交联生成化学连接，使沥青的芳香分增加、饱和分减少，蜡含量降低；使沥青内形成互穿的三维网络结构。对提高沥青抗车辙等性能具有重要作用，避免了粘度增高增加施工难度；加工温度提高，能耗增加，老化现象加剧；更减少了有害气体的排放；还避免或减轻了离析、结团造成的浪费。
文档编号E01C23/14GK201605519SQ20102012653
公开日2010年10月13日 申请日期2010年3月9日 优先权日2010年3月9日
发明者慕湧, 车晋飞 申请人:慕湧;车晋飞