专利名称：：路面强力剂的制作方法
技术领域：
：本发明属于一种筑路用沥青混合料的添加剂，特别涉及一种用于改善沥青路面高温性能、低温性能、水损坏性能和疲劳性能的强力剂。技术背景随着社会经济的快速发展和全面进步，道路交通量日益增大且车辆迅速大型化且严重超载，不仅对公路交通的运营质量要求愈来愈高，而且对沥青路面的损伤愈来愈加剧，特别是车辙的威胁。研究表明，沥青路面的强度和稳定性与沥青混合料的技术性能密切相关，而通过级配改良、沥青改性、沥青混合料改性等手段均可改善混合料的路用性能，工程实际采用的则多为不同技术的复合。近年来，伴随着沥青混合料改性专用外掺剂的研制成功，国际前沿的改性沥青混合料技术已由"沥青的改性"发展为"混合料的改性"，改性方式也已由"内掺式"转变为"外掺式"。内掺式改性沥青混合料是先将沥青按一定工艺改性以后，再与集料拌和而成的沥青混合料。用于内掺式改性沥青混合料的添加剂主要有SBS、SBR、PE、EVA等，实体工程应用最多最普遍的为SBS。沥青内掺式改性的特点在于要使用专用改性设备，改性工艺相对复杂，并且要保证添加添加剂后的沥青在使用前不发生离析。外掺式改性沥青混合料则是在混合料的生产过程中，直接将改性剂加入集料之中先行干拌一定时间后，再与沥青一起搅拌而成的沥青混合料。用于外掺式改性沥青混合料的外掺剂主要有纤维、橡胶粉、硅藻土等单一外掺剂和PRI抗车辙剂(法国)、Duroflex抗车辙剂(德国)、SEMU忝加剂(美国)等国外专用复合外掺剂。使用专用外掺剂生产的改性沥青混合料，因其技术性能优良尤其是高温性能好、生产施工简单、技术经济合理等特点，在国内外的路面工程铺筑中己逐渐被认同和采用，且应用范围不断扩大。国外外掺式改性沥青混合料专用添加剂的显著特点在于，能够有效改善沥青混合料的路用性能尤其是高温性能，但售价普遍较高、需改变沥青混合料的最佳油石比、对沥青混合料低温性能、水稳性能及疲劳性能的改善有限。
发明内容本发明的目的是解决现有技术中用于筑路沥青混合料的内掺添加剂存在的需要额外昂贵的专用设备、操作复杂、改性沥青易离析的问题和国外专用外掺添加剂存在的改善沥青混合料低温性能、水稳性能和疲劳性能较弱、应用成本大、需改变沥青混合料的最佳油石比的问题，提供一种添加量少、原材料易得、产品成本低、无需改变沥青混合料最佳油石比、对环保有益的外掺添加剂，并且具有在添加后可显著改善沥青混合料的高温性能，有效改善混合料低温性能、水稳性能和疲劳性能的优点。本发明的目的通过下述技术方案来实现本发明的路面强力剂，即上面所述的外掺添加剂，包括如下重量百分比的组分分子量为3万6万的线性低密度聚乙烯(英文名LLDPE)5065%分子量为2万5万的低密度高压聚乙烯(英文名LDPE)2035%针入度为6mm8mm的道路沥青12%针入度为0mm0.5mm的湖沥青310%纤维稳定剂515%抗剥落剂14%聚烯烃改性剂14%本发明中各组分的优选重量百分比为分子量为3万6万的线性低密度聚乙烯5055%分子量为2万5万的低密度高压聚乙烯2025%针入度为6mm8腿的道路沥青12%针入度为0誦0.5鹏的湖沥青510%纤维稳定剂1015%抗剥落剂13%聚烯烃改性剂13。/。本发明中各组分的最佳重量百分比为分子量为3万6万的线性低密度聚乙烯55%分子量为2万5万的低密度高压聚乙烯20%针入度为6mm8mm的道路沥青1%针入度为Oram0.5mm的湖沥青10%纤维稳定剂11%抗剥落剂聚烯烃改性剂上述各组分中，纤维稳定剂为木质素纤维或聚酯纤维或玄武岩纤维；抗剥落剂为卡洛胺或AR-78;聚烯烃改性剂为沙索必德。其中，卡洛胺、AR-78为国内市场上常见的抗剥落剂，而沙索必德(英文名SAS0BIT)也是市面上常用的聚烯烃类沥青改性剂。本发明采用上述重量百分比的各组分，能通过"外掺"改性方式直接在沥青混合料生产时添加，并在添加后可大幅度改善混合料高温性能、有效改善混合料低温性能、水稳性能及疲劳性能，可以满足使用要求。本发明的主要组分均来源于城市固体废弃物(如废弃塑料、废弃橡胶、废弃纤维等)，具有原材料易得、产品成本低、对环保有益等优点，而且在使用时少量添加即可达到要求，可作为沥青混合料的专用外掺添加剂。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。实施例1:路面强力剂的各组分及其重量百分比为分子量为3万6万的LLDPE55kg分子量为2万5万的LDPE20kg针入度为6腿8腿的道路沥青lkg针入度为0mm0.5腿的湖沥青10kg木质素纤维llkg抗剥落剂卡洛胺2kg聚烯烃SASOBITlkg本实施例的路面强力剂制备方法分为三个步骤第一步骤为将针入度为Omm0.5mm湖沥青加热至130°C，然后加入液体抗剥落剂卡洛胺，搅拌均匀待其冷却后，用碾磨机或粉碎机将冷却材料变为ioo目的粉体备用；第二步骤为将木质素纤维和针入度为6mm8mra的道路沥青，通过团粒机混合后挤出造粒；第三步骤为将分子量为2万5万的LDPE、分子量为3万6万的LLDPE、聚烯烃SASOBIT及第一二步骤所制备的材料，通过高速混合机混合后加入到SHJ-50平行双螺杆挤出机内，设定挤出机五个加热区段的温度分别为140°C、150°C、170°C、19(TC和18(TC，调整螺杆转速至160转/分钟，待混合物从机头挤出后开启旋转切刀切粒，颗粒自然冷却后，得到本发明产品。为了验证本发明产品的有益效果，将本实施例制备的沥青路面强力剂送交通部公路工程检测中心(北京)进行了改性沥青混合料路用性能的试验检测。试验方法为，首先将路面强力剂与温度为175t:的级配集料包括粗石料和细石料预先干拌30秒，然后再加入由粘温曲线确定的温度为15(TC的沥青结合料沥青，拌和120秒后加入矿粉，最后拌和60秒。具体试验情况如下试验所采用的沥青结合料为韩国SK—70#基质沥青，集料为石灰岩，最佳油石比为4.5%;路面强力剂(Pave-Strong，英文简称PS)的掺量为沥青混合料质量的0.4%，。按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTJF40-2004)的要求，检验沥青与集料的各项技术性能，结果均满足规范要求，可以使用。室内试验确定的矿料级配如表1所示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>1、对沥青混合料马歇尔稳定度、流值、空隙率、沥青饱和度及矿料间隙率的影响情况(1)测试方法按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0702、T0706和T0709规定成型试件并试验。沥青混合料拌合设备西安安捷科技有限公司的SDJ—20型沥青混合料搅拌机；试件成型仪器南京宏达试验仪器应用研究所的MDG—11型沥青混合料自动击实仪；试验仪器沧州卓越公路仪器厂的LD—127路面材料强度试验仪。(2)测试结果测试结果见表2。表2在沥青混合料中添加本发明产品路面强力剂PS后混合料试验结果表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2显示，在沥青混合料中添加本发明产品PS路面强力剂后，沥青混合料的马歇尔稳定度较未添加本发明产品的沥青混合料有所提高，其它指标则相差不大，但均满足规范要求。2、对沥青混合料高温性能的影响情况(1)测试方法按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0703、T0719规定成型试件并试验。试件成型仪器北京实验仪器设备有限公司的HYCX—1型轻便组合式车辙试样成型机；试验仪器北京实验仪器设备有限公司的HYCZ—5型科研多用途全自动车辙试验仪。(2)测试结果测试结果见表3。表3在沥青混合料中添加本发明产品路面强力剂PS后混合料高温性能试验结果表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3显示，在沥青混合料中添加本发明产品PS路面强力剂后，沥青混合料的动稳定度较未添加本发明产品的沥青混合料有显著提高，提高幅度近6倍，大大超出规范要求。3、对沥青混合料低温性能的影响情况(1)测试方法按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0703、T0715规定成型试件并试验。试件成型仪器北京实验仪器设备有限公司的HYCX—1型轻便组合式车辙试样成型机；试验仪器广州澳科测试仪器有限公司的WDW1020型微机控制电子万能试验机。(2)测试结果测试结果见表4。表4在沥青混合料中添加本发明产品路面强力剂PS后混合料低温性能试验结果表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表4显示，在沥青混合料中添加本发明产品PS路面强力剂后，沥青混合料的低温破坏应变较未添加本发明产品的沥青混合料有明显改善，可以满足规范要求。4、对沥青混合料水稳定性能的影响情况4.1浸水马歇尔试验(1)测试方法按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0702、T0709规定成型试件并试验。沥青混合料拌合设备西安安捷科技有限公司的SDJ—20型沥青混合料搅拌机；试件成型仪器南京宏达试验仪器应用研究所的MDG—11型沥青混合料自动击实仪；试验仪器沧州卓越公路仪器厂的LD—127路面材料强度试验仪。(2)测试结果测试结果见表5。表5在沥青混合料中添加本发明产品路面强力剂后混合料浸水马歇尔试验结果表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表5显示，在沥青混合料中添加本发明产品PS路面强力剂后，沥青混合料的残留稳定度比较未添加本发明产品的沥青混合料有明显改善，满足规范要求。4.2冻融劈裂试验(1)测试方法按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0702、T0709和T0729规定成型试件并试验。沥青混合料拌合设备西安安捷科技有限公司的SDJ—20型沥青混合料搅拌机；试件成型仪器南京宏达试验仪器应用研究所的MDG—11型沥青混合料自动击实仪；试验仪器沧州卓越公路仪器厂的LD—127路面材料强度试验仪，广州澳科测试仪器有限公司的WDW1020型微机控制电子万能试验机。(2)测试结果测试结果见表6。表6在沥青混合料中添加本发明产品路面强力剂后混合料冻融劈裂试验结果表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表6显示，在沥青混合料中添加本发明产品PS路面强力剂后，沥青混合料的冻融劈裂强度比未添加本发明产品的沥青混合料有改善且满足规范要求。5、对沥青混合料疲劳性能的影响情况(1)测试方法按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0703、T0719规定成型试件，同时按照美国ASTM三分点疲劳试验方法试验。沥青混合料拌合设备西安安捷科技有限公司的SDJ—20型沥青混合料搅拌机；试件成型仪器北京实验仪器设备有限公司的HYCX—1型轻便组合式车辙试样成型机；试验仪器美国MTS—810材料试验机。试验条件试件尺寸为40鹏X40mmX250mm;跨径为200mm;荷载波形为半正矢波；荷载频率为10hz;试验温度为20°C;加载方式为三分点加载；控制方式为应力控制。(2)测试结果测试结果见表7。表7在沥青混合料中添加本发明产品路面强力剂后混合料疲劳试验结果表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表7显示，在沥青混合料中添加本发明产品路面强力剂PS后，沥青混合料a值高于未添加本发明产品的沥青混合料，表明PS混合料抗疲劳性能较好；而b值也高于未添加本发明产品的沥青混合料，表明PS混合料的疲劳寿命对应力水平变化敏感。为了进一步验证本发明产品的有益效果，将本发明产品PS路面强力剂与沥青内掺式改性剂SBS(实体工程应用最多最普遍)和国外沥青混合料专用外掺式改性剂PRI抗车辙剂(法国产品、实体工程应用最多最普遍)两种添加剂对沥青混合料路用性能的改善效果，进行了室内比对试验。同时还对PS路面强力剂不同掺加剂量下沥青混合料路用性能的改善进行了试验。1、对沥青混合料马歇尔稳定度、流值、空隙率、沥青饱和度、残留稳定度比、劈裂强度比、动稳定度及破坏应变的影响情况(1)测试方法试验所采用的沥青结合料为埃索70#基质沥青和5%SBS成品改性沥青(基质沥青为壳牌AH—90)，集料为四川峨眉山玄武岩；PS路面强力剂的掺量为沥青混合料质量的O.1、0.2、0.3、0.4、0.5%，PRI抗车辙剂依照产品供应商的推荐剂量为沥青混合料质量的0.4%。按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTJF40-2004)的要求，检验沥青与集料的各项技术性能，结果均满足规范要求，可以使用。室内试验确定的矿料级配如表8所示。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料的最佳油石比均为5.0%;PS沥青混合料不需改变基质沥青混合料的最佳油石比，因此也为5.0%;PRI沥青混合料需改变基质沥青混合料的最佳油石比，通常是在基质沥青混合料最佳油石比的基础上增加O.10.2%，为了能够充分发挥PRI抗车辙剂的改性效果，其混合料的最佳油石比确定为5.2%。试验主要试验设备LJS—2型马歇尔标准击实仪、LMS—2型马歇尔稳定度仪、HYCX-1型车辙板试件成型机、HYCZ—5型自动车辙试验仪、LMT—2型沥青混合料材料性能试验系统、MTS—810万能材料试验机。试验方法按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中规定成型试件并进行试验。其中疲劳试验按照美国ASTM三分点疲劳试验方法进行。(2)测试结果测试结果见表9、表IO。表9在沥青混合料中添加不同剂量PS后混合料的路用性能试验结果表<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表9显示，在沥青混合料中添加本发明产品ps路面强力剂后，沥青混合料的各项路用性能指标均优于未添加本发明产品的沥青混合料，且随着ps路面强力剂掺加剂量的增加，改性效果越好，特别是混合料的高温性能，改善效果非常显著。表10SBS改性沥青及同剂量PS、PRI改性沥青混合料的路用性能试验结果表<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表10显示，在沥青及沥青混合料中添加sbs、ps路面强力剂和pri抗车辙剂后，沥青混合料的路用性能均有明显改善。其中沥青内掺改性剂对混合料水稳定性和低温性能的改善效果最好，而ps、pri沥青混合料外掺式改性剂对混合料的高温性能改善效果最显著。从动稳定度的改性效果来看，外掺式改性剂ps和pri应属同一等级，且远优于内惨式改性剂sbs的改性效果，并且在改性工艺上，ps、pri外掺改性也要优于sbs内掺改性。对比同掺量下的ps、pri改性沥青混合料，可以发现，ps对混合料整体路用性能指标的提高要略优于pri，考虑到ps的组成主材均来源于城市固体废弃物(废弃塑料、废弃橡胶、废弃纤维等)，原材料成本低促使产品成本大幅下降，因此其总体性价比优于pri抗车辙剂。鉴于本发明ps路面强力剂对沥青混合料高温性能有大幅度提高的特点，对0.4。/。ps沥青混合料进行变温车辙试验，试验温度分为6(tc、65"c和7(tc。同时还对sbs改性沥青及同剂量ps改性沥青混合料进行了疲劳试验，试验结果汇总见表ll、表12。表11<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>热区)动稳定度DS>10001106054553806表12SBS改性沥青及同剂量PS改性沥青混合料的疲劳试验结果表<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表11显示，在沥青混合料中添加本发明产品0.4%PS路面强力剂后，随着试验温度的升高，PS沥青混合料的动稳定度值不断减小，且减小的速率由强变弱。在温度段6(TC65t:减小的幅度为38.5%，而在温度段65。C7(TC则为35.7%。但无论如何，在7(TC时PS沥青混合料的动稳定度值依然高于未添加PS的沥青混合料，达到了3000次/腿以上，再次表明PS改性沥青混合料所具有的十分优异的高温性能，充分证明了PS路面强力剂在沥青路面抗车辙性能方面的卓越品质。对表12的试验数据，令lg^-blg。，可分别得出三种沥青混合料的疲劳回归方程参数a、b。结果未添加PS沥青混合料的a值为2.9346，b值为5.0077;SBS沥青混合料的a值为2.9662，b值为4.9740;PS沥青混合料的a值为3.2241，b值为5.1884。说明在沥青混合料中添加本发明产品路面强力剂PS后，沥青混合料a值高于未添加本发明产品的沥青混合料及SBS沥青混合料，表明PS混合料抗疲劳性能较好；而b值也高于未添加本发明产品的沥青混合料，表明PS混合料的疲劳寿命对应力水平变化敏感。实施例2:路面强力剂的各组分及其重量百分比为分子量为3万6万的LLDPE50kg分子量为2万5万的LDPE25kg针入度为6腿8誦的道路沥青lkg针入度为0rnm0.5,的湖沥青10kg木质素纤维llkg抗剥落剂卡洛胺2kg聚烯烃SAS0BITlkg其制备方法与实施例l相同。实施例3:路面强力剂的各组分及其重量百分比为分子量为3万6万的LLDPE50kg分子量为2万5万的LDPE20kg针入度为6mm8mm的道路沥青lkg针入度为0mm0.5mm的湖沥青10kg木质素纤维15kg抗剥落剂卡洛胺2kg聚烯烃SASOBIT2kg其制备方法与实施例l相同。实施例4:路面强力剂的各组分及其重量百分比为分子量为3万6万的LLDPE55kg分子量为2万5万的LDPE25kg针入度为6rnrn8^的道路沥青lkg针入度为Omm0.5腿的湖沥青5kg木质素纤维10kg抗剥落剂卡洛胺2kg聚烯烃SAS0BIT2kg其制备方法与实施例l相同。实施例5:路面强力剂的各组分及其重量百分比为分子量为3万6万的LLDPE65kg分子量为2万5万的LDPE20kg针入度为6mm8mm的道路沥青lkg针入度为Omm0.5mm的湖沥青3kg木质素纤维7kg抗剥落剂卡洛胺2kg聚烯烃SASOBIT2kg其制备方法与实施例l相同。实施例6:路面强力剂的各组分及其重量百分比为分子量为3万6万的LLDPE50kg分子量为2万5万的LDPE35kg针入度为6腦8腿的道路沥青2kg针入度为0腿0.5腿的湖沥青8kg木质素纤维3kg抗剥落剂卡洛胺lkg聚烯烃SASOBITlkg其制备方法与实施例l相同。实施例7:在以上实施例16中的木质素纤维用聚酯纤维替换，其用量与木质素纤维相同。其它组分及其用量与实施例l相同。其制备方法与实施例l相同。实施例8:在以上实施例16中的木质素纤维用玄武岩纤维替换，其用量与木质素纤维相同。其它组分及其用量与实施例1相同。实施例9:在以上实施例18中的抗剥落剂卡洛胺用抗剥落剂AR-78替换，其用量与抗剥落剂卡洛胺相同。其它组分及其用量与实施例1相同。其制备方法与实施例l相同。权利要求1、路面强力剂，其特征在于，由下述重量百分比的组分构成分子量为3万～6万的线性低密度聚乙烯50～65％分子量为2万～5万的低密度高压聚乙烯20～35％针入度为6mm～8mm的道路沥青1～2％针入度为0mm～0.5mm的湖沥青3～10％纤维稳定剂5～15％抗剥落剂1～4％聚烯烃改性剂1～4％2、比为:分子量为2万5万的低密度高压聚乙烯针入度为6ram8mm的道路沥青针入度为0rnm0.5mm的湖沥青纤维稳定剂抗剥落剂聚烯烃改性剂如权利要求1所述的路面强力剂，其特征在于，所述各组分的重量百50-1'l'1--65%'35%-10%-15%4%3、分比为分子量为3万6万的线性低密度聚乙烯分子量为2万5万的低密度高压聚乙烯针入度为6mm8mm的道路沥青针入度为Omm0.5mm的湖沥青纤维稳定剂抗剥落剂聚烯烃改性剂如权利要求2所述的路面强力剂，其特征在于:5055%2025%12%510%1015%13%13%所述各组分的重量百分子量为3万6万的线性低密度聚乙烯55%分子量为2万5万的低密度高压聚乙烯20%针入度为6mm8ram的道路沥青1%针入度为Omm0.5mm的湖沥青10%纤维稳定剂11%抗剥落剂2%聚烯烃改性剂1%4、如权利要求1或2或3所述的路面强力剂，其特征在于，所述纤维稳定剂是木质素纤维或聚酯纤维或玄武岩纤维。5、如权利要求4所述的路面强力剂，其特征在于，所述抗剥落剂是卡洛胺。6、如权利要求4所述的路面强力剂，其特征在于，所述抗剥落剂是AR-78。7、如权利要求4所述的路面强力剂，其特征在于，所述聚烯烃改性剂是沙索必德。8、如权利要求5所述的路面强力剂，其特征在于，所述聚烯烃改性剂是沙索必德。9、如权利要求6所述的路面强力剂，其特征在于，所述聚烯烃改性剂是沙索必德。全文摘要一种沥青路面强力剂，属于一种筑路用沥青混合料的添加剂，目的是解决现有技术中用于筑路沥青的内掺添加剂存在的需要额外昂贵的专用设备、操作复杂的问题或外掺添加剂存在的低温性能、水稳定性及疲劳性能较弱、需改变沥青混合料的最佳油石比、应用成本大的问题，由下述重量百分比的组分构成分子量为3万～6万的LLDPE50～65％、分子量为2万～5万的LDPE20～35％、针入度为6mm～8mm的道路沥青1～2％、针入度为0mm～0.5mm的湖沥青3～10％、纤维稳定剂5～15％、抗剥落剂1～4％、SASOBIT聚烯烃1～4％。本发明可作为沥青混合料的添加剂，作为沥青路面的强力剂。文档编号C08L95/00GK101240093SQ20081004490公开日2008年8月13日申请日期2008年3月7日优先权日2008年3月7日发明者姜兴彬,延西利,龙张,旭文,李金永申请人:成都鑫利公路材料开发有限公司