本发明涉及一种沥青混合料温拌添加剂及其制备方法，属于路用沥青
技术领域：
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背景技术：
：目前道路工程中使用的沥青混合料根据拌和施工温度一般分为两种类型：冷拌沥青混合料CMA(ColdMixAsphalt)和热拌沥青混合料HMA(HotMixAsphalt)。冷拌沥青混合料一般采用乳化沥青或者液体沥青与集料在常温状态下拌和、铺筑，无需对集料和结合料进行加热，这样可节约大量能源。但是冷拌沥青混合料初期路用性能差，难以满足高速公路、重载交通道路等重要工程的要求。热拌沥青混合料是应用最为广泛、路用性能最为良好的一种混合料。但是在热拌沥青混合料生产过程中，沥青与石料需要在150~180℃高温条件下拌和。将石料、沥青加热到如此高的温度，消耗了大量能源。另外在热拌沥青混合料生产过程中产生了大量的CO2、烟尘和有害气体(CO、SO2、NOx等)，不仅污染了环境，还影响工作人员的身体健康。同时，高温条件下的拌和也造成了沥青的老化，降低了沥青混合料的路用性能。为保护环境、节约能源，在20世纪90年代中后期欧洲及美国等国家开展了温拌沥青混合料WMA(WarmMixAsphalt)的研究，其目的是通过降低沥青混合料的拌和与摊铺温度，达到降低沥青混合料生产过程中的能耗，减少CO2等气体及粉尘排放量，同时保证温拌沥青混合料具有与热拌沥青混合料基本相同的路用性能和施工和易性。作为温拌技术之一的温拌沥青添加剂，其因制备工艺简单、无效特殊设备等优点而备受人们的关注。已有的温拌沥青添加剂主要有沸石、有机添加剂、表面活性剂三种类型产品。诸如，中国专利文献CN103242666A公开了一种温拌沥青添加剂，其由如下重量份的原料制成：聚乙烯蜡15~20份，氯化石蜡-7015~20份，硅藻土30~50份，硬脂酰胺1~3份，固态抗剥落剂1~4份。该温拌沥青添加剂可广泛用于AC、SMA等不同类型的沥青混合料。上述技术中的温拌沥青添加剂用于沥青混合料时，能够使SBS改性沥青混合料的拌合及压实温度降低20℃以上；并且在降低沥青混合料的拌合及压实温度的同时，能够有效保障所制温拌沥青混合料的高温稳定性、抗水损害性等性能达到或高于热拌沥青混料的性能水平，可广泛适用于不同地理条件和气候区域的道路路面。但是，上述技术中，由于温拌沥青添加剂中添加的聚乙烯蜡和氯化石蜡-70，用于温拌沥青混合物料时，不仅会降低温拌沥青的延度，进而影响路用沥青的低温使用性能，容易导致低温开裂，所述温拌沥青添加剂仅应用于SBS改性沥青，其拌合温度和压实温度仍相对较高，对于非SBS改性沥青并没有很好地起到降低拌合温度的效果。此外，添加剂中含有的硅藻土属于无机添加剂，其用于温拌沥青添加剂时存在与温拌沥青添加剂中其它有机填料相容性差的问题，导致硅藻土易析出；而该温拌沥青添加剂用于温拌沥青混合料时，析出的硅藻土与温拌沥青混合料中的有机物质也存在相容性差的问题，导致沥青与石料结合力降低，进而影响温拌沥青混合料的路用性能。为了避免该硅藻土无机填料析出的问题，该专利技术中需要加入抗剥落剂，而抗剥落剂的加入会导致温拌沥青添加剂的成本升高。技术实现要素：本发明针对现有技术中由于采用聚乙烯蜡和氯化石蜡-70作为温拌沥青添加剂，使得温拌沥青混合料存在低温性能差的问题，而无机添加剂与其它有机添加剂共同作为温拌沥青添加剂时，还存在相容性差的问题，进而提供了一种低温性能好、相容性好、成本低、环保的温拌沥青添加剂及其制备方法。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种温拌沥青添加剂，包括如下原料：粉状固体物、费-托蜡、支化型高分子聚合物和N,N’-亚乙基双硬脂酰胺；其中，所述粉状固体物是由含油污泥经油泥热萃取脱水工艺处理后分离出的固体产物。所述的温拌沥青添加剂，以质量百分比计，配方包括：粉状固体物：50wt%～96wt%；费-托蜡：2wt%～20wt%；支化型高分子聚合物：1wt%～10wt%；N,N’-亚乙基双硬脂酰胺：1wt%～20wt%。所述的温拌沥青添加剂，以质量百分比计，配方包括：粉状固体物：65wt%～88wt%；费-托蜡：5wt%～15wt%；支化型高分子聚合物：3wt%～8wt%；N,N’-亚乙基双硬脂酰胺：4wt%～12wt%。所述粉状固体物的粒径范围为0.02～1mm。所述粉状固体物是由含油污泥经油泥热萃取脱水工艺处理后分离出的固体产物。所述油泥热萃取脱水工艺步骤如下：将含油污泥送入离心机中，同时向离心机中加入絮凝剂，絮凝剂的加入量使最终粉状固体物中含有絮凝剂0.005wt%～1wt%，含油污泥经过离心处理后进入萃取过程；将离心后的含油污泥与萃取剂按质量比（1：1）～（1：80），优选（1：30）～（1：50），进行混合，在压力为常压，加热温度为95℃~120℃条件下进行萃取，萃取时间为8小时~12小时，含油污泥中的油和固体物转移到萃取剂中，经分离后，得到固体沉淀物；所述固体沉淀物再在操作压力为常压，加热温度为100℃~140℃条件下进行汽提脱油处理，处理时间：0.5小时~3.0小时，经汽提脱油处理后得到所述粉状固体物。所述的絮凝剂为苯乙烯磺酸盐、木质磺酸盐、丙烯酸、甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙、聚丙烯酰胺、淀粉及其衍生物、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、椰油酰胺丙基甜菜碱、油酸聚氧乙烯酯、醇醚磷酸酯、生物絮凝剂中的一种或几种混合物。在粉状固体物制备过程中，所加入的絮凝剂最终基本留在粉状固体物中。所述萃取剂的沸程为100℃~600℃宽沸点油，优选100℃~250℃；其中，所述宽沸点油为采用一种或多种馏分油调配得到，或采用含油污水处理过程中回收的符合沸点范围的污油。所述含油污泥中一般含有油、固、水三相。以质量百分比计，所述含油污泥中油含量为3wt%~95wt%，固含量为2wt%~95wt%，水含量2wt%~95wt%。所述的含油污泥可以有以下来源但不局限于以下来源：比如，原油开采产生的含油污泥、油田集输过程产生的含油污泥、炼油厂污水处理场产生的含油污泥等。所述粉状固体物，以质量百分比计，由如下组分组成：无机物组分60wt%~80wt%，有机物组分20wt%~40wt%；其中，所述无机物组分主要源于含油污泥中的固体成分，比如SiO2,、Al2O3等；所述有机物组分主要源于含油污泥中的油以及絮凝剂，比如沥青质、胶质、絮凝剂组分等。所述支化型高分子聚合物是由丁二烯、苯乙烯及异戊二烯单体通过聚合及偶联反应合成的分子量在1000~20000的支化型高分子聚合物。所述支化型高分子聚合物为星形支化高分子聚合物。进一步地，本发明还提供了所述温拌沥青添加剂的制备方法，包括如下步骤：将粉状固体物、费-托蜡、支化型高分子聚合物、N,N’-亚乙基双硬脂酰胺按配比投入螺杆挤出机，在温度为80℃～110℃条件下混合均匀挤出成品，即得到沥青混合料温拌添加剂。本发明所述温拌沥青添加剂与现有技术相比具有如下优点：（1）本发明所述温拌沥青添加剂，以含油污泥经热萃取脱水工艺处理后分离出的粉状固体物代替现有技术中硅藻土等无机填料，作为温拌沥青添加剂原料，由于该粉状固体物属于油包土结构，粉状固体物的表面被有机物质包覆，不需要另外添加抗剥落剂，即可与温拌沥青添加剂中其它组分形成良好的互容，尤其是与支化型高分子聚合物共同作用时，由于支化型高分子聚合物能够在凝固态与沥青中的大分子之间形成稳定的具有空间网络结构的胶体体系，粉状固体物能够填充于该网络结构中，有利于提高延度，提高抗低温开裂性能，从而很好地解决现有技术中无机填料易析出，导致温拌沥青混合物路用性能差的问题，另一方面，由于该粉状固体物为含油污泥回收物，具有环保、成本低等优点；此外，支化型高分子聚合物还具有适当长度的支链结构，在高温剪切时，其长度不足以使支链本身发生缠结，使得分子间距增大，分子间相互作用力减弱，使体系剪切粘度降低，其与N,N’-亚乙基双硬脂酰胺和费-托蜡共同作用时，还能够降低沥青粘度，具有出色的润滑性能，同时增大沥青的延度和60℃粘度，因此在改善温拌沥青混合料施工和易性的同时能够提高其抗低温开裂性能和抗车辙变形能力；本发明所述温拌沥青添加剂中，各组分协同作用，可以起到加和增效的作用，应用此温拌添加剂制备的温拌沥青混合料，拌和及成型温度均低于135℃，具有明显降低拌合温度和成型温度的优点，且其混合料各项性能与热拌沥青相当。（2）本发明所述温拌沥青添加剂，进一步限定以质量百分比计，所述温拌沥青添加剂配方包括：粉状固体物：50wt%～96wt%；费-托蜡：2wt%～20wt%；支化型高分子聚合物：1wt%～10wt%；N,N’-亚乙基双硬脂酰胺：1wt%～20wt%，在上述百分比条件下，各组分之间的协同作用能够达到优良的温拌效果。尤其是进一步优选粉状固体物65wt%～88wt%，费-托蜡：5wt%～15wt%，支化型高分子聚合物：3wt%～8wt%，N,N’-亚乙基双硬脂酰胺：4wt%～12wt%，制备得到的温拌沥青添加剂用于制备温拌沥青时，可以降低摊铺以及碾压的温度，施工时气体排放明显减少，环保效益显著，在提高温拌沥青混合料高温抗车辙的同时还能提高抗水损害能力，可有效延长路面的使用寿命。（3）本发明所述温拌沥青添加剂，进一步限定粉状固体物由60wt%~80wt%的无机物组分，20wt%~40wt%的有机物组分组成；其中，所述无机物组分含有SiO2和Al2O3，所述有机物组分含有沥青质、胶质、絮凝剂组分，由于有机物组分中的絮凝剂组分能够与沥青形成胶结作用，可以起到加强沥青矿粉胶结料体系的相互结合力，进而可以改变沥青混合料对温度变化的敏感性，改善沥青与石料的抗剥离性能，从而延长了道路的使用寿命。具体实施方式以下结合实施例，对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。本发明所述实施例中所用原材料如非特制，均为市售产品。实施例1本实施例中所述温拌沥青添加剂，以下质量百分比计，配方如下：粉状固体物：96wt%；其中，粉状固体物中无机物组分占80wt%，有机物组分占20wt%；费-托蜡：3wt%；支化型高分子聚合物（分子量20000）：1wt%；N,N’-亚乙基双硬脂酰胺：1wt%；本实施例中粉状固体物是含油污泥（其中油含量为90wt%，固含量为5wt%）经过油泥热萃取脱水工艺得到的，过程如下：将含油污泥送入离心机中，同时向离心机中加入絮凝剂即聚丙烯酰胺，絮凝剂的加入量使最终粉状固体物中含有絮凝剂0.03wt%，含油污泥经过离心处理后进入萃取过程；将离心后的含油污泥与萃取剂按质量比1：60进行混合，在压力为常压，加热温度为95℃条件下进行萃取，萃取时间为12小时，含油污泥中的油和固体物转移到萃取剂中，经分离后，得到固体沉淀物；所述固体沉淀物再在操作压力为常压，加热温度为140℃条件下进行汽提脱油处理，处理时间：0.5小时，经汽提脱油处理后得到粒径范围为0.02~1mm的粉状固体物。所得固体物料中，有机物组分的含量为20wt%，无机物组分的含量为80wt%。其中所用的萃取剂为航空煤油、轻柴油和重柴油混合调配得到沸点为100℃~600℃的宽沸点油。实施例2本实施例中所述温拌沥青添加剂，以下质量百分比计，配方如下：粉状固体物：88wt%，其中，粉状固体物中无机物组分占75wt%，有机物组分占25wt%；费-托蜡：5wt%；支化型高分子聚合物（分子量9000）：3wt%；N,N’-亚乙基双硬脂酰胺：4wt%；本实施例中所述粉状固体物的制备方法如下：将含油污泥（其中油含量为69wt%，固含量为24wt%）送入离心机中，同时向离心机中加入絮凝剂即油酸聚氧乙烯酯，絮凝剂的加入量使最终粉状固体物中含有絮凝剂0.05wt%，含油污泥经过离心处理后进入萃取过程；将离心后的含油污泥与萃取剂按质量比1：50进行混合，在压力为常压，加热温度为115℃条件下进行萃取，萃取时间为9小时，含油污泥中的油和固体物转移到萃取剂中，经分离后，得到固体沉淀物；所述固体沉淀物再在操作压力为常压，加热温度为130℃条件下进行汽提脱油处理，处理时间：1小时，经汽提脱油处理后得到粒径范围为0.02~1mm的粉状固体物。所得固体物料中，有机物组分的含量为25wt%，无机物组分的含量为75wt%。其中所用的萃取剂为航空煤油、轻柴油和重柴油混合调配得到沸点为100℃~600℃的宽沸点油。实施例3本实施例中所述温拌沥青添加剂，以下质量百分比计，配方如下：粉状固体物：74.2wt%：其中，粉状固体物中无机物组分占70wt%，有机物组分占30wt%；费-托蜡：9.2wt%；星型支化型高分子聚合物（分子量6000）：5.8wt%；N,N’-亚乙基双硬脂酰胺：10.8wt%；本实施例中所述粉状固体物的制备方法如下：将含油污泥（其中油含量为43wt%，固含量为48wt%）送入离心机中，同时向离心机中加入絮凝剂即椰油酰胺丙基甜菜碱和木质磺酸盐的混合物（两者质量比为2:1），絮凝剂的加入量使最终粉状固体物中含有絮凝剂0.6wt%，含油污泥经过离心处理后进入萃取过程；将离心后的含油污泥与萃取剂按质量比1：40进行混合，在压力为常压，加热温度为110℃条件下进行萃取，萃取时间为10小时，含油污泥中的油和固体物转移到萃取剂中，经分离后，得到固体沉淀物；所述固体沉淀物再在操作压力为常压，加热温度为120℃条件下进行汽提脱油处理，处理时间：1.5小时，经汽提脱油处理后得到粒径范围为0.02~1mm的粉状固体物。所得固体物料中，有机物组分的含量为30wt%，无机物组分的含量为70wt%。其中所用的萃取剂为航空煤油、轻柴油和重柴油混合调配得到沸点为100℃~600℃的宽沸点油。实施例4本实施例中所述温拌沥青添加剂，以下质量百分比计，配方如下：粉状固体物：65wt%；其中，粉状固体物中无机物组分占72wt%，有机物组分占28wt%；费-托蜡：15wt%；星型支化型高分子聚合物（分子量18000）：8wt%；N,N’-亚乙基双硬脂酰胺：12wt%；本实施例中所述粉状固体物的制备方法如下：将含油污泥（其中油含量为69wt%，固含量为24wt%）送入离心机中，同时向离心机中加入絮凝剂即醇醚磷酸酯，絮凝剂的加入量使最终粉状固体物中含有絮凝剂0.1wt%，含油污泥经过离心处理后进入萃取过程；将离心后的含油污泥与萃取剂按质量比1：30进行混合，在压力为常压，加热温度为100℃条件下进行萃取，萃取时间为11小时，含油污泥中的油和固体物转移到萃取剂中，经分离后，得到固体沉淀物；所述固体沉淀物再在操作压力为常压，加热温度为110℃条件下进行汽提脱油处理，处理时间：2小时，经汽提脱油处理后得到粒径范围为0.02~1mm的粉状固体物。所得固体物料中，有机物组分的含量为28wt%，无机物组分的含量为72wt%。其中所用的萃取剂为航空煤油、轻柴油和重柴油混合调配得到沸点为100℃~600℃的宽沸点油。实施例5沥青混合料温拌添加剂，以质量百分比计，配方如下：粉状固体物：60.2wt%；其中，粉状固体物中无机物组分占65wt%，有机物组分占35wt%；费-托蜡：14.5wt%；星型支化型高分子聚合物（分子量15000）：7wt%；N,N’-亚乙基双硬脂酰胺：18.3wt%；本实施例中所述粉状固体物的制备方法如下：将含油污泥（其中油含量为69wt%，固含量为24wt%）送入离心机中，同时向离心机中加入絮凝剂即脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵，絮凝剂的加入量使最终粉状固体物中含有絮凝剂0.2wt%，含油污泥经过离心处理后进入萃取过程；将离心后的含油污泥与萃取剂按质量比1：20进行混合，在压力为常压，加热温度为120℃条件下进行萃取，萃取时间为8小时，含油污泥中的油和固体物转移到萃取剂中，经分离后，得到固体沉淀物；所述固体沉淀物再在操作压力为常压，加热温度为100℃条件下进行汽提脱油处理，处理时间：2.5小时，经汽提脱油处理后得到粒径范围为0.02~1mm的粉状固体物。所得固体物料中，有机物组分的含量为35wt%，无机物组分的含量为65wt%。其中所用的萃取剂为航空煤油、轻柴油和重柴油混合调配得到沸点为100℃~600℃的宽沸点油。实施例6沥青混合料温拌添加剂，以质量百分比计，配方如下：粉状固体物：50wt%；其中，粉状固体物中无机物组分占60wt%，有机物组分占40wt%；费-托蜡：20wt%；星型支化型高分子聚合物（分子量12000）：10wt%；N,N’-亚乙基双硬脂酰胺：20wt%；本实施例中所述粉状固体物的制备方法如下：将含油污泥（其中油含量为69wt%，固含量为24wt%）送入离心机中，同时向离心机中加入絮凝剂即聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙和聚丙烯酰胺的混合物（三者质量比为1:1:1），絮凝剂的加入量使最终粉状固体物中含有絮凝剂0.01wt%，含油污泥经过离心处理后进入萃取过程；将离心后的含油污泥与萃取剂按质量比1：20进行混合，在压力为常压，加热温度为120℃条件下进行萃取，萃取时间为8小时，含油污泥中的油和固体物转移到萃取剂中，经分离后，得到固体沉淀物；所述固体沉淀物再在操作压力为常压，加热温度为100℃条件下进行汽提脱油处理，处理时间：3小时，经汽提脱油处理后得到粒径范围为0.02~1mm的粉状固体物。所得固体物料中，有机物组分的含量为40wt%，无机物组分的含量为60wt%。所述萃取剂为污水场含油污水经过调节隔油池、加压溶气气浮、油水分离器处理后回收的，沸点为100℃~600℃的污油；此外，本发明所述支化型高分子聚合物可以采用符合分子量规定的市售的星形支化高分子聚合物。当然也可以按照文献《氮官能化多锂引发合成星形苯乙烯-异戊二烯-丁二烯共聚物的微观结构和玻璃花转变温度》（王正胜等，合成橡胶工业，2007年5月15日，30（3），175~178页）和《氮官能化多锂引发丁二烯/异戊二烯/苯乙烯聚合动力学》（王正胜等，合成橡胶工业，2006年11月15日，29（6），419~423页）规定的制备方法合成上述所有实施例中所述支化型高分子聚合物。具体制备方法可参考如下：(1)首先采用摩尔比为1:1的HMI和正丁基锂反应，生成LHMI（即六亚甲基亚氨基锂），在此基础上加入DVB(即二乙烯基苯)，合成引发剂Li;(2)在5L不锈钢釜中进行聚合，以丁二烯（Bd）、异戊二烯（Ip）、苯乙烯（St）为单体，质量分数为10%，引发剂的初始浓度（以单体计）为7.69×10-4mol/L，用精制氮气将环己烷压入已经反复充氮、排空的聚合釜中，按照计量一次加入精制的环己烷、St、Ip和Bd，加入极性调节剂N,N,N’,N’-四甲基乙二胺（TMEDA），待釜内温度升至50℃后，用正丁基锂破杂，然后加入计量的引发剂Li反应4h后，用乙醇终止，加入质量分数为1%的防老剂264用工业乙醇沉降出聚合物后，再于100℃下滚干至质量恒定，得到星形支化高分子聚合物。本发明还进一步提供了上述所有实施例中温拌沥青添加剂的制备方法，具体制备步骤如下：将粉状固体物、费-托蜡、支化型高分子聚合物、N,N’-亚乙基双硬脂酰胺按配比投入螺杆挤出机，在温度为80℃～110℃条件下混合均匀挤出成品，即得到沥青混合料温拌添加剂。对比例1本发明还进一步提供了以
背景技术：
中所述文献CN103242666A提供的温拌沥青添加剂的配方做为对比例1，制备得到了温拌沥青添加剂，具体配方如下：聚乙烯蜡15份，氯化石蜡-7015份，硅藻土50份，硬脂酰胺2份，固态抗剥落剂4份，所述聚乙烯蜡的熔点优选为110℃，所述固态抗剥落剂为木质素磺酸钠。本对比例中所述温拌沥青添加剂的制备方法如下：分别将聚乙烯蜡和硬脂酰胺研磨成粒径不大于0.075mm的微粉，然后将氯化石蜡-70、硅藻土、抗剥落剂和研磨后的聚乙烯蜡及硬脂酰胺一起置于高速球磨机中，以500r/min的球磨速率球磨30min，得到温拌沥青添加剂。实验例按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）规定的方法，分别将实施例1~6和对比例1中制备的温拌沥青添加剂，用本发明的沥青混合料的制备方法，均按照沥青用量的5wt%，投入沥青混合料中，制备成沥青混合料试件A、B、C、D、E、F、G。本试验采用90#A级沥青，油石比（沥青混合料中沥青与石料质量比的百分数）为5.1%，石料的级配见表1，性能评价结果见表2。具体拌和过程如下：1、按设定量称取石料在170℃的烘箱中加热4小时，沥青在150℃烘箱中加热4小时，拌和机温度设定为150℃。2、将粗石料在设定温度下先加入拌和机，均匀搅拌1分钟。3、将沥青混合料添加剂加入拌和机，拌和1分钟，再加入沥青，于设定温度下继续拌和3分钟。表1石料粒径级配表。粒径/mm16～13.213.2～9.59.5～4.754.75～2.362.36～1.181.18～0.60.6～0.30.3～0.150.15～0.075小于0.075实施例1~6和对比例1，比例/wt%4.6222414.114.76.34.24.35.8--表2沥青混合料性能测试结果。项目拌和温度/℃成型温度/℃稳定度/kN浸水残留稳定度比（%）冻融劈裂残留强度比（%）低温破坏应变（με）60℃动稳定度（次/mm）A13412211.686.582.623581332B13012010.384.780.922061307C1261139.885.279.322401261D13011810.385.580.022191356E13212010.586.681.023241327F1281149.685.880.522251285G1371267.976.272.416281211热拌15313710.987.283.922051372技术标准*----≥8≥80≥75≥2000≥1000试验数据表明，用本发明沥青混合料温拌添加剂代替硅藻土制备的沥青混合料，在拌和与试件成型温度相对于热拌沥青混合料明显降低15～30℃的情况下，各项性能指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的要求。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。当前第1页1 2 3