FRP废弃物改性的沥青及其制备方法与流程

本发明属于建筑材料技术领域，具体内容包括一种FRP废弃物改性沥青和这种FRP改性沥青的制备方法。

背景技术：

FRP废弃物是纤维增强复合塑料纤维的简称，它是以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)作为增强材料，以合成树脂作基体材料，将纤维材料和基质材料按照一定的比例混合后形成的高性能的复合材料。具有比强度高，弹性模量小，抗腐蚀、抗疲劳性能好的优点，可以在酸、碱、氯盐和潮湿环境中长期使用，提高结构的使用寿命。

随着FRP产品的快速发展，产品应用领域不断扩大，品种、产量逐年上升，FRP废弃物也在迅速增加，这里有生产过程中产生的边角废料，也有成型后的废、旧制品。这些废弃物如不及时处理，大量堆集，势必对环境造成污染。为了推进社会经济的可持续发展和保护地球环境不受污染，必须推行资源的循环利用，对FRP废弃物的后续处理成为制约FRP发展的重要因素。

沥青普遍被认为是一种包裹着具有稳定橡胶质的沥青胶团溶解或分散在油脂树脂媒介中形成的界面物质，具有胶体性质。然而，由于提取沥青的原油不同，炼油过程和沥青的使用过程中会出现老化，非常复杂且可变，所以沥青的化学成分没有准确定义。通常认为沥青由两个组分组成，沥青质和树脂，后者则是进一步细分为饱和烃，芳香烃和胶质，沥青质具有高的分子量和大的直径，与沥青中其它的组分不同，不容易与其它物质相容。进一步研究表明，沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，是高黏度有机液体的一种，呈液态，表面呈黑色的黏稠物质。

随着高等级公路交通量增大、车速高、轴载日益重型化以及国产公路普遍沥青含蜡量高、粘结力差、延伸度低、温度敏感性大等性能缺点，导致高等级公路形成各种严重的损坏。

首先是沥青路面水损害破坏严重。所谓沥青路面的水损害破坏，是沥青路面在水分条件下，经受交通载荷和温度胀缩的反复作用，一方面水分逐步浸入到沥青与集料的界面上，同时由于水动力的作用，沥青层逐渐从集料表面剥离，导致集料之间的粘结力丧失而发生路面破坏过程。由于这种破坏作用的存在，导致在春融、梅雨季节及雨季，沥青路面逐渐出现麻面、松散、掉粒等现象。

其次是高温车辙及变形的破坏，在高温地区、大重型车辆频繁超载、重载的路段，车辙已成为沥青路面潜在的最严重破坏形式之一。

再次，高寒地区沥青路面温缩裂缝的破坏，气温骤降是沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力的增长，同时劲度急剧增大，超过混合料的极限强度或极限拉伸应变，便会产生开裂。

最后是优化高速公路的表面功能，尤其是抗湿滑性能不足。公众对道路交通的安全性和舒适性的期望越来越高，路面必须具有良好的抗湿滑性能。

改性沥青是指在沥青中加入橡胶、高分子化合物、细磨橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂)，或对沥青进行再加工，使沥青或沥青的混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。经过改性的沥青，温度敏感性降低，软化点增高，当量脆点降低，从而改善路面的使用性能。目前改性沥青已在高等级路面和机场中得到广泛应用。

在此之前，已有很多研究人员在沥青中添加聚合物、硫磺、橡胶以改善其性能，已经公开的与本申请相关的文献如下。

中国专利CN101250328A(申请号：200810035847.8，该专利利用经“脱硫”的胶粉作为改性剂，在少量的硫化组分存在下，与沥青在130～150℃的反应条件下制备优良的改性沥青，克服了现有技术中陈本偏高，橡胶分散不均匀，稳定性差等缺陷。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有很好的抗变形能力、抗高温性能和抗车辙能力的FRP废弃物改性沥青；本发明另一个目的是提供一种可全面改善沥青的性能的FRP废弃物改性沥青的制备工艺。

技术方案：为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：

一种FRP废弃物改性的沥青，以FRP废弃物作为改性剂对沥青进行改性，其特征在于，按照质量百分比，其组成为：1％～20％的FRP废弃物，80％～99％的沥青。

作为优选方案，以上所述的废弃物改性的沥青，以FRP废弃物作为改性剂对沥青进行改性，其特征在于，按照质量百分比，其组成为20％的FRP废弃物，80％的沥青。

本发明所述的一种FRP废弃物改性沥青的制备方法，其包括以下步骤：

步骤1：按照质量百分比分别称取FRP废弃物和基质沥青；

步骤2：先将基质沥青加热至融化，并保持温度为100～200℃，然后加入FRP废弃物，先人工搅拌，然后剪切机搅拌，然后降温至100～150℃，静置，使其充分溶胀；

步骤3：将步骤2得到的沥青和FRP废弃物混合初料，再次放在剪切机上剪切，直至FRP废弃物均匀分散在沥青中，得到FRP废弃物改性的沥青。

作为优选方案，以上所述的一种FRP废弃物改性沥青的制备方法，其包括以下步骤：

步骤1：按照质量百分比分别称取FRP废弃物和基质沥青；

步骤2：先将基质沥青加热至融化，并保持温度为130～200℃，然后加入FRP废弃物，先人工搅拌10～30min，然后剪切机搅拌30～120min，然后降温至100～150℃，静置30～60min，使其充分溶胀；

步骤3：将步骤2得到的沥青和FRP废弃物混合初料，再次放在剪切机上剪切60～100min，直至FRP废弃物均匀分散在沥青中，得到FRP废弃物改性的沥青。

本发明采用的FRP废弃物是以玻璃纤维或玻璃纤维布为增强材料，以合成树脂(如环氧树脂)作基体材料，将纤维材料和基质材料混合后形成的高性能的复合材料。

有益效果：本发明和现有技术相比具有以下优点：

本发明提供的FRP废弃物改性的沥青，以FRP废弃物作为改性剂，不仅可以充分利用废弃物，变废为宝，还可以明显提高基质沥青的抗高温、抗变形性能，有效提高沥青路面的抗车辙能力，提高使用寿命。

本发明提供的FRP废弃物改性沥青的制备方法，通过大量实验筛选出最佳的加工温度和时间等参数，整个工艺设计合理，可操作性强，生产效率高。

附图说明

图1是本发明提供的不同质量百分比的FRP废弃物改性沥青与未改性的沥青针入度对比变化图。

图2是本发明提供的不同质量百分比的FRP废弃物改性沥青与未改性的沥青软化点对比变化图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1

本发明按表1选用不同配比的FRP废弃物和沥青制备改性沥青；其中基质沥青选用中海36-190#基质沥青，其25℃针入度为99.5(0.1mm)、软化点为36.8℃。采用的FRP废弃物是以玻璃纤维为增强材料，环氧树脂作基体材料，将纤维材料质量百分含量10～30％和基质材料质量百分含量70～90％混合后形成的高性能的复合材料。

具体制备方法为：

步骤1，按照表1不同质量百分比分别称取FRP废弃物和基质沥青，其质量百分比之和为100％。

步骤2，将基质沥青加热至融化，并保持温度在130～200℃，加入FRP废弃物，人工搅拌30min，剪切机搅拌120min，降温至100～150℃，静置60min，使其充分溶胀。

步骤3，将步骤2得到的沥青FRP废弃物混合初料再次放在剪切机上剪切60min，直至FRP废弃物均匀分散在沥青中，分别得到不同配比的FRP废弃物改性的沥青。

以下是基质沥青以及采用本发明技术方案的复合改性沥青实施实例的实验结果，具体的混合配如表1所示：

表1 实验所用改性体系配比

改性沥青的针入度按GB/T0604-2000进行测试，软化点按GB/T0606-2000进行测试，具体实验结果如下：

图1为沥青改性前后针入度的变化图，可以看出，2#～7#FRP废弃物改性沥青的针入度明显降低。说明FRP废弃物改性沥青的抗变形能力得到明显提高，尤其是质量百分比为20的FRP废弃物和80％基质沥青具有很好的抗变形能力。

图2为改性沥青前后软化点的变化图，结果表明，2#～7#FRP废弃物改性沥青的软化点提高。说明FRP废弃物改性沥青的抗高温性能明显提高。尤其的质量百分比为20的FRP废弃物和80％基质沥青具有很好的抗高温性能。

实施例2

取质量百分比99％的基质沥青加热融化，保温在170℃，添加质量百分比1％的FRP废弃物，人工搅拌25min，然后剪切机搅拌90min，降温至130℃，静置50min，使其充分溶胀；将混合初料再次放在剪切机上剪切90min，直至FRP废弃物均匀分散在沥青中，即可。

实施例2制备的FRP改性的沥青，性能检测结果表明其针入度为83.7(0.1mm)，软化的测试温度为50.4℃。

实施例3

取质量百分比96％的基质沥青加热融化，保温在170℃，添加质量百分比4％的FRP废弃物，先人工搅拌25min，然后再剪切机搅拌90min，降温至130℃，静置50min，使其充分溶胀；将混合初料再次放在剪切机上剪切90min，直至FRP废弃物均匀分散在沥青中，即可。

实施例3制备的FRP改性的沥青，性能检测结果表明其针入度为71.2(0.1mm)，软化的测试温度为58.5℃。

实施例4

取质量百分比93％的基质沥青加热融化，保温在170℃，添加质量百分比7％的FRP废弃物，先人工搅拌25min，然后剪切机搅拌90min，降温至130℃，静置50min，使其充分溶胀；将混合初料再次放在剪切机上剪切90min，直至FRP废弃物均匀分散在沥青中，即可。

实施例4制备的FRP改性的沥青，性能检测结果表明其针入度为64.8(0.1mm)，软化的测试温度为65.7℃。

实施例5

取质量百分比90％的基质沥青加热融化，保温在150℃，添加质量百分比10％的FRP废弃物，先人工搅拌30min，再剪切机搅拌120min，降温至130℃，静置50min，使其充分溶胀；将混合初料再次放在剪切机上剪切90min，直至FRP废弃物均匀分散在沥青中，即可。

实施例5制备的FRP改性的沥青，性能检测结果表明其针入度为60.4(0.1mm)，软化的测试温度为73.2℃。

实施例6

取质量百分比85％的基质沥青加热融化，保温在190℃，添加质量百分比15％的FRP废弃物，先人工搅拌30min，再剪切机搅拌120min，降温至130℃，静置50min，使其充分溶胀；将混合初料再次放在剪切机上剪切90min，直至FRP废弃物均匀分散在沥青中，即可。

实施例6制备的FRP改性的沥青，性能检测结果表明其针入度为58.3(0.1mm)，软化的测试温度为77.9℃。

实施例7

取质量百分比80％的基质沥青加热融化，保温在150℃，添加质量百分比20％的FRP废弃物，先人工搅拌30min，再剪切机搅拌120min，降温至130℃，静置50min，使其充分溶胀；将混合初料再次放在剪切机上剪切90min，直至FRP废弃物均匀分散在沥青中，即可。

实施例7制备的FRP改性的沥青，性能检测结果表明其针入度为57.6(0.1mm)，软化的测试温度为80.3℃。

以上表明，本发明制备的沥青，以FRP废弃物作为改性剂改性沥青，不仅可以明显提高基质沥青的抗变形能力、抗高温性能，提高沥青路面的抗车辙能力，还可减少FRP废弃物对环境的污染，取得了非常好的技术效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。