一种自愈合沥青及其制备方法与流程

文档序号:13682213阅读:1065来源:国知局

本发明属于道路工程技术领域,具体涉及一种自愈合沥青及其制备方法。



背景技术:

沥青是一种自愈合材料,在温度较高时,沥青在毛细管力的作用下自发地向微裂纹流动,导致裂纹自愈合。在荷载间歇期,沥青的自愈合能够使沥青路面的模量和强度得到(部分)恢复,疲劳寿命得到延长。然而,沥青混合料在拌合、摊铺、压实和服役过程中会发生热氧老化和紫外老化,导致沥青变硬、毛细管流动能力逐渐降低,从而失去裂纹自愈合性能,大大影响了沥青路面的使用性能,缩短了其使用寿命。利用抗老化和软化剂对沥青进行改性能够延缓沥青变硬变脆,从而使沥青保持良好的毛细管流动能力,是改善沥青自愈合性能的有效途经。

掺入普通水滑石和炭黑在一定程度上能够提高沥青的耐老化和自愈合性能,但会使沥青变硬、路用性能有所下降,且水滑石和炭黑等无机粒子与沥青相容性差,导致改性沥青存储稳定性不良。



技术实现要素:

本发明目的在于针对现有技术的不足,提供一种自愈合沥青及其制备方法,该沥青老化后仍具有良好的毛细管流动能力和优良的自愈合性能。

为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:

一种自愈合沥青,由沥青、有机水滑石、炭黑和植物油经熔融共混制备而成,各原料所占质量百分比为:沥青89%~95%,有机水滑石3%~5%,炭黑1%~3%,植物油1%~3%。

按上述方案,所述的有机水滑石为镁铝比3:1的硬脂酸纳改性水滑石,其细度为2500~3500目。

按上述方案,所述炭黑为抗紫外线抗氧化炭黑,其比表面积为2000~3000m2/g。

按上述方案,所述的植物油为花生油,玉米油,大豆油、葵花籽油、亚麻油、蓖麻油、菜子油中的一种或两种的混合。

上述的自愈合沥青的制备方法,包括以下步骤:

1)加热沥青至140~150℃,添加有机水滑石,开动高速剪切机,在3000~4000rpm的转速下高速搅拌30~40min,保持温度和搅拌速率恒定加入炭黑,继续高速搅拌30~45min;

2)在100~120℃下添加植物油并经搅拌机混合均匀,搅拌速率为400~800rpm,搅拌时间为10~15min,得到自愈合沥青。

本发明有机化水滑石与沥青的相容性较好、植物油对沥青的软化作用能够抵消粒子掺入和沥青老化造成的硬化,将有机水滑石、炭黑和植物油复掺到沥青中能够起到双重耐老化作用,因而能够显著提高沥青的自愈合性能。

本发明的有益效果如下:

其一,小粒径有机水滑石容易均匀地分散在沥青中,且其片层结构对热、氧、紫外光具有优良的阻隔和屏蔽作用,能够防止沥青因老化变硬变脆;

其二,抗紫外线抗氧化炭黑具有较高的吸光性,能够将光能转化为热能,从而有效的防止沥青受紫外光照射而产生光氧老化和降解。

其三,植物油能够补充沥青老化过程中损失的轻质组分,赋予沥青良好的毛细管流动性能。

具体实施方式

为了更好地理解本发明,下面结合实施例进一步阐明本发明的内容,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例中所用有机水滑石购买北京泰克莱尔科技有限公司所得,具体位置镁铝比3:1的硬脂酸纳改性水滑石。

实施例1:

将89质量份的沥青a(道路石油沥青,25℃针入度为73dmm,软化点为46.7℃)加热至140℃,添加细度3500目的有机水滑石5质量份,在4000rpm的转速下搅拌30min;保持温度和搅拌速率不变,添加比表面积3500m2/g的抗紫外线抗氧化炭黑3质量份,继续搅拌30min;在120℃下添加大豆油3质量份,保持搅拌速率800rpm,搅拌10min,得到自愈合沥青。

对比样为将该沥青直接在140℃温度下以4000rpm的转速搅拌60min,然后在120℃下以800rpm的转速搅拌10min。

对该自愈合沥青和对比样(不掺入添加剂或只掺入1~2种相同掺量的添加剂)分别进行薄比表面积3000万膜烘箱试验(tfot)和紫外(uv)烘箱辐照试验(紫外光强度为1200μw/cm2,老化温度为60℃,老化时间为7天,下同)。自愈合沥青及对比样老化后的软化点和自愈合临界温度结果见表1。

通过比较可知,tfot和uv老化后,自愈合沥青的软化点明显小于对比样,自愈合沥青老化后没有变硬,且自愈合沥青的自愈合临界温度(沥青表现为近牛顿流体的温度,此时沥青具有优良的自愈合性能)明显小于对比样,说明自愈合沥青在更低的温度下就能实现裂纹自愈合。

表1

实施例2:

将95质量份的沥青b(道路石油沥青,25℃针入度为69dmm,软化点为49.2℃)加热至150℃,添加细度2500目的有机水滑石3质量份,在3000rpm的转速下搅拌30min;保持温度和搅拌速率不变,添加比表面积2500m2/g的抗紫外线抗氧化炭黑1质量份,继续搅拌30min;在100℃下添加大豆油1质量份,保持搅拌速率400rpm,搅拌15min,得到自愈合沥青。

对比样为将该沥青直接在150℃温度下以3000rpm的转速搅拌60min,然后在100℃下以400rpm的转速搅拌15min。

对该自愈合沥青和对比样分别进行薄膜烘箱试验(tfot)和紫外(uv)烘箱辐照试验。自愈合沥青和对比样老化后的软化点和自愈合临界温度结果见表2。

表2

通过比较可知,tfot和uv老化后,自愈合沥青软化点明显小于对比样,自愈合沥青老化后没有变硬,且自愈合沥青的自愈合临界温度明显小于对比样,说明自愈合沥青在更低的温度下就能实现裂纹自愈合。

实施例3:

将92质量份的沥青c(道路石油沥青,25℃针入度为72dmm,软化点为45.2℃)加热至145℃,添加细度3000目的有机水滑石3质量份,在3500rpm的转速下搅拌30min;保持温度和搅拌速率不变,添加比表面积2500m2/g的抗紫外线抗氧化炭黑2质量份,继续搅拌30min;在110℃下添加大豆油3质量份,保持搅拌速率600rpm,搅拌12min,得到自愈合沥青。

对比样为将该沥青直接在145℃温度下以3500rpm的转速搅拌60min,然后在110℃下以600rpm的转速搅拌12min。

对该自愈合沥青和对比样分别进行薄膜烘箱试验(tfot)和紫外(uv)烘箱辐照试验。自愈合沥青和对比样老化后的软化点和自愈合临界温度结果见表3。

表3

通过比较可知,tfot和uv老化后,自愈合沥青软化点明显小于对比样,自愈合沥青老化后没有变硬,且自愈合沥青的自愈合临界温度明显小于对比样,说明自愈合沥青在更低的温度下就能实现裂纹自愈合。

实施例4:

将94质量份的沥青d(道路石油沥青,25℃针入度为55dmm,软化点为55.1℃)加热至140℃,添加细度3500目的有机水滑石2质量份,在3500rpm的转速下搅拌30min;保持温度和搅拌速率不变,添加比表面积3000m2/g的抗紫外线抗氧化炭黑2质量份,继续搅拌30min;在120℃下添加大豆油2质量份,保持搅拌速率500rpm,搅拌15min,得到自愈合沥青。

对比样为将该沥青直接在140℃温度下以3500rpm的转速搅拌60min,然后在120℃下以500rpm的转速搅拌15min。

对该自愈合沥青和对比样分别进行薄膜烘箱试验(tfot)和紫外(uv)烘箱辐照试验。自愈合沥青和对比样老化后的软化点和自愈合临界温度结果见表4。

表4

通过比较可知,tfot和uv老化后,自愈合沥青软化点明显小于对比样,自愈合沥青老化后没有变硬,且自愈合沥青的自愈合临界温度明显小于对比样,说明自愈合沥青在更低的温度下就能实现裂纹自愈合。

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