本发明涉及道路工程建设领域，具体涉及一种温拌沥青改性剂及其制备方法。
背景技术：
热拌沥青混合料是国内外高速公路建设中使用最为广泛的铺装材料，其最大的缺点在于混合料的拌和及摊铺、碾压需要较高的温度，这不仅会消耗大量的能源，而且在施工过程中会排放大量的有毒气体，产生大量粉尘，对周围环境及施工人员造成不可估量的伤害。此外，沥青在高温加热过程中会发生老化，影响混合料的性能。为解决上述问题，现有技术中有采用温拌沥青混合料作为公路的铺装材料，温拌沥青(120℃～150℃)混合料是介于热拌(150℃～180℃)沥青混合料和冷拌(10℃～40℃)沥青混合料之间，性能与热拌沥青混合料相差不大的新型沥青混合料。这种方法不仅减少了能源的消耗，而且能够减少有毒气体的排放，避免施工过程中的施工人员的伤害和环境污染。因此，国内外加大了对沥青温拌剂的研究，希望研究出一种能够在很大程度上缓和沥青的老化、同时能够改善沥青的理化性质、降低沥青的高温粘度，提高沥青混合料的流动性。目前，温拌沥青混合料中常用的温拌剂有以下几种：(1)新型聚烯烃类温拌剂sasobit，其特点是，可降低温度15～30℃，能够显著提高沥青混合料的高温性能，对基质沥青混合料的动稳定度的平均提高幅度在90％以上，但价格较高；(2)表面活性剂类evotherm，其特点是，可降温10～60℃，降温性能较好，到对于混合料的高温性能的影响并不显著；(3)合成沸石aspha-min，其特点是，可降温20～30℃，能够提高混合料的压实性能，但混合料的tsr值有所降低，不能满足规范要求。可见，由于不同温拌剂在不同路况下的路用性能不同，工程应用中温拌剂的选择没有统一的参考标准，缺乏相应的技术指标，各种温拌剂的适用性有限。此外，现有温拌剂价格昂贵，致使道路初建成本提高，严重阻碍了温拌沥青混合料的推广与应用。技术实现要素：针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种温拌沥青改性剂，解决了现有技术中温拌沥青改性剂适用性差、成本高等问题。为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种温拌沥青改性剂，以混合物重量百分比计，包括烷烃油50～60％、聚合物16～20％、废橡胶裂解油10～15％、废塑料裂解蜡8～11％、添加剂2～6％。还包括制备上述的一种温拌沥青改性剂的制备方法，包括如下步骤：1)按重量百分比称取烷烃油、聚合物、废橡胶裂解油、废塑料裂解蜡、添加剂各组分；2)将步骤1)中称取的烷烃油及橡胶裂解油进行混合并加热升温至100～120℃；3)在步骤2)的混合物中的加入步骤1)中称取的聚合物改性剂，温度控制在100～120℃范围内，采用高速剪切机搅拌60～120min，使加入的聚合物全部溶解；4)将步骤3)中的混合物降温至40-60℃温度范围内继续加入步骤1)中称取的添加剂，人工搅拌并保温10min，再加入步骤1)中称取的废塑料裂解蜡，高速剪切机搅拌60～120min，冷却至常温。相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：1、本发明研发的是一种高分子聚合物温拌剂，这种温拌剂不仅对基质沥青降粘效果显著，大大降低基质沥青混合料的拌和、摊铺和碾压温度，与普通基质沥青混合料相比，所有施工操作温度至少可降低50℃，具有节能减排的环境效益。2、本发明研发的温拌沥青改性剂与矿料混合，混合后的沥青混合料其低温抗裂性能得到了很大的改善，而且能够保证其高温性能与sasobit温拌沥青混合料相当，但相比于sasobit等温拌剂，加入本发明的温拌沥青改性剂得到的沥青混合料的集料加热温度、拌和温度更低，同时本发明的温拌沥青改性剂成本更低，更加节约施工成本，具有非常乐观经济效益。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不局限于实施例所表示的范围。一种温拌沥青改性剂，以混合物重量百分比计，包括烷烃油50～60％、聚合物16～20％、废橡胶裂解油10～15％、废塑料裂解蜡8～11％、添加剂2～6％。所述烷烃油包括c16～c31的正异构烷烃的混合物、c11-c17的高沸点烃类混合物、c4～c10各族烃类混合物的任意一种或多种。所述废塑料裂解蜡是废旧聚丙烯裂解蜡具体的为分子量2000-5000。所述聚合物为聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)、乙烯-辛烯共聚物(poe)、丁苯橡胶(sbr)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(sbs)中的任意一种或多种。所述添加剂为芳香烃类有机溶剂，包括苯、甲苯、二甲苯中的任意一种或多种。所述废塑料裂解蜡为废旧聚丙烯通过特殊裂解工艺生产得来高分子裂解蜡，所述的废塑料裂解蜡为分子量2000-5000的聚丙烯蜡/高分子蜡。制备上述的一种温拌沥青改性剂的制备方法，包括如下步骤：1)按重量百分比称取烷烃油、聚合物、废橡胶裂解油、废塑料裂解蜡、添加剂各组分；2)将步骤1)中称取的烷烃油及橡胶裂解油进行混合并加热升温至100～120℃；3)在步骤2)的混合物中的加入步骤1)中称取的聚合物改性剂，温度控制在100～120℃范围内，采用高速剪切机搅拌60～120min，使加入的聚合物全部溶解；4)将步骤3)中的混合物降温至40-60℃温度范围内继续加入步骤1)中称取的添加剂，人工搅拌并保温10min，最后加入步骤1)中称取的废塑料裂解蜡，高速剪切机搅拌60～120min，冷却至常温。实施例1改性沥青指标数据对比：按照重量百分比，取烷烃油58％，橡胶裂解油10％，聚合物19％，添加剂4％，废塑料裂解蜡9％，组成温拌沥青改性剂的各个组成部分。温拌沥青改性剂的制备：将烷烃油及橡胶裂解油混合并加热升温至100～120℃；加入聚合物改性剂，温度控制在100～120℃范围内，采用高速剪切机1000r/min的速率下搅拌60～120min，使聚合物全部溶解；在40～60℃温度范围内继续加入添加剂，人工搅拌并保温10min，最后加入废塑料裂解蜡，高速剪切机1000r/min搅拌60～120min，冷却至常温，即得温拌沥青改性剂。将温拌沥青改性剂与基质沥青按照质量比为3.8:0.2的比例混合进行沥青的改性，得到的改性沥青与未加改性剂的基质沥青的各个指标数据如表1所示：表1从表1可得，加入本发明研发的温拌沥青改性剂的改性沥青的粘度是明显低于基质沥青的粘度，降低了低温操作下改性沥青的加工条件。同时本改性剂高油分使改性沥青针入度偏大，是为了满足施工降粘，待摊铺碾压后沥青分子重新聚合，可达到沥青路面的路用性能指标。改性沥青混合料与基质沥青混合料实验对比：按照油石比4.0％加入沥青量形成所需的沥青混合料，然后进行试件击实成型实验(马歇尔实验)。实验1：在基质沥青中加入温拌沥青改性剂，按照基质沥青：温拌沥青改性剂质量比为3.8:0.2的比例先进行基质沥青的改性；然后将改性之后的沥青按照油石比4.0％与矿料(集料94％，矿粉6％)按照操作方法进行混合形成沥青混合料。对比实验1：在基质沥青中不加温拌沥青改性剂，直接将基质沥青按照油石比4.8％与矿料(集料95％，矿粉5％)按照操作方法进行混合形成沥青混合料。其中，实验1中沥青混合料的制备：先将沥青加热至100℃，按照配比加入温拌剂，搅拌10min保温，将设计好的配合比的集料加热至指定温度保温，将拌和加至指定温度。然后将集料倒入拌和中搅拌30秒，再加入温拌沥青搅拌120秒，然后加入矿粉继续搅拌60秒，出锅进行试件击实成型。对比实验1中沥青混合料的制备：将设计好的配合比的集料加热至指定温度保温，将拌和加至指定温度。然后将集料倒入拌和中搅拌30秒，再加入温拌沥青搅拌120秒，然后加入矿粉继续搅拌60秒，出锅进行试件击实成型。测得实验1中的沥青混合料在形成过程中及运用在路面铺设过程中的各步骤的检测温度与对比实验1中的沥青混合料在形成过程中及运用在路面铺设过程中的各步骤的检测温度如表2所示：沥青混合料集料加热温度/℃拌和温度/℃摊铺/℃碾压/℃实验112012010065对比实验117017013570表2测得实验1中的沥青混合料与对比实验1中沥青混合料马歇尔试件的技术指标如表3所示(将同样的沥青混合料做三次平行对比实验)：表3实施例2改性沥青指标数据对比：温拌沥青改性剂的组分及比例：烷烃油50％，橡胶裂解油15％，聚合物20％，添加剂6％，废塑料裂解蜡9％，以上比例按重量计算。温拌沥青改性剂的制备：将烷烃油及橡胶裂解油混合并加热升温至100～120℃；加入聚合物改性剂，温度控制在100～120℃范围内，采用高速剪切机1000r/min的速率下搅拌60～120min，使聚合物全部溶解；在40～60℃温度范围内继续加入添加剂，人工搅拌并保温10min，最后加入废塑料裂解蜡，高速剪切机1000r/min搅拌60～120min，冷却至常温，即得温拌沥青改性剂。将温拌沥青改性剂与基质沥青按照质量比为3.6:0.2的比例混合进行沥青的改性，得到的改性沥青与基质沥青的各个指标数据如表4所示：项目单位规范值改性沥青测定指标基质沥青测定指标针入度(25℃)0.1mm60-8092.461延度(5℃，1cm/min)cm>100105133软化点℃>4652.552.5布氏粘度(100℃)pa·s<30.8141.725表4从表4可得，加入本发明研发的温拌沥青改性剂的改性沥青的粘度是明显低于基质沥青的粘度，降低了低温操作下改性沥青的加工条件。同时本改性剂高油分使改性沥青针入度偏大，是为了满足施工降粘，待摊铺碾压后沥青分子重新聚合，可达到沥青路面的路用性能指标。改性沥青混合料与基质沥青混合料实验对比：按照油石比3.8％加入沥青形成所需的沥青混合料，然后进行试件击实成型实验(马歇尔实验)。实验2：在基质沥青中加入温拌沥青改性剂，按照基质沥青：温拌沥青改性剂质量比为3.6:0.2的比例先进行基质沥青的改性；然后将改性之后的沥青按照油石比3.8％与矿料(集料94％，矿粉6％)按照操作方法进行混合形成沥青混合料。对比实验2：在基质沥青中不加温拌沥青改性剂，直接将基质沥青按照油石比4.8％与矿料(集料94％，矿粉6％)按照操作方法进行混合形成沥青混合料。其中，实验2中沥青混合料的制备：先将沥青加热至100℃，按照配比加入温拌剂，搅拌10min保温，将设计好的配合比的集料加热至指定温度保温，将拌和加至指定温度。然后将集料倒入拌和中搅拌30秒，再加入温拌沥青搅拌120秒，然后加入矿粉继续搅拌60秒，出锅进行试件击实成型。对比实验2中沥青混合料的制备：将设计好的配合比的集料加热至指定温度保温，将拌和加至指定温度。然后将集料倒入拌和中搅拌30秒，再加入温拌沥青搅拌120秒，然后加入矿粉继续搅拌60秒，出锅进行试件击实成型。测得实验2中的沥青混合料在形成过程中及运用在路面铺设过程中的各步骤的检测温度与对比实验2的沥青混合料在形成过程中及运用在路面铺设过程中的各步骤的检测温度如表5所示：沥青混合料集料加热温度/℃拌和温度/℃摊铺/℃碾压/℃实验212012010065对比实验217017013570表5测得实验2中的沥青混合料与对比实验2中沥青混合料马歇尔试件的技术指标如表6所示(将同样的沥青混合料做三次平行对比实验)：表6实施例3改性沥青指标数据对比：温拌沥青改性剂的组分及比例：烷烃油60％，橡胶裂解油15％，聚合物12％，添加剂5％，废塑料裂解蜡8％，以上比例按重量计算。温拌沥青改性剂的制备：将烷烃油及橡胶裂解油混合并加热升温至100～120℃；加入聚合物改性剂，温度控制在100～120℃范围内，采用高速剪切机1000r/min的速率下搅拌60～120min，使聚合物全部溶解；在40～60℃温度范围内继续加入添加剂，人工搅拌并保温10min，最后加入废塑料裂解蜡，高速剪切机1000r/min搅拌60～120min，冷却至常温，即得温拌沥青改性剂。将温拌沥青改性剂与基质沥青按照质量比为3.9:0.2的比例混合进行沥青的改性，得到的改性沥青与基质沥青的各个指标数据如表7所示：项目单位规范值改性沥青测定指标基质沥青测定指标针入度(25℃)0.1mm60-80122.362.5延度(5℃，1cm/min)cm>100133128软化点℃>4650.149.5布氏粘度(100℃)pa·s<30.7681.325表7从表7可得，加入本发明研发的温拌沥青改性剂的改性沥青的粘度是明显低于基质沥青的粘度，降低了低温操作下改性沥青的加工条件。同时本改性剂高油分使改性沥青针入度偏大，是为了满足施工降粘，待摊铺碾压后沥青分子重新聚合，可达到沥青路面的路用性能指标。改性沥青混合料与基质沥青混合料实验对比：按照油石比4.1％加入沥青形成所需的沥青混合料，然后进行试件击实成型实验(马歇尔实验)。实验3：在基质沥青中加入温拌沥青改性剂，按照基质沥青：温拌沥青改性剂质量比为3.9:0.2的比例先进行基质沥青的改性；然后将改性之后的沥青按照油石比4.1％与矿料(集料95％，矿粉5％)按照操作方法进行混合形成沥青混合料。对比实验3：在基质沥青中不加温拌沥青改性剂，直接将基质沥青按照油石比4.1％与矿料(集料95％，矿粉5％)按照操作方法进行混合形成沥青混合料。其中，实验3中沥青混合料的制备：先将沥青加热至100℃，按照配比加入温拌剂，搅拌10min保温，将设计好的配合比的集料加热至指定温度保温，将拌和加至指定温度。然后将集料倒入拌和中搅拌30秒，再加入温拌沥青搅拌120秒，然后加入矿粉继续搅拌60秒，出锅进行试件击实成型。对比实验3中沥青混合料的制备：将设计好的配合比的集料加热至指定温度保温，将拌和加至指定温度。然后将集料倒入拌和中搅拌30秒，再加入温拌沥青搅拌120秒，然后加入矿粉继续搅拌60秒，出锅进行试件击实成型。测得实验3中的沥青混合料在形成过程中及运用在路面铺设过程中的各步骤的检测温度与对比实验3的沥青混合料在形成过程中及运用在路面铺设过程中的各步骤的检测温度如表8所示：沥青混合料集料加热温度/℃拌和温度/℃摊铺/℃碾压/℃实验312012010065对比实验317017013570表8测得实验3中的沥青混合料与对比实验3中沥青混合料马歇尔试件的技术指标如表9所示(将同样的沥青混合料做三次平行对比实验)：表9通过表1、表4、表7可以看出，改性沥青(加入本发明研发的温拌沥青改性剂的基质沥青)与普通基质沥青相比较，其各个指标数据相差不大同时也是满足沥青的规定指标的，如表3、表6、表9中的数据所示，采用实验1/2/3与对比实验1/2/3中的沥青混合料进行试件击实成型实验所得到的马歇尔试件的指标也是满足规定值的，通过表2、表5、表8就能明显得出，实验1/2/3中的各个操作步骤的温度及运用在路面铺设过程中的各步骤的温度是明显低于对比实验1/2/3中的各个操作温度，特别是在集料加热温度及拌和温度过程中，加入改性温拌剂的沥青混合料与基质沥青混合料相比降低了50℃，降低了加热过程中的能量消耗，同时较低温度加热也能有效降低沥青混合料中某些有毒、有害物质的挥发，具有节能减排的环境效益；同时在路面的摊铺及碾压过程中的使用温度也有所降低，在降低能耗的同时还有降低操作工具的热稳定性要求。实施例4不同改性沥青各个指标数据对比：温拌沥青改性剂与基质沥青按照质量百分比为3.8:0.2的比例进行混合改性，得到改性沥青1；将sasobit温拌剂与基质沥青按照质量百分比为4.75:0.15的比例进行沥青混合改性，得到对比改性沥青1；改性沥青1与对比改性沥青1的各个指标数据如表10所示：表10通过表10可见，由于改性沥青1与对比沥青1的针入度、延度、软化点以及布氏粘度都相差较大，同时针入度越大，表示沥青越软，粘度越小；延度值越大，表示塑性越好；软化点越高，表示耐热性越好；可得改性沥青1的抗老化程度是大于对比改性沥青1的抗老化程度的。加入不同温拌剂形成的不同改性沥青混合料的实验对比：将改性沥青1按照实施例1中的油石比4.0％(其中改性剂0.2％)与矿料(集料94％，矿粉6％)进行混合成沥青混合料。将对对比改性沥青1按照油石比4.9％(其中改性剂0.14％)与矿料(集料94％，矿粉6％)进行混合成沥青混合料。测得在加入不同改性剂的沥青混合料在形成过程中及运用在路面铺设过程中的各步骤的检测温度与未加温拌改性剂的基质沥青混合料(参见实施例1中表2)在形成过程中及运用在路面铺设过程中的各步骤的检测温度如表11所示：表11实施例5不同改性沥青各个指标数据对比：温拌沥青改性剂与基质沥青按照质量百分比为3.6:0.2的比例进行混合改性，得到改性沥青2；将sasobit温拌剂与基质沥青按照质量百分比为4.75:0.15的比例进行沥青混合改性，得到对比改性沥青2；改性沥青2与对比改性沥青2的各个指标数据如表10所示：表12通过表12可见，由于改性沥青2与对比沥青2的针入度、延度、软化点以及布氏粘度都相差较大，同时针入度越大，表示沥青越软，粘度越小；延度值越大，表示塑性越好；软化点越高，表示耐热性越好；可得改性沥青2的抗老化程度是大于对比改性沥青2的抗老化程度的。加入不同温拌剂形成的不同改性沥青混合料的实验对比：将改性沥青2按照实施例2中的油石比3.8％(其中改性剂0.2％)与矿料(集料94％，矿粉6％)进行混合成沥青混合料。将对比改性沥青2按照油石比4.9％(其中改性剂0.14％)与矿料(集料94％，矿粉6％)进行混合成沥青混合料。测得在加入不同改性剂的沥青混合料在形成过程中及运用在路面铺设过程中的各步骤的检测温度与未加温拌改性剂的基质沥青混合料(参见实施例2中表5)在形成过程中及运用在路面铺设过程中的各步骤的检测温度如表13所示：表13实施例6不同改性沥青各个指标数据对比：温拌沥青改性剂与基质沥青按照质量百分比为3.9:0.2的比例进行混合改性，得到改性沥青3；将sasobit温拌剂与基质沥青按照质量百分比为4.75:0.15的比例进行沥青混合改性，得到对比改性沥青3；改性沥青3与对比改性沥青3的各个指标数据如表10所示：表14通过表14可见，由于改性沥青3与对比沥青3的针入度、延度、软化点以及布氏粘度都相差较大，同时针入度越大，表示沥青越软，粘度越小；延度值越大，表示塑性越好；软化点越高，表示耐热性越好；可得改性沥青3的抗老化程度是大于对比改性沥青3的抗老化程度的。加入不同温拌剂形成的不同改性沥青混合料的实验对比：将改性沥青3按照实施例3中的油石比4.1％(其中改性剂0.2％)与矿料(集料94％，矿粉6％)进行混合成沥青混合料。将对比改性沥青3按照油石比4.9％(其中改性剂0.14％)与矿料(集料94％，矿粉6％)进行混合成沥青混合料。测得在加入不同改性剂的沥青混合料在形成过程中及运用在路面铺设过程中的各步骤的检测温度与未加温拌改性剂的基质沥青混合料(参见实施例3中表8)在形成过程中及运用在路面铺设过程中的各步骤的检测温度如表15所示：表15本发明研发的温拌沥青改性剂与sasobit温拌剂价格对比表如表16所示：表16通过表10、表12、表14可见，采用本发明研发的温拌沥青改性剂形成的改性沥青与加入sasobit温拌剂形成的对比改性沥青相比，改性沥青的各个指标是明显优于对比改性沥青的各个指标，尤其是在沥青延度指标上，对比改性沥青是明显低于改性沥青的，沥青延度是影响沥青的老化度进而影响沥青的使用寿命，对比改性沥青的使用寿命是明显低于改性沥青的使用寿命。通过表11、表13、表13可见，采用油石比相同的改性沥青与对比改性沥青分别形成改性沥青混合料与对比改性沥青混合料相比较，在形成沥青混合料的过程中及混合料在公路上的铺设过程中各个步骤中检测的温度相比较，改性沥青混合料与对比改性沥青混合料相较于未添加温拌改性剂都是有一定幅度的降低作用。从表16可见，sasobit温拌剂是德国进口温拌剂，原料成本高，而本发明研发的温拌剂中的某些组分如：烷烃油、橡胶裂解油，废塑料裂解蜡等是石油分馏的产物，是价格比较低且容易获取的原料，按照现有市场价格，sasobit温拌剂需要39800元每吨，而本发明的温拌沥青改性剂才9234元每吨，sasobit温拌剂是本发明温拌沥青改性剂价格的3倍还要多，证明本发明研发的温拌沥青改性剂具有更好的经济效益。综上可知，本发明研发的温拌沥青改性剂与矿料混合，混合后的沥青混合料其低温抗裂性能得到了很大的改善，而且能够保证其高温性能与sasobit温拌沥青混合料相当，但相比于sasobit等温拌剂，本发明得到的温拌沥青改性剂的成本更低，更加节约施工成本，具有非常乐观经济效益。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。当前第1页12