本发明涉及道路工程材料领域，具体是指一种固体废弃物磷石膏复合改性沥青及其制备方法。
背景技术：
石油沥青被广泛应用在交通运输业(道路、铁路、航空)、建筑业、工业等各部门，但由于其自身的缺陷，如高温易软化，低温易脆裂，耐老化、抗疲劳等性能不太理想，因此，添加改性剂来改善沥青性能是十分有效的途径，其中常用的改性剂为sbs，但是sbs改性沥青中，sbs添加量过大，不仅增加了成本，而且由于sbs是一种大分子的高聚物，其分散在沥青中需要更大的难度，容易造成改性沥青样品的性质不稳定等问题。为此，寻找性能更优、价格更便宜的改性沥青材料成为国内外研究的重点方向。
磷石膏是湿法生产磷酸时产生的工业副产物，每生产1吨磷酸需要排放4.5～5吨磷石膏，我国每年排放量高达0.5亿吨，目前国内磷石膏的堆存量已经超过了2.5亿吨，并且还在不断的增长。堆存这些磷石膏不仅占用大量土地，还易造成环境污染。将磷石膏改性并用于公路建设，不仅可以解决磷石膏的堆存问题，节约占地空间，节约能源，净化环境，对企业发展、社会发展、降低工程成本、保护生态环境都有重要的意义。还能解决公路建设中的筑路材料需求，变废为宝，符合可持续发展战略。
从充分利用资源的角度看，高效回收利用磷石膏、胶粉等固体废弃物是未来道路材料的发展趋势。将磷石膏、胶粉用于改性沥青，最大限度的用于公路工程中，解决磷石膏和胶粉掺入沥青的技术问题，并达到提高道路沥青的使用性能的目标，从而形成废品利用、环境保护和改善道路性能的三赢局面。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种固体废弃物磷石膏复合改性沥青及其制备方法，该方法包括向加热熔化的石油重交沥青中投入磷石膏、多聚磷酸、橡胶粉、高分子聚合物、偶联剂、交联剂，通过搅拌混合后制得复合改性沥青材料。本发明提供的具体技术方案为：一种固体废弃物磷石膏复合改性沥青制备方法，包括如下重量比例的原料成分：石油重交沥青80％-90％，磷石膏3％-5％、多聚磷酸1％-3％、橡胶粉3％-8％、高分子聚合物2％-4％、偶联剂0.5％-1％以及交联剂0.5％-1％；
具体制作方法如下：
a.将石油重交沥青加热到180～190℃，待其熔化后再向其中投入磷石膏和高分子聚合物，并采用剪切式搅拌头搅拌1-2h；
b.在130～190℃的条件下，向步骤a)处理过的物料中投入胶粉并搅拌1-2h；
c.在130～190℃的条件下，向步骤b)处理过的物料中投入多聚磷酸、偶联剂和交联剂并搅拌2-6小时，制得所述复合改性沥青。
优选的，所述磷石膏采用湿法磷酸生产过程中产生的废渣磷石膏，经过煅烧去除水分后的干燥石膏产品。
优选的，所述多聚磷酸是指磷酸浓度(以h3po4计)105％-115％的多聚磷酸产品。
优选的，所述橡胶粉是指废旧橡胶制品经粉碎处理而得到的粉末。
优选的，所述高分子聚合物是丁苯热塑橡胶、热塑性聚氨酯橡胶、松香树脂和石油树脂中的一种或者几种的混合物。
优选的，所述偶联剂是铝酸酯、硅烷、钛酸酯中的一种。
优选的，所述交联剂为硫磺，或者是硫磺与马来酸酐的混合物。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明在原料选取方面，主要采用工业回收废弃料(磷石膏、胶粉)、高分子聚合物和多聚磷酸为改性剂，结合少量的偶联剂和交联剂。根据具体的道路指标要求，制备出满足要求的性价比高的改性配方。本发明产品通过使用磷石膏、胶粉两种工业回收废弃料和多聚磷酸、高分子聚合物、偶联剂、交联剂等其他改性剂，达到降低道路沥青的改性成本、减少环境污染，而且制备得到的改性沥青的软化点大于75℃，25℃针入度为40～60/0.1mm，5℃延度大于30cm。
本发明通过充分利用固体废弃物磷石膏和胶粉来改性沥青，不仅解决磷石膏、胶粉等固体废弃物的处理问题，降低了环境污染，而且还能进一步提高道路沥青的路用性能，降低道路建设的原料成本，从达到废品利用、环境保护和改善道路性能的多重目的。该工艺简单易行、便于操作，适合于工业化生产。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明。
一种固体废弃物磷石膏复合改性沥青制备方法，包括如下重量比例的原料成分：石油重交沥青80％-90％，磷石膏3％-5％、多聚磷酸1％-3％、橡胶粉3％-8％、高分子聚合物2％-4％、偶联剂0.5％-1％以及交联剂0.5％-1％；
其中所述磷石膏采用湿法磷酸生产过程中产生的废渣磷石膏，经过煅烧去除水分后的干燥石膏产品；所述多聚磷酸是指磷酸浓度(以h3po4计)105％-115％的多聚磷酸产品；所述橡胶粉是指废旧橡胶制品经粉碎处理而得到的粉末；所述高分子聚合物是丁苯热塑橡胶、热塑性聚氨酯橡胶、松香树脂和石油树脂中的一种或者几种的混合物；所述偶联剂是铝酸酯、硅烷、钛酸酯中的一种；所述交联剂为硫磺，或者是硫磺与马来酸酐的混合物。
具体制作方法如下：
a.将石油重交沥青加热到180～190℃，待其熔化后再向其中投入磷石膏和高分子聚合物，并采用剪切式搅拌头搅拌1-2h；
b.在130～190℃的条件下，向步骤a)处理过的物料中投入胶粉并搅拌1-2h；
c.在130～190℃的条件下，向步骤b)处理过的物料中投入多聚磷酸、偶联剂和交联剂并搅拌2-6小时，制得所述复合改性沥青。
实施案例一
首先准备如下重量比例的原料成分：石油重交沥青84.5％，磷石膏5％、多聚磷酸1％、橡胶粉4.5％、高分子聚合物4％、偶联剂0.5％以及交联剂0.5％；
按照以下步骤制得复合改性沥青：
a.将石油重交沥青加热到190℃，待其熔化后再向其中投入磷石膏和高分子聚合物，并采用剪切式搅拌头搅拌2h；
b.在150℃的条件下，向步骤a)处理过的物料中投入胶粉并搅拌1h；
c.在130℃的条件下，向步骤b)处理过的物料中投入多聚磷酸、偶联剂和交联剂并搅拌5小时，制得所述复合改性沥青样品1，所述样品1技术指标见表1。
实施案例二
首先准备如下重量比例的原料成分：石油重交沥青82％，磷石膏5％、多聚磷酸2％、橡胶粉5％、高分子聚合物4％、偶联剂1％以及交联剂1％；
按照以下步骤制得复合改性沥青：
a.将石油重交沥青加热到190℃，待其熔化后再向其中投入磷石膏和高分子聚合物，并采用剪切式搅拌头搅拌2h；
b.在150℃的条件下，向步骤a)处理过的物料中投入胶粉并搅拌2h；
c.在140℃的条件下，向步骤b)处理过的物料中投入多聚磷酸、偶联剂和交联剂并搅拌6小时，制得所述复合改性沥青样品2，所述样品2技术指标见表1。
实施案例三
首先准备如下重量比例的原料成分：石油重交沥青80％％，磷石膏4％、多聚磷酸2％、橡胶粉8％、高分子聚合物4％、偶联剂1％以及交联剂1％；
按照以下步骤制得复合改性沥青：
a.将石油重交沥青加热到180℃，待其熔化后再向其中投入磷石膏和高分子聚合物，并采用剪切式搅拌头搅拌2h；
b.在160℃的条件下，向步骤a)处理过的物料中投入胶粉并搅拌2h；
c.在130℃的条件下，向步骤b)处理过的物料中投入多聚磷酸、偶联剂和交联剂并搅拌6小时，制得所述复合改性沥青样品3，所述样品3技术指标见表1。
实施案例四
首先准备如下重量比例的原料成分：石油重交沥青87％，磷石膏3％、多聚磷酸1％、橡胶粉5％、高分子聚合物3％、偶联剂0.5％以及交联剂0.5％；
按照以下步骤制得复合改性沥青：
a.将石油重交沥青加热到180℃，待其熔化后再向其中投入磷石膏和高分子聚合物，并采用剪切式搅拌头搅拌1.5h；
b.在160℃的条件下，向步骤a)处理过的物料中投入胶粉并搅拌1h；
c.在130℃的条件下，向步骤b)处理过的物料中投入多聚磷酸、偶联剂和交联剂并搅拌5小时，制得所述复合改性沥青样品4，所述样品4技术指标见表1。
实施案例五
首先准备如下重量比例的原料成分：石油重交沥青90％，磷石膏3％、多聚磷酸1％、橡胶粉3％、高分子聚合物2％、偶联剂0.5％以及交联剂0.5％；
按照以下步骤制得复合改性沥青：
a.将石油重交沥青加热到190℃，待其熔化后再向其中投入磷石膏和高分子聚合物，并采用剪切式搅拌头搅拌1h；
b.在180℃的条件下，向步骤a)处理过的物料中投入胶粉并搅拌1h；
c.在180℃的条件下，向步骤b)处理过的物料中投入多聚磷酸、偶联剂和交联剂并搅拌2小时，制得所述复合改性沥青样品5，所述样品5技术指标见表1。
实施案例六
首先准备如下重量比例的原料成分：石油重交沥青85％，磷石膏5％、多聚磷酸1％、橡胶粉4％、高分子聚合物4％、偶联剂0.5％以及交联剂0.5％；
按照以下步骤制得复合改性沥青：
a.将石油重交沥青加热到190℃，待其熔化后再向其中投入磷石膏和高分子聚合物，并采用剪切式搅拌头搅拌1-2h；
b.在180℃的条件下，向步骤a)处理过的物料中投入胶粉并搅拌2h；
c.在130℃的条件下，向步骤b)处理过的物料中投入多聚磷酸、偶联剂和交联剂并搅拌5小时，制得所述复合改性沥青样品6，所述样品6技术指标见表1。
实施案例七
首先准备如下重量比例的原料成分：石油重交沥青82％，磷石膏4％、多聚磷酸2％、橡胶粉7％、高分子聚合物4％、偶联剂0.5％以及交联剂0.5％；
按照以下步骤制得复合改性沥青：
a.将石油重交沥青加热到180℃，待其熔化后再向其中投入磷石膏和高分子聚合物，并采用剪切式搅拌头搅拌1-2h；
b.在160℃的条件下，向步骤a)处理过的物料中投入胶粉并搅拌2h；
c.在140℃的条件下，向步骤b)处理过的物料中投入多聚磷酸、偶联剂和交联剂并搅拌4小时，制得所述复合改性沥青样品7，所述样品7技术指标见表1。
实施案例八
首先准备如下重量比例的原料成分：石油重交沥青83.5％，磷石膏5％、多聚磷酸1％、橡胶粉6％、高分子聚合物3％、偶联剂1％以及交联剂0.5％；
按照以下步骤制得复合改性沥青：
a.将石油重交沥青加热到180℃，待其熔化后再向其中投入磷石膏和高分子聚合物，并采用剪切式搅拌头搅拌2h；
b.在170℃的条件下，向步骤a)处理过的物料中投入胶粉并搅拌2h；
c.在140℃的条件下，向步骤b)处理过的物料中投入多聚磷酸、偶联剂和交联剂并搅拌3小时，制得所述复合改性沥青样品8，所述样品8技术指标见表1。
实施案例九
首先准备如下重量比例的原料成分：石油重交沥青80.5％，磷石膏5％、多聚磷酸1％、橡胶粉8％、高分子聚合物4％、偶联剂0.5％以及交联剂1％；
按照以下步骤制得复合改性沥青：
a.将石油重交沥青加热到190℃，待其熔化后再向其中投入磷石膏和高分子聚合物，并采用剪切式搅拌头搅拌1h；
b.在190℃的条件下，向步骤a)处理过的物料中投入胶粉并搅拌1h；
c.在180℃的条件下，向步骤b)处理过的物料中投入多聚磷酸、偶联剂和交联剂并搅拌4小时，制得所述复合改性沥青样品9，所述样品9技术指标见表1。
表1实施例1-9制备得到的改性沥青各项指标
从表1中可以看出，每个实施案例制备得到的复合改性沥青的软化点都在75℃以上，其它指标也均符合国家标准。本发明通过充分利用固体废弃物磷石膏和胶粉来改性沥青，不仅解决磷石膏、胶粉等固体废弃物的处理问题，降低了环境污染，而且还能进一步提高道路沥青的路用性能，降低道路建设的原料成本，从达到废品利用、环境保护和改善道路性能的多重目的。该工艺简单易行、便于操作，适合于工业化生产。
以上所述仅为本发明专利的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。