本发明涉及路面沥青的胶粉改性技术与施工和易性改良
技术领域：
，具体涉及一种利用生物油改善橡胶沥青施工和易性的方法。
背景技术：
：由于巨大的交通量需求，每年有大量的橡胶轮胎被收集并堆放处理。然而，这不仅会造成资源浪费，同时也可能会因为自燃现象引起火灾。因此将通过二次加工橡胶轮胎而得到的橡胶粉颗粒一度被认为是有效的路用沥青的改性剂，而应用到道路工程领域。湿法橡胶沥青，是将一定量的橡胶粉与沥青进行混合，在高温下进行反应生成具有一定性质的混合物。与传统沥青胶结料相比，湿法橡胶沥青有很多优点，例如高温抗车辙能力明显提高，路面噪音明显降低，使用寿命明显加长。可是，湿法橡胶沥青的推广却受到了自身较差的施工和易性以及存储稳定性限制。湿法橡胶沥青的施工和易性差是其较大的粘度引起的。温拌橡胶沥青被认为是解决此类一种节能环保的技术。按照作用机理可以将温拌剂分为三类，分别为化学添加剂，有机添加剂和发泡添加剂。evotherm-dat作为其中一种普通的液态化学温拌剂，按照厂家建议的5wt％的剂量可以降低拌和温度高达55℃。然而，温拌剂的使用会导致施工费用的增加以及温拌橡胶沥青路用性能的降低。基于煤干馏过程得到的非传统油资源储备主要包括轻油、重油以及沥青。在这些油资源的储备中，煤焦化重油在很多
技术领域：
均扮演着不可或缺的角色。并且，考虑到非传统油资源占据着70％的能源市场，越来越多的科研人员致力于将此类资源应用到道路领域。相较于传统温拌剂，本发明所选用的煤焦化重油有着来源广泛，工程造价低且可以最大限度保留湿法橡胶沥青的路用性能。技术实现要素：为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种利用生物油改善橡胶沥青施工和易性的方法，该方法是在湿法橡胶沥青生产过程中，在湿法橡胶沥青缓慢地、持续地添加温拌重油添加剂。本发明的目的通过以下技术方案实现。一种利用生物油改善橡胶沥青施工和易性的方法，包括以下步骤：(1)将基质沥青加热至拌和温度；(2)将橡胶粉颗粒加入步骤(1)所得热沥青中机械搅拌均匀，保温到指定拌和温度，利用高速剪切机开始搅拌；(3)在步骤(2)开始搅拌之后，将温拌重油改性剂缓慢且均匀地添加到步骤(2)所得湿法橡胶中进行拌和。优选的，步骤(2)所述橡胶粉颗粒的原料是废弃轮胎，经过常温粉碎法、冷冻法、常温化学法等方法加工而成。优选的，步骤(2)所述橡胶粉颗粒为脱硫的橡胶粉，含硫橡胶在高温施工过程中会分解，造成环境污染，同时会影响工人的身体健康。此类脱硫橡胶是基于环保和健康考虑的环境友好型产品。本发明使用的橡胶粉的价格低廉，容易获得，甚至可以使用各种轮胎的废料，变废为宝，大大节省成本。优选的，步骤(2)所述橡胶粉颗粒与基质沥青机械搅拌时间为3～5min。优选的，步骤(2)所述橡胶粉颗粒掺量为橡胶粉颗粒与基质沥青总质量的16％-20％。优选的，所述橡胶粉与基质沥青拌和温度为135～160℃，此时沥青具有良好的流动性。优选的，步骤(3)所述温拌重油改性剂是在900～1000℃下生产得到的中温煤焦化重油，是黑褐色的粘稠状液体。优选的，步骤(3)所述温拌重油改性剂密度(大约1.07)大于基质沥青(大约1.04)，主要包含苯酚、甲酚和二甲苯酚等化学物质。优选的，步骤(3)所述温拌重油改性剂均匀地添加到湿法橡胶中所用的时间为8～12min。优选的，步骤(3)所述温拌重油改性剂与湿法橡胶的拌和温度为155-165℃。优选的，步骤(3)所述温拌重油改性剂与湿法橡胶的拌和时间为0.8～1.2h。优选的，步骤(3)所述温拌重油改性剂掺量为橡胶粉颗粒与基质沥青总质量的4～6％。本发明明显的降低了橡胶沥青在使用过程中的拌和温度，施工和易性得到了显著提升，同时最大限度保留了湿法橡胶沥青路用性能，并在一定程度上改善了其存储稳定性。与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：本发明的一种利用生物油改善橡胶沥青施工和易性的方法的功能效果好、污染小、成本低，且有效的实现了节能减排。使用过程中将温拌重油改性剂缓慢地、均匀地添加到已经加热至拌和温度的湿法橡胶沥青中进行拌和，充分发挥温拌重油改性剂的整体作用，由此制备的湿法橡胶沥青具有良好的施工和易性以及一定程度改善的存储稳定性。具体实施方式为了更进一步了解本发明的
发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。所应用到的测试标准如下：(1)针入度：美国规范：astmd5standardtestmethodforpenetrationofbituminousmaterials(翻译沥青材料针入度标准实验方法)；中国规范：jtge20-2011t0604沥青针入度实验(2)软化点：美国规范：astmd36.standardtestmethodforsofteningpointofbitumen(ring-and-ballapparatus)(翻译沥青软化点标准实验方法-环球法).中国规范：jtge20-2011t0606沥青软化点实验(环球法)(3)粘度：美国规范：aashtot316.standardmethodoftestforviscositydeterminationofasphaltbinderusingrotationalviscometer(翻译用旋转粘度计测定沥青胶结料黏度的标准方法).中国规范：jtge20-2011t0625沥青旋转黏度实验(布洛克菲尔德粘度计法)(4)高、中温临界温度：美国规范：aashtom320.standardspecificationforperformance-gradedasphaltbinder(翻译沥青混合料性能分级(pg分级)夫人标准规范)。(5)不可恢复蠕变柔量美国规范：aashtom19-10.performance-gradedasphaltbinderusingmultiplestresscreeprecovery(mscr)test(翻译用多重应力蠕变恢复实验给沥青胶结料分级)。(6)las疲劳寿命美国规范：aashtotp101.standardmethodoftestforestimatingdamagetoleranceofasphaltbindersusingthelinearamplitudesweep(翻译用线性振幅扫描模拟沥青胶结料损伤极限的标准实验方法)。(7)模量和m值：美国规范：aashtot313.standardmethodoftestfordeterminingtheflexuralcreepstiffnessofasphaltbinderusingthebendingbeamrheometer(bbr)(翻译用弯曲梁流变仪测定沥青粘结剂弯曲蠕变刚度的标准试验方法(bbr))中国规范：jtge20-2011t0627沥青弯曲蠕变劲度实验(弯曲梁流变仪)对比例1：一种传统湿法橡胶沥青的加工方法，通过向基质沥青中添加橡胶粉拌和而成。所述沥青为基质沥青。基质沥青的质量为1000g，橡胶粉的质量为220g，橡胶粉为脱硫橡胶，常温下为黑色、颗粒物质。提高湿法橡胶沥青存储稳定性过程，包括以下步骤：(1)将沥青加热至拌和温度135℃；(2)将橡胶粉220g加入到液态的基质沥青当中均匀搅拌3min，重新加热到指定拌和温度；(3)在高速剪切乳化机作用下，在拌和温度对橡胶粉和沥青的混合物高速剪切。高速剪切乳化机的转速为10000rpm，拌和温度为176℃，拌和时间为1h，使胶粉能够在高速剪切的作用下充分的反应。制备后的湿法橡胶沥青在室温下为黑色，粘稠胶状固体。本对比例制备的胶粉改性沥青的性能如表1所示，存储稳定性性能如表2所示。对比例2：一种传统改善施工和易性的方法，通过向基质沥青中添加橡胶粉与液态温拌剂evotherm-dat拌和而成。所述沥青为基质沥青。基质沥青的质量为1000g，橡胶粉的质量为220g，evotherm-dat为61g，橡胶粉为脱硫橡胶，常温下为黑色、颗粒物质；evotherm-dat为琥珀色粘稠液体。提高湿法橡胶沥青存储稳定性过程，包括以下步骤：(1)将沥青加热至拌和温度135℃；(2)将橡胶粉220g加入到液态的基质沥青当中均匀搅拌3min，重新加热到指定拌和温度；(3)在指定拌和温度下，开启高速剪切乳化机，在10min内缓慢且均匀地加入evotherm-dat。高速剪切乳化机的转速为10000rpm，拌和温度为160℃，拌和时间为1h，使胶粉和温拌剂能够在高速剪切的作用下充分的反应。制备后的新型湿法橡胶沥青在室温下为黑色，粘稠胶状固体。实施例1：一种利用生物油改善橡胶沥青施工和易性的方法，通过向基质沥青中添加橡胶粉与温拌重油改性剂拌和而成。所述沥青为基质沥青。基质沥青的质量为1000g，橡胶粉的质量为220g，煤焦化重油为61g，橡胶粉为脱硫橡胶，常温下为黑色、颗粒物质；煤焦化重油为黑褐色粘稠液体。提高湿法橡胶沥青存储稳定性过程，包括以下步骤：(1)将沥青加热至拌和温度135℃；(2)将橡胶粉220g加入到液态的基质沥青当中均匀搅拌3min，重新加热到指定拌和温度；(3)在指定拌和温度下，开启高速剪切乳化机，在10min内缓慢且均匀地加入煤焦化重油。高速剪切乳化机的转速为10000rpm，拌和温度为160℃，拌和时间为1h，使胶粉和温拌剂能够在高速剪切的作用下充分的反应。制备后的新型湿法橡胶沥青在室温下为黑色，粘稠胶状固体。本实施例制备的胶粉改性沥青的性能如表1所示，施工和易性评价指标(布鲁克旋转粘度)如表2所示。表1温度(℃)135160176基质沥青2850n/an/a对比例11055034882503对比例2617524512011实施例1346514301005表2从表1可以看出，温拌重油改性剂对于湿法橡胶沥青有明显降低粘度的作用。考虑到，粘度与施工温度有关，相同温度下粘度越低，所需要的施工温度越低，从而施工和易性越好。因此，温拌重油改性剂可以有效地改善湿法橡胶沥青的施工和易性。同时与对比例2的比较可以看出，本发明中的方法比传统温拌技术的降粘效果还要突出，且来源广、工程造价低。如表2所示，通过观察对比例(纯湿法橡胶沥青)的结果可以得出，添加胶粉会全面改善基质沥青的性能，包括常规路面指标(针入度&软化点)、抗车辙能力(高温临界温度&不可恢复蠕变柔量)、抗疲劳能力(中温临界温度&las疲劳寿命)以及低温性能(bbr)。通过对比可以得出，添加温拌重油改性剂会在一定程度上降低橡胶沥青的路用性能，但是整体的改善效果仍然要明显高于基质沥青。尤其是其中的老化后抗车辙能力以及疲劳寿命，是要优于对比例的。低温性能的降低效果不是很明显，再考虑到路面在使用过程中沥青材料的老化效果，温拌重油改性剂对湿法橡胶沥青的改善效果是增益大于损益的。通过与对比例2的对比可以看出，与传统结果相比，本发明的方法能够提供更加优越的性能，对湿法橡胶沥青改善施工和易性后的性能保留最为完善，包括传统性能指标、高中低温的流变学指标。从表2的软化点差值结果可以看出，基质沥青的软化点差值为0.4℃。但是添加了橡胶粉后，离析现象较为严重，软化点的差值明显变大，这个可以认为是橡胶粉与基质沥青之间的密度差值引起的离析现象造成。而本发明提出的“一种利用生物油改善橡胶沥青施工和易性的方法”对存储稳定性的改善有着较明显的改善效果，软化点差值减小到了0.1℃，均满足技术要求，甚至比未添加改性剂的基质沥青还要好一些。同时与传统温拌技术(对比例2)进行对比不难看出，传统技术也改良了施工和易性，但不难发现其没有本发明提出的效果明显。从以上分析明显可以看出，橡胶沥青在使用过程中的拌和温度明显降低，施工和易性得到了显著提升，同时最大限度保留了湿法橡胶沥青路用性能，并在一定程度上改善了其存储稳定性。当前第1页12