本发明涉及一种改善俄罗斯石油沥青低温抗裂性的方法，属于改性沥青技术领域。
背景技术：
现有沥青分为天然沥青和改性沥青，天然沥青是石油渗出地表经长期暴露和蒸发后的残留物，其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，可溶于二硫化碳；改性沥青是通过添加改性剂获得的沥青，改性沥青相比于石油沥青具有更好的性能。改性沥青是交通道路铺筑的重要原料之一，现有sbs聚合物改性沥青性能在国内的应用毋庸置疑，是兼顾高低温性、感温性能于一身的改性剂产品，sbs改性沥青目前占全球沥青需求量的60％以上，近年来sbs聚合物改性沥青在国内南北方地区的应用，铺筑的沥青路面耐久性能较好，不足之处为造价较高，施工成本较高。黑龙江地处我国边陲，多年来公路建设一直采用辽宁盘锦生产的石油沥青，但是随着国内原油的大量开采，原油量骤减并且严重影响了国内的生态环境，俄罗斯与黑龙江接壤，俄罗斯沥青储量丰富，供给充足，据统计俄罗斯天然沥青的原始总储量为206×108t，其为一个石油沥青的潜在来源。经过检测俄罗斯石油沥青性能可达到国内《公路沥青路面施工技术规范》jtgf40-2004标准中基质沥青的质量要求。因俄罗斯气候与黑龙江省气候相近，使用俄罗斯石油沥青、橡胶裂解油、sbs聚合物改性剂等有机材料制作的俄罗斯改性沥青非常适合低温条件下使用，有橡胶裂解油和sbs聚合物掺入可以有效降低因气候、温度等引起的黑龙江省不可避免的温度收缩裂缝、疲劳收缩裂缝的病害发生。综上，开发一种低成本、性能与sbs聚合物改性沥青性能相当或更优、且具有较好的低温抗裂性的沥青代替高成本的sbs改性沥青具有重要意义。
技术实现要素：
为解决一种与sbs聚合物改性沥青相当的产品，用于铺筑沥青路面，从经济成本来考虑，与辽宁盘锦沥青相比俄罗斯沥青具有明显价格优势，降低了施工成本，增加了市场供给途径，经过验证改性沥青和沥青混合料性能与sbs聚合物改性沥青相同。俄罗斯石油沥青中腊含量虽高于国产基质沥青，但其检测结果符合我国《公路沥青路面施工技术规范》jtgf40-2004标准要求，用其作为沥青路面铺筑原料时加入橡胶裂解油、sbs聚合物等有机材料加工成的俄罗斯改性沥青，在低温条件下可以改善温度收缩裂缝、疲劳收缩裂缝的等病害问题的发生。本发明提供了一种改善俄罗斯石油沥青抗裂性的方法，采用的技术方案如下：
本发明的目的在于提供一种改善俄罗斯石油沥青低温抗裂性的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一：利用sbs聚合物改性剂和沥青稳定剂对俄罗斯石油沥青进行改性，得sbs俄罗斯改性沥青；
步骤二：向sbs俄罗斯改性沥青中掺入橡胶裂解油，经搅拌得俄罗斯改性沥青。
优选地，步骤一所述sbs聚合物改性剂的掺入量为俄罗斯石油沥青质量的3％。
优选地，步骤二所述橡胶裂解油的掺入量为sbs俄罗斯改性沥青质量的7％～9％。
优选地，步骤一所述改性按照如下方法进行：将俄罗斯石油沥青加热到130℃-140℃，与sbs和沥青稳定剂进行预混，再利用胶体磨剪切研磨，然后在130℃～150℃下不断搅拌发育，按照jtge20-2011《公路沥青及沥青混合料试验规程》中规定的方法定期跟踪检测，直至改性沥青成品的性质指标符合jtgf40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中规定的标准要求，即得sbs俄罗斯改性沥青。
优选地，步骤二所述搅拌是在130℃-150℃下将橡胶裂解油与sbs俄罗斯改性沥青一起搅拌。
本发明还提供了上述任一所述的改善俄罗斯石油沥青低温抗裂性的方法制得的俄罗斯改性沥青。
本发明方法中可以在sbs俄罗斯改性沥青中加入橡胶裂解油，也可以根据需方要求、使用气候特点在施工拌和站现场加入橡胶裂解油。
本发明中橡胶裂解油取材于废旧轮胎、废旧塑料生产出的一种高聚物弹性体，制作时将废旧轮胎研磨成60um的橡胶粉，再经300℃高温炼制成橡胶油，称为橡胶裂解油，橡胶裂解油的制备工艺已经较为成熟，可以通过商业途径购买获得橡胶裂解油。
本发明所用sbs聚合物改性剂和沥青稳定剂均可以通过商业途径购买获得。
本发明有益效果：
俄罗斯沥青品种性能与辽宁盘锦90号沥青性能相当，本发明采用一定掺量的sbs和橡胶裂解油对俄罗斯石油沥青进行改性，改性效果显著，改性后沥青和沥青混凝土与sbs聚合物改性沥青性能相当。本发明通过在俄罗斯石油沥青中掺入橡胶裂解油、sbs聚合物改性剂能够有效提高俄罗斯石油沥青的品质，使得俄罗斯石油沥青在低温抗裂性能方面得到了显著的提升，采用现行国家标准jtge20-2011《公路沥青及沥青混合料试验规程》中规定的方法进行性能试验验证，本发明制备的俄罗斯改性沥青的低温抗裂性能优于sbs聚合物改性沥青以及其他常用沥青品种，有效解决了俄罗斯石油沥青容易出现低温开裂、疲劳开裂、抵抗永久变形能力的问题。经过实践证明，俄罗斯沥青中掺加sbs和橡胶裂解油的热拌沥青混凝土适用于高等级公路、市政道路、农村公路及园区路面等建设、罩面及修补作业。
俄罗斯沥青运到黑龙江省的价格含关税大约1500元/吨，而省内常用辽宁盘锦90号基质沥青沥青运到黑龙江省的价格大约3500元/吨，sbs聚合物改性沥青的价格约为4600元/吨，经过计算在俄罗斯沥青中加入橡胶裂解油、sbs改性剂制作的改性沥青价格约为2500元/吨，较sbs聚合物改性沥青每吨成本降低2100元，从经济成本来考虑，俄罗斯沥青具有明显价格优势，降低了施工成本，增加了市场供给途径，经过验证改性沥青和沥青混合料性能与sbs聚合物改性沥青相同，在低温抗裂性能优于sbs聚合物改性沥青。
综上所述，俄罗斯沥青中加入橡胶裂解油改性剂、sbs改性剂的改性沥青兼具传统意义上sbs聚合物改性沥青“软、硬”沥青的优良品质，作为新材料引入黑龙江省公路建设，不仅降低了工程成本，同时还会丰富我省沥青品种的选购种类，突破基质沥青市场的唯一性，摆脱辽宁盘锦地区sbs聚合物改性沥青的依赖，有效解决黑龙江省使用沥青产地唯一性的弊端，促进市场竞争力。橡胶裂解油改性剂、sbs改性剂、俄罗斯沥青三者特性相结合，不仅与sbs聚合物改性沥青性能相同，有橡胶裂解油的掺加能够有效延缓沥青路面早期病害的发生。
2016年至2019年，我们在不同季节、不同区域、不同环境所做的案例，通过对实施项目的观测，可充分地肯定：俄罗斯沥青中掺加橡胶裂解油改性剂、sbs改性剂技术适应高寒地域、酷暑地带，上至60℃高温路面不软化、不臃包、不车辙、不推移，下至-40℃低温不开裂，降低了工程造价。这是一种综合的改性沥青种类，相比低温抗裂性能方面优于其他沥青种类。在施工工艺、拌和方法、技术要求、质量检验等均符合现行《公路沥青路面施工技术规范》要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
以下实施例中改善俄罗斯石油沥青低温抗裂性的方法包括如下步骤：
步骤一：将俄罗斯石油沥青加热到130℃-140℃，与sbs和稳定剂进行预混，再利用胶体磨剪切研磨，然后在130℃～150℃下不断搅拌发育，按照jtge20-2011《公路沥青及沥青混合料试验规程》中规定的方法定期跟踪检测性能指标，直至改性沥青成品的性质指标符合jtgf40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中规定的标准要求，即得sbs俄罗斯改性沥青；
步骤二：在130℃-150℃下将橡胶裂解油与sbs俄罗斯改性沥青一起搅拌得到俄罗斯改性沥青。
实施例1
1、俄罗斯石油沥青质量评价
按我国行业规范《公路沥青路面施工技术规范》jtgf40-2004规定的试验方法及技术标准对俄罗斯石油沥青进行检测和技术评价，现将试验结果汇总及分析总结情况进行说明。
表1俄罗斯沥青试验结果汇总表
注：我国对脆点没有要求，表中参照欧洲cen沥青标准(centc19sciwgin80，en12591：2000)第一类。
表1所列的试验项目基本涵盖了评价沥青性能的主要指标，对应每一指标，分别进行分析：
1)针入度及针入度指数
针入度是沥青分级的重要指标，因样品未提供俄罗斯厂家的标准分级，根据针入度的试验结果和我们多年的工作经验，该品种的俄罗斯沥青与我省常用的盘锦110号沥青类似，同时我们进行了国际通用的针入度指数试验(是用来描述沥青的温度敏感性和胶体结构类型的一个经验性参数)。针入度指数试验结果接近我国行业规范的上限(资料显示也是俄罗斯标准的上限)，满足我国现行规范的指标要求。说明此沥青对温度具有高度敏感性，经验来说：在沥青路面使用过程中，我们希望沥青对温度敏感性小，而在沥青混合料的拌和、摊铺过程中，我们希望其敏感性稍大一些。
2)延度
延度是评价粘稠沥青的塑性变形能力的重要指标。基质沥青延度所反映的是沥青分子之间胶团之间发生位移产生形变(永久变形)。在温度下降时路面集料由于温度下降而产生收缩发生位移时，更大的沥青延度大能提供较强的蠕变能力；延度大的沥青能够适应这种由于温缩而产生的形变，因此表现出抗裂性能较好。
3)软化点
软化点用来评定粘稠沥青的热稳定性。软化点高，表示石油沥青的耐热性能好，受热后不会迅速软化，并在高温下有较高的粘滞性，所铺路面不容易因为受热产生变形,说明其热稳定性较好。
4)动力粘度
动力粘度是评价沥青高温稳定性的重要指标之一。动力粘度值大，说明在同行温度下，沥青具有更高的黏韧性，也即具有更好的高温稳定性。此试验结果较省内常用沥青的对应结果要好一些。
5)蜡含量
蜡含量试验结果满足我国规范的限值，重复性试验偏差不大，腊含量结果为(1.2％)，较国产石油沥青蜡含量稍高。
6)脆点
脆点是测量沥青在低温不引起破坏时的温度。我国没有对沥青的脆点进行硬性规定，只确定了试验方法。本试验评价参照了欧洲的相关标准，结果显示脆点满足要求。
7)含水率
沥青中应尽量不含水，如脱水工艺不成熟，会导致成品沥青在加热过程中产生溅射，对人身、设备造成危害。此指标试验结果较好。
8)溶解度
沥青在溶剂中的溶解度表明沥青的有效成份。此沥青试验结果较省内常用沥青的99.9％的指标略低一点，但仍高于我国规范值。
9)结论
根据俄罗斯沥青试验结果并结合分析，采用我国的评价指标，该种沥青标号为90号，其高温性能、温度敏感性较好，低温延度较高，腊含量较低，说明该种沥青适用于冬季低温气候的施工，与橡胶裂解油共同使用有利于提高低温抗裂性能。
2、优选俄罗斯沥青中橡胶裂解油最佳掺量范围
以下所采用的试验方法依据我国行业标准《公路沥青及沥青混合料试验规程》jtge20-2011规程试验，按照《公路沥青路面施工技术规范》jtgf40-2004标准进行评价。首先将已制作完成的sbs俄罗斯改性沥青加热至130℃～150℃，在加入不同剂量橡胶裂解油混合均匀，室温放置24小时，进行以下试验。
sbs改性剂掺量设定为俄罗斯石油沥青质量的3％，并且调整橡胶裂解油掺量，分别采用sbs俄罗斯改性沥青质量的6％、7％、8％、9％、10％五个掺量，利用现有试验仪器设备与现行标准规范的试验方法，对五种不同掺量的改性沥青进行试验，试验结果如下。
表2不同掺量下改性沥青的技术指标
不同配方下各项指标变化情况的分析，针入度并不是越大越好，针入度的峰值是表征最佳沥青粘稠度，针入度结果中7％-9％掺量的改性沥青指标满足要求。延度指标是随着改性剂掺加比例不断升高的，掺量越高，沥青的韧性和塑性增高，会造成混合料后期强度增长缓慢，还增加了改性沥青的成本，从延度试验结果分析，7％-9％是改性沥青的合适掺量。软化点指标是随着改性剂掺加比例逐渐降低的，改性剂掺量越高，降温越明显，从软化点试验结果分析，6％-9％是改性沥青的合适掺量。黏度是随着改性剂掺量的黏度不断增大，在满足改性剂物理降粘的主控指标的基础，7％-9％是改性沥青的合适掺量。弹性恢复、闪点、溶解度、薄膜烘箱加热后的指标随着橡胶裂解油改性剂的增加没有明显变化，6％-10％掺量对改性沥青影响不大。
综上所述，橡胶裂解油改性剂的掺加对sbs俄罗斯改性沥青的性能指标有影响，在考虑性能指标影响的同时，还应考虑橡胶裂解油改性剂掺量增加对整体造价的影响。因此在参考“性能满足要求，掺量较小”的原则下，认为橡胶裂解油改性剂对sbs俄罗斯沥青改性剂掺量控制在7％-9％的范围内比较合适，改性沥青性能优良。
3、橡胶裂解油改性剂掺量沥青混合料低温抗裂性能评价
以下所采用的试验方法依据我国行业标准《公路沥青及沥青混合料试验规程》jtge20-2011规程试验，按照《公路沥青路面施工技术规范》jtgf40-2004标准进行评价。首先将已制作完成的sbs俄罗斯改性沥青加热至130℃～150℃，在加入不同剂量橡胶裂解油混合均匀，室温放置24小时，进行以下试验。
集料加热温度较sbs俄罗斯改性沥青加热温度高10-20℃，矿粉不需加热，将制备好的sbs俄罗斯改性沥青加入沥青混合料搅拌锅，依次加入碎石、矿粉，搅拌不少于180s，搅拌完成的混合料放置150℃烘箱保温3-4小时，进行沥青混合料性能试验。
通过不同改性剂(橡胶裂解油)掺量下沥青混合料劈裂抗拉强度、破坏拉伸应变，破坏劲度模量指标对低温抗裂性能评价分析，优选出低温抗裂性能最优的改性剂掺量范围。
表3不同改性剂掺量沥青混合料低温抗裂性检测结果
从劈裂抗拉强度、破坏拉伸应变和劲度模量结果分析，6％橡胶裂解油掺量的沥青混合料劈裂抗拉强度、破坏拉伸应变和劲度模量低于其他改性剂掺量，7％-10％橡胶裂解油掺量的沥青混合料劈裂强度、破坏拉伸应变和劲度模量性能呈增长趋势，说明橡胶裂解油掺量的增加对低温抗裂性能有所提高，考虑到经济成本，橡胶裂解油掺量用sbs俄罗斯改性沥青质量的7％-9％比较适合。
4、常用沥青品种低温抗裂性能对比评价
采用相同矿料级配，相同沥青用量，按照《公路沥青及沥青混合料试验》jtge20-2011规程的试验方法对常用几种基质沥青、改性沥青混合料进行低温、高温性能对比，高温性能的标准试验温度为60℃，低温抗裂性能的标准试验温度为-10℃。通过试验结果对比分析得出橡胶裂解油改性剂、sbs改性剂、俄罗斯沥青三者配伍后混合料在低温抗裂性能方面的优势。
表4常用沥青品种低温抗裂性检测结果
表5常用沥青品种高温性检测结果
从车辙指标、劈裂抗拉强度、破坏拉伸应变和劲度模量结果分析，辽宁盘锦90号沥青混合料车辙指标、劈裂抗拉强度、破坏拉伸应变和劲度模量低于其他种类沥青，俄罗斯沥青中掺加橡胶裂解油改性剂的改性沥青混合料高于sbs聚合物改性沥青混合料车辙指标、劈裂强度、破坏拉伸应变和劲度模量，橡胶裂解油改性沥青混合料破坏劲度模量和车辙指标优于sbs聚合物改性沥青混合料，说明俄罗斯沥青中掺加橡胶裂解油的配比组成高低温性能均能兼顾，且低温抗裂性能较好，优于sbs聚合物改性沥青。
5、结论
通过大量的室内试验结果证明，在俄罗斯沥青中掺加橡胶裂解油改性剂、sbs改性剂的沥青和沥青混合料高温性能、低温抗裂性能优于其他品种沥青，橡胶裂解油改性剂掺量最佳范围为7％-9％，sbs改性剂掺量为3％，改性沥青性能和沥青混合料性能较好，低温抗裂性能优于其他品种沥青。俄罗斯沥青中掺加橡胶裂解油改性剂、sbs改性剂的改性沥青混凝土，相比sbs聚合物改性沥青混凝土生产成本降低40％以上，是黑龙江省首选的沥青混凝土种类。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。