本发明专利涉及彩色沥青制备技术领域，特别涉及一种可直接投放使用的彩色沥青结合料及其制备方法。
背景技术：
彩色沥青，又名彩色胶结料，是模仿石油沥青组分，采用石油树脂(浅色沥青)与改性剂等化工材料共混改性而成的胶结料。彩色沥青主要用于彩色沥青混凝土路面的铺设，目前使用较多是采用现代石油化工产品，如芳香油、聚合物、树脂等调配出与普通沥青性能相当的结合料，再加入某种颜料，使之呈现出某种色彩。通过赋予沥青路面丰富的色彩，从而可以提高驾驶员的识别效果，并且有助于驾驶员集中注意力，起到导引车流、提高行车安全和交通管理直观性的作用。
石油树脂和润滑油抽出油合成的浅色沥青没有传统沥青中沥青质等大分子物质，因此彩色沥青的性能较普通黑色沥青仍有差距，尤其是高温性能。通过向其中添加大量高分子聚合物可以部分改善彩色沥青混合料的性能，但是效果依然不理想。如果聚合物在彩色沥青的添加量超过10％，虽然可以使彩色沥青混合料高温性能满足要求，但会产生粘度过大的问题，导致彩色沥青在生产、存贮、运输、泵送及混合料的摊铺、碾压等环节出现问题。因此，开发出一种粘度适中，便于生产运输及直接投放使用，且高温性能与普通黑色沥青相当的彩色沥青具有重大意义。
发明专利内容
本发明专利的第一个目的是提供一种可直接投放使用的彩色沥青结合料，具有粘度适中、可直接投放使用、高温性能好的优点。
本发明专利的第一个技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种可直接投放使用的彩色沥青结合料，包括以下重量份的组分：石油树脂45～55份、芳烃油10～15份、橡胶油15～25份、重油5～7份、聚乙烯蜡6～10份、橡胶粉5～9份、石墨烯5～8份、硅藻土8～12份、无机颜料10～12份。
通过采用上述技术方案，石油树脂是石油裂解副产物，经前处理、聚合、蒸馏等工艺生产的一种非极性热塑性树脂，具有酸值低，混溶性好，耐水、耐酸碱性、耐候性和耐光老化性高，兼具调节粘性和热稳定性好的特点。石油树脂的加入制备彩色沥青可以改善沥青结合料的粘结性，提高其储存性，尤其是改善混合料使用初期的稳定性；
橡胶粉可以通过吸收沥青结合料中的树脂，芳烃油等多种有机质，经过一系列的物理和化学变化，使胶粉湿润，膨胀，粘度增大，软化点提高，可以显著改善沥青的粘性、韧性和弹性，从而提高彩色沥青结合料的路用性能；
橡胶油是一种软化剂，与橡胶有着良好的相容性、亲和性，可以改善橡胶分子链之间的润滑性，促进橡胶与各辅料的均匀分散，显著提高橡胶的伸长率、回弹性等工艺性能；石墨烯是一种具有巨大的比表面积和超强表面活性的纳米材料，作为改性剂添加进沥青结合料内能够显著改善沥青的耐高温性和抗老化性；
重油是原油提取汽油、柴油后的剩余重质油，其特点是分子量大、黏度高，通过与轻质芳烃油热熔混合，可以将重油的大分子聚合物分散溶解，从而能够与沥青混合料均匀分散混合，在不增加彩色沥青结合料整体粘度的前提下显著提高彩色沥青结合料内部的粘结力，进而提高彩色沥青的耐用性；
聚乙烯蜡，不但可以显著降低彩色沥青混合料的混合、摊铺及碾压温度，而且可以起到对颜料有效的分散作用，能够提高彩色沥青结合料色彩鲜明的度和色牢度；
硅藻土具有优异的延伸性、较高的冲击强度、拉伸强度、撕裂强度、质轻软内磨性好、抗压强度好等，防晒抗高温性能优异，作为彩色沥青结合料的细集料，可以显著提高彩色沥青结合料的使用强度和颜色耐晒牢度。
进一步的，所述石油树脂包括质量比为1:(1～2.5)的c9石油树脂和c5石油树脂。
通过采用上述技术方案，c5石油树脂色浅、透明、低臭、低挥发，其剥离粘接强度高、快粘性好、粘接性能稳定、熔融粘度适度、耐热性好，与高聚物基质的相容性好，且具有优良的抗老化性；c9石油树脂时芳香烃类树脂，其色浅透明、耐酸碱、耐化学药品性、耐水性良好，与c5石油树脂混合使用，能够发挥二者的优势，产生协同效应，从而提高彩色沥青结合料粘结性、初期稳定性的效果。
进一步的，所述橡胶油为环烷基橡胶油。
通过采用上述技术方案，环烷基橡胶油是一种新型橡胶油，与橡胶相容性、亲和性好，具有优异的软化、增塑、增粘、补强、抗老化性能，且绿色无毒，环保性能优异。
进一步的，所述橡胶粉为氟橡胶粉，所述氟橡胶粉的粒径为80～200目。
通过采用上述技术方案，氟橡胶是主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体，氟原子的引入，赋予橡胶优异的耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性，从而能够延长橡胶粉在彩色沥青中的使用寿命。
进一步的，所述无机颜料包括朱砂、铁红、铁蓝、铬红、铬绿、铬黄、钛白颜料中的至少一种。
通过采用上述技术方案，无机颜料颜色鲜艳，耐晒，耐热，耐候，耐溶剂性好，遮盖力强，能够提高彩色沥青结合料的色牢度。
进一步的，一种可直接投放使用的彩色沥青结合料，还包括0.4～1.2份抗老化剂，所述抗老化剂为质量比为1:(1～2)的碳黑、n,n-二苯基对苯二胺的混合物。
通过采用上述技术方案，n,n-二苯基对苯二胺作为抗氧化剂可以有效消除彩色沥青结合料中产生的自由基，从而达到维持彩色沥青结合料力学性能稳定性的效果；掺入碳黑可以反射和吸收部分紫外线，减缓彩色沥青结合料发生光降解的速度，从而延长彩色沥青结合料的路用寿命。
本发明专利的第二个目的是提供这种可直接投放使用的彩色沥青结合料的制备方法，具有制备方法稳定、便于操作、制备的产品质量好的优点。
本发明专利的第二个技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种可直接投放使用的彩色沥青结合料的制备方法，包括以下步骤：
s1、配比备料：按配比准备相应重量份的石油树脂、芳烃油、橡胶油、重油、橡胶粉、石墨烯、硅藻土、无机颜料、抗老化剂；
s2、重油热熔：将芳烃油、热熔后重油依次加入超声波热搅拌机，进行搅拌；
s3、橡胶粉浸溶：常温下，先将橡胶油加入搅拌罐，接着将橡胶粉加入橡胶油，开启搅拌桨，设置搅拌转速100～300rpm，低转速下搅拌浸溶1～3h；
s4、物料混合：通过螺旋输送机将石油树脂、硅藻土、无机颜料输送至反应釜，在反应釜内加热搅拌至混合料初步分散均匀，接着通过输送泵，将s2步骤的重油-芳烃油混合物、s3步骤中的浸溶橡胶粉混合液分别泵送至反应釜，继续搅拌混合15～30min；
s5、高速剪切-乳化：将s4步骤的混合料依次泵送至高速分散搅拌机和高剪切乳化机进行剪切分散，制得彩色沥青成品结合料；
s6、产品储存：将s5步骤的彩色沥青成品结合料通过输送泵输送至成品罐。
通过采用上述技术方案，将重油热熔后与轻质芳烃油搅拌混合，可以将重油中大分子聚合物分散溶解于轻质芳烃油中，从而能够使重油与沥青混合料均匀分散混合，利于后续与其它混合料分散混合和反应；将橡胶粉加入橡胶油，搅拌混合，使得橡胶油可以充分浸润至橡胶粉内部，从而软化、润滑橡胶分子链，提高橡胶粉与混合料的混合分散均匀性，也避免后续橡胶粉过多吸收芳烃油，从而影响重油与芳烃油的分散效果；高速剪切-乳化能够使混合料红各组分进行充分的分散融合，使得彩色沥青结合料的粘结性和无聊稳定性得到进一步提升。
进一步的，所述s2步骤中加热温度设置为90～110℃，搅拌转速设置为800～1000rpm。
通过采用上述技术方案，较高的温度和转速能够提高各组分分散混合的效果，有助于提高彩色沥青成品的品质。
进一步的，所述s3步骤在橡胶粉与橡胶油搅拌过程中加入石墨烯、抗老化剂进行混合搅拌。
通过采用上述技术方案，由于石墨烯的比表面积大，粒度小，容易团聚，不易分散均匀，通过加入橡胶油可以借助橡胶油的液体溶解分散作用将石墨烯预先与橡胶粉分散混合，从而提高石墨烯的分散均匀度。
综上所述，本发明专利具有以下有益效果：
1.本发明通过在石油树脂中添加重油、芳烃油，并通过将重油热熔后与芳烃油混合分散，可以将重油中大分子聚合物分散溶解于轻质芳烃油中，从而能够使重油与沥青混合料均匀分散混合，利于后续与其它混合料分散混合，进而利用重油中的大分子聚合物提高沥青结合料的粘结性和抗压强度；
2.本发明通过向彩色沥青结合料中掺入氟橡胶粉、橡胶油，通过橡胶油提高氟橡胶粉的软化度、弹性及润滑性，从而提高氟橡胶粉的分散均匀性，进而达到提高彩色沥青结合料抗压强度和耐高温性的效果；
3.本发明通过添加石墨烯，利用石墨烯巨大的比表面积和超强表面活性，改性沥青结合料的耐高温性和抗老化性；
4.本发明通过添加硅藻土，利用硅藻土优异的延伸性、较高的冲击强度、拉伸强度、撕裂强度、质轻软内磨性好、抗压强度好等，防晒抗高温性能优异，从而达到显著提高彩色沥青结合料的使用强度和颜色耐晒牢度的效果。
具体实施方式
以下结合实施列对本发明专利作进一步详细说明。
实施例1：一种可直接投放使用的彩色沥青结合料，包括以下重量份的组分：石油树脂45份、芳烃油10份、环烷基橡胶油15份、重油5份、聚乙烯蜡6份、氟橡胶粉5份、石墨烯5份、硅藻土8份、0.4份抗老化剂、无机颜料10份，其中，石油树脂包括质量比为1:1的c9石油树脂和c5石油树脂，抗老化剂包括质量比为1:1的碳黑、n,n-二苯基对苯二胺；这种可直接投放使用的彩色沥青结合料的制备方法，包括以下步骤：
s1、配比备料：按配比准备相应重量份的石油树脂、芳烃油、橡胶油、重油、橡胶粉、石墨烯、硅藻土、无机颜料、抗老化剂；
s2、重油热熔：将芳烃油、热熔后重油依次加入超声波热搅拌机，进行搅拌，加热温度设置为90℃，搅拌转速设置为800～1000rpm；
s3、橡胶粉浸溶：常温下，先将橡胶油加入搅拌罐，接着将橡胶粉加入橡胶油，开启搅拌桨，搅拌过程中加入石墨烯、抗老化剂，设置搅拌转速100～300rpm，低转速下搅拌浸溶1h；
s4、物料混合：通过螺旋输送机将石油树脂、聚乙烯蜡、硅藻土、无机颜料输送至反应釜，在反应釜内加热搅拌至混合料初步分散均匀，接着通过输送泵，将s2步骤的重油-芳烃油混合物、s3步骤中的浸溶橡胶粉混合液分别泵送至反应釜，继续搅拌混合15min；
s5、高速剪切-乳化：将s4步骤的混合料依次泵送至高速分散搅拌机和高剪切乳化机进行剪切分散，制得彩色沥青成品结合料；
s6、产品储存：将s5步骤的彩色沥青成品结合料通过输送泵输送至成品罐。
实施例2：一种可直接投放使用的彩色沥青结合料，包括以下重量份的组分：石油树脂47份、芳烃油11份、环烷基橡胶油17份、重油5.5份、聚乙烯蜡7份、氟橡胶粉6份、石墨烯5.5份、硅藻土9份、0.6份抗老化剂、无机颜料10.5份，其中，石油树脂包括质量比为1:1.3的c9石油树脂和c5石油树脂，抗老化剂包括质量比为1:1.2的碳黑、n,n-二苯基对苯二胺；
这种可直接投放使用的彩色沥青结合料的制备方法，包括以下步骤：
s1、配比备料：按配比准备相应重量份的石油树脂、芳烃油、橡胶油、重油、橡胶粉、石墨烯、硅藻土、无机颜料、抗老化剂；
s2、重油热熔：将芳烃油、热熔后重油依次加入超声波热搅拌机，进行搅拌，加热温度设置为95℃，搅拌转速设置为800～1000rpm；
s3、橡胶粉浸溶：常温下，先将橡胶油加入搅拌罐，接着将橡胶粉加入橡胶油，开启搅拌桨，搅拌过程中加入石墨烯、抗老化剂，设置搅拌转速100～300rpm，低转速下搅拌浸溶1.5h；
s4、物料混合：通过螺旋输送机将石油树脂、聚乙烯蜡、硅藻土、无机颜料输送至反应釜，在反应釜内加热搅拌至混合料初步分散均匀，接着通过输送泵，将s2步骤的重油-芳烃油混合物、s3步骤中的浸溶橡胶粉混合液分别泵送至反应釜，继续搅拌混合20min；
s5、高速剪切-乳化：将s4步骤的混合料依次泵送至高速分散搅拌机和高剪切乳化机进行剪切分散，制得彩色沥青成品结合料；
s6、产品储存：将s5步骤的彩色沥青成品结合料通过输送泵输送至成品罐。
实施例3：一种可直接投放使用的彩色沥青结合料，包括以下重量份的组分：石油树脂49份、芳烃油12份、环烷基橡胶油19份、重油6份、聚乙烯蜡8份、氟橡胶粉7份、石墨烯6份、硅藻土10份、0.8份抗老化剂、无机颜料11份，其中，石油树脂包括质量比为1:1.6的c9石油树脂和c5石油树脂，抗老化剂包括质量比为1:1.4的碳黑、n,n-二苯基对苯二胺；
这种可直接投放使用的彩色沥青结合料的制备方法，包括以下步骤：
s1、配比备料：按配比准备相应重量份的石油树脂、芳烃油、橡胶油、重油、橡胶粉、石墨烯、硅藻土、无机颜料、抗老化剂；
s2、重油热熔：将芳烃油、热熔后重油依次加入超声波热搅拌机，进行搅拌，加热温度设置为100℃，搅拌转速设置为800～1000rpm；
s3、橡胶粉浸溶：常温下，先将橡胶油加入搅拌罐，接着将橡胶粉加入橡胶油，开启搅拌桨，搅拌过程中加入石墨烯、抗老化剂，设置搅拌转速100～300rpm，低转速下搅拌浸溶2h；
s4、物料混合：通过螺旋输送机将石油树脂、聚乙烯蜡、硅藻土、无机颜料输送至反应釜，在反应釜内加热搅拌至混合料初步分散均匀，接着通过输送泵，将s2步骤的重油-芳烃油混合物、s3步骤中的浸溶橡胶粉混合液分别泵送至反应釜，继续搅拌混合25min；
s5、高速剪切-乳化：将s4步骤的混合料依次泵送至高速分散搅拌机和高剪切乳化机进行剪切分散，制得彩色沥青成品结合料；
s6、产品储存：将s5步骤的彩色沥青成品结合料通过输送泵输送至成品罐。
实施例4：一种可直接投放使用的彩色沥青结合料，包括以下重量份的组分：石油树脂51份、芳烃油13份、环烷基橡胶油21份、重油6.5份、聚乙烯蜡9份、氟橡胶粉8份、石墨烯6.5份、硅藻土11份、1.0份抗老化剂、无机颜料11.5份，其中，石油树脂包括质量比为1:1.9的c9石油树脂和c5石油树脂，抗老化剂包括质量比为1:1.6的碳黑、n,n-二苯基对苯二胺；
这种可直接投放使用的彩色沥青结合料的制备方法，包括以下步骤：
s1、配比备料：按配比准备相应重量份的石油树脂、芳烃油、橡胶油、重油、橡胶粉、石墨烯、硅藻土、无机颜料、抗老化剂；
s2、重油热熔：将芳烃油、热熔后重油依次加入超声波热搅拌机，进行搅拌，加热温度设置为105℃，搅拌转速设置为800～1000rpm；
s3、橡胶粉浸溶：常温下，先将橡胶油加入搅拌罐，接着将橡胶粉加入橡胶油，开启搅拌桨，搅拌过程中加入石墨烯、抗老化剂，设置搅拌转速100～300rpm，低转速下搅拌浸溶2.5h；
s4、物料混合：通过螺旋输送机将石油树脂、聚乙烯蜡、硅藻土、无机颜料输送至反应釜，在反应釜内加热搅拌至混合料初步分散均匀，接着通过输送泵，将s2步骤的重油-芳烃油混合物、s3步骤中的浸溶橡胶粉混合液分别泵送至反应釜，继续搅拌混合25min；
s5、高速剪切-乳化：将s4步骤的混合料依次泵送至高速分散搅拌机和高剪切乳化机进行剪切分散，制得彩色沥青成品结合料；
s6、产品储存：将s5步骤的彩色沥青成品结合料通过输送泵输送至成品罐。
实施例5：一种可直接投放使用的彩色沥青结合料，包括以下重量份的组分：石油树脂53份、芳烃油14份、环烷基橡胶油23份、重油7份、聚乙烯蜡10份、氟橡胶粉9份、石墨烯7份、硅藻土12份、1.1份抗老化剂、无机颜料12份，其中，石油树脂包括质量比为1:2.2的c9石油树脂和c5石油树脂，抗老化剂包括质量比为1:1.8的碳黑、n,n-二苯基对苯二胺；
这种可直接投放使用的彩色沥青结合料的制备方法，包括以下步骤：
s1、配比备料：按配比准备相应重量份的石油树脂、芳烃油、橡胶油、重油、橡胶粉、石墨烯、硅藻土、无机颜料、抗老化剂；
s2、重油热熔：将芳烃油、热熔后重油依次加入超声波热搅拌机，进行搅拌，加热温度设置为110℃，搅拌转速设置为800～1000rpm；
s3、橡胶粉浸溶：常温下，先将橡胶油加入搅拌罐，接着将橡胶粉加入橡胶油，开启搅拌桨，搅拌过程中加入石墨烯、抗老化剂，设置搅拌转速100～300rpm，低转速下搅拌浸溶3h；
s4、物料混合：通过螺旋输送机将石油树脂、聚乙烯蜡、硅藻土、无机颜料输送至反应釜，在反应釜内加热搅拌至混合料初步分散均匀，接着通过输送泵，将s2步骤的重油-芳烃油混合物、s3步骤中的浸溶橡胶粉混合液分别泵送至反应釜，继续搅拌混合30min；
s5、高速剪切-乳化：将s4步骤的混合料依次泵送至高速分散搅拌机和高剪切乳化机进行剪切分散，制得彩色沥青成品结合料；
s6、产品储存：将s5步骤的彩色沥青成品结合料通过输送泵输送至成品罐。
实施例6：一种可直接投放使用的彩色沥青结合料，包括以下重量份的组分：石油树脂55份、芳烃油15份、环烷基橡胶油25份、重油7份、聚乙烯蜡10份、氟橡胶粉9份、石墨烯8份、硅藻土12份、1.2份抗老化剂、无机颜料12份，其中，石油树脂包括质量比为1:2.5的c9石油树脂和c5石油树脂，抗老化剂包括质量比为1:2的碳黑、n,n-二苯基对苯二胺；
这种可直接投放使用的彩色沥青结合料的制备方法，包括以下步骤：
s1、配比备料：按配比准备相应重量份的石油树脂、芳烃油、橡胶油、重油、橡胶粉、石墨烯、硅藻土、无机颜料、抗老化剂；
s2、重油热熔：将芳烃油、热熔后重油依次加入超声波热搅拌机，进行搅拌，加热温度设置为110℃，搅拌转速设置为800～1000rpm；
s3、橡胶粉浸溶：常温下，先将橡胶油加入搅拌罐，接着将橡胶粉加入橡胶油，开启搅拌桨，搅拌过程中加入石墨烯、抗老化剂，设置搅拌转速100～300rpm，低转速下搅拌浸溶3h；
s4、物料混合：通过螺旋输送机将石油树脂、聚乙烯蜡、硅藻土、无机颜料输送至反应釜，在反应釜内加热搅拌至混合料初步分散均匀，接着通过输送泵，将s2步骤的重油-芳烃油混合物、s3步骤中的浸溶橡胶粉混合液分别泵送至反应釜，继续搅拌混合30min；
s5、高速剪切-乳化：将s4步骤的混合料依次泵送至高速分散搅拌机和高剪切乳化机进行剪切分散，制得彩色沥青成品结合料；
s6、产品储存：将s5步骤的彩色沥青成品结合料通过输送泵输送至成品罐。
对比例1：一种可直接投放使用的彩色沥青结合料，与实施例1的区别在于未添加重油；
对比例2：一种可直接投放使用的彩色沥青结合料，与实施例1的区别在于未添加聚乙烯蜡；
对比例3：一种可直接投放使用的彩色沥青结合料，与实施例1的区别在于未添加橡胶粉；
对比例4：一种可直接投放使用的彩色沥青结合料，与实施例1的区别在于未添加石墨烯；
对比例5：一种可直接投放使用的彩色沥青结合料，与实施例1的区别在于未添加硅藻土；
对比例6：一种可直接投放使用的彩色沥青结合料的制备方法，与实施例1的区别在于未将橡胶粉与橡胶油浸溶，直接将橡胶粉与橡胶油在s4步骤中混合。
检测方法：
以实施例1～6、对比例1～6的方法制备的彩色沥青结合料作为测试样。
针入度和软化点：根据《公路工程沥青及橡胶沥青混合料试验规程》(jtj052-2000)规定的方法测定液体沥青的针入度和软化点；
马歇尔稳定度：根据《公路工程沥青及橡胶沥青混合料试验规程》(jtj052-2000)记载的方法进行；
高温稳定性：根据《公路工程沥青及橡胶沥青混合料试验规程》(jtj052-2000)中t0703-1993方法成型试件，常温下放置48h后，用jtj052-2000中t0729-2000方法进行车辙试验。
检测结果如下表所示：
针入度单位为(25℃100g，5s)/0.1mm
由检测结果可知，实施例1～6的软化点要明显高于对比例3～5的软化点，说明橡胶粉、石墨烯和硅藻土的添加对于彩色沥青结合料的软化点有明显提升，提高了彩色沥青结合料的高温性能；实施例1～6的针入度与对比例3～5的针入度相当，对比例1的针入度最小，说明重油可以增大沥青的稠度，对比例2的针入度相对较高，说明聚乙烯蜡的添加有助于降低沥青结合料的粘稠度，提高沥青摊铺施工效率，对比例6的针入度也相对较高，说明橡胶油对橡胶粉的浸润有助于提高橡胶粉的润滑性、柔软性，有助于降低沥青结合料的粘稠度；实施例1～6的24h马歇尔稳定度、车辙试验动稳定度均明显优于对比例车辙试验动稳定度的相应测试结果，说明本发明的彩色沥青结合料的抗压强度和路用耐久性均有明显的优势。
本具体实施例仅仅是对本发明专利的解释，其并不是对本发明专利的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明专利的权利要求范围内都受到专利法的保护。