一种温拌沥青及其制备方法与流程

1.本发明涉及沥青制备技术领域，特别是一种温拌沥青及其制备方法。


背景技术：

2.传统的热拌沥青混合料因拌和及铺装操作简单易行，是目前道路等施工中应用最为广泛的沥青混合料。hma(热拌混合沥青)的生产过程是将沥青(或改性沥青)和集料在180℃左右的高温下用设备进行拌和；施工中，道路施工设备摊铺和碾压的温度通常不低于140℃。因温度较高，这一过程需要消耗大量燃油，并且在拌和、运输和施工过程中会释放出含有大量3,4-苯并芘等气体的沥青烟雾气体，对施工人员健康和大气环境造成了严重危害。另外，hma的使用也受到环境温度的限制，过低的温度不能满足混合料再拌和，特别是不能满足摊铺和碾压时的高温要求，进而无法进行道路的摊铺和碾压。由于上述因素影响，不但因为所需温度较高导致能源浪费，也大大延长了道路施工工期，对道路的及早通行造成了阻碍。基于上述，提供一种可降低沥青的粘度，并能降低拌和温度的温拌沥青及加工方法显得尤为必要。


技术实现要素：

3.为了克服现有温拌沥青在拌合及道路摊铺和碾压工序中，所需温度较高，会对施工人员健康和大气环境造成严重危害，导致能源浪费，延长了道路施工工期，对道路的及早通行造成了阻碍的弊端，本发明提供了在沥青主料内加入了聚合物、添加剂材料，制得的成品不仅降粘效果显著，降低了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40℃，保证了施工人员的健康，具有节能减排的环境效益，并减小了施工成本，提高了施工进度及施工质量的一种温拌沥青及制备方法。
4.本发明提供一种温拌沥青的制备方法，包括以下步骤：
5.步骤a：将沥青用加热设备加热至100～120℃；
6.步骤b：待沥青融化后，加入聚合物、添加剂；
7.步骤c：在拌和温度为100～120℃条件下，将沥青、聚合物、添加剂组合物搅拌至全部溶解，出料冷却至常温，得到温拌沥青；
8.其中，沥青用量为85～90wt％；聚合物为顺丁橡胶br、abs树脂和醇酸树脂中的至少一种，用量为6～8wt％；添加剂组合物由uspa添加剂、分子量调节剂与稳定剂组成，用量为2～5wt％。
9.本发明的温拌沥青的制备方法，其中，搅拌的条件为高速剪切机下，搅拌60～120min。
10.本发明的温拌沥青的制备方法，其中，沥青为道路施工用石油产品制得的沥青，或采用橡胶改性的沥青。
11.本发明的温拌沥青的制备方法，其中，分子量调节剂为2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯。
12.本发明的温拌沥青的制备方法，其中，分子量调节剂平均分子量为238.4。
13.本发明的温拌沥青的制备方法，其中，稳定剂为轻质碳酸钙和炭黑中的至少一种。
14.本发明的温拌沥青的制备方法，其中，分子量调节剂用量为0.15-0.35wt％，稳定剂用量为0.5-1.65wt％，uspa添加剂余量。
15.本发明还可以详述如下：
16.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
17.一种温拌沥青，其特征在于采用的原料包括基质沥青、聚合物、添加剂组合物；所述各组分按照百分比计，沥青用量85～90wt％、聚合物用量6～8wt％、添加剂用量2～5wt％；所述聚合物为顺丁橡胶br、abs树脂和醇酸树脂中的至少一种，添加剂组合物是由uspa添加剂、分子量调节剂与稳定剂组成。
18.进一步地，所述基质沥青是道路施工用石油产品制得的沥青，还能采用橡胶改性沥青。
19.进一步地，所述添加剂的分子量调节剂是2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯，平均分子量238.4。
20.进一步地，所述添加剂的稳定剂是轻质碳酸钙、炭黑中的至少一种。
21.其中，添加剂中组分中，uspa添加剂为一种新型温拌剂，本发明将其作为一种沥青降温材料应用，其作用为降低沥青的粘度，从而降低施工温度；分子量调节剂的作用是降低聚合物的分子量，便于聚合物均匀分散入沥青中，稳定剂的作用是增加混合物的稳定性，防止改性沥青离析。
22.进一步地，所述添加剂的分子量调节剂与稳定剂的比例优选为1:3～1:4。
23.一种温拌沥青的制备方法，其特征在于包括如下步骤，a：按重量百分比称取沥青、聚合物、添加剂各组分；b：将沥青用加热设备加热至100～120℃；c：待沥青融化后，把聚合物、添加剂加入至沥青内，温度继续保持在100～120℃之间；d：温度控制在100～120℃范围内，采用高速剪切机搅拌，使沥青、聚合物、添加剂组合物全部溶解后停止搅拌，出料冷却至常温即得到温拌沥青成品。
24.进一步地，所述步骤d中，搅拌时间在60～120min。
25.本发明有益效果：
26.(1)本发明制备工艺简单，制备过程中，所使用的原料沥青、聚合物和添加剂能混合后同时剪切搅拌，相对于现有技术省去了原料需单独剪切的过程，缩短制备时间，节约工艺成本。
27.(2)本发明通过添加合适量的聚合物、添加剂，在温度高于140℃以上时，聚合物、添加剂因高温作用都会均以液态形式存在，此时，聚合物、添加剂形成的大量液体不仅有效降低了温拌沥青的高温粘度，还能和沥青有效结合。本发明中的聚合物、添加剂中含有大量的-c＝o、-oh、-nh基团，能与温拌沥青中的-oh、-nh2等官能团形成氢键，且聚合物、添加剂的非极性长链结构伸展在外延，由于非极性结构的相互排斥作用，聚合物、添加剂的加入对温拌沥青中沥青质或胶质能起到分散作用，从而可以降低温拌沥青的粘度，相对于现有技术需在180℃左右的高温下进行拌和，本发明的拌和温度仅为100～120℃，降低了温拌沥青与道路施工辅料(比如石料)的拌合温度，降低温度可达60℃左右。同时聚合物、添加剂由于存在胺的成分，温拌沥青的表面张力和抗剥落性能提高，还提高了温拌沥青的软化点，大大
减轻了温拌沥青的老化程度，有效改善了温拌沥青的热储存稳定性能，降粘效果显著。
28.(3)本发明还降低了道路施工中摊铺和碾压温度，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40℃，相较于现有技术，本发明在制备过程中不会产生3,4-苯并芘等沥青烟雾，保证了施工人员的健康，且具有节能减排的环境效益，并减小了施工成本，提高了施工进度及道路施工质量。
29.(4)本发明可采用橡胶改性沥青和普通石油产品制得的沥青作为基质沥青，可在低温、低油石比的情况下，更加便于人工和机械的施工，摊铺碾压拥有充足的时间，而且施工道路能尽可能迅速通车。本发明广泛适用于城市主干路、快速路和高速公路及一级公路的新建、改建、扩建工程；并能采用真空包装，方便使用，性能优异，用于沥青路面的养护和小修使用。
30.基于上述，本发明具有好的应用前景。
附图说明
31.以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。
32.图1是本发明一种温拌沥青组成示意图。
具体实施方式
33.下面结合具体实施例对本发明作进一步的具体说明，但本发明并不受下述实施例的限制。任何不超出本发明的构思和范畴的改动，都在本发明的范围之内。
34.如图1所示，一种温拌沥青，采用的原料包括基质沥青、聚合物、添加剂；所述各组分按照百分比计，沥青用量85～90％、聚合物用量6～8％、添加剂用量2～5％；所述聚合物为顺丁橡胶br、abs树脂和醇酸树脂中的至少一种，添加剂是uspa添加剂、分子量调节剂与稳定剂的组合物。基质沥青是道路施工用石油产品制得的沥青，还能采用橡胶改性沥青。添加剂的分子量调节剂是2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯，平均分子量238.4。添加剂的稳定剂是轻质碳酸钙、炭黑中的一种。添加剂的分子量调节剂与稳定剂的比例为1:3～1:4。
35.实施例1
36.本实施例中温拌沥青的制备方法，包括如下步骤，a：按重量百分比称取沥青88％、聚合物8％、添加剂4％；b：将沥青用加热设备加热至110℃；c：待沥青融化后，把聚合物、添加剂加入至沥青内，温度继续保持在110℃；d：温度控制在110℃内，采用高速剪切机搅拌，使沥青、聚合物、添加剂组合物全部溶解后停止搅拌，出料冷却至常温即得到温拌沥青成品。步骤d中，搅拌转速为1000r/min。搅拌时间在100min。基质沥青是道路施工用石油产品制得的沥青。聚合物为abs树脂，添加剂的分子量调节剂是2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯，平均分子量238.4。添加剂的稳定剂是炭黑。添加剂的分子量调节剂与稳定剂的比例为1:3。
37.实施例2
38.本实施例中温拌沥青的制备方法，包括如下步骤，a：按重量百分比称取沥青90％、聚合物7％、添加剂3％；b：将沥青用加热设备加热至120℃；c：待沥青融化后，把聚合物、添加剂加入至沥青内，温度继续保持在120℃；d：温度控制在120℃内，采用高速剪切机搅拌，使沥青、聚合物、添加剂组合物全部溶解后停止搅拌，出料冷却至常温即得到温拌沥青成品。步骤d中，搅拌转速为1000r/min。搅拌时间在120min。基质沥青是橡胶改性沥青。聚合物
为顺丁橡胶br，添加剂的分子量调节剂是2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯，平均分子量238.4。添加剂的稳定剂是轻质碳酸钙。添加剂的分子量调节剂与稳定剂的比例为1:4。
39.实施例3
40.本实施例中温拌沥青的制备方法，包括如下步骤，a：按重量百分比称取沥青89％、聚合物6％、添加剂5％；b：将沥青用加热设备加热至100℃；c：待沥青融化后，把聚合物、添加剂加入至沥青内，温度继续保持在100℃；d：温度控制在100℃内，采用高速剪切机搅拌，使沥青、聚合物、添加剂组合物全部溶解后停止搅拌，出料冷却至常温即得到温拌沥青成品。步骤d中，搅拌转速为1000r/min。搅拌时间在110min。基质沥青是道路施工用石油产品制得的沥青。聚合物为醇酸树脂。添加剂的分子量调节剂是2，4-二苯基-4-甲基-1-戊烯，平均分子量238.4。添加剂的稳定剂是炭黑。添加剂的分子量调节剂与稳定剂的比例为1:3。
41.对比例1
42.使用中国公开专利cn103305015a中实施例1的方法制备。
43.对比例2
44.使用中国公开专利cn103305015a中实施例2的方法制备。
45.本发明中的聚合物、添加剂为熔点在140℃以下的固体物质，当温度高于140℃以上时，聚合物、添加剂因高温作用都会均以液态形式存在，这样，聚合物、添加剂形成的大量液体会使温拌沥青成品的粘度降低、并能和沥青有效结合。另外，本发明中的聚合物、添加剂中含有大量的-c＝o、-oh、-nh基团，能与温拌沥青中的-oh、-nh2等官能团形成氢键，而且聚合物、添加剂的非极性长链结构伸展在外延，由于非极性结构的相互排斥作用，聚合物、添加剂的加入对温拌沥青中沥青质或胶质能起到分散作用，从而可以降低温拌沥青的粘度，降低了温拌沥青与道路施工辅料(比如石料)的拌合温度，降低温度可达40℃左右，且更加便于人工和机械的施工，摊铺碾压拥有充足的时间，施工道路也能尽可能迅速通车。同时聚合物、添加剂由于存在胺的成分，温拌沥青的表面张力和抗剥落性能提高，改善了成品温拌沥青的流动性能及粘附性能，提高了温拌沥青的高温性能。
46.以下表1为实施例1-3及对比例1-2反应条件对比表：
47.表1
[0048][0049][0050]
由上述表1的反应条件对比表可知，本发明相对于对比例的制备工艺更简单，且反应条件例如：沥青加热温度、反应温度、转速及时间等更缓和，节省反应成本；此外应用本发明的制备方法制备产生的温拌沥青在使用时的施工操作温度及拌和温度相较于对比例的温度降低了20℃左右，并且本发明在制备过程中并没有沥青烟雾产生，具有节能减排的环境效益，并减小了施工成本，提高了施工进度及道路施工质量。
[0051]
以下表格2是本发明制得的温拌沥青成品与现有道路施工中常用70号沥青的各个指标数据对比分析：
[0052]
表2
[0053][0054]
从表2可得，本发明温拌沥青成品的粘度明显低于70号基质沥青以及对比例1-2的
粘度，降低了低温操作下改性沥青(温拌沥青成品)的加工条件。同时本发明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。本发明温拌沥青成品延度高于70号基质沥青以及对比例1-2的延度，具有较好的低温延展性能，抗低温开裂的效果较好。本发明温拌沥青成品的软化点仍满足规范要求，说明了其具有道路使用的高温稳定性。
[0055]
以下表格3是本发明温拌沥青成品与石料混合物、70号沥青与石料混合物马歇尔试件基准下的技术指标对比分析：
[0056]
表3
[0057][0058]
表格3说明了本发明温拌沥青成品混合料具有满足规范的稳定度和流值，具有足够的强度供道路使用，力学性能达标。因配方的油分作用，前期强度略低于70号基质沥青，但通过光、氧气和车行作用，强度仍然具有增长的过程。
[0059]
以下表格4是将现有sasobit温拌剂与70号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sasobit温拌沥青和本发明的温拌沥青成品各个指标数据对比分析：
[0060]
表4
[0061][0062]
通过表4可见，由于本发明温拌沥青成品与sasobit温拌沥青的针入度、延度以及
布氏粘度都相差较大，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；本发明温拌沥青成品的布氏粘度远小于sasobit温拌沥青，说明在温度相同的情况下更具有较好的施工和易性。可得温拌沥青成品的抗老化程度是大于对比sasobit温拌沥青的抗老化程度的。
[0063]
图1中所示，本发明制备工艺简单，制备中将成本低、应用较为广泛的聚合物、添加剂作为温拌沥青的改性剂；和沥青制得的成品不仅有效降低了温拌沥青的高温粘度，并降低了温拌沥青与道路施工辅料(比如石料)的拌合温度，降低温度可达40℃左右，同时提高了温拌沥青的软化点，大大减轻了温拌沥青的老化程度，有效改善了温拌沥青的热储存稳定性能，降粘效果显著；本发明还降低了道路施工中摊铺和碾压温度，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40℃，保证了施工人员的健康，且具有节能减排的环境效益，并减小了施工成本，提高了施工进度及道路施工质量。本发明可采用橡胶改性沥青和普通石油产品制得的沥青作为基质沥青，可在低温、低油石比的情况下，更加便于人工和机械的施工，摊铺碾压拥有充足的时间，而且施工道路能尽可能迅速通车。本发明广泛适用于城市主干路、快速路和高速公路及一级公路的新建、改建、扩建工程；并能采用真空包装，方便使用，性能优异，用于沥青路面的养护和小修使用。
[0064]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0065]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。