本发明属于材料技术领域，具体涉及一种干法改性浇注式沥青混合料及其制备方法，以及浇注式沥青干法改性剂以及其制备方法。
背景技术：
坑槽类病害挖补式维修是钢桥面铺装最为常见的维修方式，其特点是挖补面积小、维修难度大，一次修补所需的结合料量小。目前常用的坑槽类修补材料有普通热拌沥青混合料、环氧沥青混凝土、灌注式树脂混凝土、冷拌环氧沥青混凝土(砂浆)、聚氨酯混凝土等，上述材料在一定程度上有各自的优点，但在施工便捷性、抗环境干扰性、施工质量可靠性、使用耐久性、价格经济性、快速开放交通等方面难以均衡，往往维修使用一段时间后即出现二次病害。
在中国专利cn103756259a中公开了一种沥青混合料干法改性剂、其制备方法及沥青混合料。具体公开了：沥青混合料干法改性剂，包括原料：树脂、固化剂、促进剂、流平剂、填料、助剂；其中，所述原料的重量份配比为：树脂35-70、固化剂1-35、促进剂0-2.5、流平剂0-6、填料20-40、助剂0-2。所述助剂为偶联剂或增塑剂，优选为偶联剂。所述树脂为环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂、聚氨酯中的一种或多种，优选为环氧树脂。所述固化剂为胺类固化剂、酸酐类固化剂、酰肼类固化剂、咪唑类固化剂、端羟基酚醛树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、多元缩水甘油酯、羟烷基酰胺、噁唑啉中的一种或多种。所述促进剂为咪唑类促进剂、叔胺类促进剂或金属氧化物中的一种或多种，优选为咪唑类促进剂或叔胺类促进剂。所述流平剂为丙烯酸酯、有机硅改性树脂、酚醛树脂、氨基树脂、醋酸丁酸纤维素中的一种或多种。所述填料为粘土、滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅中的一种或多种。另一方，面提供一种沥青混合料干法改性剂的制备方法，包括如下步骤：将树脂、固化剂、促进剂、流平剂、填料、助剂混合均匀后，加入到挤出机中进行挤出处理，制成挤出物料；待挤出物料冷却后，对其进行粉碎处理或造粒处理，得到粒度在1mm以下的物料即为沥青混合料干法改性剂；其中，所述挤出处理的温度为90-120℃。再一方面，提供一种沥青混合料，包括原料：沥青混合料干法改性剂、基质沥青、矿料。所述原料的重量份配比为：沥青混合料干法改性剂1-5、基质沥青2-8、矿料87-97。又一方面提供一种沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：(1)在搅拌条件下，将沥青混合料干法改性剂与预热的集料混合，搅拌均匀，得到第一混合物料；(2)向第一混合物料中加入基质沥青，搅拌均匀，得到第二混合物料；(3)向第二混合物料中加入矿粉，搅拌均匀，即得；其中，所述步骤(1)-(3)中搅拌的温度为130-210℃，搅拌时间为10-600s。
上述发明提供了一种沥青混合料的干法改性剂，使得该改性剂呈粉末状、粒径小、易于在沥青混合料中分散。并且直接将干法改性剂与矿料、沥青拌和而成，不经历制作改性沥青的步骤，操作工艺简单，可连续化生产。适用于钢桥面、隧道、机场、公路及城市干道的铺筑与修补。
虽然上述专利中提供了沥青混合料的干法改性剂及其制备方法，以及沥青混合料的制备方法。但是其强调了仅适用于普通的沥青混合料，不经历制作改性沥青的步骤。但是对于上述提及的钢桥面铺装的坑槽类病害的挖补式维修方式，采用普通的沥青混合料往往维修使用一段时间后即出现二次病害。而浇注式沥青混合料作为一种高温(220～250℃)拌和的路面材料，具有流动性好、密水性好、抗环境干扰能力强、随从变形能力和抗疲劳耐久性优等特点，是作为钢桥面坑槽类病害挖补式修补的理想材料。
但是若按照传统方式在沥青拌和站小批量生产浇注式沥青混合料，一方面基于湿法改性的聚合物改性沥青小批量采购及运输成本高，另一方面聚合物改性沥青在使用过程中，存在反复加热、长时间加热保温等问题，在造成能源大量损耗以及沥青胶结料老化的同时，浇注式沥青混合料的性能也无法得到有效保障，维修质量也难以得到保障。
技术实现要素：
基于背景技术中提及的浇注式沥青混合料在钢桥面铺装坑槽类病害挖补式维修方式中的运用，本发明的目的在于提供一种针对于浇注式沥青混合料的浇注式沥青干法改性剂，以及干法改性浇注式沥青混合料及其制备方法。能够解决现有的浇注式沥青混合料运用在钢桥面铺装坑槽类病害挖补式维修中存在的(1)成本高，(2)聚合物改性沥青在使用过程中，存在反复加热、长时间加热保温所造成能源大量损耗以及沥青胶结料老化的问题，(3)反复加热、长时间加热保温所造成的浇注式沥青混合料性能无法得到有效保障，维修质量也难以得到保障的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
第一，本发明提供一种浇注式沥青干法改性剂：
浇注式沥青干法改性剂由苯乙烯类热塑性弹性体、热塑性树脂、降黏剂、高温补强剂和预溶胀剂以(40～70):(5～40):(5～20):(5～20):(5～15)的质量比混合而成。其中，所述苯乙烯类热塑性弹性体为sbs、sis、sebs中的一种或几种。所述热塑性树脂为ldpe、hmspp、pvc中的一种或几种。所述降黏剂为聚乙烯蜡、95号微晶石蜡中的一种。所述高温补强剂为40目废旧轮胎橡胶粉、80目废旧轮胎橡胶粉中的一种。所述预溶胀剂为橡胶油、减二线糠醛抽出油、减三线糠醛抽出油中的一种。
第二，本发明还提供一种干法改性浇注式沥青混合料，其采用上述浇注式沥青干法改性剂，由矿料、a-70号道路石油沥青和浇注式沥青干法改性剂以100:(6.0～7.5):(0.7～1.5)的质量比混合而成。
第三，本发明还提供基于上述干法改性浇注式沥青混合料的制备方法，按以下步骤进行制备：
步骤1)将所述苯乙烯类热塑性弹性体、热塑性树脂、降黏剂、高温补强剂和预溶胀剂以(40～70):(5～40):(5～20):(5～20):(5～15)的质量比称取；后将所述苯乙烯类热塑性弹性体、热塑性树脂、降黏剂、高温补强剂和预溶胀剂混合均匀，得到所述浇注式沥青干法改性剂；
步骤2)将所述矿料、a-70号道路石油沥青和浇注式沥青干法改性剂按100:(6.0～7.5):(0.7～1.5)的质量比称取；
步骤3)将所述矿料加热至230～250℃、a-70号道路石油沥青加热至155～165℃；
步骤4)将所述浇注式沥青干法改性剂与矿料干拌20～30s，拌和温度为220～240℃，然后加入a-70号道路石油沥青，湿拌45min以上，得到所述干法改性浇注式沥青混合料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明基于干法改性技术生产浇注式沥青混合料，既可以省去传统聚合物改性沥青湿法生产环节，避免复杂改性工艺带来的高成本等问题，同时还可避免聚合物改性沥青在储存和运输过程中出现改性剂离析、性能指标衰减等问题。
2)本发明采用a-70号道路石油沥青，在市场上具有分布范围广、采购方便、运输方便、使用方便的特点；浇注式沥青干法改性剂具有加工简单、存储方便等特点。将两者用于钢桥面小面积维修，可达到现改、现拌、现用的效果。
3)本发明所述干法改性浇注式沥青混合料，可在施工现场采用小型拌和设备拌制，具有操作简单、便捷等特点，同时具有质量稳定、适用面广、灵活性强、节能环保等优势。此外，还可以避免沥青胶结料在使用过程中反复加热、长时间加热保温，导致沥青老化等问题，可有效保障钢桥面维修质量，提升钢桥面铺装的耐久性能与服役寿命，具有显著的环保意义、经济与社会效益。
4)它具有操作简单便捷、质量稳定可靠、节能环保等特点，适合推广运用。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：本实施例提供一种用于干法改性浇注式沥青混合料的浇注式沥青干法改性剂，其由苯乙烯类热塑性弹性体、热塑性树脂、降黏剂、高温补强剂和预溶胀剂以(40～70):(5～40):(5～20):(5～20):(5～15)的质量比混合而成。可选择但不限于以下质量比：苯乙烯类热塑性弹性体：热塑性树脂：降黏剂：高温补强剂：预溶胀剂＝40：5：5：5：5；苯乙烯类热塑性弹性体：热塑性树脂：降黏剂：高温补强剂：预溶胀剂＝40：20：10：10：10；苯乙烯类热塑性弹性体：热塑性树脂：降黏剂：高温补强剂：预溶胀剂＝50：30：15：15：15；苯乙烯类热塑性弹性体：热塑性树脂：降黏剂：高温补强剂：预溶胀剂＝60：35：12：15：8；苯乙烯类热塑性弹性体：热塑性树脂：降黏剂：高温补强剂：预溶胀剂＝70：40：20：20：15。
其中，所述苯乙烯类热塑性弹性体为sbs、sis、sebs中的一种或几种。所述热塑性树脂为ldpe、hmspp、pvc中的一种或几种。所述降黏剂为聚乙烯蜡、95号微晶石蜡中的一种。所述高温补强剂为40目废旧轮胎橡胶粉、80目废旧轮胎橡胶粉中的一种。所述预溶胀剂为橡胶油、减二线糠醛抽出油、减三线糠醛抽出油中的一种。
另外，本实施例还提供上述浇注式沥青干法改性剂的制备方法，按以下步骤进行制备：
步骤1)将所述苯乙烯类热塑性弹性体、热塑性树脂、降黏剂、高温补强剂和预溶胀剂按(40～70):(5～40):(5～20):(5～20):(5～15)的质量比称取；
步骤2)将所述苯乙烯类热塑性弹性体、热塑性树脂、降黏剂、高温补强剂和预溶胀剂混合均匀，得到所述浇注式沥青干法改性剂。
实施例2：基于实施例1所述的浇注式沥青干法改性剂，本实施例提供一种干法改性浇注式沥青混合料，由矿料、a-70号道路石油沥青和浇注式沥青干法改性剂以100:(6.0～7.5):(0.7～1.5)的质量比混合而成。可选择但不限于以下质量比：矿料：a-70号道路石油沥青：浇注式沥青干法改性剂＝100：6.0：0.7；矿料：a-70号道路石油沥青：浇注式沥青干法改性剂＝100：6.5：0.9；矿料：a-70号道路石油沥青：浇注式沥青干法改性剂＝100：7.0：1.2；矿料：a-70号道路石油沥青：浇注式沥青干法改性剂＝100：7.5：1.5。
另外，本实施例还提供上述干法改性浇注式沥青混合料的制备方法，按以下步骤进行制备：
步骤1)将所述苯乙烯类热塑性弹性体、热塑性树脂、降黏剂、高温补强剂和预溶胀剂按(40～70):(5～40):(5～20):(5～20):(5～15)的质量比称取；后将所述苯乙烯类热塑性弹性体、热塑性树脂、降黏剂、高温补强剂和预溶胀剂混合均匀，得到所述浇注式沥青干法改性剂；
步骤2)将所述矿料、a-70号道路石油沥青和浇注式沥青干法改性剂按100:(6.0～7.5):(0.7～1.5)的质量比称取；
步骤3)将所述矿料加热至230～250℃、a-70号道路石油沥青加热至155～165℃；
步骤4)将所述浇注式沥青干法改性剂与矿料干拌20～30s，拌和温度为220～240℃，然后加入a-70号道路石油沥青，湿拌45min以上，得到所述干法改性浇注式沥青混合料。
实施例3：本实施例提供的干法改性浇注式沥青混合料的制备方法如下：
步骤1)将sbs、ldpe、聚乙烯蜡、40目废旧轮胎橡胶粉和橡胶油按50:20:10:10:10的质量比进行称量并混合均匀，得到所述浇注式沥青干法改性剂。
步骤2)将矿料、a-70号道路石油沥青和所述浇注式沥青干法改性剂按100:6.8:1.3的质量比称取；
步骤3)将所述矿料加热至240℃、a-70号道路石油沥青加热至155℃，然后将所述浇注式沥青干法改性剂与矿料干拌30s，拌和温度为230℃；
步骤4)加入a-70号道路石油沥青，湿拌45min，得到所述干法改性浇注式沥青混合料。
本实施例所得干法改性浇注式沥青混合料技术指标如下：
表1干法改性浇注式沥青混合料的技术指标
实施例结果表明，本实施例制备的干法改性浇注式沥青混合料，其刘埃尔流动性在5～20s之间，说明该材料具有良好施工和易性，可满足坑槽类病害的修补，可有效保障施工缝接缝的密实性；60℃贯入度在1.0～4.0mm，60℃贯入度增量不大于0.4mm，说明该材料具有良好的抗高温变形性能，可满足交通量大、重载车多的钢桥面修补；-10℃极限破坏应变均不低于2500με，说明该材料具有良好的低温抗开裂性能，可有效保障钢桥面铺装疲劳耐久性能。此外，本实施例制备的干法改性浇注式沥青混合料可在施工现场采用小型拌和设备拌制，具有操作简单便捷、质量稳定可靠、节能环保等特点，可有效保障钢桥面维修质量，提升钢桥面铺装的耐久性能与服役寿命，具有显著的环保意义、经济与社会效益。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。