一种无车辙路面沥青改性剂、其制备方法及应用与流程

本发明涉及一种道路工程领域，尤其涉及重载交通下抗车辙路面中使用的一种无车辙路面沥青改性剂、其制备方法及应用。

背景技术：

1、随着国民经济的快速发展，我国交通运输量不断增大，车辆超载严重、交通渠化、车辆迅速大型化以及天气持续高温，加上在后期高速公路管理方面的不足，造成许多高等级公路发生严重的早期破坏，比如剥落、车辙等。在路面早期病害中，车辙是沥青混凝土路面特有的一种破坏形式。尤其是在高温、重载条件下，车辆沿沥青道路纵向集中通过处易产生带状凹槽，形成车辙病害，随着车辆荷载的持续加载，车辙两侧会出现隆起变形，严重影响道路使用质量。近年来，通过添加抗车辙剂和高模量剂等方法提高了路面抗车辙性能。但市场上抗车辙剂和高模量剂种类繁多，多以废旧塑料pe、pp和硬质沥青为主要材料，通过提高沥青的黏度和劲度模量来提高沥青混合料的抗车辙性能，但其对特重交通和蠕形载荷长时间作用的严重车辙路段(港口码头货车拥堵路段、国省干线重载交通的交叉路口、公交港湾等)的抗车辙作用有限，且抗车辙剂和高模量剂对沥青混合料的低温抗裂性能有一定的负面影响。

2、目前，对于上述严重车辙路段采用灌浆复合路面，通过先铺筑大空隙沥青混合料，然后灌入高强度的水泥浆，利用水泥浆的强度，提高路面的抗车辙性能，但是该方法存在工艺复杂(先铺混合料，再灌浆)，需要特殊设备，成本高(30～40元/m2/cm)，且水泥材料易开裂等问题。近年来，通过在沥青混合料中引入环氧类热固性材料，可大幅度提高沥青混合料的性能。如cn110713695a(一种热拌环氧沥青用的超高韧环氧树脂材料及其制备方法)和cn111875930a(一种热拌环氧树脂、制备方法及用途)采用改性的环氧树脂制备具有优异抗车辙性能环氧沥青混合料。但是环氧沥青混合料环氧掺量大，混合料成本高(4500～5500元/吨，普通沥青混合料500-600元/吨)、施工难度大，且环氧沥青混合料早期强度低，养生时间长(7～40d左右)，不适用于养护工程，一般仅用于钢桥面、隧道等特殊场合，难以大规模推广应用。

3、有鉴于现有特重交通和蠕形载荷长时间作用路段的严重车辙问题缺乏有效解决方案，灌浆路面和环氧沥青混合料施工难度大和成本高，环氧沥青混合料养生时间长，不适于养护工程的问题。本发明基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合机理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种无车辙路面沥青改性剂的制备及使用方法，来提高沥青混合料的抗车辙性能，降低施工难度和成本，使其更具有实用性。

技术实现思路

1、本发明目的是在于克服现有特重交通和蠕形载荷长时间作用路段的严重车辙问题缺乏有效解决方案的问题，灌浆路面和环氧沥青混合料施工难度大和成本高，环氧沥青混合料养生时间长，不适于养护工程的问题。从而提供一种无车辙路面沥青改性剂、其制备方法及使用方法，从而更加实用，且具有产业化的价值。

2、为达到上述技术目的，本发明通过以下技术方案得以实现：

3、一种无车辙路面沥青改性剂，包含以下组分，各组分质量份数如下：

4、

5、所述无车辙路面沥青改性剂由采用特殊磨盘形力化学反应器对合成粉末橡胶、橡胶填充油、固体酚醛环氧树脂进行共混改性后得到的混合物a，与采用塑料磨粉机对长链脂肪胺、炭黑、硫磺、促进剂、抗氧剂、紫外吸收剂的混料进行磨粉得到的混合物b混合后得到。

6、进一步的，本发明所述合成粉末橡胶选自丁苯橡胶(sbr)、顺丁橡胶(br)、丁腈橡胶(nbr)中的任意一种，这几种合成橡胶分子中有c＝c双键结构，与固体酚醛环氧树脂在磨盘形力化学反应器中或发生部分环氧接枝反应，可提高合成粉末橡胶、酚醛环氧树脂以及沥青的相容性。

7、进一步的，本发明所述固体酚醛环氧树脂为固体双酚a型酚醛环氧树脂，其环氧当量为190-210g/eq，软化点为60-70℃，此类环氧树脂的环氧值高，反应活性高，官能度大，固化的环氧树脂的交联密度比常规e51环氧树脂固化物大，力学强度更高，可在较低掺量下，大幅度的提高沥青混合料的力学性能。

8、进一步的，本发明所述橡胶填充油选自芳烃油、环烷油、石蜡油中任意一种，橡胶填充油可以提高合成橡胶硫化生产时的流动性，提高合成橡胶与沥青的相容性。

9、进一步的，本发明所述长链脂肪胺选自十六胺、十八胺、油胺中的任意一种。这类长链脂肪胺结构中含有柔性c16～c18链，与环氧基团固化反应后，使得环氧树脂固化物具有一定的柔韧性。

10、进一步的，本发明所述炭黑和硫磺作为合成橡胶的增强剂和硫化剂，使得合成橡胶的高温生产与施工时发生交联硫化反应，形成一种高强度的热固性橡胶沥青材料，提高沥青混合料的早期强度。

11、进一步的，本发明所述促进剂为酚类促进剂，具体选自2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚、壬基酚、苯酚中的任意一种，促进剂可以促进酚醛环氧树脂与固化剂的固化反应速度。

12、进一步的，本发明所述抗氧剂选自抗氧剂bht、抗氧剂1010、抗氧剂264中的任意一种，抗氧剂可以减少高温拌合生产和施工时合成橡胶的老化。

13、进一步的，本发明所述紫外吸收剂选自紫外吸收剂uv-531、uv-326、uv-329中的任意一种，紫外吸收剂减少路面使用时改性沥青材料对紫外线的吸收率，提高材料的抗紫外老化性能，延长路面使用寿命。

14、本发明所述一种无车辙路面沥青改性剂的制备工艺如下：

15、(1)按照比例称量合成粉末橡胶、橡胶填充油、固体酚醛环氧树脂，放入混料机中，进行充油混料，混料时间为3～5min，然后将混合料加入磨盘形力化学反应器在室温下进行反复研磨，通过冷却水将研磨过程中的热量带走，研磨次数10～30遍，得到混合物a；

16、(2)将长链脂肪胺、炭黑、硫磺、促进剂、抗氧剂、紫外吸收剂按比例加入高速混料机中进行混料，混料时间为2～3min，然后加入到塑料磨粉机中，控制磨粉细度为20-40目，得到混合物b；

17、(3)将上述步骤(1)制备的混合物a和步骤(2)制备的混合物b加入到平模造粒机中进行造粒，制备出本发明所述无车辙路面沥青改性剂。

18、本发明所述无车辙路面沥青改性剂应用于沥青混合料中。

19、本发明还提供了一种采用上述无车辙路面沥青改性剂制备无车辙沥青混合料的方法，包括如下步骤：

20、(1)分别加热沥青和石料，石料加热到190-220℃，沥青为基质沥青时需加热到150-160℃，沥青为sbs改性沥青时需加热到160-175℃；

21、(2)将拌锅加热至180-190℃，然后加入步骤(1)加热的石料与上述无车辙路面沥青改性剂先进行干拌10-15s，拌合使无车辙路面沥青改性剂完全融化并裹覆在集料表面；

22、(3)在所述步骤(2)拌锅中加入加热后的沥青和矿粉，进行湿拌混合并成型，湿拌时间为45-55s，出料制备出无车辙沥青混合料，控制混合料的出料温度为185-200℃，低于175℃和超过205℃作费料处理，混合料成型温度为175-185℃。

23、本发明所述无车辙路面沥青混合料的制备方法中，无车辙路面沥青改性剂掺量占混合料中矿料质量的1.0-2.0％，矿料包括石料和矿粉。

24、本发明所述无车辙路面沥青混合料的制备方法中，无车辙沥青混合料对级配没有特殊要求，尤其适用于ac、sma、sup、eme等密级配沥青混合料。

25、综上所述，本发明具有以下有益效果：

26、(1)采用特殊磨盘形力化学反应器对合成橡胶和酚醛环氧树脂进行共混改性，改善了合成橡胶、酚醛环氧树脂和沥青间的相容性，热固性环氧树脂和硫化交联的合成橡胶沥青在沥青中形成三维互传网络，同时提高沥青的高温抗车辙和低温抗裂性能。

27、(2)利用沥青混合料拌合生产和施工过程中高温条件，实现合成橡胶硫化反应，形成交联的高强度热固性橡胶材料，提高了沥青混合料的强度和弹性，解决传统环氧沥青混合料早期强度低的问题，需要长时间养生的问题。

28、(3)通过热固性合成橡胶对高交联度的环氧树脂进行增韧改性，提高了环氧沥青混合料的低温柔韧性和抗疲劳性能，提高沥青混合料的抗疲劳开裂性能。

29、(4)采用高官能度的双份a型酚醛环氧树脂对沥青进行改性，比传统双酚a型环氧树脂的交联密度大，力学性能更优，对沥青改性后的力学性能提升更大，可实现在低掺量下制备高性能环氧沥青混合料。

30、(5)本发明生产工艺简单，无车辙路面沥青改性剂使用方法简单，在混合料生产使用时直接投入，使用方便，采用常规热拌沥青施工设备和施工工艺，无需特殊设备，实用性强。