一种高粘高韧改性沥青的制作方法

本发明涉及道路工程领域，具体提供一种高粘高韧改性沥青。

背景技术：

1、随着交通量的发展，重载道路交通对沥青路面使用性能及功能都提出更高的要求，但是受限于传统应用观念，目前高粘、高韧、降噪功能的特种改性沥青制备工艺复杂，原材料价格昂贵，限制了高粘、高韧、改性沥青的应用与发展。

2、目前道路工程中改性沥青的使用，按照添加方式分为两种，干法与湿法，主要问题如下：

3、一、湿法是以改性剂、石油沥青作为原材料，通过一定组成及工艺进行改性沥青制备，然后将制备的改性沥青投放到拌和锅中与集料拌和。湿法工艺要求改性沥青不能出现凝胶现象；

4、二、干法是将改性剂、道路石油沥青等原材料，在混合料拌和过程中直接添加到拌和锅中，在拌和过程中实现沥青改性并裹附集料。干法与湿法存在异同，但是干法同样依赖于湿法。因为，确定改性剂配方及添加比例，需要先制备改性沥青，然后进行性能评价，根据性能评价结果确定干法工艺材料组成设计。干法工艺能够避免湿法工艺产生的凝胶现象，但是其评价却依赖于湿法工艺，要求不能出现凝胶现象；

5、三、凝胶化后的改性沥青不能流动，高温下其状态类似果冻(果胶)状态，无工作流动性，且传统性能评价方法无法对其进行评价。因此，无论干法工艺、湿法工艺，人们在进行相应改性沥青制备应用时，严禁出现类似现象。

6、即目前，无论干法工艺、湿法工艺，改性剂、稳定剂等添加比例被严格限定，这导致改性沥青的性能等级不能更大程度的提高，严重限制了改性沥青路用性能提升。

技术实现思路

1、本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种具有极好高温、低温、疲劳等路用性能的高粘高韧改性沥青。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高粘高韧改性沥青，包括石油沥青、高分子改性剂和稳定剂，其特征在于，所述改性沥青在100-190℃下呈凝胶态，进行沥青性能评价时，通过湿法工艺制备凝胶化的改性沥青，以车辙因子进行高温性能评价；计算改性沥青在关键相位角δc的复数模量g*，以复数模量g*不大于16mpa所能达到的最小低温等级进行低温路用性能评价。

3、作为优选，改性沥青的高温性能60℃车辙因子大于10kpa。

4、作为优选，改性沥青低温性能等级如下表所示：

5、

6、作为优选，本发明改性沥青中石油沥青、高分子改性剂和稳定剂的重量配比如下：

7、石油沥青 100份；

8、高分子改性剂 10-20份；

9、稳定剂 0.1-0.8份。

10、进一步的，石油沥青、sbs胶乳和稳定剂的最佳重量配比如下：

11、石油沥青 100份；

12、高分子改性剂 10-15份；

13、稳定剂 0.2-0.65份。

14、作为优选，本发明改性沥青还包括助容剂，以100份石油沥青计，助容剂的掺量为0-3份。

15、作为优选，本发明改性沥青各原料的重量配比如下：

16、

17、作为优选，本发明改性沥青还包含其它可干法使用的添加剂和能使沥青体系产生交联反应的添加剂，如催化剂(多聚磷酸等)、增粘剂(c5、c9树脂、萜烯树脂等)。

18、作为优选，本发明改性沥青中所述石油沥青可采用30#、50#、70#和90#道路石油沥青。

19、作为优选，所述高分子改性剂为sbs胶乳、sbr胶乳或干法sbs改性剂。sbs胶乳固含量优选大于44％；sbr胶乳固含量优选大于42％；干法sbs改性剂优选速溶型sbs改性剂。

20、作为优选，所述稳定剂为橡胶类硫化剂，如硫磺、过氧化物、脂肪或芳香胺类、磺酸盐、芳香二元醇及季鏻(铵)盐等中的一种或多种的混合物。

21、作为优选，所述相容剂优选为芳烃橡胶油。

22、作为优选，本发明所述改性沥青的制备方法包括以下步骤：

23、s1.通过湿法工艺进行改性沥青的制备；

24、s2.利用动态剪切流变仪对改性沥青进行时间扫描试验、频率扫描试验，获取特定温度范围下改性沥青车辙因子及频率扫描曲线；

25、s3.以获取的时间扫描过程所对应的车辙因子进行高温性能评价；

26、s4.根据时间—温度等效原理进行不同温度扫描曲线平移，获得频率扫描主曲线，然后根据cam方程进行拟合，拟合计算改性沥青在关键相位角δc的复数模量g*，以复数模量g*不大于16mpa所能达到的最小低温等级进行低温路用性能评价；

27、s5.综合确定改性沥青最佳配方组成，并以干法工艺进行沥青混合料实际生产。

28、作为优选，步骤s1所述湿法工艺包括：

29、s11.石油沥青加热至110-160℃，加入除稳定剂外的其他原料；

30、s12.在2000 -3500转/min、150-185℃条件下，高速剪切15-25min；

31、s13.添加稳定剂并搅拌，搅拌速率300-1000转/min，温度150-185℃，搅拌至凝胶化为止(达到凝胶化的搅拌时间通常为45-60min)；

32、s14.放入163±5℃烘箱加热静置至少30min，使凝胶化改性沥青的交联反应继续至彻底完成。静置时间通常为30-60min。

33、作为优选，步骤s2中时间扫描要求为控制应变5％-12％，正弦加载，加载频率10rad/s，扫描时间为10-20s；试验温度为60℃。

34、作为优选，步骤s2中频率扫描要求为控制应变5％-8％，正弦加载，扫描频率为0.1—100rad/s；试验温度分别为5℃、15℃。

35、作为优选，步骤s2中试验环境要求为：每一个试验温度平衡时间1-2min，频率扫描前平衡时间10-15s。

36、作为优选，步骤s5可根据实际需求、经济性结合高温、低温实用性能综合判定改性沥青配方组成。

37、和现有技术相比，本发明的高粘高韧改性沥青具有以下突出的有益效果：

38、(一)申请人通过大量研究及验证发现，凝胶化的改性沥青虽然工作流动性不足，但是其他路用性能在组成合理的状态下会大幅提升，将改性剂的功能发挥到最大程度。基于此，申请人首次提出将凝胶化改性沥青用于道路工程，并通过特定的改性沥青路用性能评价方法解决了凝胶化改性沥青的评价难题，

39、得到路用性能大幅提升的改性沥青。

40、(二)本发明改性沥青用于道路工程时，可通过干法工艺进行沥青混合料实际生产，一方面，避免了改性沥青凝胶化所导致的工作性不足的问题，同时又将改性剂的改性功能效果最大化，显著提升了改性沥青混合料路用性能及经济效能，另一方面，避免了改性沥青湿法制备过程、储存过程及应用过程的高能耗，由此生产的改性沥青具有温拌、改性功能于一体，具有显著的绿色环保效果，经济和社会效益显著。

技术特征：

1.一种高粘高韧改性沥青，包括石油沥青、高分子改性剂和稳定剂，其特征在于，所述改性沥青在100-190℃下呈凝胶态，

2.根据权利要求1所述的高粘高韧改性沥青，其特征在于：改性沥青的高温性能60℃车辙因子大于10kpa。

3.根据权利要求1所述的高粘高韧改性沥青，其特征在于：

4.根据权利要求1、2或3所述的高粘高韧改性沥青，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的高粘高韧改性沥青，其特征在于：所述改性沥青还包括助容剂，以100份石油沥青计，助容剂的掺量为0.01-1份。

6.根据权利要求5所述的高粘高韧改性沥青，其特征在于：改性沥青各原料的重量配比如下：

7.根据权利要求6所述的高粘高韧改性沥青，其特征在于：所述高分子改性剂为sbs胶乳、sbr胶乳或干法sbs改性剂。

8.根据权利要求4所述的高粘高韧改性沥青，其特征在于：所述改性沥青的制备方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的高粘高韧改性沥青，其特征在于：

10.根据权利要求9所述的高粘高韧改性沥青，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种高粘高韧改性沥青，属于道路工程试验领域。包括石油沥青、高分子改性剂和稳定剂，其特征在于，所述改性沥青在100‑190℃下呈凝胶态，进行沥青性能评价时，通过湿法工艺制备凝胶化的改性沥青，以车辙因子进行高温性能评价；计算改性沥青在关键相位角δc的复数模量G*，以复数模量G*不大于16MPa所能达到的最小低温等级进行低温路用性能评价。与现有技术相比，本发明改性沥青在100‑190℃下呈凝胶态，通过特定的改性沥青路用性能评价方法使凝胶化的改性沥青可应用于道路工程，大幅提升了改性沥青的高、低温性能，具有极高的应用价值。

技术研发人员：李腾飞,林江涛,刘飞,于悦,樊亮,韩书龙,李永振,孟伟坤,毕飞,黄京京,魏慧,郝美超,武文鑫,梁皓,李久龙,侯佳林
受保护的技术使用者：山东高速交通建设集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16