浇筑式沥青结合料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于桥面铺装材料技术领域，具体涉及一种浇筑式沥青结合料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 随着高速路网建设的发展、桥梁尤其大跨径的增多，使中国成为世界桥梁大国。桥 梁结构使用寿命至少100年，桥面铺装设计寿命一般15~20年，桥梁多为咽喉要道，使用 频繁，实际使用寿命往往更短。由于钢板热导性能好，钢桥面与水泥混凝土桥面相比，夏季 要高5~KTC、冬季要低-5~-KTC、高低温跨度大，要求铺装材料具有更优等的高温性能 及优良的柔性；同时动态下钢板反复变形大，对铺装层与钢板的粘结力和变形协同性要求 也更高。
[0003] 浇筑式沥青混凝土作为钢桥面铺装的优选结构材料，不用压路机碾压自行流动密 实成型，具有三高的特点：油石比高（约7~10% )、拌合温度高（180~220°C )、矿粉含量 高（20~30% )。其较高的沥青和细集料含量使得粗集料处于悬浮状态，并与钢板薄层过 度，一般厚度为4~5cm，在级配偏细的情况下，沥青结合料对钢桥面铺装的使用寿命致关 重要。改性沥青配方通常是在沥青中添加 SBS或SBR等高聚物提高沥青的高低温性能，如 果改性沥青抗低温变形或抗疲劳性能需要进一步提高则需在提高SBS或SBR等高聚物参量 的同时、通过添加石油系软化剂、脂肪油系软化剂等材料方可在一定程度上解决、同时软化 剂会降低沥青的感温性，这种大众化的配方可满足高速公路的铺装要求，但用于钢桥面这 种大变形的柔性结构上一般很快发生沥青混合料的车辙与开裂。在日本，浇筑式沥青结合 料一般采用天然沥青与道路沥青AH-30#配合使用，天然沥青的配合比达到25~30 %，而通 常所得的沥青产品高低温性能很难同时达到最优。在德国，主要采用PmB25A号改性沥青， 在交通量大的路段，抗疲劳性能和抗车辙能力面临压力。不论是日本，还是德国，均采用低 标号基质沥青为基础进行配合或改性，而中国国内少有低标号基质沥青出售，而且天然沥 青又受到产地限制，费用较高。
[0004] 专利CN101974236B是成分为100份基沥、2~15份高聚物、4~15份补强剂、 0. 05~0. 5份稳定剂的饶筑沥青组合物，其中补强剂和高聚物是提高沥青高低温性能的 物质，因组分中没有降低粘度的成分，高参量组分会使改性沥青的粘度增大，需要230~ 250°C高温拌合，当温度高于230°C时SBS等高聚物会分解而使结合料的性能部分丧失、降 低品质；专利CN103613327A是采用废旧塑料改性剂配置的浇筑式沥青混凝土桥面铺装材 料，其成分为：基质沥青70%、废旧塑料6%、SBS5%、湖沥青19%。有益效果是提高桥面铺 装高温环境下的动稳定度和降低流动性能。废旧塑料是粘附性能较差的改性剂；另外废旧 塑料6%和湖沥青19%都能增强高温性能；仅靠5%的SBS掺量维持低温柔韧性，改性剂在 高低温性能的匹配上欠均衡。所以浇筑式沥青结合料的配方和工艺的合理性是制约钢桥面 铺装材料发展的技术难度和关键点。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种适合于钢桥面铺装，对钢板变形有良好追从 性，在保证改性沥青高温性能的情况下，大大提高抗低温变形能力和抗疲劳性能的浇筑式 沥青结合料及其制备方法。
[0006] 本发明提供的技术方案是一种浇筑式沥青结合料，包括以下重量百分比的原料制 成：基质沥青77~86%、5855.5~6.0%、5152.0~2.4%4￥八0.5~1.0%、5八1(1.5~ 1. 8%、PE赌2. 0~3. 0%、稳定剂0. 5~0. 8%、预制混合沥青2~8%。所述预制混合沥 青的制备方法如下：将基质沥青44~46重量份、岩沥青52~54重量份和乳化沥青1~2 重量份于100~120°C调和、预混、沉淀、过滤，滤液即为预制混合沥青。
[0007] 本发明所述基质沥青为70号或90号石油沥青，均符合中国《公路沥青路面施工 技术规范》(JTG F40-2004)道路石油沥青的技术要求。优选A级70号或A级90号石油沥 青，芳香分含量大于50,胶体指数IC为0. 22~0. 38。
[0008] 本发明所述SBS (苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）为线型SBS或星型SBS， 线型SBS重均分子量为10~15万、星型SBS重均分子量为20~30万。
[0009] 本发明所述SIS (苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物）为线型SIS或星型SIS， 线型SIS重均分子量为10~12万、星型SIS重均分子量为22~24万。
[0010] 本发明所述的EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物），其密度为0. 93~0. 95g/cm3、熔融 指数为5~lOg/K^min、VA含量为14~30 % ;
[0011] 本发明所述的SAK是一种温拌改性剂，在常温下是一种白色固体粉末，熔点在 l〇〇°C左右，可有效改善沥青混合料的高温性能，抗水损害能力。具体可以是上海诚鸿道路 新材料有限公司生产的SAK改性剂。
[0012] 本发明所述的PE蜡，即聚乙烯蜡，其分子量为8000、密度为970g/cm3、熔点为 127°C、软化点为140°C、粘度为8000。
[0013] 本发明所述的稳定剂的制备方法为：将木质素纤维10~50重量份、金属皂10~ 55重量份、硬脂酰胺15~35重量份和硫磺5~15重量份投入混合器中，在30~80°C研 磨0. 5~I. 5h，制得稳定剂；所述稳定剂的粒度小于60目。
[0014] 本发明所述预制混合沥青中，岩沥青溶解度大于50% ;乳化沥青为阳离子乳化沥 青。
[0015] 本发明还提供了上述浇筑式沥青结合料的制备方法，包括以下步骤：
[0016] 1)制备预制混合沥青：将基质沥青44~46重量份、岩沥青52~54重量份和乳 化沥青1~2重量份于100~120°C调和、预混、沉淀、过滤，滤液即为预制混合沥青；
[0017] 2)配料：称量以下重量百分比的原料：基质沥青77~86%、SBS 5. 5~6.0%、 SIS 2. 0 ~2. 4%、EVA 0· 5 ~I. 0%、SAK 1. 5 ~I. 8%、PE 蜡 2. 0 ~3. 0%、稳定剂 0· 5 ~ 0. 8%和预制混合沥青2~8% ;
[0018] 3)将步骤2)中的基质沥青升温至180~210°C，然后打入工作罐中；
[0019] 4)往工作罐中加入SBS、SIS、EVA粒料，搅拌均匀，过胶体磨高速剪切3次，获得混 合料；
[0020] 5)将混合料打入发育罐，向发育罐中加入SAK、PE蜡粉料，搅拌0. 5~I. 5h，然后 加入稳定剂，在165~185°C发育2~3h，最后加入预制混合沥青搅拌0. 5~lh，即得。
[0021] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0022] 1、本发明的浇筑式沥青结合料中聚合物均能改善沥青的高温性能，综合改性后沥 青的高温性能可显著提高；再加上预制混合沥青的加强作用，进一步有效防止在高温动态 条件下沥青层与桥面之间推移、拥包、开裂等现象的发生。
[0023] 2、本发明的浇筑式沥青结合料中EVA粘结力强，与SAK、PE蜡同属于能改善高低温 性能的温拌剂，可使高剂量聚合物改性沥青粘度下降，满足浇筑式沥青混凝土自行流动密 实成型的施工要求。
[0024] 3、本发明的浇筑式沥青结合料中稳定剂是由木质素纤维、金属皂、硬脂酰胺和硫 磺组成，这种稳定剂可使柔性路面结构具有自行恢复的功能，增强浇筑沥青结合料的粘附 性、延伸性和抗裂性。
[0025] 4、本发明的浇筑式沥青结合料中SIS为热塑性弹性体，胶粘剂中基础材料，粘性 强，粘结各类异材，并与SBS、SAK、EVA聚合物共同改善沥青低温柔韧性和回弹性。
[0026] 5、本发明的浇筑式沥青结合料中天然沥青的用量较小，而且不需要采用低标号基 质沥青，大大降低了生产成本。
[0027] 6、本发明配方复杂、工艺简单，可在现有的改性沥青生产工艺基础上不增加投资， 易于实施推广。
【具体实施方式】
[0028] 以下具体实施例对本发明作进一步阐述，但不作为对本发明的限定。
[0029] 实施例1
[0030] IOOkg沥青结合料中含有以下原料：90号石油沥青77kg、线型SBS 6. 0kg、线型 SIS 2. 4kg、EVA I. 0kg、SAK I. 8kg、PE 赌 3. 0kg、稳定剂 0· 8kg、预制混合沥青 8kg ;
[0031] 制备方法：
[0032] 1)预制混合沥青的制备：将基质沥青44kg、岩沥青52kg和乳化沥青Ikg于100°C 调和、预混、沉淀、过滤，滤液即为预制混合沥青；
[0033] 2)稳定剂的制备：将木质素纤维10kg、金属阜10kg、硬脂酰胺15kg和硫磺5kg投 入混合器中，在30°C研磨0. 5h，制得稳定剂；所述稳定剂的粒度小于60目；
[0034] 3)将77kg 90号石油沥青升温至180°C，然后打入工作罐中；
[0035] 4)往工作罐中加入线型SBS 6.