一种沥青混合料干法改性剂、其制备方法及沥青混合料

摘要

本发明公开了一种沥青混合料干法改性剂、其制备方法及由该改性剂制备的沥青混合料，所述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。所述沥青混合料包括沥青混合料干法改性剂、基质沥青、矿料，其中，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。本发明制备的沥青混合料干法改性剂，采用干法改性技术，制备的改性剂呈粉末状，粒径小，易于在沥青混合料中分散，由该改性剂制备的沥青混合料，操作工艺简单，可连续化生产，成本低。

说明书

技术领域

本发明属于道路工程领域，具体涉及一种沥青混合料干法改性剂、其制备方法以及 应用该改性剂制得的沥青混合料。

背景技术

近年来由于交通运输的迅速发展，交通量和汽车轴载迅速增加、行驶渠化，对沥青 和沥青混合料的性能提出了更高的要求。一方面要求沥青混合料有高温稳定性，不产生 车辙；另一方面要求沥青具有低温抗裂性、抗疲劳性，并延长路面的使用年限。特别是 由于沥青路面技术的发展，对沥青结合料的要求逐步提高。

为改善沥青的使用性能，达到工程要求的质量指标，人们采用调配、外加掺剂等方 法制备各种改性沥青，以满足工程的需要。虽然改性沥青的推广使铺面的性能得到了改 善，但未能改变沥青的热塑性，因此难以克服沥青路面的通病。

热固性改性沥青混合料是采用热固性树脂与一定级配的集料配制而成的材料。热固 性树脂包括环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂、聚酯等材料，在改性的过程中，热固性树脂 与固化剂发生固化反应，形成网状交联的不可逆的固化物，其固化反应使沥青从热塑性 转变为热固性，因此热固性改性沥青具有优异的物理、力学性能。通常再加入一定的石 料组成热固性改性沥青混合料，由于热固性树脂经过固化后能够形成很高的强度，故又 称为高强沥青混凝土材料，其刚度大、柔韧性好、具有良好的抗疲劳性和耐久性，是钢 桥面铺装层、路面磨耗层、超重载交通道路的理想材料，具有广泛的应用前景。

目前，热固性改性技术中应用最为广泛的是环氧沥青混合料，传统的改性技术为湿 法改性技术，即先制备环氧改性沥青，一般分为两个组分，其中，环氧树脂为第一组分， 沥青及固化剂等其他助剂作为第二组分，两组分按照一定比例共混制成环氧树脂改性沥 青，然后再加入一定的石料制得环氧沥青混合料。这种方法不仅工艺复杂，而且由于沥 青与环氧树脂本身不相容，如果直接在沥青中加入环氧树脂和固化剂，一般难以形成稳 定的改性沥青。

中国专利CN101255276A公开了一种道桥用环氧沥青材料及其绿色制备方法，该方 法对沥青进行改性处理，使沥青接枝反应性官能团提高环氧树脂与沥青的相容性，使其 本身成为一种环氧树脂的固化剂，再与固化剂、促进剂组成综合固化剂后，与环氧树脂 混合制备改性沥青。中国专利CN1952012A公开了一种热固性环氧沥青材料，其利用专 用的增容剂提高环氧树脂与沥青的相容性，该增容剂制备方法复杂，成本高且不易工业 化生产，而且在实际应用中改性沥青的稳定性难以控制，使用工艺复杂。

发明内容

本发明的目的是针对现有的热固性改性沥青中存在的技术难题，提供一种沥青混合 料干法改性剂、其制备方法及利用所述改性剂制备的沥青混合料，本发明的沥青混合料 干法改性剂采用热固性干法改性技术，制备方法简单，可连续化生产，制备的沥青混合 料稳定性好，适用于钢桥面、隧道、机场、公路及城市干道的铺筑与修补。

为实现上述目的，本发明一方面提供一种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。

其中，所述原料的重量份配比中：促进剂0-2.5、流平剂0-6、助剂0-2表示的是 原料中的促进剂、流平剂、助剂是可以选择加入的，也可以不加入。

其中，所述助剂为偶联剂或增塑剂，优选为偶联剂。

特别是，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂，优选为硅烷偶联剂。

其中，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。

其中，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。

特别是，所述胺类固化剂为双氰胺、三亚乙基四胺、间苯二胺中的一种或多种，优 选为双氰胺。

特别是，所述酸酐类固化剂为甲基四氢苯酐、均苯四酸酐、邻苯二甲酸酐、聚壬二 酸酐、桐油酸酐中的一种或多种。

特别是，所述酰肼类固化剂为癸二酸二酰肼、己二酸二酰肼、间苯二酸二酰肼中的 一种或多种，优选为癸二酸二酰肼。

特别是，所述咪唑类固化剂为咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑中的一种或 多种，优选为2-甲基咪唑。

特别是，所述多元缩水甘油酯为异氰尿酸三缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、 二元酸缩水甘油酯中的一种或多种，优选为异氰尿酸三缩水甘油酯。

特别是，所述羟烷基酰胺为N,N,N’,N’-四[β-羟乙基]己二酰胺或N,N,N’,N’-四[β- 羟丙基]己二酰胺，优选为N,N,N’,N’-四[β-羟乙基]己二酰胺。

特别是，所述噁唑啉为苯撑二噁唑啉，2-乙基-2-噁唑啉，2,2,-双（2-噁唑啉）中 的一种或多种，优选为苯撑二噁唑啉。

其中，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，进一步优选为叔胺类促进剂。

特别是，所述咪唑类促进剂为咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑中的一种或 多种，优选为2-甲基咪唑。

特别是，所述叔胺类促进剂为苄基二甲胺、2,4,6-三（二甲氨基甲基）苯酚（DMP-30）、 N-N-二甲基苯胺中的一种或多种，优选为DMP-30。

其中，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，优选为丙烯酸酯。

其中，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。

本发明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：

1）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；

2）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℃。

本发明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。

其中，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。

特别是，所述原料的重量份配比为：沥青混合料干法改性剂2-3、基质沥青3-4、 矿料94。

其中，所述沥青混合料干法改性剂按照如下步骤制备而成：

1）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；

2）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。

特别是，所述挤出处理的温度为90-120℃。

其中，所述矿料由集料和矿粉组成。

本发明再一方面提供一种沥青混合料在钢桥面、隧道、机场、高等级公路及城市干 道的铺筑与修补上的应用。

本发明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。

本发明方法具有如下优点：

1、本发明制备的沥青混合料干法改性剂，采用干法改性技术，使用工艺简单可靠， 制备的改性剂呈粉末状，粒径小，易于在沥青混合料中分散。

2、本发明制备的沥青混合料，是直接将干法改性剂与矿料、沥青拌合而成，不经 历制作改性沥青的步骤，操作工艺简单，可连续化生产。

3、采用本发明方法制备的沥青混合料，成功的避免了常规方法制备改性沥青中存 在的配伍性和热稳定性等问题，而且克服了改性沥青在长途运输过程中出现的热稳定性 降低以及现场热储存管理容易出现的离析、热分解、指标下降等问题，降低了生产成本， 节能减排。

4、本发明制备的沥青混合料干法改性剂，可以由施工单位根据具体工程状况确定 或调整改性剂的添加量，利用此干法改性剂制备而成的沥青混合料适用于钢桥面、隧道、 机场、公路及城市干道的铺筑与修补。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而 更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技 术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和 形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

实施例1制备沥青混合料干法改性剂

1）原料预处理

按照如下重量配比准备原料：

环氧树脂E-12  68            双氰胺   3

2-甲基咪唑    0.1           丙烯酸酯0.5

碳酸钙        28.4

将上述原料破碎成颗粒，备用；

2）将破碎后的原料加入到高速混合机内混合5-15min，接着加入双螺杆挤出机中进 行混炼挤出处理，得到片状挤出物料；

其中，所述挤出机送料段温度为90℃，出料温度为120℃；

所述挤出物料厚度为1mm。

3）将挤出物料自然冷却后，进行粉碎处理，得到粒度≤1mm的粉碎物料即为沥青 混合料干法改性剂。

实施例2制备沥青混合料干法改性剂

1）原料预处理

按照如下重量配比准备原料：

环氧树脂     50              端羟基酚醛树脂   25

DMP-30       2.5             丙烯酸酯   1

硫酸钡       21.5            硅烷偶联剂   0.1

将上述原料破碎成颗粒，备用；

2）将破碎后的原料加入到高速混合机内混合5-15min，接着加入双螺杆挤出机中进 行混炼挤出处理，得到片状挤出物料；

其中，所述挤出机送料段温度为90℃，出料温度为120℃；

所述挤出物料厚度为1mm。

3）将挤出物料自然冷却后，进行粉碎处理，得到粒度≤1mm的粉碎物料即为沥青 混合料干法改性剂。

实施例3制备沥青混合料干法改性剂

1）原料预处理

按照如下重量配比准备原料：

环氧树脂E-12       70                  癸二酸二酰肼 5.3

丙烯酸酯           0.8                 滑石粉 23.9

硅烷偶联剂         0.1

将上述原料破碎成颗粒，备用；

2）将破碎后的原料加入到高速混合机内混合5-15min，接着加入双螺杆挤出机中进 行混炼挤出处理，得到片状挤出物料；

其中，所述挤出机送料段温度为90℃，出料温度为120℃；

所述挤出物料厚度为1mm。

3）将挤出物料自然冷却后，进行粉碎处理，得到粒度≤1mm的粉碎物料即为沥青 混合料干法改性剂。

实施例4制备沥青混合料干法改性剂

1）原料预处理

按照如下重量配比准备原料：

环氧树脂E-12      35                  聚酯树脂   35

丙烯酸酯          0.8                 二氧化硅   29.2

硅烷偶联剂        0.15

将上述原料破碎成颗粒，备用；

2）将破碎后的原料加入到高速混合机内混合5-15min，接着加入双螺杆挤出机中进 行混炼挤出处理，得到片状挤出物料；

其中，所述挤出机送料段温度为90℃，出料温度为120℃；

所述挤出物料厚度为1mm。

3）将挤出物料自然冷却后，进行粉碎处理，得到粒度≤1mm的粉碎物料即为沥青 混合料干法改性剂。

实施例5制备沥青混合料干法改性剂

1）原料预处理

按照如下重量配比准备原料：

聚酯树脂      65                   异氰尿酸三缩水甘油酯  6

丙烯酸酯      6                    粘土          23

硅烷偶联剂    0.1

将上述原料破碎成颗粒，备用；

2）将破碎后的原料加入到高速混合机内混合5-15min，接着加入双螺杆挤出机中进 行混炼挤出处理，得到片状挤出物料；

其中，所述挤出机送料段温度为90℃，出料温度为120℃；

所述挤出物料厚度为1mm。

3）将挤出物料自然冷却后，进行粉碎处理，得到粒度≤1mm的粉碎物料即为沥青 混合料干法改性剂。

实施例6制备沥青混合料干法改性剂

1）原料预处理

按照如下重量配比准备原料：

环氧树脂      56.5                2-甲基咪唑    1

DMP-30        0.5                 碳酸钙       40

硅烷偶联剂    2

将上述原料破碎成颗粒，备用；

2）将破碎后的原料加入到高速混合机内混合5-15min，接着加入双螺杆挤出机中进 行混炼挤出处理，得到片状挤出物料；

其中，所述挤出机送料段温度为90℃，出料温度为120℃；

所述挤出物料厚度为1mm。

3）将挤出物料自然冷却后，进行粉碎处理，得到粒度≤1mm的粉碎物料即为沥青 混合料干法改性剂。

实施例7制备沥青混合料干法改性剂

1）原料预处理

按照如下重量配比准备原料：

环氧树脂      45.5                丙烯酸树脂   30

2-甲基咪唑    2.5                 丙烯酸酯      2

碳酸钙        20

将上述原料破碎成颗粒，备用；

2）将破碎后的原料加入到高速混合机内混合5-15min，接着加入双螺杆挤出机中进 行混炼挤出处理，得到片状挤出物料；

其中，所述挤出机送料段温度为90℃，出料温度为120℃；

所述挤出物料厚度为1mm。

3）将挤出物料自然冷却后，进行粉碎处理，得到粒度≤1mm的粉碎物料即为沥青 混合料干法改性剂。

实施例8制备沥青混合料干法改性剂

1）原料预处理

按照如下重量配比准备原料：

环氧树脂      40                      端羟基酚醛树脂    25

丙烯酸酯      5                       碳酸钙        30

将上述原料破碎成颗粒，备用；

2）将破碎后的原料加入到高速混合机内混合5-15min，接着加入双螺杆挤出机中进 行混炼挤出处理，得到片状挤出物料；

其中，所述挤出机送料段温度为90℃，出料温度为120℃；

所述挤出物料厚度为1mm。

3）将挤出物料自然冷却后，进行粉碎处理，得到粒度≤1mm的粉碎物料即为沥青 混合料干法改性剂。

实施例9制备沥青混合料

（1）按照如下重量配比准备原料：

沥青混合料干法改性剂 2  基质沥青  4

矿料           94

本发明实施例中的矿料选择AC-13型，由集料和矿粉组成，所述矿料级配如表1 所示：

表1矿料级配组成表

筛孔（mm） 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 通过率（%） 100 95 76.5 53 37 26.5 19 14 10 6

本实施例中的沥青混合料干法改性剂为实施例1制备得到。

（2）在搅拌条件下，向预热至165℃的集料中加入沥青混合料改性剂，搅拌均匀， 得到第一混合物料；

其中，所述搅拌的温度为160℃，搅拌时间为30s。

（3）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；

其中，所述搅拌温度为160℃；搅拌时间为90s。

（4）向第二混合物料中加入矿粉，搅拌均匀，即制得沥青混合料。

其中，所述搅拌温度为160℃，搅拌时间为90s。

实施例10制备沥青混合料

（1）按照如下重量配比准备原料：

沥青混合料干法改性剂2   基质沥青 4

矿料           94

本发明实施例中使用的矿料与实施例9相同；

本实施例中的沥青混合料改性剂为实施例2制备得到。

（2）在搅拌条件下，向预热至135℃的集料中加入沥青混合料改性剂，搅拌均匀， 得到第一混合物料；

其中，所述搅拌的温度为130℃，搅拌时间为600s。

（3）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；

其中，所述搅拌温度为130℃；搅拌时间为600s。

（4）向第二混合物料中加入矿粉，搅拌均匀，即制得沥青混合料。

其中，所述搅拌温度为130℃，搅拌时间为600s。

实施例11制备沥青混合料

（1）按照如下重量配比准备原料：

沥青混合料干法改性剂3  基质沥青 3

矿料          94

本发明实施例中使用的矿料与实施例9相同；

本实施例中的沥青混合料改性剂为实施例2制备得到。

（2）在搅拌条件下，向预热至215℃的集料中加入沥青混合料改性剂，搅拌均匀， 得到第一混合物料；

其中，所述搅拌的温度为210℃，搅拌时间为10s。

（3）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；

其中，所述搅拌温度为210℃；搅拌时间为10s。

（4）向第二混合物料中加入矿粉，搅拌均匀，即制得沥青混合料。

其中，所述搅拌温度为210℃，搅拌时间为10s。

本发明制备的沥青混合料可用于钢桥面、隧道、机场、高等级公路及城市干道的铺 筑与修补，采用常规的铺装和修补方法即可。

试验例1

将实施例9-11制备的沥青混合料按照常规方法制备成马歇尔试件，将试件在160 ℃下成型，接着在150℃下养护2h后，进行马歇尔性能测试，测试结果见表2。

表2马歇尔性能测试结果

  空隙率/% 矿料间隙率/% 沥青饱和度/% 稳定度/kN 流值/mm 技术标准 4-6 ≥14 65-75 ≥8 1.5-4 实施例9 5.7 16.8 66.2 36 2.1 实施例10 5.32 16.4 67.7 48.36 2.33 实施例11 5.97 17.01 65.1 77.82 1.6

从表2可以看出，本发明制备的沥青混合料的各项性能指标均满足要求，马歇尔稳 定度均可达到要求的4倍以上，可用于钢桥面、隧道、机场、高等级公路及城市干道的 铺筑与修补。