适于寒冷地区的温拌丁苯橡胶改性沥青混合料,制备方法

摘要

本发明公开了一种丁苯橡胶改性沥青混合料的制备方法，其特征在于：其包括下述步骤：在130-150℃下，将集料与基质沥青拌合8-60秒，加入丁苯胶乳拌合10-60秒，加入温拌剂拌合6-60秒，再加入矿粉拌合6-60秒，即可。本发明克服了现有的丁苯橡胶改性沥青制备方法繁琐且需要使用专用的改性沥青设备，成品改性沥青的销售受到运输距离的限制和其储存稳定性差等缺陷，无需使用专用的沥青改性设备，采用直投式的方法将丁苯胶乳添加到沥青混合料中，并且特别采用的混合料温拌技术具有节能减排，延缓混合料降温速度，使得最终得到的混合料适用于寒冷地区施工，能够延长该地区沥青路面施工时间，扩大施工范围等。

说明书

技术领域

本发明涉及一种丁苯橡胶改性沥青混合料及其制备方法，具体涉及一种适用于寒冷地区气候条件的温拌丁苯橡胶改性沥青混合料及其制备方法。

背景技术

在寒冷地区(我国包括北方寒冷地区和高原或高海拔山区)铺设沥青路面，对沥青胶结料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和疲劳性能都有较高的要求。丁苯橡胶(SBR)改性沥青是我国寒冷地区常用的一种沥青胶结料。目前，SBR改性沥青的生产工艺为预混式工艺，即通过专用的改性沥青设备将丁苯胶乳(SBR)粉末按一定的比例掺加到热的基质沥青中用剪切泵或胶体磨对SBR进行粉碎与沥青混合，制备成品的SBR改性沥青。该技术有以下缺点与不足：需要专用的改性沥青设备、成品的销售受到运距的限制和成品SBR改性沥青储存稳定性问题。

另一方面，我国北方寒冷地区冬季漫长，高原及高海拔山区气温偏低，阴阳面效应明显，如果采用常规的热拌沥青混合料技术，则上述地区一年或一天中的有效沥青路面施工时间较短，路面的压实质量难以保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服了现有的丁苯橡胶改性沥青制备方法繁琐且需要使用专用的改性沥青设备，成品改性沥青的销售受到运输距离的限制和其储存稳定性差等缺陷，提供了一种丁苯橡胶改性沥青混合料制备方法，该制备方法中无需使用专用的沥青改性设备，采用直投式的方法将丁苯胶乳添加到沥青混合料中，并且特别采用的混合料温拌技术具有节能减排，延缓混合料降温速度，使得最终得到的混合料适用于寒冷地区施工，能够延长该地区沥青路面施工时间，扩大施工范围等。

本发明提供了一种丁苯橡胶改性沥青混合料的制备方法，其包括下述步骤：在130-150℃下，将集料与基质沥青拌合8-60秒；加入丁苯胶乳(SBR)拌合10-60秒；加入温拌剂拌合6-60秒；再加入矿粉拌合6-60秒，即可。

其中，当在室外进行实际施工时，由于采用大型拌合设备，拌合效率明显高于实验室试验效率，能够显著缩短拌合时间。此时，较佳地，集料与基质沥青的拌合时间可缩短至8-12秒，加入丁苯胶乳后的拌合时间可缩短至10-15秒，加入温拌剂后的拌合时间可缩短至6-10秒，加入矿粉后的拌合时间可缩短至5-7秒。

其中，所述的基质沥青可选用本领域中的各种90号基质沥青，本发明的基质沥青经过优选，较佳的为壳牌90号和/或辽河90号沥青。所述基质沥青的用量较佳的为基质沥青与集料总质量的3-6％。

其中，所述的集料可选用本领域各种常规的集料，本发明较佳的为石灰岩，更佳的为鞍山石灰岩。所述集料的用量较佳的为基质沥青与集料总质量的94-97％。

其中，所述的矿粉可选用本领域常规使用的各种矿粉，较佳的为粒径在0.075mm以下的集料，如粒径在0.075mm以下的石灰岩。所述矿粉的用量较佳的为所述集料质量的4-10％。

其中，所述的丁苯胶乳可选用固含量为60-75％的丁苯胶乳，较佳的为PC-1725G、PC-1745和PC-1715中的一种或多种。所述的丁苯胶乳的玻璃化转变温度较佳的为-50～-60℃。所述的丁苯胶乳的用量较佳的为所述基质沥青质量的4-10％。

其中，所述温拌剂可选用本领域中基于表面活性技术的温拌剂，较佳的为DAT温拌剂，更佳的为DAT-H5温拌剂。所述温拌剂的用量较佳的为所述基质沥青质量的4-10％。

本发明还提供了一种由上述方法制得的丁苯橡胶改性沥青混合料，该混合料的拌合温度为130-150℃，出料温度为120-140℃，摊铺温度不低于115℃，碾压终了温度不低于65℃。

本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的试剂和原料皆市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

本发明提供了一种丁苯橡胶改性沥青混合料及其制备方法，本发明的制备方法成功地将两种直投添加剂的方式运用在一次混合料的制备过程中，大大简化了SBR改性沥青的制备方法，解决了目前改性沥青混合料在寒冷地区生产和施工过程中时间和范围限制的技术障碍，为其大规模的运用提供了技术支持。另外，由于本发明中特别使用了温拌技术，降低了混合料的拌合温度，从而减少了沥青在高温下释放的烟气，具有节能减排的效果。

具体实施方式

下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。

实施例1

本实施例中使用的基质沥青为辽河90号沥青，其技术指标测定结果见表1。丁苯胶乳为上海龙孚实业有限公司的产品PC-1725G，其物理性质见表2。温拌剂选用美德维实维克的产品DAT-H5，其技术指标见表3。

集料为鞍山石灰岩，采用AC-13I型级配。基质沥青的用量为集料和基质沥青质量的4.6％。目标级配如表4所示。

表1辽河沥青性能测试结果

表2PC-1725G物理性质

表3DAT-H5技术指标

表4目标级配

一、在试验室进行混合料性能评价，室内拌合工艺为：将基质沥青加热到150℃，集料加热到130℃，将两者于140℃拌合60秒，加入5％(相对基质沥青质量的百分比)的丁苯胶乳PC-1725G于140℃拌合60秒，再加入5％(相对基质沥青质量的百分比)的温拌剂DAT-H5于140℃拌合60秒，最后加入6％矿粉(粒径为0.075mm以下的鞍山石灰岩，相对于集料质量的百分比)于140℃拌合60秒，得丁苯橡胶改性沥青混合料。

二、将该混合料与普通热拌沥青混合料1进行性能测试：

(1)普通热拌沥青混合料1的制备方法为：将基质沥青(4.6wt％)加热到160℃，集料(95.4wt％)加热到180℃后，将两者于160℃拌合60秒，加入矿粉(集料质量的6％)于160℃再拌合60秒即可。

(2)测试方法：将本发明的混合料以及普通热拌沥青混合料1分别于120℃和140℃进行成型后根据《JTJ 052-2000公路工程沥青及沥青混合料试验》测试混合料的高温性能、水稳性能、低温性能和疲劳性能，结果见表5。

从室内的沥青混合料试验结果(表5)可以看出，本发明制备的沥青混合料具有优良的高温稳定性、低温抗裂性、抗水害性及耐疲劳性能，能够满足寒冷地区的各项指标要求，适用于寒冷地区的道路工程建设。

表5沥青混合料性能测试结果

注：疲劳试验小梁弯曲试验，采用应力控制方式，应力控制水平为3.0MPa。

实施例2

本实施例中使用的集料、温拌剂以及制得的沥青混合料的级配皆同实施例1。基质沥青选用壳牌90号沥青，其技术指标测定结果见表6，该基质沥青的用量为集料和基质沥青质量的4.6％。丁苯胶乳选用PC-1745，上海龙孚实业有限公司的产品，其物理性质见表7。

表6壳牌沥青性能测试结果

表7PC-1745物理性质

  性能指标  性状或指标  物理形态25℃  乳白色液状  乳化剂性质  阴离子  密度(g/cm³)  0.94  闪点，(℃)  149  pH值，15％(w/v)水溶液  10.4  固含量，％  70-72

一、在试验室进行混合料性能评价，室内拌合工艺为：将基质沥青加热至150℃，集料加热至130℃，将两者于140℃拌合60秒，加入5％(相对基质沥青质量的百分比)的丁苯胶乳PC-1745于140℃拌合60秒，再加入5％(相对基质沥青质量的百分比)的温拌剂DAT-H5于140℃拌合60秒，最后加入6％矿粉(相对于集料质量的6％)于140℃拌合60秒，得丁苯橡胶改性沥青混合料。

二、将该混合料与普通热拌沥青混合料2进行性能测试：

(1)该普通热拌沥青混合料2的制备方法为：将基质沥青(4.6wt％)加热到160℃，集料(95.4wt％)加热到180℃后，将两者于160℃拌合60秒，加入矿粉(集料质量的6％)于160℃再拌合60秒即可。

(2)测试方法：将本发明的混合料以及普通热拌沥青混合料2分别于120℃140℃进行成型后根据《JTJ 052-2000公路工程沥青及沥青混合料试验》测试混合料的高温性能、水稳性能、低温性能和疲劳性能，结果见表8。

表8沥青混合料性能测试结果

注：疲劳试验小梁弯曲试验，采用应力控制方式，应力控制水平为3.0MPa。

从表8可以看出，本发明的丁苯橡胶改性沥青混合料具有优良的高温稳定性、低温抗裂性、抗水害性及耐疲劳性能，能够满足寒冷地区的各项指标要求，适用于寒冷地区的道路工程建设。

实施例3

本实施例中使用的基质沥青、集料、温拌剂以及制得的沥青混合料的级配皆同实施例1。基质沥青的用量也同实施例1。丁苯胶乳选用PC-1715，上海龙孚实业有限公司的产品，其物理性质见表9。

表9PC-1715物理性质

一、在试验室进行混合料性能评价，室内拌合工艺为：将基质沥青加热至150℃，集料加热至130℃，将两者于140℃拌合60秒，加入5％(相对基质沥青质量的百分比)的丁苯胶乳PC-1715于140℃拌合60秒，再加入5％(相对基质沥青质量的百分比)的温拌剂DAT-H5于140℃拌合60秒，最后加入6％矿粉(粒径为0.075mm以下的鞍山石灰岩，相对于集料质量的百分比)于140℃拌合60秒，得丁苯橡胶改性沥青混合料。

二、测试方法：将本发明的混合料以及普通热拌沥青混合料1分别于120℃和140℃进行成型后根据《JTJ 052-2000公路工程沥青及沥青混合料试验》测试混合料的高温性能、水稳性能、低温性能和疲劳性能，结果见表10。

表10沥青混合料性能测试结果

注：疲劳试验小梁弯曲试验，采用应力控制方式，应力控制水平为3.0MPa。

从表10可以看出，本发明的丁苯橡胶改性沥青混合料具有优良的高温稳定性、低温抗裂性、抗水害性及耐疲劳性能，能够满足寒冷地区的各项指标要求，适用于寒冷地区的道路工程建设。