一种用植物沥青与石油沥青混合用于道路工程的方法

摘要

本发明涉及一种用植物沥青与石油沥青混合用于道路工程的方法，包括：（1）混合沥青的制备：将植物沥青和石油沥青混合后，于155~165℃搅拌1-5小时，得到混合沥青；（2）集料和矿料的选择和筛分；（3）混合料的制备：将步骤（1）得到的混合沥青与步骤（2）得到的集料和矿料混合，配制AC-13型密级式沥青混凝土；（4）道路铺设：将上述AC-13型密级式沥青混凝土施工于路面表层，即可。本发明的方法成本低，降低了道路使工中的有害致癌物的挥发，解决了在用植物原料制取二元化工醇的大规模工业化生产中，同时也为部分取代石油沥青短缺找到了低成本的环保替代产品。

说明书

技术领域

本发明属于植物沥青的应用领域，特别涉及一种用植物沥青与石油沥青混合用于道路 工程的方法。

背景技术

石油沥青属于稀缺性不可再生资源，随着石油资源的日渐枯竭，人们必须寻找一种可 再生的原料来缓解这一矛盾，以达到可持续发展的目标。近年来，石油沥青再生改性技术 由于具有显著的经济、社会和环境效益，受到了越来越多的关注。经过多年的研发和推广， 已成为道路建设原料的重要来源。然而，中国作为世界最大的发展中国家，仍处于高速建 设阶段，新的基础工程建设对原料的需求量巨大，国内沥青的产量无法满足市场需求。此 外，一方面，石化沥青具有不可降解，路面翻新产生的废旧沥青利用率甚低，难以处理， 在使用过程中，沥青烟中还含有大量致癌物质，污染环境。另一方面，在用可再生植物资 源取代石油的后石油时代，发明专利ZL200710038146.5“一种玉米原料多组分二元醇的 制备方法”，以及发明专利ZL 200710038144.6“一种PDT共聚酯纤维的制备方法”，和发 明申请专利：2007100381408“用再生生物原料制取的树脂二元醇制备不饱和树脂的方 法”，为在国际上第一个完成“植物化工”二元醇的大规模产业化作出了贡献。到2010 年10月，长春大成集团年产能20万吨级的生物质二元醇，已经广泛地应用于国内外化工 市场。2011年10月，长春大成集团已完成用玉米秸秆中的C5、C6糖醇材料制备二元化 工醇的大规模工业化生产，2012年被评为2011年度全球最具创造力的50强企业之一，在 国际上产生重大影响。但是，制约该项目发展的瓶颈是“植物化工”中用“分镏底物”制 成的“植物沥青”的应用开发。在石油化工业中，最后的分镏底物被称为“石油沥青”， 它们约占整个石油化工产量的15%，石油沥青能广泛地应用于道路和建筑行业，构成了石 油化工业的完产业链，因而能使石油工业得到大规模开发和发展。与石油化工业类似，在 生物化工中，也有约15%的分镏底物，称为“植物沥青”。20万吨级的生物质二元醇生产 线将有年3万吨分镏底物。只有开发并找到植物沥青的应用市场，形成完整的生物化工产 业链，生物质二元醇的更大规模的产业化才能实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用植物沥青与石油沥青混合用于道路工程的 方法，该方法成本低，降低了道路使工中的有害致癌物的挥发。

本发明的一种用植物沥青与石油沥青混合用于道路工程的方法，包括：

（1）混合沥青的制备：按照质量比为1:8-12将植物沥青和石油沥青混合后，于 155~165℃搅拌1-5小时，得到混合沥青；

（2）集料和矿料的选择和筛分；矿料筛分时，筛孔尺寸为0.075-37.5mm；

（3）混合料的制备：按油石比为4.5-5.5%，将步骤（1）得到的混合沥青与步骤（2） 得到的集料和矿料混合，配制AC-13型密级式沥青混凝土；

（4）道路铺设：将上述AC-13型密级式沥青混凝土施工于路面表层，即可。

步骤（1）中所述的植物沥青和石油沥青的质量比为1:10。

步骤（3）中所述的油石比为4.9%。

步骤（3）中所述的混合中拌和温度为160~170℃，拌和时间为1-5小时。

步骤（4）所述的道路铺设中路面底层以石油沥青为原料，路面底层为粗粒式沥青混 凝土AC-25型，路面中层为中粒式沥青混凝土AC-16型。

本发明涉及的石油沥青采用中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司生产的东 海牌AH-70重交道路石油沥青，其技术要求及检测结果如表1所示。

表1、AH-70重交道路石油沥青技术指标

集料和矿料的选择和筛分。石灰岩粗集料技术指标如表2，细集料技术指标如表 3所示。各种矿料的筛分数据如表5：

表2粗集料技术指标

表3细集料技术指标

各种矿料的筛分数据如表4。

表4矿料筛分数据

本发明使用混合沥青配置AC-13中的密级配制沥青混凝土，油石比确定为4.9%。设 计依据按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中表5.3.2-2规定的级配上下 限范围，级配设计表如表5：

表5、沥青混合料各种矿料的用量

根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004），将集料、矿粉、混合沥青注入 拌合楼，拌和温度为160~170℃，拌和时间为3小时。

按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）道路。本发明是针对道路表层 路面最易受到损害而提出的工艺，其特征是所配含植物沥青的沥青混凝土仅施工于路面表 层的AC-13型密级配沥青混凝土。路面底层仍以基质石油沥青为原料，路面底层为粗粒式 沥青混凝土AC-25型，路面中层为中粒式沥青混凝土AC-16型。

本发明的内容就是将环保828植物沥青如何与石油沥青混合改性，应用于道路工程的 方法。该方法的基本技术是在现有道路工程中的最易磨损的表层，采用含828植物沥青的 AC-13沥青混合石料。

本发明中所用的植物沥青的制备方法，包括：

在分镏底物中加入占分镏底物重量10-15%的苯酐，然后在密闭条件下于190-210℃搅 拌，进行酯化环化反应3-4小时；当反应脱出的水的蒸汽压力不再增加时，停止反应，卸 压，即得环保防水植物沥青。

所述的原始植物沥青为制备二元醇的生产线上的镏塔温度为230-240度的分镏底物， 具体是指，以植物淀粉质材料或玉米秸秆中的C5、C6糖醇材料制备二元醇的生产线中的 镏塔温度为230-240度的分镏底物。

所述的酯化环化反应的起始压力为零。

所述的酯化环化反应时，反应釜的容积为分镏底物体积的3-4倍，其中反应釜为能耐 压0.8MPa(8Kg)的常规反应釜。

所述当反应脱出的水的蒸汽压力不再增加时，压力为3-4公斤。

所述的卸压是将酯化出水管口打开，直接通入冷凝水中。

所得的环保防水植物沥青命名为828的植物沥青，为非亲水性，在180-200℃下能与 石油沥青相容。

上述的原始植物沥青（分镏底物）原料，是来自长春大成集团年产能20万吨级的生 物质二元醇生产线上的多级分镏后的低物，即被称为亲水的808植物沥青，比重： 1.300-1.400，室温（25度）下溶于水，为浅棕黑色粘性液体，10度以下成固体（固体 也溶于水）；65-80度下成流动液体；加热到150度时有异味气体冒出，180-200度时，冒 泡和异味气体现象严重。

808植物沥青的主要组成为：含水率小于1%；丙二醇、乙二醇、丁二醇等混合的小 分子二元醇和小分子丙三醇的混合物（35～45%）；甲酸钠、乙酸钠和乳酸钠等有机酸盐 （20～30%）；聚合度为2-3聚合体的复杂聚醚多元醇（25～35%）。

本发明涉及的植物沥青原料，也可采用长春大成集团长春金宝特生物化工有限公司 生产的828型植物沥青，其技术指标如下：运动粘度（60℃）≥230帕秒（检测标准 GB/T 267）；挥发性（163℃，3h）≤1；密度(25℃)=1.268g/cm³（检测标准GB/T 8928）； 水分≤1%。

本发明就是将用玉米秸秆为原料制备植物基二元醇生产线上的分镏底物制备的环保 828植物沥青，与石油沥青混合改性，应用于道路工程的方法。

本发明中植物沥青是指一种在用玉米秸秆中的C5、C6糖醇材料制备二元醇过程中， 将其分镏底物制备成的产品；而混合沥青是针对道路表层路面最易受到损害而提出的工 艺，所配制的含植物沥青的沥青混凝土施工于路面表层。这是一种环保的、低成本的部分 取代石油沥青的方法，也在道路表层的修复工程中应用。

混合沥青测试数据如表6，由表中数据看以看出，与基质石油沥青相比，混合沥青技 术指标数据均可达到《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）技术指标要求。

表6混和沥青技术指标（植物沥青：基质石油沥青=1:10）

对由混合沥青（植物沥青：基质石油沥青=1:10）生产的AC-13沥青混合料的进行了 几项初步的检验，并同时对比了70#基质沥青AC-13混合料的测试结果，测试数据如表7 所示。数据表明其各项指标均可达到《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）技 术指标要求。

表7AC-13沥青混合料试验结果

有益效果

本发明的应用方法简单，解决了在用植物原料制取二元化工醇的大规模工业化生产中， 所遇到的植物沥青大量积压待开发的应用难题，同时也为部分取代石油沥青短缺找到了低 成本的环保替代产品；本发明的经济效果和社会效果非常明显，应用前景广阔。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而 不用于限制发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员 可以对本发明作各种改动或修改，其中包括对各种用于替代石油沥青混凝土不同牌号的植 物沥青的命名，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

按照植物沥青：石油沥青为1：10的比例，将2吨828植物沥青和20吨70#石油沥 青混入容量为50吨的卧式双搅拌保温储罐中，温度控制在155~165℃之间。搅拌3小时， 配制成混和沥青，停放施工备用。技术指标为表6所示。在城市交通要道处施工。施工路 段长度为300米，宽12米单车道。按表5级配，和《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）5.3.2-2规定的级配上下限范围，用混合沥青配置AC-13密级式沥青混凝土， 用于路表层，油石比为4.9%。路面底层仍为原基质石油沥青为原料，路面底层为粗粒式 沥青混凝土AC-25型，路面中层为中粒式沥青混凝土AC-16型。路表层AC-13沥青混合 料的测试结果如表7所示。

路段施工结束后一小时内通车，路段的车流量约为70~80辆/分，经常有重型车 辆通过。通车50天后，路面情况良好，无严重开裂、坑洞现象。

实施例2

按实施例1，按照植物沥青：石油沥青为1：10的比例，将1.88吨828植物沥青和20 吨70#石油沥青混入容量为50吨的卧式双搅拌保温储罐中，温度控制在155~165℃之间。 搅拌3小时，配制成混和沥青保温备用。在中国北方一城市工业开发区受损的一段交通公 路上作路面修复工程。施工路段长度约为150米，宽约16米。同实施例1，现场用混合沥 青配置AC-13密级沥青混凝土，用于路表层修复，实际油石比为5.14%。路段施工结束 后24小时后通车。经历一个寒冬，通车123天后，路面情况良好。