本發(fā)明屬于道路材料工程
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種改性瀝青及以該種改性瀝青為原料制備的混凝土改性瀝青，具體地說是一種用于公路工程的，具有綠色環(huán)保和高耐久性的道路材料。
背景技術(shù)：
：相比于水泥混凝土路面，瀝青混凝土路面具有表面平整、無(wú)接縫、行車舒適、振動(dòng)小、噪聲小及施工期短等優(yōu)點(diǎn)。因此，我國(guó)高等級(jí)公路路面大多應(yīng)用瀝青混凝土路面，比例達(dá)90%左右。但是瀝青混凝土路面本身也有缺點(diǎn)，其高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及疲勞性能的不高也會(huì)給其應(yīng)用帶來不便，而且隨著交通量增加，車載量的增大以及渠化交通等現(xiàn)象的出現(xiàn)，對(duì)瀝青混凝土路面提出了更加嚴(yán)格的要求。在己完成的瀝青混凝土路面工程上，普遍存在著一些共同的問題，如裂縫、車轍、沉陷、泛油、剝落、松散等，這些破壞現(xiàn)象嚴(yán)重影響了瀝青混凝土路面的使用壽命，影響了道路的正常運(yùn)營(yíng)，造成很大的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失及不良社會(huì)影響。因此，如何有效的延長(zhǎng)瀝青混凝土路面的使用壽命，保證其在設(shè)計(jì)年限內(nèi)能夠正常有效的運(yùn)行具有重大的意義。同時(shí)，隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，對(duì)綠色環(huán)保的認(rèn)識(shí)和要求越來越高，如何在新產(chǎn)品的開發(fā)利用的同時(shí)兼顧綠色環(huán)保就顯得格外重要。目前大量的研究中，一部分是針對(duì)瀝青混凝土的某一性能展開具體研究的，如對(duì)其阻燃性能、減霾性能、快速修補(bǔ)功能等的研究；另一部分主要集中于不同瀝青改性劑的研究和開發(fā)。如由天然瀝青改性的高模量瀝青，其由天然瀝青與sebs改性劑、穩(wěn)定劑、相容劑、基質(zhì)瀝青改性而成。由其配制的高模量瀝青混合料具有良好的高溫抗車轍性能和抗疲勞性能，但其抗水損壞性能和低溫性能無(wú)明顯改善。同時(shí)其生產(chǎn)成本高，難以得到大規(guī)模的應(yīng)用推廣。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了有效的延長(zhǎng)瀝青混凝土的使用壽命，提高其高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及疲勞性能，實(shí)現(xiàn)材料的綠色環(huán)保，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種摻加廢棄塑料、廢膠粉（廢舊橡膠）、硅藻土、抗剝落劑、耐候組分、增粘組分、增容組分和交聯(lián)組分的改性瀝青；再優(yōu)選惰性填料、優(yōu)質(zhì)粗細(xì)骨料，采取先進(jìn)的瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)方法，制備出優(yōu)質(zhì)的改性瀝青混凝土。本發(fā)明的技術(shù)方案為：高耐久性能的綠色瀝青混凝土改性瀝青，由以下重量份的組分制備而成：基質(zhì)瀝青100份、塑料2～4份、橡膠粉5～25份、硅藻土1～10份、抗剝落劑1～16份、耐候組分4～6份、增粘組分2～4份、增容組分1～3份、交聯(lián)組分0.1～1份。本發(fā)明運(yùn)用部分廢棄物能夠提高其粘性、模量、耐久性、抗老化性能的改性瀝青，改性瀝青以基質(zhì)瀝青為主要材料，再優(yōu)先選用固體廢棄物--廢棄塑料和廢舊輪胎，以其破碎加工的塑料顆粒和橡膠粉為原料，再添加硅藻土，另外在添加抗剝落劑、耐候組分、增粘組分、增容組分和交聯(lián)組分為原料制備而成。上述方案中，所述塑料為廢棄塑料，來源于日常生活所產(chǎn)生的各種塑料制品；所述橡膠粉更是來源于廢棄輪胎，其數(shù)量也極為巨大。本發(fā)明配制改性瀝青時(shí)摻加塑料和廢橡膠粉，可以節(jié)約資源、降低成本，緩解“黑色污染”問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢棄物的循環(huán)再利用，減少?gòu)U棄物對(duì)環(huán)境的污染；另一方面，廢膠粉作為橡膠類的一種，而塑料作為樹脂的一種，結(jié)合各自的特點(diǎn)，用廢膠粉和塑料混合，可以同時(shí)提高瀝青的高、低溫性能，并且能增強(qiáng)基質(zhì)瀝青的柔性及抗永久變形能力。所述塑料主要為廢舊聚丙烯（pp）、廢舊聚氯乙烯（pvc）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（eva）這三種材料中的一種，這三種材料應(yīng)單獨(dú)加入瀝青中，不應(yīng)將這三種材料混合加入。所述橡膠粉是經(jīng)過表面活化劑活化處理過的橡膠粉，所述橡膠粉與表面活化劑（芳香基橡膠油、環(huán)烷基橡膠油和脂肪烴溶劑油中的一種或幾種按任意配比混合）質(zhì)量比為l00︰（5～20）；活化處理方法為：橡膠粉在40～60℃的溫度條件下連續(xù)攪拌120s；然后，分次加入表面活化劑，每次加入量為橡膠粉重量的5%左右，每次攪拌時(shí)間為20min，表面活化劑加入量視橡膠粉狀態(tài)確定；表面活性劑加入完全后，應(yīng)繼續(xù)攪拌橡膠粉，直至溫度降低至室溫（20～25℃）。其中，所述橡膠粉為40目橡膠粉。上述方案中，所述硅藻土為硅藻土助濾劑鍛燒品，該品呈淡橘紅色，為粉末狀硅藻土，細(xì)度較高。硅藻土助濾劑具有良好的微孔結(jié)構(gòu)、吸附性能和抗壓縮性能，它按生產(chǎn)工藝不同分為干藻品、煅燒品和熔劑煅燒品，此處采用為硅藻土助濾劑鍛燒品。將提純凈化、干燥、粉碎后的硅藻土原料加入回轉(zhuǎn)窯，在800～1200℃的溫度下煅燒，然后粉碎、分級(jí)，即得煅燒品。上述方案中，所述抗剝落劑包括木質(zhì)素磺酸鈣、木質(zhì)素磺酸鈉和石油樹脂中的一種或者幾種。木質(zhì)素磺酸鈣無(wú)毒，具有良好的穩(wěn)定性、分散性和粘結(jié)性。木質(zhì)素磺酸鈉具有良好的穩(wěn)定性和分散性，能吸附在各種固體質(zhì)點(diǎn)的表面上。石油樹脂具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，并有調(diào)節(jié)粘性和熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)，而且價(jià)格低廉，無(wú)毒，對(duì)環(huán)境友好。這幾種物質(zhì)可分別單獨(dú)作為抗剝落組分，也可將任意幾種物質(zhì)組合作為抗剝落組分。所述抗剝落劑用于提高礦料的粘附性，能夠有效防止礦料剝離脫落，避免道路開裂。上述方案中，所述耐候組分為線型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。上述方案中，所述增粘組分為帖烯樹脂、松香樹脂、c9石油樹脂和c5石油樹脂中的一種或幾種按任意比例混合。上述方案中，所述增容組分為糠醛抽出油、減二線抽出油、減三線抽出油、芳烴油中的一種或幾種按任意比例混合。上述方案中，所述交聯(lián)組分為硫磺或過氧化二異丙苯。上述混凝土改性瀝青的制備方法，包括以下步驟：（1）按照上述重量配比重量各組分，將基質(zhì)瀝青加熱融化，保持溫度在100～140℃（注意溫度不能太高防止基質(zhì)瀝青老化影響其性能）；（2）將塑料和廢膠粉加入到經(jīng)步驟（1）融化的基質(zhì)瀝青中，打開剪切機(jī)進(jìn)行攪拌剪切，剪切速率為1250r/min～3750r/min，剪切時(shí)間為1h～2h，剪切溫度為120℃～160℃；（3）將硅藻土加入到經(jīng)步驟（2）改性后的瀝青中，打開剪切機(jī)進(jìn)行攪拌剪切，剪切速率為550r/min，剪切時(shí)間至少10min，剪切溫度為135±5℃，按照由上至下的順序上下移動(dòng)葉片；（4）將抗剝落劑加入到經(jīng)步驟（3）改性后的瀝青中，打開剪切機(jī)進(jìn)行攪拌剪切，剪切速率為5000r/min，剪切時(shí)間30min，剪切溫度為130℃～150℃；（5）將經(jīng)步驟（4）改性后的瀝青加熱至160℃，打開剪切機(jī)進(jìn)行攪拌剪切，剪切速率為2500r/min，加入耐候組分，剪切時(shí)間15min；保持剪切速率不變，加入增粘組分，剪切時(shí)間3min，提升剪切速率至5000r/min，加入增容組分，剪切時(shí)間20min，降低剪切速度至3500r/min，加入交聯(lián)組分，剪切時(shí)間30min；（6）完成步驟（5）后，將制備好的改性瀝青置于145℃烘箱中溶脹發(fā)育60min，在烘箱中取出樣品，冷卻后得改性瀝青；本發(fā)明改性瀝青制備完成后，優(yōu)選填料和集料（包括粗集料和細(xì)集料），制備瀝青混凝土，并驗(yàn)證其性能。其中，所述填料為惰性填料，為石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖磨細(xì)得到的礦粉。填料對(duì)瀝青混凝土的性能影響較大，本發(fā)明選用的惰性填料含量為瀝青混凝土重量的10%～20%，其粒徑介于50um～300um。所述粗集料為玄武巖或輝綠巖集料，壓碎值<10%，粗集料根據(jù)實(shí)際要求不同，分成2.36mm～4.75mm、4.75mm～9.5mm、9.5mm～19mm（或者9.5mm～13.2/16mm、13.2mm～19mm）等不同粒徑區(qū)間；所述細(xì)集料為石灰?guī)r、玄武巖或輝綠巖集料，細(xì)集料粒徑區(qū)間為0.075mm～2.36mm。粗細(xì)集料及填料優(yōu)選主要參考其技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)，其技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)具體見表1、表2、表3：表1粗集料技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)要求指標(biāo)單位技術(shù)要求備注壓碎值%≯10洛杉機(jī)磨耗損失%≯28200kn側(cè)限抗壓回彈模量mpa＞230粗集料表觀密度g/cm3≮2.6粗集料堆積密度g/cm3-吸水率%≯2.0堅(jiān)固性%≯12針片狀含量（混合料）%15粒徑大于9.5rmn針片狀含量%12粒徑小于9.5rmn針片狀含量%18<0.075mm顆粒含量%≯1磨光值bpn≮42粗集料與瀝青粘附性級(jí)≮4各檔材料篩分曲線-實(shí)測(cè)表2細(xì)集料技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)要求指標(biāo)單位技術(shù)要求備注表觀密度g/cm3≮2.5堆積密度g/cm3-吸水率%≯2.0堅(jiān)固性（>0.3mm顆粒）%≯12砂當(dāng)量%≮60亞甲藍(lán)值g/kg≯25細(xì)骨料水穩(wěn)定性等級(jí)級(jí)≯8篩分曲線-實(shí)測(cè)表3填料技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)要求本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）使用了塑料、廢膠粉和硅藻土，節(jié)約資源，綠色環(huán)保；（2）配制的改性瀝青耐久性能更加優(yōu)異，以其為原料制備的瀝青混凝土耐久性能更加優(yōu)異；下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。具體實(shí)施方式以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。除非另有說明，本發(fā)明中所采用的百分?jǐn)?shù)均為重量百分?jǐn)?shù)。實(shí)施例1高耐久性能的綠色瀝青混凝土改性瀝青，其組份含量如下:組分名稱含量（%）產(chǎn)地基質(zhì)瀝青100克石化公司乙烯-醋酸乙烯共聚物（eva）2橡膠粉25硅藻土5抗剝落劑10耐候組分6增粘組分2增容組分2交聯(lián)組分0.5備注：以基質(zhì)瀝青為基礎(chǔ)，其他摻加材料的百分率是指其重量占基質(zhì)瀝青種量的百分率。按上述各組分含量，按照
發(fā)明內(nèi)容中具體的制備工藝來制備改性瀝青。實(shí)施例2高耐久性能的綠色瀝青混凝土改性瀝青，其組份含量如下:組分名稱含量（%）產(chǎn)地基質(zhì)瀝青100克石化公司乙烯-醋酸乙烯共聚物（eva）2.5橡膠粉20硅藻土5抗剝落劑5耐候組分5增粘組分3增容組分2交聯(lián)組分0.2按上述各組分含量，按照
發(fā)明內(nèi)容中具體的制備工藝來制備改性瀝青。實(shí)施例3高耐久性能的綠色瀝青混凝土改性瀝青，其組份含量如下:組分名稱含量（%）產(chǎn)地基質(zhì)瀝青100克石化公司聚丙烯（pp）2.5橡膠粉25硅藻土0抗剝落劑10耐候組分6增粘組分4增容組分1交聯(lián)組分1按上述各組分含量，按照
發(fā)明內(nèi)容中具體的制備工藝來制備改性瀝青。實(shí)施例4高耐久性能的綠色瀝青混凝土改性瀝青，其組份含量如下:組分名稱含量（%）產(chǎn)地基質(zhì)瀝青100克石化公司聚氯乙烯（pvc）4橡膠粉15硅藻土5抗剝落劑16耐候組分4增粘組分2增容組分3交聯(lián)組分0.1按上述各組分含量，按照
發(fā)明內(nèi)容中具體的制備工藝來制備改性瀝青。依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（jtje20-2011）對(duì)實(shí)施例1至實(shí)施例4所制備的改性瀝青進(jìn)行針入度、延度等性能測(cè)試，結(jié)果見下表所示。指標(biāo)名稱實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4未改性的道路石油瀝青15℃針入度/0.1mm30.329.128.93139.425℃針入度/0.1mm49.749.248.65570.630℃針入度/0.1mm75.574.573.977.689.8延度（5℃）/cm5659645517軟化點(diǎn)/℃61.561.260.562.348.9極限氧化指數(shù)2524222419彈性恢復(fù)率（25℃），%9897989792動(dòng)力粘度（60℃），pa·s889894905855189運(yùn)動(dòng)粘度（135℃），pa·s3.53.43.830.48粘附性等級(jí)55555閃點(diǎn)，℃330325330320320實(shí)施例5以實(shí)施例1-4所制備的4種改性瀝青和未改性的道路石油瀝青，共計(jì)5中瀝青為瀝青原料，采用破碎玄武巖為粗細(xì)骨料，以石灰石粉為填料，按照下表所示的4個(gè)瀝青混凝土配合比制備瀝青混凝土（瀝青混凝土種類分別為：ac—16mm、ac—13.2mm、ac—19mm），共計(jì)20組瀝青混凝土。注：配合比種類1-4中，每一配合比的瀝青材料有5種：實(shí)施例1-4改性瀝青、未改性的道路石油瀝青。故1個(gè)配合比可以制備5組瀝青混凝土，共計(jì)20組瀝青混凝土。對(duì)20組瀝青混凝土進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見下表。當(dāng)前第1頁(yè)12