本發(fā)明屬于瀝青添加劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)保瀝青溫拌劑、制備及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

溫拌瀝青技術(shù)是指采用特定方法或者添加劑，以降低瀝青混合料在較低溫度下的粘滯度，從而達(dá)到良好的施工性能和路用性能的一種節(jié)能環(huán)保新技術(shù)。與熱拌瀝青混合料相比，溫拌瀝青混合料具有節(jié)能降耗、減少有害氣體和煙塵排放、降低瀝青拌合時的老化程度、延長瀝青路面的施工季節(jié)等優(yōu)點。

目前，溫拌瀝青技術(shù)的種類很多，其中主要有aspha-min(瀝青礦物法)、sasobit蠟、evotherm(益路)、redisetwma和等技術(shù)。上述的瀝青溫拌技術(shù)根據(jù)工作機(jī)理，可以分為三大類：瀝青發(fā)泡技術(shù)、有機(jī)降粘型技術(shù)和基于表面活性劑平臺的evotherm技術(shù)。所有這些技術(shù)都是通過在給定的溫度條件下增大瀝青粘合劑的體積或降低溫拌瀝青混合物的粘度來完成的。這些技術(shù)使石料在低于熱拌瀝青的溫度條件下能充分拌合和壓實。

瀝青-礦物法是在瀝青混合料廠拌過程中添加一種名為aspha-min的合成沸石，從而使瀝青連續(xù)發(fā)泡。泡沫起到潤滑劑的作用，從而使混合料在較低溫度(溫拌瀝青混合料在120-130℃)下具有較好的可拌和性，但在生產(chǎn)沸石的過程中粉塵污染的問題不可避免；有機(jī)降粘型即向瀝青中加入流變學(xué)改性劑，如向瀝青中加入sasobit蠟，即長碳鏈的聚乙烯蠟來降低瀝青的粘度，提高瀝青混合料的高溫性能但降低其低溫抗裂性；基于表面活性劑平臺的evotherm技術(shù)，可以降低拌合和壓實的溫度，降低瀝青的粘度、增加瀝青的流動性，降低瀝青制備過程的能量消耗，提高瀝青的抗水損能力，但存在產(chǎn)品價格高和經(jīng)濟(jì)效益低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種環(huán)保瀝青溫拌劑、制備及應(yīng)用。本發(fā)明提供的瀝青溫拌劑加入瀝青中可以降低瀝青的表面張力、增加瀝青的流動性，降低瀝青混合料拌合和施工成型溫度，減少能源消耗和有害氣體的排放，延緩瀝青老化，提高瀝青路面的使用壽命。

一種環(huán)保瀝青溫拌劑，它是將烯丙醇基聚氧乙烯-丙烯醚與過量飽和二元酸酯化反應(yīng)，然后將酯化反應(yīng)產(chǎn)物和有機(jī)胺進(jìn)行酰胺化反應(yīng)得到的；

所述的烯丙醇基聚氧乙烯-丙烯醚的結(jié)構(gòu)式如下：

分子量為320≤mn≤1600。

按上述方案，所述的飽和二元酸為乙二酸、丙二酸、丁二酸中的一種或多種；

所述的有機(jī)胺為乙二胺、丙二胺、丁二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺和多乙烯多胺中的一種。

按上述方案，環(huán)保瀝青溫拌劑中含水量為30-40wt％。

按上述方案，所述的烯丙醇基聚氧乙烯-丙烯醚和飽和二元酸的摩爾比為(1:1)-(1:1.06)。

按上述方案，所述的烯丙醇基聚氧乙烯-丙烯醚和有機(jī)胺的摩爾比為(1:1)-(1:1.2)。

按上述方案，本發(fā)明環(huán)保瀝青溫拌劑用于溫拌瀝青混合料的制備，溫拌瀝青混合料的拌合溫度和施工溫度均下降50-60℃。

按上述方案，所述的環(huán)保瀝青溫拌劑的制備方法為：將飽和二元酸加到烯丙醇基聚氧乙烯-丙烯醚的甲苯溶液中，升溫攪拌進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)過程中通過滴定酸值來監(jiān)測反應(yīng)，當(dāng)酸值不再變化時，滴加有機(jī)胺進(jìn)行酰胺化反應(yīng)，通過滴定胺值來監(jiān)測反應(yīng)，當(dāng)胺值不再發(fā)生變化，結(jié)束反應(yīng)，減壓蒸餾除去甲苯，然后根據(jù)需要加入蒸餾水通過高速分散機(jī)乳化，制備出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60-70wt％的環(huán)保瀝青溫拌劑。

按上述方案，所述酯化反應(yīng)溫度為90-110℃，酯化反應(yīng)時間為8-12小時；酰胺化反應(yīng)溫度為110-120℃，反應(yīng)時間為4-8小時。

按上述方案，酯化反應(yīng)和酰胺化反應(yīng)過程中用分水器除去反應(yīng)過程中的水。

本發(fā)明的瀝青溫拌劑在瀝青混合料拌和中的應(yīng)用，其中瀝青溫拌劑按照瀝青用量的2wt％-4wt％加入。

按上述方案，具體應(yīng)用方法為：當(dāng)石料加熱到設(shè)定溫度，拌合均勻，按設(shè)定比例加入熱瀝青和瀝青溫拌劑，立即開始拌和，添加礦粉拌和后出料，石料加熱溫度100-115℃，瀝青加熱溫度160-170℃，拌和溫度為120-130℃，出料溫度在110-125℃。

按上述方案，瀝青混合料拌和中將石料集中在拌鍋一側(cè)，并在鍋底加入熱瀝青，將已按比例稱量好的瀝青溫拌劑直接澆灑在熱瀝青表面(切勿倒在石料表面)然后開始拌合；或?qū)r青溫拌劑與熱瀝青同步噴灑，瀝青溫拌劑與熱瀝青充分接觸后加入到石料中，然后開始拌合。

本發(fā)明的積極效果在于：

本發(fā)明提供的瀝青溫拌劑用于制備溫拌瀝青混合料，可以降低瀝青的表面張力、增加瀝青的流動性，相比于熱拌瀝青混合料能使瀝青混合料的拌和溫度和成型溫度降低50-60℃，從而減少瀝青的老化延長瀝青路面使用壽命。每生產(chǎn)一噸瀝青混合料可節(jié)省約6-8公斤標(biāo)準(zhǔn)煤和減少有害氣體排放量約8-10公斤，節(jié)能減排效果顯著。

附圖說明

圖1為sma-13的級配曲線；

圖2為室內(nèi)試驗溫拌劑添加工藝圖；

圖3為溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料出料過程對比；左圖為溫拌瀝青混合料出料圖，右圖為熱拌瀝青混合料出料圖。

圖4為隧道路面溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料碾壓施工過程對比；左圖為隧道路面溫拌瀝青混合料碾壓施工過程，右圖為熱拌瀝青混合料碾壓施工過程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中，在不背離本發(fā)明的技術(shù)解決方案前提下，對本發(fā)明所作的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易實現(xiàn)的任何改動或改變都將歸入本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。

實施例1

將0.21mol乙二酸加入到0.2mol分子量為1600烯丙醇基聚氧乙烯-丙烯醚的甲苯溶液中，升溫攪拌進(jìn)行酯化反應(yīng)，在100℃條件下反應(yīng)8小時，通過滴定酸值來監(jiān)測反應(yīng)。當(dāng)酸值不再變化時，向燒瓶中滴加0.22mol二乙烯三胺，滴加2小時后，在110℃條件下反應(yīng)4小時，通過滴定胺值來監(jiān)測反應(yīng)。反應(yīng)過程中用分水器除去反應(yīng)過程中的水，反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去甲苯。稱取上述酰胺化反應(yīng)產(chǎn)物60份，加入40份蒸餾水通過高速分散機(jī)乳化30min后，制備出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60wt％溫拌劑濃縮液。

實施例2

將0.3mol丙二酸加入到0.3mol分子量為800烯丙醇基聚氧乙烯-丙烯醚的甲苯溶液，升溫攪拌進(jìn)行酯化反應(yīng)，在90℃條件下反應(yīng)12小時，通過滴定酸值來監(jiān)測反應(yīng)。當(dāng)酸值不再變化時，向燒瓶中滴加0.36mol丁二胺，滴加2小時后，在120℃條件下反應(yīng)6小時，通過滴定胺值來監(jiān)測反應(yīng)。反應(yīng)過程中用分水器除去反應(yīng)過程中的水，反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去甲苯。稱取上述酰胺化反應(yīng)產(chǎn)物65份，加入35份蒸餾水通過高速分散機(jī)乳化30min后，制備出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65wt％溫拌劑濃縮液。

實施例3

將0.51mol丁二酸加入到0.5mol分子量為320烯丙醇基聚氧乙烯-丙烯醚的甲苯溶液，升溫攪拌進(jìn)行酯化反應(yīng)。在110℃條件下反應(yīng)10小時，通過滴定酸值來監(jiān)測反應(yīng)。當(dāng)酸值不再變化時，向燒瓶中滴加0.52mol多乙烯多胺，滴加2小時后，在100℃條件下反應(yīng)8小時，通過滴定胺值來監(jiān)測反應(yīng)。反應(yīng)過程中用分水器除去反應(yīng)過程中的水，反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾除去水和甲苯。稱取上述酰胺化反應(yīng)產(chǎn)物70份，加入30份蒸餾水通過高速分散機(jī)乳化30min后，制備出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70wt％溫拌劑濃縮液。

環(huán)保瀝青溫拌劑對瀝青性能的影響

將sbs改性瀝青加熱到160-170℃，按照瀝青質(zhì)量的2-4wt％的摻量，分別緩慢加入實施例1-3中的環(huán)保瀝青溫拌劑，保溫低速攪拌2h，使環(huán)保瀝青溫拌劑中的水分完全蒸發(fā)，再進(jìn)行性能測試。試驗結(jié)果如表1所示，測試方法參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程jtge20-2011》。

表1改性瀝青和溫拌瀝青的性能指標(biāo)結(jié)果對比

由表1看出，與未添加本發(fā)明環(huán)保瀝青溫拌劑的改性瀝青相比，添加本發(fā)明的環(huán)保瀝青溫拌劑制備出的溫拌瀝青對改性瀝青的三大指標(biāo)基本上沒有影響。

環(huán)保瀝青溫拌劑的降溫效果和路用性能驗證

溫拌瀝青混合料的配合比與普通熱拌瀝青混合料的配合比設(shè)計無本質(zhì)區(qū)別，所以環(huán)保瀝青溫拌劑的應(yīng)用，無需改變原有瀝青混合料的目標(biāo)配合比和生產(chǎn)配合比。瀝青混合料的制備按照我國《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》f40-2004的要求。本發(fā)明以間斷級配瀝青混合料sma-13為例，驗證溫拌劑瀝青混合料的性能。采用馬歇爾方法成型溫拌瀝青混合料，其配合比如表2所示，瀝青為sbs改性瀝青。其中粗集料選用玄武巖，細(xì)集料選用輝綠巖，填料為石灰石礦粉，纖維為聚酯纖維。級配如圖1所示。

表2sma-13的配合比

由于環(huán)保瀝青溫拌劑含有少量水分，所以其添加工藝對降溫效果和路用性能有一定影響。本發(fā)明通過大量研究，提出合理的溫拌瀝青混合料室內(nèi)拌和工藝及注意事項。具體工藝如下：

①當(dāng)石料達(dá)到設(shè)定溫度，石料加熱溫度100-115℃，拌合均勻，將石料集中在拌鍋一側(cè)，加入熱瀝青(瀝青加熱溫度為160-170℃)；如圖2所示，將已按比例稱量好的溫拌劑直接澆灑在熱瀝青表面(切勿倒在石料表面)，立即開始拌和60s，拌和溫度為120-130℃左右；

②添加礦粉拌和60s，出料，出料溫度在110-125℃左右。

溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的降溫幅度和路用性能如表3所示。

表3熱拌瀝青混料與溫拌瀝青混合料的結(jié)果對比

以上實驗結(jié)果表明，相比于熱拌瀝青混合料，應(yīng)用本發(fā)明環(huán)保瀝青溫拌劑制備的溫拌瀝青混合料的出料溫度和成型溫度均下降50-60℃，同時溫拌瀝青混合料的各項路用性能指標(biāo)都可達(dá)到熱拌瀝青混合料的要求，說明本發(fā)明的溫拌劑有很好的降溫效果。

環(huán)保瀝青溫拌劑實體工程應(yīng)用

為促進(jìn)公路建設(shè)的節(jié)能減排和低碳環(huán)保，我公司在湖北某高速公路長隧道內(nèi)進(jìn)行瀝青路面溫拌技術(shù)的實體工程應(yīng)用，鋪筑溫拌瀝青路面4公里，生產(chǎn)溫拌瀝青混合料24522噸。

環(huán)保瀝青溫拌劑采用外摻法添加，其應(yīng)用無需改變原有熱拌瀝青混合料的生產(chǎn)配合比及瀝青用量。在瀝青混合料生產(chǎn)時，環(huán)保瀝青溫拌劑摻量為瀝青質(zhì)量的3％，采用智能液體添加系統(tǒng)將其與熱瀝青同步噴灑，并與瀝青充分接觸后一起進(jìn)入拌缸。

結(jié)果表明：添加本發(fā)明制備的溫拌劑既增加瀝青混合料施工和易性，保證壓實度，又可大大降低施工過程中的拌和施工溫度，減少由于混合料溫度過高產(chǎn)生的大量有毒性煙霧。試驗段溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料生產(chǎn)施工過程對比，如下圖3和圖4所示。從上圖可以看出，在隧道較為封閉的條件下，空氣不易流通，熱拌瀝青混合料由于溫度過高會產(chǎn)生的大量有毒性氣體、顆粒滯留，極大影響了現(xiàn)場施工人員的身體健康及施工效率，而溫拌瀝青路面碾壓施工過程基本上無有毒性氣體產(chǎn)生，現(xiàn)場施工人員無需采取一般的防毒保護(hù)措施，顯著改善了施工路段空氣質(zhì)量及作業(yè)環(huán)境，大大提高了露天施工的安全性及高效性，具有良好的環(huán)保效益和社會效益。