本發(fā)明涉及改性瀝青，尤其是涉及一種適用于高海拔機場瀝青道面的復合改性瀝青及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、在高海拔地區(qū)(一般高海拔地區(qū)通常指海拔高度在1500米以上的地區(qū))中，瀝青道面作為機場道面的重要形式之一，其具有抗滑、低噪、減震、舒適等良好的使用性能，且施工過程具有機械化施工程度高、工期短、養(yǎng)護方便等優(yōu)點。但是高海拔地區(qū)具有紫外線輻射強、溫差大、年平均氣溫低等特點，太陽直接輻射年總量處于高水平狀態(tài)，因此瀝青路面在服役階段，表面瀝青將直接暴露于紫外輻射強的大氣環(huán)境中。多數(shù)研究與工程也表明，高海拔機場的瀝青道面易出現(xiàn)以“人”字形裂縫為代表的典型結(jié)構(gòu)性病害和以松散、掉粒作為典型特征的表面功能性損壞。瀝青道面裂縫降低了道面結(jié)構(gòu)服役壽命，表面松散、掉粒產(chǎn)生的fod(foreign?object?debris)嚴重威脅機場運行安全，這也對高海拔地區(qū)機場瀝青道面的服役性能提出了極大的挑戰(zhàn)。

2、因此，提高高海拔地區(qū)瀝青道面材料的性能，尤其是其抗紫外老化性能，是十分必要的。

3、例如cn113214666a公開了一種功能化溶聚丁苯橡膠復合c9石油樹脂改性瀝青及其制備方法，主要是使用功能化溶聚丁苯橡膠、c9石油樹脂和基質(zhì)瀝青，c9石油樹脂是以裂解制乙烯裝置的副產(chǎn)物c9餾分為主要原料制得的熱塑性樹脂，通過混溶的方式對基質(zhì)瀝青進行復合改性，從而得到改性瀝青，但這種功能化溶聚丁苯橡膠復合c9石油樹脂改性瀝青成本高，且僅依靠丁苯橡膠具有的抗紫外線輻射能力，其抗紫外老化性能有待進一步提升。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種適用于高海拔機場瀝青道面的復合改性瀝青及其制備方法和應(yīng)用，使用丁苯橡膠(sbr)/納米zno顆粒復合材料作為改性劑，并確定其最優(yōu)摻量，面對高海拔惡劣的氣候環(huán)境，瀝青材料有優(yōu)越的抗紫外老化性能，同時有著較好的高溫性能和低溫性能。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、本發(fā)明的第一個目的是提供一種適用于高海拔機場瀝青道面的復合改性瀝青，所述復合改性瀝青的原料包括如下重量份的各組分：

4、基質(zhì)瀝青????????100份；

5、丁苯橡膠顆粒????4份；

6、納米zno顆粒?????0～4份；

7、所述基質(zhì)瀝青為90#基質(zhì)瀝青。

8、優(yōu)選地，所述復合改性瀝青的原料包括如下重量份的各組分：

9、基質(zhì)瀝青????????100份；

10、丁苯橡膠顆粒????4份；

11、納米zno顆粒?????2～4份。

12、進一步優(yōu)選地，所述復合改性瀝青的原料包括如下重量份的各組分：

13、基質(zhì)瀝青????????100份；

14、丁苯橡膠顆粒????4份；

15、納米zno顆粒?????3份。

16、進一步地，一種適用于高海拔機場瀝青道面的復合改性瀝青，其原材料為：基質(zhì)瀝青、丁苯橡膠(sbr)顆粒以及納米zno顆粒。所述基質(zhì)瀝青為90#基質(zhì)瀝青。以基質(zhì)瀝青添加組分100％計(以重量計)，所述丁苯橡膠顆粒的添加組分為4％。以基質(zhì)瀝青添加組分100％計(以重量計)，所述納米zno顆粒的添加組分為0～4％。

17、進一步優(yōu)選地，具體配方為，以基質(zhì)瀝青添加組分為100％計：90#基質(zhì)瀝青100％，sbr顆粒4％，納米zno顆粒3％。

18、進一步地，所述納米zno顆粒的平均粒度為20～50nm。

19、進一步地，所述納米zno顆粒的平均粒度約為30nm。

20、進一步地，所述丁苯橡膠顆粒的數(shù)均分子量約為15～25萬。

21、進一步地，所述丁苯橡膠顆粒的數(shù)均分子量約為20萬。

22、本發(fā)明的第二個目的是提供一種適用于高海拔機場瀝青道面的復合改性瀝青的制備方法，包括以下步驟：

23、步驟1：將基質(zhì)瀝青加熱至流動狀態(tài)，攪拌直至瀝青達到平衡溫度170℃；

24、步驟2：往基質(zhì)瀝青加入對應(yīng)摻量的丁苯橡膠顆粒，進行剪切攪拌，至丁苯橡膠顆粒完成在基質(zhì)瀝青中的初步溶脹，得到混合料a；

25、步驟3：溫度升高至180℃，對混合料a進行剪切攪拌，得到混合料b；

26、步驟4：往混合料b中加入對應(yīng)摻量的納米zno顆粒，進行剪切攪拌，持續(xù)時間為30min，得到復合改性瀝青成品。

27、進一步地，步驟1具體包括如下過程：

28、步驟1：將基質(zhì)瀝青在160～170℃條件下加熱至流動狀態(tài)，并置于可控溫的加熱爐上，采用手動攪拌方式連續(xù)攪拌直至瀝青達到平衡溫度170℃。

29、進一步地，步驟2具體包括如下過程：

30、步驟2：往基質(zhì)瀝青加入對應(yīng)摻量的丁苯橡膠顆粒，以2500rmp的轉(zhuǎn)速進行剪切攪拌，持續(xù)時間不小于15min，直至丁苯橡膠顆粒完成在基質(zhì)瀝青中的初步溶脹，得到混合料a。

31、進一步地，步驟3具體包括如下過程：

32、步驟3：將加熱爐溫度升高至180℃，以5500rpm的轉(zhuǎn)速對混合料a進行剪切攪拌，持續(xù)時間為30min，得到混合料b。

33、進一步地，步驟4具體包括如下過程：

34、步驟4：往混合料b中加入對應(yīng)摻量的納米zno顆粒，使用步驟3的溫度及轉(zhuǎn)速進行剪切攪拌，持續(xù)時間為30min，得到復合改性瀝青成品。

35、進一步優(yōu)選地，步驟1中，丁苯橡膠顆粒采用分批、少量多次加入。

36、進一步優(yōu)選地，步驟4中，納米zno顆粒采用分批、少量多次加入。

37、本發(fā)明的第三個目的是提供一種適用于高海拔機場瀝青道面的復合改性瀝青的應(yīng)用，將所述復合改性瀝青用于高海拔機場瀝青道面。

38、進一步地，將所述復合改性瀝青應(yīng)用于sma-16瀝青混合料中，進一步用于高海拔機場瀝青道面。

39、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

40、1)本技術(shù)方案所提供的適用于高海拔機場瀝青道面的復合改性瀝青及其制備方法，優(yōu)選聚合物/納米材料作為改性劑，選擇sbr/納米zno復合材料對基質(zhì)瀝青進行改性，不僅明顯提高了瀝青材料的抗紫外老化性能，而且高溫性能、低溫性能、疲勞性能也得到了改善，各項性能均優(yōu)于相同條件下的基質(zhì)瀝青。

41、2)本技術(shù)方案所提供的適用于高海拔機場瀝青道面的復合改性瀝青及其制備方法，采用簡單的制備方法和工藝，將有機聚合物和無機納米材料同時投入到適用于高海拔地區(qū)瀝青材料的生產(chǎn)之中，使其性能得到了大幅度地改善。納米zno抗紫外老化的作用機理本質(zhì)就是通過有效地吸收和反射紫外光來實現(xiàn)的。與其他納米材料相比，如納米二氧化鈦，納米氧化鋅在波長小于350納米(uvb)時的遮蔽效率與二氧化鈦相近，但在350～400納米(uva)的波長范圍內(nèi)，納米氧化鋅的遮蔽效率明顯高于二氧化鈦。同時，納米氧化鋅成本比納米二氧化鈦低，有著更高的經(jīng)濟性。因此，該方法旨在提高瀝青道面抗紫外老化的同時，能更好地改善高溫性能和低溫性能，為高海拔地區(qū)惡劣的氣候環(huán)境問題提供一種新的解決方案。

42、3)本技術(shù)方案所提供的適用于高海拔機場瀝青道面的復合改性瀝青及其制備方法，確定改性劑最優(yōu)摻量，旨在提高材料抗紫外老化性能的同時，還保持著較好的高低溫性能。

43、4)本技術(shù)方案所提供的適用于高海拔機場瀝青道面的復合改性瀝青及其制備方法，基質(zhì)瀝青選擇90#基質(zhì)瀝青，更適合高海拔地區(qū)年平均氣溫低等氣候特點；改性劑的添加采用分批、多次少量的方式緩慢加入，能較大程度上盡量避免因sbr顆粒和納米zno的一次性加入而產(chǎn)生明顯的團聚、攪拌不均勻的現(xiàn)象；采用高速剪切儀對瀝青進行剪切攪拌，溫度及轉(zhuǎn)速的選擇采用由低到高的方式進行調(diào)節(jié)，有利于改性劑在瀝青中的分散。