本發(fā)明涉及公路路面材料，具體涉及一種綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、瀝青路面作為一種連續(xù)無(wú)接縫、強(qiáng)度高、行車舒適、噪音低、維修簡(jiǎn)單的常見(jiàn)路面結(jié)構(gòu)，越來(lái)越受到公路建設(shè)者的青睞。常見(jiàn)石油瀝青的性能普遍存在路用性能不足以承擔(dān)重交通量的問(wèn)題，這就造成路面的損害日益嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在高溫穩(wěn)定性不足造成的車轍、泛油、壅包以及低溫抗裂性不足造成的收縮裂縫影響行車安全等現(xiàn)象。為了解決這些問(wèn)題，工程師們提出了多種解決方法。

2、天然巖瀝青是一種由無(wú)機(jī)混合物和瀝青基質(zhì)組成的材料，通常形成于巖石裂縫中。天然巖瀝青經(jīng)過(guò)加工成粉末狀后，與普通基質(zhì)瀝青具有良好的相容性，可以增加瀝青混合料的黏稠度和彈性，且?guī)r瀝青對(duì)瀝青混合料的高溫性能、抗老化性能以及水穩(wěn)定性有較好的提高，有效改善石油瀝青的路用性能。

3、但是，經(jīng)過(guò)實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)，巖瀝青的添加雖然可以一定程度上改善瀝青路面的高溫穩(wěn)定性和抗老化性能等，但會(huì)對(duì)瀝青混合料的低溫抗裂性能造成一定影響，現(xiàn)有技術(shù)中多通過(guò)添加橡膠粉改善巖瀝青的低溫性能，但是效果仍難以滿足嚴(yán)寒地區(qū)的使用需求，因此，研發(fā)一種綠色環(huán)保且具有優(yōu)異的耐低溫性能的瀝青混合料對(duì)于公路路面材料的開(kāi)發(fā)具有重要實(shí)用意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中以巖瀝青為主要原料的瀝青路面的耐低溫性能差的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明以巖瀝青、木質(zhì)素磺酸鹽改性瀝青、廢陶瓷顆粒和牡蠣殼改性橡膠顆粒為原料，制備了一種具有耐磨性和優(yōu)異力學(xué)性能的綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料。所述綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料的成分簡(jiǎn)單，制備工藝簡(jiǎn)便，且采用了廢陶瓷和廢橡膠為原料，大大緩解了這兩種廢棄物的處理壓力，為公路路面材料提供了更為經(jīng)濟(jì)環(huán)保的技術(shù)方案。

2、為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

3、本發(fā)明第一方面提供了一種綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料，包括如下質(zhì)量百分含量的原料組分：巖瀝青5%-30%，基質(zhì)瀝青25%-40%，棕櫚油改性sbs樹脂3%-5%，鋼渣微粉5%-10%和棕櫚纖維改性橡膠顆粒20%-30%。

4、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明以巖瀝青這一天然瀝青組分和基質(zhì)瀝青為主要瀝青成分，由于巖瀝青中氮元素以官能團(tuán)的形式存在，提高所述復(fù)合瀝青材料的強(qiáng)浸潤(rùn)性和對(duì)自然氧化劑的高抵抗性，進(jìn)而提高復(fù)合瀝青材料的抗老化性能。?且由于巖瀝青是天然瀝青材料，其性質(zhì)穩(wěn)定，耐候性好，可以與基質(zhì)瀝青很好的相容，降低復(fù)合瀝青材料的溫度敏感性，增強(qiáng)其在低溫環(huán)境下的韌性和抗裂性能，提高復(fù)合瀝青材料在低溫下的抗車轍能力。而棕櫚油改性sbs樹脂的加入，可以形成大量的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，再輔以鋼渣微粉的填充，提高所述復(fù)合瀝青材料的強(qiáng)度和低溫抗開(kāi)裂性能。

5、本發(fā)明還在所述復(fù)合瀝青材料中加入了棕櫚纖維改性橡膠顆粒，經(jīng)棕櫚纖維改性后的橡膠具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，大大提高了瀝青材料的韌性，實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝青組分和鋼渣微粉調(diào)料的包覆，提高了各組分之間的緊密度，從而提升了復(fù)合瀝青材料的黏聚性和溫度穩(wěn)定性，即便在嚴(yán)寒地區(qū)，所述復(fù)合瀝青材料也能保持良好的力學(xué)性能和抗開(kāi)裂性能。更重要的是，本發(fā)明的原料多來(lái)自于天然材料以及固廢材料，在保持良好性能的同時(shí)，有效緩解了固廢材料的處理壓力，開(kāi)發(fā)了天然巖瀝青的使用性能，符合綠色建材開(kāi)發(fā)的理念。

6、優(yōu)選的，所述棕櫚油改性sbs樹脂的制備方法包括如下步驟：

7、將sbs樹脂升溫至80-110℃，加入酸性催化劑和棕櫚油，保溫，得混合物；于90-100℃下對(duì)所述混合物進(jìn)行高速剪切，得棕櫚油改性sbs樹脂。

8、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述保溫的時(shí)間為1-2h。

9、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述酸性催化劑為1-2mol/l的硫酸溶液。

10、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述酸性催化劑的加入量為所述sbs樹脂質(zhì)量的1%-5%。

11、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述棕櫚油的加入量為所述sbs樹脂質(zhì)量的10%-25%。

12、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述高速剪切的轉(zhuǎn)速為1800-2500rpm，所述高速剪切的時(shí)間為30-60min。

13、優(yōu)選的，所述棕櫚纖維改性橡膠顆粒的制備方法包括如下步驟：

14、s1、將棕櫚纖維粉碎，加入堿溶液中，浸漬，得預(yù)處理的棕櫚纖維；

15、s2、將廢橡膠粉碎，于100-140℃下進(jìn)行一次混煉，加入抗老化劑和所述預(yù)處理的棕櫚纖維，升溫至150-160℃進(jìn)行二次混煉，得橡膠混料；

16、s3、向所述橡膠混料中加入促進(jìn)劑和硫化劑進(jìn)行硫化，冷卻，造粒，得棕櫚纖維改性橡膠顆粒。

17、進(jìn)一步優(yōu)選的，s1中，所述堿溶液為0.1-0.5mol/l的氫氧化鈉溶液。

18、進(jìn)一步優(yōu)選的，s1中，所述浸漬的時(shí)間為30-40min。

19、進(jìn)一步優(yōu)選的，s2中，所述一次混煉的時(shí)間為3-5min。

20、進(jìn)一步優(yōu)選的，s2中，所述二次混煉的時(shí)間為3-5min。

21、進(jìn)一步優(yōu)選的，s2中，所述抗老化劑的加入量為所述廢橡膠質(zhì)量的4%-6%。

22、進(jìn)一步優(yōu)選的，s3中，所述促進(jìn)劑的加入量為所述橡膠混料質(zhì)量的1%-3%。

23、進(jìn)一步優(yōu)選的，s3中，所述硫化劑的加入量為所述橡膠混料質(zhì)量的1%-3%。

24、進(jìn)一步優(yōu)選的，s2中，所述抗老化劑為sp。

25、進(jìn)一步優(yōu)選的，s3中，所述促進(jìn)劑為ns。

26、進(jìn)一步優(yōu)選的，s3中，所述硫化劑為硫磺。

27、優(yōu)選的，所述鋼渣微粉的粒徑為100-1000μm。

28、優(yōu)選的，所述棕櫚纖維改性橡膠顆粒的粒徑為1-5mm。

29、本發(fā)明第二方面提供了所述的綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料的制備方法，包括如下步驟：

30、步驟一、按照設(shè)計(jì)配比稱取各組分，將所述巖瀝青和基質(zhì)瀝青混合均勻，于165-180℃下進(jìn)行熔化，得第一瀝青組分；

31、步驟二、向所述第一瀝青組分中，加入棕櫚油改性sbs樹脂和鋼渣微粉，混合均勻后，于170-185℃下進(jìn)行保溫處理，得第二瀝青組分；

32、步驟三、向所述第二瀝青組分中加入棕櫚纖維改性橡膠顆粒，混合均勻，得綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料。

33、優(yōu)選的，步驟二中，所述保溫處理的時(shí)間為1-2h。

34、本發(fā)明第三方面提供了一種所述的綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料或利用所述的綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料的制備方法制備得到的綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料在開(kāi)發(fā)公路路面材料中的應(yīng)用。

35、綜上所述，本發(fā)明以巖瀝青、基質(zhì)瀝青為主要成分，輔以棕櫚油改性sbs樹脂、鋼渣微粉和棕櫚纖維改性橡膠顆粒，制備了一種具有綠色耐低溫符合瀝青材料。所述綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料的成分簡(jiǎn)單，制備工藝簡(jiǎn)便且性能優(yōu)異，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中巖瀝青為主要原料的瀝青路面的耐低溫性能差的問(wèn)題，為公路路面材料提供了更為經(jīng)濟(jì)環(huán)保的技術(shù)方案。

技術(shù)特征：

1.一種綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料，其特征在于：包括如下質(zhì)量百分含量的原料組分：巖瀝青5%-30%，基質(zhì)瀝青25%-40%，棕櫚油改性sbs樹脂10%-15%，鋼渣微粉10%-15%和棕櫚纖維改性橡膠顆粒20%-30%。

2.如權(quán)利要求1所述的綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料，其特征在于：所述棕櫚油改性sbs樹脂的制備方法包括如下步驟：

3.如權(quán)利要求2所述的綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料，其特征在于：所述酸性催化劑為1-2mol/l的硫酸溶液；和/或

4.如權(quán)利要求2所述的綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料，其特征在于：所述保溫時(shí)間為1-2h；和/或

5.如權(quán)利要求1所述的綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料，其特征在于：所述棕櫚纖維改性橡膠顆粒的制備方法包括如下步驟：

6.如權(quán)利要求5所述的綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料，其特征在于：s1中，所述堿溶液為0.1-0.5mol/l的氫氧化鈉溶液；和/或

7.如權(quán)利要求5所述的綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料，其特征在于：s3中，所述促進(jìn)劑的加入量為所述橡膠混料質(zhì)量的1%-3%；和/或

8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

9.如權(quán)利要求8所述的綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料的制備方法，其特征在于：步驟二中，所述保溫處理的時(shí)間為1-2h。

10.一種如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料或利用權(quán)利要求8或9所述的綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料的制備方法制備得到的綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料在開(kāi)發(fā)公路路面材料中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及公路路面材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料及其制備方法和應(yīng)用。所述綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料包括如下質(zhì)量百分含量的原料組分：巖瀝青5%?30%，基質(zhì)瀝青25%?30%，棕櫚油改性SBS樹脂3%?5%，鋼渣微粉5%?10%和棕櫚纖維改性橡膠顆粒20%?30%。所述綠色耐低溫復(fù)合瀝青材料的成分簡(jiǎn)單，制備工藝簡(jiǎn)便且性能優(yōu)異，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中以巖瀝青為主要原料的瀝青路面的耐低溫性能差的問(wèn)題，為公路路面材料提供了更為經(jīng)濟(jì)環(huán)保的技術(shù)方案。

技術(shù)研發(fā)人員：謝亞輝,安婭霖,謝寶怡,張?zhí)镉?李弼廷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)高交通科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10