[发明专利]一种高模量沥青混合料添加剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高模量沥青混合料添加剂及其制备方法，主要用于提高沥青混合料的动稳定度、模量和抗剪强度，从而显著减少沥青路面的车辙、推移等病害。

背景技术

目前为止，车辙、推移等病害是困扰我国高等级公路沥青路面的主要病害形式，特别是在夏季炎热地区、超重交通、长大纵坡等路段。

我国沥青路面的车辙病害主要是由沥青面层的永久变形引起的。这种永久变形由两部分组成，一部分是沥青面层在行车荷载反复作用下进一步压密产生的，可称为压密变形；另一部分是因为沥青混合料在高温时，强度不足以抵抗车轮荷载的反复作用，沥青混合料产生高温剪切变形并逐渐被挤压到两侧而引起的侧向流动。

国内外的许多学者提出各种各样的解决方法，其中有一种方法就是通过提高沥青混合料的模量来提高沥青路面的抗车辙能力。《壳牌沥青手册》指出，要确定沥青混合料抵抗永久变形的能力，必须分析材料在低模量，也就是在高温和载荷作用时间较长情况下的力学反应，而在永久变形预测中采用的是混合料的模量概念。

NCAT试验路的结果表明，在相同的条件下，较高模量的改性沥青混合料的车辙比较低模量的普通沥青混合料大约低66%。同时，高温下模量对车辙的影响比中温时大。由此可以认为，提高混合料的模量已成为解决车辙难题的有效手段之一。

我国目前普遍采用的SBS改性沥青，各方面性能较全面，但高温性能的改善幅度不足以彻底解决炎热重载地区的车辙问题；而其他一些聚乙烯类添加剂在低温、抗疲劳等方面均存在一些缺陷。为此，开发适合中国气候特点和交通条件且较经济性的新型高模量沥青混合料添加剂迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高模量沥青混合料添加剂及其制备方法，以解决现有高模量沥青改性剂存在的施工温度高、低温性能不佳的问题，同时提高沥青路面的抗车辙性能和抗剪切性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高模量沥青混合料添加剂，其特征在于它由包括改性主剂、丁苯橡胶、聚乙烯石蜡、填料、抗老化组分、增塑组分的原料制备而成，各原料的质量比为：100：10~30：15~40：40~80：2~6：5~20。根据本发明的优选实施例，改性主剂、丁苯橡胶、聚乙烯石蜡、填料、抗老化组分、增塑组分的质量比为：100:18~22:20~30:50~65:4~5:12~15。

所述的改性主剂为废旧PE（聚乙烯）、聚丙烯、EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）的一种或至少两种的任意比例的混合的混合物。因回收材料性能不稳定，废旧PE需要通过极性助剂极性化。使用废旧PE后，可达到再生利用、节约资源和节能环保的目的。所述极性化的工艺为现有技术，在此不再赘述。

所述丁苯橡胶是丁二烯与苯乙烯单体无共聚的产物，其相对分子质量为10~30×10⁴，可显著提高沥青胶结料的低温性能，从而改善沥青混合料的低温抗裂性能。

所述聚乙烯石蜡是一种合成直链脂肪族碳氢化合物的混合物，是含有40~120个碳原子的长链脂肪烃。其熔点在100℃左右，可以降低沥青混合料的拌和及压实温度，提高路面在使用温度范围内的抗车辙性能。

所述填料为硅藻土、滑石粉、有机膨润土、高岭土中的一种或至少两种的任意比例的混合物。填料的目数为200-600。

所述抗老化组分为活化胶粉或碳黑，碳黑的目数为400-800,活化胶粉的目数为80~120。

所述增塑成分为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。

一种高模量沥青混合料添加剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

a)将改性主剂、丁苯橡胶、聚乙烯石蜡在160~190℃下混合均匀，形成熔融体；

b)将填料、抗老化组分、增塑组分加入步骤a中产生的熔融体中搅拌，直至混合均匀，然后经过螺杆挤出机挤出，常温冷却，切割成粒。

将本发明的添加剂与集料、矿粉、沥青，采用《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中的AC-20型级配，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ E20-2011）中的《沥青混合料车辙试验》方法，成型车辙板，评价其高温稳定性，添加剂的掺量为基质沥青质量的8-14%。所有实施例的动稳定度均大于8000次/mm，远远大于规范的要求，抗车辙性能显著提高。

本发明的优点和效果如下：

1）本发明提高了沥青混合料的动稳定度、静态模量、动态模量和抗剪强度，从而提高了其抗车辙性能，显著减少沥青路面的车辙、推移等病害。