[发明专利]一种沥青化橡胶改性沥青及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于道路工程领域，尤其涉及一种沥青化橡胶改性沥青及制备方法。

背景技术

据统计，我国每年有74%的废轮胎成为固体污染物，2011年我国的废旧轮胎已达到2亿条，废橡胶达到520万吨。因废旧轮胎堆放、焚烧所引发的环境问题已严重困扰环境工作者。在道路工程领域，以废旧橡胶作为改性剂已成为行之有效的方法，橡胶沥青技术也以其优异的路用性能和显著的环保意义而备受关注。国内外实践证明：橡胶沥青技术在改善路面抗疲劳、耐久性、低温抗裂、阻止裂缝扩展、降噪等方面作用显著，但对路面高温抗车辙性能改善较差。

目前主要的橡胶沥青技术有两大类：干法和湿法。干法是将胶粉与沥青、矿料及添加剂一起投放到拌和楼，直接生产橡胶沥青混合料。湿法是先生产成品橡胶沥青，再生产沥青混合料。而后者生产的沥青混合料性能及稳定性都较佳，因此应用广泛。但常用的成品橡胶沥青生产及使用过程中，由于胶粉在基质沥青中分散性不理想，通常需要胶体磨等高速搅拌设备；现场生产的橡胶沥青，需要专门的生产设备，存储时间较短，最长不超过3天，且需连续搅拌，温度保持在145-155℃。一方面，这种技术的胶粉沥青在胶粉掺量大时(17%，质量分数)，沥青混合料只能采用断级配，而不能应用于普通密级配沥青混合料，造价高，利用率较低。另一方面，该橡胶沥青面临着高温存储易离析，长时间远距离运输产品离析严重等问题。而确保橡胶沥青具有较佳的高温抗车辙性能，通常要求胶粉掺量在17-30%(外掺，质量分数)之间，交通部JTT798-2011《公路工程废胎胶粉橡胶沥青》规定橡胶沥青180℃旋转粘度不小于1.5Pa.s，5℃延度最小不低于5cm(热区)，也就是要求胶粉掺量大，粘度高，且低温柔性佳。技术人员采用胶粉/SBS复合改性或胶粉/天然沥青复合改性来实现这种多赢的局面，专利201210512058.5涉及一种复合沥青组合物及其制备方法，将1-10份的胶粉、1-10份增塑剂与80-98份的石油沥青或天然沥青仅通过简单的高速剪切机共混实现复合改性，通过大掺量的增塑剂来改善胶粉塑性，增加其与沥青的相容。但该专利中提供的方法将天然沥青或石油沥青作为分散介质，以橡胶作为分散相，是一种传统的橡胶改性沥青方法，由于其胶粉掺量小，仍旧需要采用高速剪切机研磨80分钟(180℃)，生产效率较低，加工工艺复杂。此外，废胶粉与沥青的相容性较差，现有技术人员通常尽量降低胶粉的掺量，即使大掺量也不超过25%。而胶粉的现场加工通常是添加80-100目的细胶粉或脱硫胶粉，这无疑增加的加工成本。上述问题致使现有技术人员无法解决胶粉改性沥青现场存储时间短，工厂化生产效率低，需胶体磨等问题，因此开发胶粉掺量大、速溶、热存储稳定性优良的橡胶改性沥青是拓展废胶粉高效利用的有利方向。

岩沥青是一种组成与石油沥青相近，沥青质含量较大，富含一定矿物质灰分的天然沥青。其改性沥青以施工简便、经济合理、高温抗车辙效果显著等优势备受关注。专利201110249447.9提供一种岩沥青改性沥青及其制备方法，该技术以进口岩沥青为原料，直接将5-10份的岩沥青掺入基质沥青中，但岩沥青的掺量达到10份时沥青15℃的延度已衰减至28.5cm，已不满足F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中50号C级沥青15℃延度大于30cm的要求，也就是其低温抗裂性严重受损。多数研究指出岩沥青的掺量不易超过15%(质量分数)，掺量过高对沥青的低温柔性影响较大，增加沥青混合料低温开裂的风险。这主要是因为岩沥青中通常含有15-35%的灰分，灰分的沉降引发改性沥青的离析。此外，该专利指出可通过简单的搅拌无需胶体磨等专用设备实现岩沥青改性，但岩沥青产地不同，软化点差异较大，软化点较低的岩沥青无需胶体磨就可直接分散到沥青中，而软化点高于150℃的超硬岩沥青却相当困难，专利中未对岩沥青的软化点范围进行说明，简单的共混工艺难处理超硬岩沥青在沥青中的分散、熔融问题。若将磨细的岩沥青填充到胶粉网络中，对胶粉改性，则可提高岩沥青的利用率，缓解其因用量过高损失沥青低温性能的问题，同时增强胶粉对沥青高温性能改善效果。