一種溫拌瀝青混合料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種溫拌浙青混合料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往道路工程中使用的浙青混合料根據(jù)拌合施工溫度一般分為兩種類型：冷拌浙 青混合料CMA (Cold Mix Asphalt)和熱拌浙青混合料HMA (Hot Mix Asphalt)。冷拌浙青 混合料一般采用乳化浙青或者液體浙青與集料在常溫狀態(tài)下拌合、鋪筑，無需對(duì)集料和結(jié) 合料進(jìn)行加熱，這樣可節(jié)約大量能源。但是冷拌浙青混合料初期強(qiáng)度較低，難以滿足高速 公路、重載交通道路等重要工程的要求。熱拌浙青混合料是應(yīng)用廣泛、路用性能良好的混 合料。但是在熱拌浙青混合料生產(chǎn)過程中，浙青與石料需要在150~180°C高溫條件下拌合。 不僅消耗大量的能源，而且在熱拌浙青混合料生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙塵及C0 2、C0、S02、 N0X等有害氣體，不僅污染環(huán)境，而且也影響工作人員的身體健康，同時(shí)，高溫條件下的拌合 也容易引起浙青發(fā)生熱老化，降低浙青在路面上的服役時(shí)間，縮短浙青路面的使用壽命。
[0003] 為保護(hù)環(huán)境，節(jié)約能源，延長(zhǎng)浙青路面壽命，20世紀(jì)90年代后期歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家 開展了溫拌浙青混合料WMA (Warm Mix Asphalt)的研究。其目的是通過降低浙青混合料的 拌合溫度，達(dá)到降低浙青混合料生產(chǎn)過程中的能耗，減少粉塵及有害氣體排放量，同時(shí)保證 溫拌浙青混合料具有與熱拌浙青混合料基本相同的路用性能及施工的和易性。
[0004] 溫拌浙青混合料技術(shù)目前主要有三種方式：一是采用蒸發(fā)殘留物含量較高的乳化 浙青，在80?120°C溫度下與石料拌合，該方式較熱拌浙青的溫度低約30?50°C;二是在拌 制混合料時(shí)把水(或表明活性劑的水溶液）與浙青同時(shí)加入拌合罐中，由于水的存在，使浙 青發(fā)泡，達(dá)到降粘效果。但上述兩種方法會(huì)產(chǎn)生大量的水蒸氣，容易引起設(shè)備腐蝕，還經(jīng)常 會(huì)發(fā)生石粉結(jié)團(tuán)甚至造成拌合設(shè)備堵塞問題，給生產(chǎn)帶來不便。此外，由于剩余未揮發(fā)的水 分保留在混合料中，會(huì)影響混合料初期性能。第三種方法是預(yù)先將溫拌劑添加到浙青中，然 后采取與通常的熱拌浙青混合料同樣的生產(chǎn)方式，便于操作，容易被用戶所接受。該種方法 通過預(yù)先在浙青中添加溫拌劑，降低了浙青的高溫粘度，改變了浙青的粘溫曲線，從而降低 了浙青與石料的拌合溫度，達(dá)到溫拌效果。但目前所用的溫拌劑在降低浙青高溫粘度的同 時(shí)，通常也會(huì)引起浙青60°C粘度的減小，使浙青混合料的高溫穩(wěn)定性受到損失；或者相反， 在不降低60°C粘度時(shí)，會(huì)引起浙青延伸度的損失，從而降低了浙青的低溫性能?？傊?，目前 所用的溫拌劑均是在使浙青達(dá)到溫拌效果時(shí)，是以損失浙青的高溫性能或低溫性能為代價(jià) 的。
[0005] CN201010233760. 9采用烷基胺、酰胺、季銨鹽類陽離子表面活性劑和氯化鈣、水為 原料制成溫拌劑。與其叫做"浙青溫拌劑"，其實(shí)就是一種表面活性劑的水溶液。在制備浙 青混合料時(shí)將其添加到浙青中，然后再添加石料。與浙青一起攪拌時(shí)，這種表面活性劑水溶 液受熱后會(huì)發(fā)泡，帶動(dòng)浙青也發(fā)泡，起到溫拌效果。但由于發(fā)泡作用，容易引起突沸，操作不 便，水蒸氣還容易引起設(shè)備腐蝕以及石粉結(jié)團(tuán)堵塞設(shè)備，不易被用戶接受。
[0006] CN200910069522. 6公開了一種溫拌浙青添加劑及其制備方法，該添加劑是通過將 去離子水加入到事先配成的聚乙烯醇水溶液中，然后依次加入松香季銨鹽、芳香烴季銨鹽 乳化劑、脂肪烴季銨鹽乳化劑、非離子型表面活性劑，攪拌溶解，再將事先配成的聚丙烯酰 胺水溶液和三乙醇胺加入，混合攪拌至溶解均勻后即為成品。該添加劑能夠明顯降低浙青 拌合溫度，浙青混合料各項(xiàng)路用性能指標(biāo)也符合要求，但是該添加劑不僅成分復(fù)雜，增加了 制備的難度和成本，不利于實(shí)際應(yīng)用。而且添加到浙青中雖然能夠降低浙青的高溫粘度，但 同時(shí)也會(huì)帶來負(fù)面影響即降低了浙青的軟化點(diǎn)和60°C粘度，從而損失了高溫穩(wěn)定性，會(huì)使 路面容易發(fā)生車轍或擁抱。
[0007] CN201110158370. 4公開了一種溫拌浙青添加劑及其制備方法，是在溶劑體系中采 用一種聚醚改性有機(jī)硅聚合物組成的添加劑?？梢杂行Ы档驼闱喟韬蠝囟?0°C左右，且溫 拌浙青各項(xiàng)性能指標(biāo)不低于熱拌浙青，但缺乏相關(guān)的測(cè)試方法和實(shí)例數(shù)據(jù)支持。
[0008] CN200880116767. 7利用表面活性劑組分、蠟組分、樹脂組分制備了浙青溫拌劑。其 中的表面活性劑組分為胺類，包括二胺、多胺、酰胺等，利用其潤(rùn)滑作用，起到溫拌效果；蠟 組分包括植物蠟、動(dòng)物蠟、礦物蠟、酰胺蠟、氧化蠟等，樹脂組分包括植物樹脂和石油樹脂如 妥爾油浙青、松焦油浙青、松香、酚醛樹脂等。蠟組分和樹脂組分起到增粘效果，以彌補(bǔ)由于 上述表面活性劑組分引起的浙青粘度的損失。該專利所用的組分過多，雖然可以利用其中 的表面活性劑組分的潤(rùn)滑作用，起到溫拌效果，但很容易降低浙青的60°C粘度，影響浙青的 高溫穩(wěn)定性，還會(huì)降低浙青與石料的粘附性。雖然添加的樹脂組分如松香、酚醛樹脂等可彌 補(bǔ)由于上述表面活性劑組分引起的浙青粘度的損失，但樹脂組分與浙青的相容性不好，長(zhǎng) 時(shí)間儲(chǔ)存時(shí)容易引起浙青分層，同時(shí)由于其硬度較高，只能提高浙青的高溫性能，而不能改 善浙青的低溫性能，容易引起浙青低溫開裂，也會(huì)影響浙青與石料的粘附性。
[0009] CN201310174417. 5利用酰胺類、芳烴油、粘結(jié)劑組分制備了浙青溫拌齊[J。其中的酰 胺類為乙撐雙油酸酰胺和芥酸酰胺中的一種或兩種，利用其潤(rùn)滑性降低浙青的拌合溫度； 粘結(jié)劑為二甲基氨基丙胺、N-氨基乙基哌嗪、二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五胺 中的一種或幾種。方法是先將酰胺類和芳烴油加熱融化后混合均勻，然后添加粘結(jié)劑，再攪 拌混合均勻。之后降溫至粘稠狀，進(jìn)行造粒、晾干、粉碎、過篩，得到粒徑小于20目的顆粒狀 物質(zhì)，即為浙青溫拌劑。該專利中酰胺類在降低浙青拌合溫度的同時(shí)，很容易降低浙青的 60°C粘度，影響浙青混合料的高溫穩(wěn)定性，還會(huì)降低浙青與石料的粘附性。盡管采取添加粘 結(jié)劑的辦法，"以提升浙青與石料的粘附性或消除酰胺類物質(zhì)對(duì)于浙青與石料粘附性的不 利影響"，但所添加的粘結(jié)劑只能改善浙青混合料的粘結(jié)性，并不能改善浙青與石料的粘附 性，犯了概念性錯(cuò)誤。而且這些粘結(jié)劑在使用時(shí)加熱溫度較高，會(huì)產(chǎn)生大量的有毒蒸汽，氣 味難聞，影響環(huán)境，損傷操作人員的身體健康。
[0010] CN201010511415介紹了一種耐油性道路浙青改性劑及其制備方法。該耐油性道路 浙青改性劑，以重量計(jì)包含苯乙烯-乙烯/ 丁烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS) 20?50份，聚 烯烴樹脂10-30份，高分子蠟15?45份，富含芳烴抽出油10?30。其中高分子蠟是費(fèi)托 蠟，富含芳烴抽出油是糠醛精制抽出油或酚精制抽出油。制備方法是：將物料按比例投放到 雙螺桿擠出機(jī)中拉條造粒，擠出溫度120?200°C，制得耐油性道路浙青改性劑。該專利介 紹的耐油性浙青改性劑是針對(duì)用于停車場(chǎng)、停機(jī)坪等場(chǎng)所所用的浙青，為了提高其耐油性 而開發(fā)的一種改性劑，對(duì)于浙青的溫拌效果并沒有足夠的重視，在開發(fā)過程中，僅僅是利用 雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的擠出混合，由于所用的聚合物分子上不飽和鍵數(shù)量有限，在螺 桿擠出過程中僅有少量的接枝反應(yīng)，并未發(fā)生足夠的化學(xué)反應(yīng)，基本上是一種簡(jiǎn)單的物理 混合，對(duì)于浙青的溫拌效果很有限。
[0011] CN201010558295介紹了一種浙青混合料溫拌改性劑及其制備方法。其由下列質(zhì)量 份的組成制成，費(fèi)托蠟：50~85份，增塑劑：15~50份，多元酸：0~10份，合成樹脂：0~20份，聚 酯化合物：〇~5份。其中，合成樹脂為分子量在400~5000之間的聚異丁烯。制備方法：（1) 按質(zhì)量比稱取各組分；（2)將各組份在120?130°C下熔融并攪拌，使之充分混合均勻，即 得所述的浙青混合料溫拌改性劑。該溫拌劑開發(fā)過程中，各組分間沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，僅僅 是簡(jiǎn)單的物理混合。盡管可以降低浙青的拌合溫度，但浙青的延展性能會(huì)受到損失即浙青 混合料容易發(fā)生低溫開裂。
[0012] CN201110443825. 7公開了一種溫拌浙青組合物，由91?94重量％的浙青、3? 5重量％熱塑性彈性體、2?4重量％的接枝率為4?10重量％的馬來酸酐接枝聚乙烯蠟 (MA-g-PE)、0. 1?1重量％的操作油，該組合物在135°C下的粘度不超過700cp，該組合物同 時(shí)滿足高溫抗塑性變形和低溫抗裂的要求。但是該浙青組合物的135°C粘度仍很大，實(shí)施例 中的135°C粘度為675 cp和690 cp，而且也沒有給出基質(zhì)浙青的135°C粘度和作為比較的 未加MA-g-PE時(shí)的浙青粘度，無法知道拌合溫度究竟降低了多少，僅從給出的135°C粘度值 來看，并未達(dá)到溫拌效果。
[0013] 現(xiàn)有溫拌浙青混合料制備過程中，在降低浙青混合料拌合溫度的同時(shí)，通常會(huì)影 響浙青混合料的高溫穩(wěn)定性或低溫抗開裂性能。如何采用一種特殊的溫拌浙青，在降低浙 青混合料拌合及成型溫度的同時(shí)而不影響其高、低溫使用性能，成為目前研制溫拌浙青的 一個(gè)熱點(diǎn)問題。