一种耐永久性形变沥青混合料产品及其制备方法

技术领域

本发明属于沥青材料技术领域，具体涉及一种耐永久性形变沥青混合料产品及其制备方法。

背景技术

永久性形变作为一种最为常见的沥青路面病害，在严重影响行车的舒适性和安全性，其维修处置需要大量的资金。如何提高沥青混合料模量，以延缓永久性形变的出现、提高行车的安全性和舒适性，延长沥青道路维修周期，降低维修费用，成为研究的热门方向。

现有的大部分耐永久性形变沥青混合料产品主要是在拌和生产过程中掺加高模量外掺剂以达到提高沥青混合料模量，由于高模量外掺剂使用回收聚烯烃类材料为主要原材，存在变异性大，而且聚烯烃材料经短暂的拌合楼生产过程，无法保障与骨料混合均匀的弊端。还有部分利用回收沥青混合料以达到提升提高沥青混合料模量的目的，但是也同样存在上述问题。

中国专利CN 114213061 A提出一种高模量沥青混合料产品及其制备方法，其包含有矿料和改性沥青，矿料为94-96％，改性沥青为4-6％，其中矿料由骨料、矿粉和填料组成，骨料、矿粉和填料分别占矿料总重量的92-96％、0-8％和0-4％。骨料、矿粉、填料和改性沥青，以一定的比例拌合成高模量沥青混合料。其虽然具有拌合均匀的优点，但是由于所用低标号沥青作为一种原油炼制的末端产品，与普通重交沥青存在区别，因其产量较低并受原油炼制工艺调整的影响较大，原材料存在一定的变异性，而且通过添加低标号沥青的胶结料其低温性能影响较大，其大量的外加剂导致沥青黏度较大，路面施工后的压实存在一定困难，该产品只适用于热拌沥青混合料，对于道路养护和小型施工并不适用，存在一定的局限性。

鉴于此，本申请提出一种耐永久性形变沥青混合料产品及其制备方法，制备工艺简单，不仅适用于热拌沥青混合料，而且适用于冷拌沥青混合料。

发明内容

为了解决因材料变异性导致的产品质量问题等问题，本发明的目的在于提出一种耐永久性形变沥青混合料产品及其制备方法以解决上述技术问题。

第一方面，本申请提供了一种耐永久性形变沥青混合料产品，沥青混合料产品由3.8-5.5％胶结料、94-96％矿料和0.2-0.5％的岩棉材料组成，其中胶结料包括石油沥青和单组份湿固化聚合物材料，矿料由94-97％的＞0.075mm的矿料和3-6％的≤0.075mm的矿料组成。

通过上述技术方案，本申请中使用的单组份湿固化聚氨酯常温下为液体材料，不仅可以添加在石油沥青中，同时又可以在拌合楼中在线添加，不管哪一种加工方法，由于其常温黏度低，都可以保证其混合均匀，解决因材料变异性导致的产品质量问题。使用岩棉作为矿料的一部分，有助于提升沥青混合料耐疲劳性能和耐侯性，并且具有良好的阻燃效果。

在一个优选的实施例中，根据权利要求1的一种耐永久性形变沥青混合料产品，胶结料具体由65-80％石油沥青、0-5％聚合物改性剂、0-0.2％稳定剂和20-35％单组份湿固化聚合物材料组成。

上述技术方案中，胶结料中添加了聚合物改性剂，有助于改善沥青混合料的高低温性能。

在一个优选的实施例中，单组份湿固化聚合物材料为单组份湿固化聚氨酯，其NCO值为8-10％。

在一个优选的实施例中，单组分湿固化聚氨酯为异佛尔酮二异氰酸酯单体、聚醚多元醇和三乙烯二胺在惰性气体保护下，经反应得到的产物。

在一个优选的实施例中，单组分湿固化聚氨酯为异佛尔酮二异氰酸酯多聚体、聚醚多元醇和三乙烯二胺在惰性气体保护下，经反应得到的产物。

在一个优选的实施例中，石油沥青为70号A级沥青或90号A级沥青。

在一个优选的实施例中，聚合物改性剂为苯乙烯与丁二烯比例为3:7的嵌段共聚物。

第二方面，本申请提供了一种耐永久性形变沥青混合料产品的制备方法，包括以下步骤：

S11、胶结料准备：将石油沥青加热至160℃以上，加入聚合物改性剂获得第一混合物，待第一混合物完全溶胀均匀后，加入单组份湿固化聚氨酯获得胶结料，将胶结料搅拌均匀待用；

S12、原材料准备：将矿料按比例称量待用，≤0.075mm的矿料和岩棉单独盛放，将＞0.075mm的矿料和步骤S11制得的胶结料放置于烘箱中保温，其中胶结料的保温温度为170-180℃，矿料的保温温度为180-200℃；

S13、耐永久性形变沥青混合料产品：将预热好的矿料和胶结料按比例加入拌合设备中，搅拌90s，拌合结束后加入≤0.075mm的矿料和岩棉继续拌合90s，得到耐永久性形变沥青混合料产品。

在一个优选的实施例中，耐永久性形变沥青混合料产品的制备方法，包括以下步骤：

S21、胶结料准备：将石油沥青加热至160℃以上，加入单组份湿固化聚氨酯获得胶结料，将胶结料保温待用；

S22、原材料准备：将矿料按比例称量待用，≤0.075mm的矿料和岩棉单独盛放，将＞0.075mm矿料和步骤S21制得的胶结料放置于烘箱中保温，其中胶结料的保温温度为170-180℃，矿料的保温温度为180-200℃；

S23、耐永久性形变沥青混合料产品：将预热好的矿料和胶结料按比例加入拌合设备中，搅拌90s，拌合结束后加入≤0.075mm的矿料和岩棉继续拌合90s，得到耐永久性形变沥青混合料产品。

通过上述技术方案能够制备获得耐永久性形变沥青混合料产品，而且其制备工艺简单，获得的沥青混合料产品具有卓越的耐永久性形变，不仅适用于热拌沥青混合料，而且适用于冷拌沥青混合料。

本申请提供的耐永久性形变沥青混合料产品及其制备方法，具有如下

有益效果：

(1)本申请中使用的单组份湿固化聚氨酯常温下为液体材料，不仅可以添加在石油沥青中，同时又可以在拌合楼中在线添加，不管哪一种加工方法,由于其常温黏度低，都可以保证其混合均匀，解决因材料变异性导致的产品质量问题。

(2)本申请同时外加填料采用岩棉材料，具有良好耐候性，高强度，高模量，阻燃等特点。

(3)本申请的沥青胶结料中添加了聚合物改性剂，有助于改善沥青混合料的高低温性能。

(4)本申请的制备工艺简单，单组份湿固化聚合物材料固化后不仅具有卓越的耐永久性形变能力，同时兼顾良好的低温性能，不仅适用于热拌沥青混合料，而且适用于冷拌沥青混合料。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请耐永久性形变沥青混合料产品的制备方法的一个实施例流程图；

图2是本申请耐永久性形变沥青混合料产品的制备方法的另一个实施例流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

第一方面，本申请提供了一种耐永久性形变沥青混合料产品，该沥青混合料产品包括3.8-5.5％胶结料、94-96％矿料和0.2-0.5％的岩棉材料，其中胶结料包括石油沥青和单组份湿固化聚合物材料，矿料由94-97％的＞0.075mm的矿料和3-6％的≤0.075mm的矿料组成。

优选的，胶结料具体由65-80％石油沥青、0-5％聚合物改性剂、0-0.2％稳定剂和20-35％单组份湿固化聚合物材料组成。

其中单组份湿固化聚合物材料为单组份湿固化聚氨酯，其NCO值为8-10％。优选的，单组分湿固化聚氨酯为异佛尔酮二异氰酸酯单体、聚醚多元醇和三乙烯二胺在惰性气体保护下，经反应得到的产物。或者该单组分湿固化聚氨酯为异佛尔酮二异氰酸酯多聚体、聚醚多元醇和三乙烯二胺在惰性气体保护下，经反应得到的产物。其中，惰性气体优选为氦气或氖气或氩气。

优选的，石油沥青为70号A级沥青或90号A级沥青。

优选的，聚合物改性剂为苯乙烯与丁二烯比例为3:7的嵌段共聚物。

第二方面，本申请提供了一种耐永久性形变沥青混合料产品的制备方法，图1示出了本申请耐永久性形变沥青混合料产品的制备方法的一个实施例流程图，如图1所示，该制备方法包括以下步骤：

S11、胶结料准备：将石油沥青加热至160℃以上，加入聚合物改性剂获得第一混合物，待第一混合物完全溶胀均匀后，加入单组份湿固化聚氨酯获得胶结料，将胶结料搅拌均匀待用；

S12、原材料准备：将矿料按比例称量待用，≤0.075mm的矿料和岩棉单独盛放，将＞0.075mm的矿料和步骤S11制得的胶结料放置于烘箱中保温，其中胶结料的保温温度为170-180℃，矿料的保温温度为180-200℃；

S13、耐永久性形变沥青混合料产品：将预热好的矿料和胶结料按比例加入拌合设备中，搅拌90s，拌合结束后加入≤0.075mm的矿料和岩棉继续拌合90s，得到耐永久性形变沥青混合料产品。

图2示出了本申请耐永久性形变沥青混合料产品的制备方法的另一个实施例流程图，如图2所示，该制备方法包括以下步骤：

S21、胶结料准备：将石油沥青加热至160℃以上，加入单组份湿固化聚氨酯获得胶结料，将胶结料保温待用；

S22、原材料准备：将矿料按比例称量待用，≤0.075mm的矿料和岩棉单独盛放，将＞0.075mm矿料和步骤S21制得的胶结料放置于烘箱中保温，其中胶结料的保温温度为170-180℃，矿料的保温温度为180-200℃；

S23、耐永久性形变沥青混合料产品：将预热好的矿料和胶结料按比例加入拌合设备中，搅拌90s，拌合结束后加入≤0.075mm的矿料和岩棉继续拌合90s，得到耐永久性形变沥青混合料产品。

实例1

耐永久性形变沥青混合料的材料组成比例如表1所示：

表1耐永久性形变沥青混合料比例

其中，矿料由94％的＞0.075mm矿料和6％的≤0.075mm矿料组成。胶结料的组成比例如表2所示：

表2胶结料的组成比例

具体的，制备耐永久性形变沥青混合料按以下步骤：

步骤一，胶结料准备：将74.9％的石油沥青加热至160℃以上，加入5％的聚合物改性剂，待完全溶胀均匀后，加入20％的单组份湿固化聚氨酯和0.1％的稳定剂获得胶结料，将胶结料搅拌均匀待用。

步骤二，按94:6的比例将＞0.075mm矿料和≤0.075mm矿料称量待用，将岩棉和≤0.075mm的矿料单独盛放，＞0.075mm的矿料和胶结料放置于烘箱中保温。其中，胶结料的保温温度为170-175℃，矿料的保温温度为185-190℃。

步骤三，耐永久性形变沥青混合料制备：将预热好的矿料和胶结料按比例加入拌合设备中，搅拌90s，拌合结束后加入岩棉和≤0.075mm的矿料继续拌合90s，得到耐永久性形变沥青混合料。

上述耐永久性形变沥青混合料制备完成后，所制备的耐永久性形变沥青混合料技术指标如下表3所示。

表3耐永久性形变沥青混合料技术指标

由表3数据可知可，本申请制备的耐永久性形变沥青混合料产品具超过要求值，特别是动态稳定度可达到16650次/mm。加入聚合物改性剂，使得沥青混合料产品的低温弯曲应变可达到2613μξ，显然有助于改善沥青混合料的高低温性能。

实例2

耐永久性形变沥青混合料的材料组成比例如表4所示：

表4耐永久性形变沥青混合料比例

其中，矿料由97％的＞0.075mm矿料和3％的≤0.075mm矿料组成。胶结料的组成比例如表5所示：

表5胶结料的组成比例

具体的，制备耐永久性形变沥青混合料按以下步骤：

步骤一，胶结料准备：将65％的石油沥青加热至160℃以上，加入3％的聚合物改性剂，待完全溶胀均匀后，加入32％的单组份湿固化聚氨酯获得胶结料，将胶结料搅拌均匀待用。

步骤二，按97:3的比例将＞0.075mm矿料和≤0.075mm矿料称量待用，将岩棉和≤0.075mm的矿料单独盛放，＞0.075mm的矿料和胶结料放置于烘箱中保温。其中，胶结料的保温温度为170-175℃，矿料的保温温度为185-190℃。

步骤三，耐永久性形变沥青混合料制备：将预热好的矿料和胶结料按比例加入拌合设备中，搅拌90s，拌合结束后加入岩棉和≤0.075mm的矿料继续拌合90s，得到耐永久性形变沥青混合料。

上述耐永久性形变沥青混合料制备完成后，所制备的耐永久性形变沥青混合料技术指标如下表6所示。

表6耐永久性形变沥青混合料技术指标

由表6数据可知可，本申请制备的耐永久性形变沥青混合料产品具超过要求值，加入聚合物改性剂，使得沥青混合料产品的低温弯曲应变可达到2586μξ，显然有助于改善沥青混合料的高低温性能。

实例3

耐永久性形变沥青混合料的材料组成比例如表7所示：

表7耐永久性形变沥青混合料比例

其中，矿料由95％的＞0.075mm矿料和5％的≤0.075mm矿料组成。胶结料的组成比例如表8所示：

表8胶结料的组成比例

具体的，制备耐永久性形变沥青混合料按以下步骤：

步骤一，胶结料准备：将80％的石油沥青加热至160℃以上，，加入20％的单组份湿固化聚氨酯，获得胶结料，将胶结料搅拌均匀待用。

步骤二，按95:5的比例将＞0.075mm矿料和≤0.075mm矿料称量待用，将岩棉和≤0.075mm的矿料单独盛放，＞0.075mm的矿料和胶结料放置于烘箱中保温。其中，胶结料的保温温度为170-175℃，矿料的保温温度为185-190℃。

步骤三，耐永久性形变沥青混合料制备：将预热好的矿料和胶结料按比例加入拌合设备中，搅拌90s，拌合结束后加入岩棉和≤0.075mm的矿料继续拌合90s，得到耐永久性形变沥青混合料。

上述耐永久性形变沥青混合料制备完成后，所制备的耐永久性形变沥青混合料技术指标如下表9所示。

表9耐永久性形变沥青混合料技术指标

由表9数据可知可，本申请制备的耐永久性形变沥青混合料产品具超过要求值。

实例4

耐永久性形变沥青混合料的材料组成比例如表10所示：

表10耐永久性形变沥青混合料比例

其中，矿料由94％的＞0.075mm矿料和6％的≤0.075mm矿料组成。胶结料的组成比例如表11所示：

表11胶结料的组成比例

具体的，制备耐永久性形变沥青混合料按以下步骤：

步骤一，胶结料准备：将65％的石油沥青加热至160℃以上，加入35％的单组份湿固化聚氨酯，获得胶结料，将胶结料搅拌均匀待用。

步骤二，按94:6的比例将＞0.075mm矿料和≤0.075mm矿料称量待用，将岩棉和≤0.075mm的矿料单独盛放，＞0.075mm的矿料和胶结料放置于烘箱中保温。其中，胶结料的保温温度为170-175℃，矿料的保温温度为185-190℃。

步骤三，耐永久性形变沥青混合料制备：将预热好的矿料和胶结料按比例加入拌合设备中，搅拌90s，拌合结束后加入岩棉和≤0.075mm的矿料继续拌合90s，得到耐永久性形变沥青混合料。

上述耐永久性形变沥青混合料制备完成后，所制备的耐永久性形变沥青混合料技术指标如下表12所示。

表12耐永久性形变沥青混合料技术指标

由表12数据可知可，本实施例制备的耐永久性形变沥青混合料产品具超过要求值。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。