一种高性能矿粉改性沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及改性沥青技术领域，具体为一种高性能矿粉改性沥青及其制备方法。

背景技术

矿粉改性沥青是一种常见的沥青改性方式，可以有效的提高沥青胶结料增加沥青胶泥的模量，提高软化点和模量值。但是由于矿粉为无机物，通常附着有表面羟基表现出极性亲水的性质，与非极性的有机物沥青基质仅靠有限的亲油能力相容，因此对沥青的模量增效效果十分有限。为了进一步提高矿粉在沥青当中的分散性，并增加两者之间的相容性，本发明通过对矿粉表面疏水改性的方法来提高矿粉的亲油能力，从而增加其与沥青相容性，提高改性沥青的抗车辙能力。

CN110317463A公开了一种多粒径赤泥改性沥青、制备方法，该改性沥青包括沥青、赤泥；赤泥采用大粒径：中粒径：小粒径＝(3～4):2:2的配比混合；其制备方法是将高温煅烧的三种不同粒径赤泥按照上述质量比均匀混合后，加入沥青均匀搅拌，制得多粒径赤泥改性沥青。该技术方案虽然公开了赤泥粒径级配对改性沥青的性能影响，但是并没有公开赤泥颗粒与沥青基质界面间的化学键合关系。

CN112723792A公开了一种改性沥青混合料及其制备方法。所述混合料由包含以下重量份的原料制成：改性沥青4～7份,集料90～98份,矿粉8～10份,纤维稳定剂0.1～0.9份；其制备方法为：S1、按设定比例,将集料和矿粉混合均匀后,升温至190～220℃备用,得到混合料；S2、将预热至170～175℃的改性沥青加入到S1中加热后的混合料中,在180℃的温度下保持搅拌40s后,加入纤维稳定剂后,在180℃的温度下保温搅拌23～25s,得到改性沥青混合料。虽然该技术方案公开了改性沥青混合料的组合，但并没有对矿粉成分进行改性增加其与基质沥青的相容性。

虽然矿粉对基础沥青起到明显的模量增效行为，如软化点、模量升高，但是矿粉是一种惰性无机物，与基础沥青不相容，紧靠有限的亲油能力与基础沥青混合，从而它对基础沥青的模量增效效果是有限的，因此，现有技术仍缺少在沥青基质中充分发挥矿粉作用的有效方法，故而提出了一种高性能矿粉改性沥青及其制备方法来解决上述问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高性能矿粉改性沥青，具备改善矿粉改性沥青的性能等优点，解决了矿粉与沥青之间相容性不足的问题。

(二)技术方案

为实现上述改善矿粉改性沥青的性能的目的，本发明提供如下技术方案：一种高性能矿粉改性沥青，包括以下重量份数的原料：120～150份改性剂、5～12份矿粉和100～150份沥青，改性剂由A和B两个组分构成，改性剂A与改性剂B的质量比为10:(2～6)，改性剂用于对矿粉表面进行非极性改性，提高改性后的矿粉与沥青的相容性。

优选地，改性剂为负载有常温酯化反应催化剂的硬脂酸乙醇溶液。

优选地，矿粉为白云岩，绿辉石，高岭土等碳酸盐或硅酸盐类矿粉。

优选地，沥青为70#石油沥青或90#石油沥青。

优选地，石油沥青与矿粉的质量之比为100:(5～10)。：

本发明要解决的另一技术问题是提供一种高性能矿粉改性沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在锥形瓶中放入矿粉，并向其中加入改性剂A和改性剂B，后进行磁力搅拌；

(2)进行洗涤抽滤得到改性后矿粉，并在烘箱中备用；

(3)将沥青加热成为流动状态，后向其中加入烘干矿粉(矿粉质量为沥青质量5％～10％)，进行充分的搅拌。

优选地，改性剂A为Al

优选地，步骤(2)中烘干的时间为20～24小时。

优选地，步骤(3)中加热温度为135～160℃，加热时间为20～30分钟(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种高性能矿粉改性沥青及其制备方法，具备以下有益效果：

1、该高性能矿粉改性沥青及其制备方法，通过改性剂将矿粉的极性表面改性为非极性表面，使其具有疏水亲油的性质，改性后表面疏水的矿粉由于与水界面的表面张力而浮于水面，水体澄清；未改性的矿粉则是沉入水中或悬浮于水体之中，水体浑浊。提高了矿粉与沥青相容性。

2、该高性能矿粉改性沥青及其制备方法，通过采用废弃矿山尾矿(如，废弃白云岩粉尘，绿辉石尾矿等)作为聚合物原料，节能环保，成本低廉

3、该高性能矿粉改性沥青及其制备方法，相比于普通矿粉改性沥青，本发明所述的高性能矿粉改性沥青显著提高了沥青结合料的抗车辙性能。

附图说明

图1为本发明表面改性前后矿粉在水中的状态图；

图2为本发明表面改性前后矿粉在沥青中的状态图；

图3为本发明测试结果图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将提供制备高性能矿粉改性沥青的具体实施方式，包括步骤：

(1)在锥形瓶中放入矿粉，并向其中加入改性剂A和改性剂B，后进行磁力搅拌。

本发明中矿粉的重量份数可以是5-10份，还可以为5-8份、8-10份，矿粉为白云岩，绿辉石，高岭土等碳酸盐或硅酸盐类矿粉，矿粉的粒径不超过0.075mm。改性剂A的重量份数可以是0-100份，还可以为0份、100份。改性剂B的重量份数可以是10-50份，还可以为10-30份、30-50份。

(2)进行洗涤抽滤得到改性后矿粉，并在烘箱中备用；

(3)将沥青加热成为流动状态，后向其中加入烘干矿粉，进行充分的搅拌。

本发明中沥青的重量份数可以为100-200份，还可以为100份、200份，沥青为70#石油沥青或90#石油沥青。

下面将提供制备高性能矿粉改性沥青的实施例和对比例。

实施例一：

本实施例中高性能矿粉改性沥青的各组分按重量份数计为：矿粉5份，改性剂A100份，改性剂B 30份，沥青份数为100份。

本实施例中高性能矿粉改性沥青的制备方法，包含以下步骤：

(1)在锥形瓶中放入矿粉，并向其中加入改性剂A和改性剂B，后进行磁力搅拌。

(2)进行洗涤抽滤得到改性后矿粉，并在烘箱中备用；

(3)将沥青加热成为流动状态，后向其中加入烘干矿粉，进行充分的搅拌。

实施例二：

本实施例中高性能矿粉改性沥青的各组分按重量份数计为：矿粉5份，改性剂A100份，改性剂B 20份，沥青份数为100份，本实施例中高性能矿粉改性沥青的制备方法同实施例1。

实施例三：

本实施例中高性能矿粉改性沥青的各组分按重量份数计为：矿粉8份，改性剂A100份，改性剂B 40份，沥青份数为100份，本实施例中高性能矿粉改性沥青的制备方法同实施例1。

实施例四：

本实施例中高性能矿粉改性沥青的各组分按重量份数计为：矿粉8份，改性剂A100份，改性剂B 50份，沥青份数为100份，本实施例中高性能矿粉改性沥青的制备方法同实施例1。

实施例五：

本实施例中高性能矿粉改性沥青的各组分按重量份数计为：矿粉10份，改性剂A100份，改性剂B 20份，沥青份数为100份，本实施例中高性能矿粉改性沥青的制备方法同实施例1。

对比例一：

本对比例在实施例1的基础上不添加改性剂A与改性剂B，其他均不变。

对比例二：

本对比例在实施例1的基础上将改性剂B的重量份数调整为10份，矿粉的重量份数调整为8份，其他均不变。

对比例三：

本对比例在实施例1的基础上将沥青的重量份数调整为200份，其他均不变。

需要说明的是，上述实施例1～5和对比例1～3所采用的矿粉粒径不大于0.075mm。

对实施例1～5和对比例1～3所制备的高性能矿粉改性沥青进行性能测试，根据T315-04测试方法，对不同填料沥青胶浆的相位角δ、复数模量G*进行测定，计算该沥青胶浆抗车辙因子G*/sinδ，来评价沥青胶浆材料的抗车辙能力。

测试结果如表1所示。

由表1的数据分析可知，经过表面改性的矿粉改性沥青的抗车辙性显著高于未改性的矿粉改性沥青。在优选范围内的抗车辙性能都较为优异。而当改性剂B含量过少或矿粉含量过低时，改性沥青的车辙性能提升不显著。结果表明，适宜的改性剂比例和适量的矿粉添加量有助于沥青抗车辙性能的提升。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。