一种抗车辙剂、沥青混合物以及抗车辙剂与沥青混合物的制备方法

技术领域

本发明涉及路面建造领域，特别涉及一种抗车辙剂、沥青混合物以及抗车辙剂与沥青混合物的制备方法。

背景技术

随着科技、经济的发展，人们对生活的追求也提出了更高要求。目前，无论是城市还是乡村，为了生产和生活的便捷性，一直在进行公路建设，比如，已有公路的改造，新规划公路的建设等。众所周知，由于公路的建设材料质量、性能与使用适当与否等因素，使得公路的各种性能与使用寿命收到了很大的影响，比如，道路的抗裂性、承重性等。虽然有关部门和企业一直以来都致力于公路质量的提升和养护，但是，公路的建设与修补仍然影响人们的生产与生活。

由此可见，在现有技术中，公路建造材料的组成仍有待提高，公路建造材料的制备方法也须进一步无污染化、便捷化。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供性能良好、成本低、且能延长沥青路面使用寿命的一种抗车辙剂与一种沥青混合料，本发明的主要目的还在于提供无污染、能连续生产、便捷化生产的一种抗车辙剂的制备方法与一种沥青混合料的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提出的第一技术方案为：

一种抗车辙剂，包括：白炭黑、聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料、添加剂；其中，白炭黑与聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料的重量比为1～3∶2；添加剂的重量占白炭黑与聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料的重量和的10％～30％。

综上所述，本发明所述抗车辙剂将白炭黑、聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料、添加剂按一定的重量比混合，并在添加剂作用下，白炭黑与聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料达到了相似相容的状态。而且，本发明所述抗车辙剂的密度与基质沥青的密度接近，故该抗车辙剂与基质沥青混合时可以减少离析现象的发生。这样，本发明所述抗车辙剂用于沥青路面建设中时，建成的沥青路面具有抗车撤、抗水损坏、低温抗裂和抗老化等性能，可显著延长沥青路面使用寿命。

为了达到上述目的，本发明提出的第二技术方案为：

一种沥青混合料，包括上述抗车辙剂、矿料、基质沥青；其中，所述抗车辙剂、矿料、基质沥青的重量比对应为0.25～1.6∶93～97∶3.0～5.3。

综上所述，本发明所述一种沥青混合料是将矿料、基质沥青与上述抗车辙剂按一定的重量比混合。由于抗车辙剂中的白炭黑与聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料达到了相似相容的状态，故该抗车辙剂与、矿料、基质沥青拌和时，得到的沥青混合料达到理想改性效果的时间明显缩短。由于该抗车辙剂的密度与基质沥青的密度接近，减少了该抗车辙剂与基质沥青混合时的离析现象，故本发明所述沥青混合料的水稳定性、高温稳定性、马歇尔性能、低温开裂性能均非常好。这样，本发明所述沥青混合料用于沥青路面建设中时，建成的沥青路面具有抗车撤、抗水损坏、低温抗裂和抗老化等性能，可显著延长沥青路面使用寿命。

为了达到上述目的，本发明提出的第三技术方案为：

一种抗车辙剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤11、将白炭黑、聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料、添加剂按照权利要求1所述的比例添加入高混机。

步骤12、高混机对通过步骤11添加的白炭黑、聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料、添加剂充分混合后，得到的混合物料进入双螺杆挤出机。

步骤13、在双螺杆挤出机中，来自步骤12的混合物料依次进行塑化、密炼、造粒、冷却，得到所述抗车辙剂。

综上所述，本发明所述一种本发明所述抗车辙剂的制备方法采用高混机对白炭黑、聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料、添加剂充分混合后，再由双螺杆挤出机对该混合物依次进行塑化、密炼、造粒、冷却一系列的强剪切作用，可使白炭黑粒子、聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料粒子的粒径均减小，且使得白炭黑的结构、聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料的结构疏松化。这样，在添加剂作用下，白炭黑与聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料达到了相似相容的状态。而且，采用本发明所述抗车辙剂的制备方法得到的抗车辙剂的密度与基质沥青的密度接近，故该抗车辙剂与基质沥青混合时可以减少离析现象的发生。另外，本发明所述抗车辙剂的制备方法简单易行，原材料来源广，可实现连续生产，且生产过程污染非常小。

为了达到上述目的，本发明提出的第四技术方案为：

一种沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：

步骤21、将所述抗车辙剂与液态基质沥青充分拌合，得到第一混合物。

步骤22、采用沥青泵，将步骤21得到的第一混合物喷入到热矿料中，并充分拌合。

综上所述，本发明所述一种沥青混合料的制备方法是将基质沥青与上述抗车辙剂按一定的重量比混合，得到第一混合物；并采用沥青泵，将第一混合物喷入热矿料后进行充分拌和。由于抗车辙剂中的白炭黑与聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料达到了相似相容的状态，故该抗第一混合物与基质沥青、热矿料拌和时，得到的沥青混合料达到理想改性效果的时间明显缩短。由于该抗车辙剂的密度与基质沥青的密度接近，减少了该抗车辙剂与基质沥青混合时的离析现象，故采用本发明上述制备方法得到的沥青混合料的水稳定性、高温稳定性、马歇尔性能、低温开裂性能均非常好。另外，本发明所述一种沥青混合料的制备方法工艺简单、设备资金投入低、可连续生产、运输方便、储存稳定、易推广使用，且具有很好的经济效益、社会效益。

附图说明

图1为本发明所述抗车辙剂的组成结构示意图。

图2为本发明所述抗车辙剂制备方法的流程示意图。

图3为本发明所述沥青混合物的组成结构示意图。

图4位本发明所述沥青混合物制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

图1为本发明所述抗车辙剂的组成结构示意图。如图1所示，本发明所述抗车辙剂d包括：白炭黑a、聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料b、添加剂c；其中，

白炭黑a与聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料b的重量比为1～3∶2。

添加剂c的重量占白炭黑a与聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料b的重量和的10％～30％。

本发明中，所述聚烯烃弹性体原料为乙烯-辛烯共聚物弹性体原料，所述聚烯烃弹性体再生料为乙烯-辛烯共聚物弹性体再生料。实际应用中，所述聚烯烃弹性体再生料的价格低于所述聚烯烃弹性体原料的价格。采用所述聚烯烃弹性体再生料，可以降低所述车辙剂的生产成本。

所述白炭黑a包括：气相白炭黑或沉淀白炭黑。实际应用中，气相白碳黑为硅的卤化物，由四氯化硅与甲基三氯硅烷在氢氧火焰中高温水解生成。气相白炭黑为纳米级工业材料。沉淀白炭黑为沉淀二氧化硅俗，又称水合硅酸或轻质二氧化硅。

所述添加剂c包括：沥青、色母粒，或者，所述添加剂包括：沥青、油、色母粒、硬脂酸盐。这里，所述沥青为石油沥青、煤沥青、天然沥青中的一种以上的组合；所述油为橡胶油、芳烃油、煤焦油、环烷油中的一种以上的组合；所述硬脂酸盐为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钡中的一种以上的组合。

总之，本发明所述抗车辙剂将白炭黑、聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料、添加剂按一定的重量比混合，并在添加剂作用下，白炭黑与聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料达到了相似相容的状态。而且，本发明所述抗车辙剂的密度与基质沥青的密度接近，故该抗车辙剂与基质沥青混合时可以减少离析现象的发生。这样，本发明所述抗车辙剂用于沥青路面建设中时，建成的沥青路面具有抗车撤、抗水损坏、低温抗裂和抗老化等性能，可显著延长沥青路面使用寿命。

图2为本发明所述抗车辙剂制备方法的流程示意图。如图2所示，本发明所述抗车辙剂d的制备方法，包括如下步骤：

步骤11、将白炭黑a、聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料b、添加剂c按照上述比例添加入高混机。

步骤12、高混机对通过步骤11添加的白炭黑a、聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料b、添加剂c充分混合后，得到的混合物料进入双螺杆挤出机。

步骤13、在双螺杆挤出机中，来自步骤12的混合物料依次进行塑化、密炼、造粒、冷却，得到所述抗车辙剂d。

本发明步骤13中，所述密炼温度为150℃～260℃；所述密炼时间为2～5分钟；所述挤出温度为150℃～230℃。

本发明步骤13中，所述造粒后得到的所述抗车辙剂d的粒径为4～6毫米；所述造粒后得到的所述抗车辙剂d的熔融指数大于6克/10分钟。

总之，本发明所述抗车辙剂的制备方法采用高混机对白炭黑、聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料、添加剂充分混合后，再由双螺杆挤出机对该混合物依次进行塑化、密炼、造粒、冷却一系列的强剪切作用，可使白炭黑粒子、聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料粒子的粒径均减小，且使得白炭黑的结构、聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料的结构疏松化。这样，在添加剂作用下，白炭黑与聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料达到了相似相容的状态。而且，采用本发明所述抗车辙剂的制备方法得到的抗车辙剂的密度与基质沥青的密度接近，故该抗车辙剂与基质沥青混合时可以减少离析现象的发生。另外，本发明所述抗车辙剂的制备方法简单易行，原材料来源广，可实现连续生产，且生产过程污染非常小。

图3为本发明所述沥青混合物的组成结构示意图。如图3所示，本发明所述一种沥青混合料g，包括：上述抗车辙剂d、矿料e、基质沥青f；其中，抗车辙剂d、矿料e、基质沥青f的重量比对应为0.25～1.6∶93～97∶3.0～5.3。

实际应用中，上述矿料e为石子。基质沥青f是沥青中含有的成分比较复杂的芳香族材料，其极性很强；基质沥青f作为胶体溶液的核心分散在沥青的其他组分中，对沥青形成稳定的胶体体系以及沥青材料的性能有较大影响，比如，沥青的感温性、高温性能等。

总之，本发明所述一种沥青混合料是将矿料、基质沥青与上述抗车辙剂按一定的重量比混合。由于抗车辙剂中的白炭黑与聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料达到了相似相容的状态，故该抗车辙剂与、矿料、基质沥青拌和时，得到的沥青混合料达到理想改性效果的时间明显缩短。由于该抗车辙剂的密度与基质沥青的密度接近，减少了该抗车辙剂与基质沥青混合时的离析现象，故本发明所述沥青混合料的水稳定性、高温稳定性、马歇尔性能、低温开裂性能均非常好。这样，本发明所述沥青混合料用于沥青路面建设中时，建成的沥青路面具有抗车撤、抗水损坏、低温抗裂和抗老化等性能，可显著延长沥青路面使用寿命。

图4位本发明所述沥青混合物制备方法的流程示意图。如图4所示，本发明所述沥青混合料g的制备方法，包括如下步骤：

步骤21、将上述抗车辙剂d与液态基质沥青f充分拌合，得到第一混合物。

步骤22、采用沥青泵，将步骤21得到的第一混合物喷入到热矿料e中，并充分拌合。

本发明步骤21中，所述液态基质沥青f的温度为150℃～200℃；所述抗车辙剂d与所述液态基质沥青f的拌合时间为5秒～30秒。

本发明步骤22中，所述热矿料e为热石子。所述热矿料e的温度为140℃～210℃；所述第一混合物与热矿料e的拌合时间为20秒～90秒。

总之，本发明所述一种沥青混合料的制备方法是将基质沥青与上述抗车辙剂按一定的重量比混合，得到第一混合物；并采用沥青泵，将第一混合物喷入热矿料后进行充分拌和。由于抗车辙剂中的白炭黑与聚烯烃弹性体原料或者聚烯烃弹性体再生料达到了相似相容的状态，故该抗第一混合物与基质沥青、热矿料拌和时，得到的沥青混合料达到理想改性效果的时间明显缩短。由于该抗车辙剂的密度与基质沥青的密度接近，减少了该抗车辙剂与基质沥青混合时的离析现象，故采用本发明上述制备方法得到的沥青混合料的水稳定性、高温稳定性、马歇尔性能、低温开裂性能均非常好。另外，本发明所述一种沥青混合料的制备方法工艺简单、设备资金投入低、可连续生产、运输方便、储存稳定、易推广使用，且具有很好的经济效益、社会效益。

实施例一

原材料：白炭黑、美国杜邦公司生产的乙烯-辛烯共聚物弹性体、橡胶油、硬脂酸锌与硬脂酸钡、色母粒、中海70号石油沥青、煤焦油、AC20型矿料；其中，白炭黑包括气相白碳黑、沉淀白炭黑。

AC20型矿料级配见表1

表1 AC20型矿料级配见表

本实施例1中，将4000克乙烯-辛烯共聚物弹性体、6000克白炭黑、480克橡胶油、580克中海70号石油沥青、60克色母粒在密炼、挤出、造粒一体机中160℃下挤出，得到“金路一号”抗车辙剂。造粒后所得的“金路一号”抗车辙剂的粒径小于4毫米，且其熔融指数为2.5克/10分钟。采用包含“金路一号”抗车辙剂、AC20型矿料的原材料制作沥青混合料，且油石比为4.3％。这里，油石比为添加剂中的油与AC20型矿料的重量比。

实施例二

将3200克乙烯-辛烯共聚物弹性体、9600克白炭黑、480克橡胶油、480克硬脂酸锌、540克沥青、60克色母粒在密炼、挤出、造粒一体机中160℃下挤出，得到“金路二号”抗车辙剂。造粒后所得的“金路二号”抗车辙剂的粒径小于4毫米，且其熔融指数为8克/10分钟。

实施例三

将37.7克抗车辙剂与250克中海70号基质沥青拌和40秒后，由沥青泵喷入5100克温度为160℃的热矿料中，并采用干法拌和10秒，得到沥青混合料。将实施例一种的添加剂橡胶油、硬脂酸锌与硬脂酸钡、色母粒、中海70号石油沥青、煤焦油添加到该沥青混合料中，得到熔融指数与分散性如表2所示：

表2熔融指数和分散性结果

由从表2可知，添加有上述添加剂的沥青混合料达到规范要求，熔融指数与分散性均比较好。

实施例四

将实施例二制备的抗车辙剂37.7克投入到中海70号沥青250克中，并拌和40秒，得到第一混合物。拌和机中容纳有温度为160℃的5100克热矿料，将该第一混合物由沥青泵喷入到该热矿料中，并由拌和机干法拌和10秒，得到沥青混合料。

按照交通行业标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTGE20-2011)》中的测试方法，分别对70#基质石油沥青混合料以及上述实施例中制备得到的沥青混合料进行高低温和水稳定性等性能测试，测试结果见表3。

表3沥青混合料性能验证结果

表格3中，指标SMA表示沥青玛蹄脂碎石SMA(Stone Mastic Asphalt)。由表格3可知，本发明所述抗车辙剂、沥青混合料在抗车撤、抗水损坏、低温抗裂和抗老化等路用性能方面较好，可显著延长重载交通、高温多雨地区沥青路面的使用寿命；而且，本发明中所采用的添加剂价格低廉，具有极大的性价比优势。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。