本发明属于温拌沥青路面材料,尤其涉及一种适用于温拌沥青路面的部分填充温拌sbs复合改性沥青及其制备方法。
背景技术:
1、随着我国对建设低碳交通要求的不断提高,对节能减排型筑路材料的使用需求也在不断增加。而采用温拌技术可以降低消耗,减少沥青烟等有害气体的排放同时减少沥青施工过程中的老化。就温拌沥青混合料与相同类型热拌沥青混合料相比,前者在基本不变沥青混合料的级配、油石比和施工工艺的情况下,能使混合料的拌合温度下降20℃-40℃左右,性能也能达到热拌混合料的新型的混合料。基于现有的研究,我们还缺乏经济高效的温拌沥青技术,限制了我们在公路预防性养护管理事业的推进。因此,需研究一种温拌沥青技术来解决这一问题。
2、目前,废食用油被广泛应用于道路路面的建设,一方面主要应用于沥青的改性,另一方面是应用于老化沥青的再生。在各种文献中均表明由于废食用油中含有与沥青相似的成分,可以作为老化沥青的再生剂,同时其会导致沥青的低温性能提高,但会降低沥青的高温性能。乙撑双硬脂酰胺(ebs)是一种蜡基温拌剂,ebs与大多数的蜡和增塑剂相容,其两个中心酰胺基团的极性和两个脂肪链的非极性使得该产品是一种优异的表面活性剂,几乎兼容所有溶剂和大多数聚合物体系。已有专利申请(cn 115558303a)针对沥青降黏提出了较好的解决方案,但是其在高、低温性能方面没有展现出好的性能。其较为繁琐的制备方案与较高的市场价格并不广泛适用于现有路面。已经公开的专利申请(cn 106751968a)提出了一种可以提高高低温性能并且降低拌合黏度的方法,但其制备不经济且并不适用于较为寒冷温差较大的北方寒冷地区。
技术实现思路
1、为了解决现有的温拌改性沥青生产方式复杂,生长成本高,高低温性能不佳等一系列问题,特提出本发明。
2、本发明的目的在于研发一种部分填充温拌sbs复合改性沥青,通过优化配方和制备工艺,解决传统sbs改性沥青存在的问题,同时提高沥青材料的性能。本发明制备的部分填充温拌sbs复合改性沥青通过低黏度的设计优化了施工效率,同时展现出卓越的高温稳定性和低温抗裂性。特别适用于温差较大的地区,为寒冷地区的交通建设提供了有力的支撑和保障。
3、为实现上述目的,本发明提供以下技术方案:
4、一种部分填充温拌sbs复合改性沥青,按质量份数计,由如下原料组成:100份sbs改性沥青、1~2份凝胶剂、5~8.3份的废食用油、1~1.7份的降黏剂、3份防冻剂及0.1份稳定剂。
5、进一步的,所述部分填充温拌sbs复合改性沥青按质量份数计,由如下原料组成:100份sbs改性沥青、5~6.7份的废食用油、1~1.3份的降黏剂、1~2份凝胶剂、3份防冻剂及0.1份稳定剂;所述凝胶剂由水、甘油、卡波姆940、ph调节剂与防腐剂组成,其中ph调节剂为氢氧化钠,防腐剂为硼酸(凝胶剂的制备方法为:将5g卡波姆940、25g甘油与150g水混合,将2g ph调节剂与50g水混合后缓慢加入上述液体中并搅拌,再将0.1g防腐剂加入其中得到透明凝胶,即凝胶剂)。
6、更优选的,所述部分填充温拌sbs复合改性沥青,按质量份数计,由如下原料组成:100份sbs改性沥青、5份的废食用油、1份降黏剂、1~2份凝胶剂、3份防冻剂及0.1份稳定剂。
7、进一步的,所述降黏剂为质量比2:1的乙撑双硬脂酰胺(ebs)与二价酸酯的混合物,所述防冻剂为邻苯二甲酸二辛酯,所述稳定剂为硫磺粉。
8、本发明还公开了上述部分填充温拌sbs复合改性沥青的制备方法,依次包括以下步骤:
9、1)将废食用油、凝胶剂与降黏剂混合,在100~120℃下加热搅拌均匀,之后在-5℃的环境中冷却6~7h,得到部分填充预凝胶温拌改性剂;
10、2)将sbs改性沥青装入带有搅拌装置的沥青罐中加热至180~200℃,并开启搅拌装置;将1)中制得的部分填充预凝胶温拌改性剂加入到上述sbs改性沥青中,在180~200℃,2000~3000rpm条件下剪切均匀(优选剪切30min);
11、3)将温度维持在180℃~200℃,向其中添加防冻剂、稳定剂,在2000~3000rpm条件下搅拌均匀,制得部分填充温拌sbs复合改性沥青。
12、本发明中,ebs与废食用油的联合使用可以显著的降低沥青的黏度,提高混合料的抗车辙能力并有很不错的低温性能,在一定程度上弥补废食用油与ebs的缺陷,为接下来的研究提供了可行性。
13、与现有技术相比,本发明的优点和有益效果是:
14、1)本发明自制的部分填充温拌sbs复合改性沥青具有优良的弹性和延展性,能够有效抵抗因温度变化或车辆荷载引起的路面开裂。这有助于保持路面的完整性和美观性,减少维修和更换的频率,提升了道路的整体质量。
15、2)在改性沥青的制备过程中,传统的改性方法往往是完全填充或者通过添加固定比例的改性剂来改变沥青的性能。而“部分填充”的概念提出了一个不同的改性策略,即不是通过最大量地添加改性剂,而是通过精确控制改性剂的添加量,实现沥青性能的最优化。这种策略不仅可以降低生产成本,还能实现更加精准的性能调控。本技术采用的部分填充温拌技术,是将废食用油、降黏剂、凝胶剂通过一定的比例填充sbs改性沥青,并结合温拌技术在沥青的生产和施工过程中实现了显著的环境效益。该技术有效降低了沥青生产和施工时的温度需求,从而大幅减少了有害气体的排放,如二氧化碳、硫化物等,为改善空气质量、保护大气环境做出了积极贡献。此外,沥青改性剂的主要材料选用废食用油,这一创新举措不仅降低了生产成本,还实现了资源的循环利用。废食用油经过科学处理,转化为高性能的沥青改性剂,既减少了对新资源的依赖,又避免了废油的不当处理可能对环境造成的污染。这种材料的应用,既节约了资源,又符合可持续发展的理念,展示了我们在道路建设领域对环保和经济效益的双重追求。
16、3)凝胶剂的使用能够吸收废食用油中分子量较小的轻质组分,这种吸收过程能够改善沥青的微观结构,从而优化其物理和化学性质,如提高沥青的高温稳定性和抗老化性能。同时凝胶剂能够从储存溶剂中保护沥青组分,防止其因温度变化而发生分解或变质。这有助于提高沥青的储存稳定性,延长其使用寿命。凝胶剂的加入可以改善沥青与集料之间的粘附性,从而提高沥青混合料的抗水损害性能。这对于提高道路的质量和耐久性具有重要意义。由于凝胶剂能够优化沥青的微观结构,使其在高温下仍能保持较好的性能,因此可以降低施工温度。这不仅可以降低能源消耗,还有助于延长施工季节,提高施工效率。
17、4)防冻剂可以增加沥青的柔韧性和延展性,使其更能够适应温度变化和应力变化。同时其能够减缓沥青的老化速度,降低其硬化和脆化的程度。这有助于延长沥青的使用寿命,减少维护和修复的频率。
18、5)本发明的部分填充温拌sbs复合改性沥青在高温性能、低温性能和粘度方面得到了全面提升。废食用油填充了微观空隙,降低了沥青的粘度,与sbs改性沥青共同降低了沥青的温度敏感性,提高了在高温下的性能稳定性。降黏剂降低了沥青的粘度,使得复合改性沥青更易于搅拌和施工。凝胶剂和稳定剂增加了沥青的内聚力和稳定性,防冻剂保证了沥青在低温下的流动性和抗冻性。这些成分的联合作用使得部分填充温拌sbs复合改性沥青不仅在高温下具有较好的稳定性和耐久性,而且在低温下也能保持流动性和弹性,整体性能得到了显著提升,为道路建设提供了更可靠的材料选择,体现了环保、经济和技术创新的综合效益。
1.一种部分填充温拌sbs复合改性沥青,按质量份数计,由如下原料组成:100份sbs改性沥青、1~2份凝胶剂、5~8.3份的废食用油、1~1.7份的降黏剂、3份防冻剂及0.1份稳定剂;所述凝胶剂由水、甘油、卡波姆940、ph调节剂与防腐剂混合组成,其中ph调节剂为氢氧化钠,防腐剂为硼酸。
2.根据权利要求1所述的部分填充温拌sbs复合改性沥青,其特征在于,所述部分填充温拌sbs复合改性沥青按质量份数计,由如下原料组成:100份sbs改性沥青、5~6.7份的废食用油、1~1.3份的降黏剂、1~2份凝胶剂、3份防冻剂及0.1份稳定剂。
3.根据权利要求1或2所述的部分填充温拌sbs复合改性沥青,其特征在于,所述降黏剂为体积比2:1的乙撑双硬脂酰胺与二价酸酯的混合物,所述防冻剂为邻苯二甲酸二辛酯,所述稳定剂为硫磺粉。
4.权利要求1-3任意一项所述的部分填充温拌sbs复合改性沥青的制备方法,所述制备方法依次包括以下步骤:
