專利名稱：：一種改性瀝青及其瀝青混合料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及瀝青材料領(lǐng)域，特別涉及一種改性瀝青及含有其的瀝青混合料。
背景技術(shù)：
：隨著我國高速公路的建設(shè)發(fā)展，公路等級(jí)的提高及交通量的激增和行車速度的加快，對路面行駛質(zhì)量提出更高要求，平整、抗滑、耐久、減噪路面已成為高等級(jí)公路、市政道路的基本要求。目前高等級(jí)道路所使用的瀝青混合料中使用的瀝青多為在普通瀝青中摻加改性劑及其它填料等的改性瀝青?，F(xiàn)國內(nèi)外廠常用的改性劑有橡膠類SBR(丁苯橡膠)；樹脂類EVA、PE;熱塑性彈性體SBS(丁苯熱塑橡膠或稱苯乙烯-丁二烯-苯乙烯熱塑性彈性體)及其它PS和天然瀝青等。其中，天然瀝青和基質(zhì)瀝青有著非常好的配伍性，其混合物不存在離析現(xiàn)象，且天然瀝青較其它橡膠、樹脂等高分子聚合物改性劑的加工更簡單，施工更容易。天然瀝青包括海底瀝青、湖瀝青和巖瀝青。由于其良好的路用性能，在歐美許多國家的高速公路、機(jī)場道路、鋼橋面鋪裝及隧道等工程中得到廣泛應(yīng)用。目前國際上使用較多的是特立尼達(dá)湖瀝青(TLA)和北美巖瀝青(如UINTAHITE)，但其價(jià)格較昂貴(6000-7000元/噸左右)。近幾年來在南太平洋的印尼布敦島的海底亦發(fā)現(xiàn)天然瀝青巖石，簡稱BMA(ButoniteMasticAsphalt)海底瀝青(布敦海底瀝青)，價(jià)格較低(2600元/噸左右)，但它的瀝青含量不及上述湖瀝青和巖瀝青(TLA50~55%，UINTAHITE90%,BMA25~30%)，其是否能改善瀝青混合料的性能，特別是能否適用于國內(nèi)重載道路或特殊場合的路面材料，尚不得而知。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種價(jià)格低廉、具有較佳性能的改性瀝青及含有其的瀝青混合料。本發(fā)明通過選擇現(xiàn)國內(nèi)常用的不同基質(zhì)瀝青，進(jìn)行基質(zhì)瀝青與BMA海底瀝青的配伍性試驗(yàn)，進(jìn)行針入度、軟化點(diǎn)、延度等性能指標(biāo)的測試。通過大量試驗(yàn)驚奇地發(fā)現(xiàn)本發(fā)明改性瀝青的性能與BMA天然瀝青的慘量具有一定的相關(guān)性，若摻量太小，則改善效果不顯著；隨著摻量增大，性能改善明顯，但達(dá)到一定摻量之后，其改性效果不大，且會(huì)增加成本，影響其推廣應(yīng)用。另外，本發(fā)明還發(fā)現(xiàn)BMA有"半聚合"的作用，與其他現(xiàn)有常規(guī)改性劑，如SBS、SBR等具有協(xié)同作用，即采用BMA天然瀝青與SBS、SBR等進(jìn)行復(fù)合改性，可改變因單一摻加天然瀝青而降低瀝青延展性的負(fù)面作用，使瀝青具有良好的綜合性能。因此，本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案為一種改性瀝青，包括基質(zhì)瀝青和改性劑，其中所述的改性劑包括占基質(zhì)瀝青重量10~40%的布敦海底瀝青。綜合考慮改性效果及成本因素，所述布敦海底瀝青占基質(zhì)瀝青重量的更佳比例為20~25°/。。本發(fā)明所說的BMA海底瀝青的有關(guān)特性指標(biāo)如下表所示<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>可溶性瀝青含量30.532.50/0礦物質(zhì)67.569.5%有機(jī)物0%水份<0.5%含蠟量<1.2%加熱5小時(shí)后損失<0.5%更佳地，所述的改性劑還包括丁苯橡膠(SBR)和/或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯熱塑性彈性體(SBS)，與BMA協(xié)同進(jìn)行復(fù)合改性。上述改性劑SBR、SBS的摻量可同現(xiàn)有技術(shù)，使本發(fā)明復(fù)合改性后的瀝青提高一個(gè)等級(jí)；也可以在得到同一等級(jí)的改性瀝青而減少SBR、SBS的摻量。根據(jù)本發(fā)明，所述的丁苯橡膠的摻量優(yōu)選為基質(zhì)瀝青重量的714%。而本發(fā)明要提供的瀝青混合料，其中的瀝青成分選用本發(fā)明上述改性瀝青，其用量以及其它組分諸如集料、礦粉等可同現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明改性瀝青針入度降低，軟化點(diǎn)升高，說明BMA提高了基質(zhì)瀝青的高溫穩(wěn)定性，降低了溫度敏感性；特別是與SBR和SBS等改性劑合用具有改性的協(xié)同作用，可改變因單一摻加天然瀝青而降低瀝青延展性的負(fù)面作用，使瀝青具有良好的綜合性能。而本發(fā)明的瀝青混合料具有更佳的高溫穩(wěn)定性、抗車轍性能、抗裂性能及抗水損害能力；適用范圍廣，可應(yīng)用于車流量大的道路或高等級(jí)公路，城市道路十字路口和交通指示燈、停車線等車輛緩行區(qū)域，道路斜坡和橋面，公共汽車道、出租車道和車站，飛機(jī)跑道和機(jī)場停機(jī)坪以及集裝箱堆放貨場等。具體實(shí)施方式下面用實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不受其限制。實(shí)施例113本發(fā)明的改性瀝青配方<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>上述實(shí)施例16、9~11僅需要在150170。C溫度范圍各組分簡單攪拌即可制備；實(shí)施例7、8、12、13需先按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)規(guī)定制備成品SBS改性瀝青，再在SBS改性瀝青中加入BMA在15017(TC溫度范圍簡單攪拌即可制備。上述百分比均為各改性劑占基質(zhì)瀝青的重量百分比。其中所說的韓國70#為"SK"牌產(chǎn)品，泰州90#、70弁為"中海"牌產(chǎn)品；SBR為燕山石化產(chǎn)品；SBS為"LG"牌產(chǎn)品。實(shí)施例1415本發(fā)明的改性瀝青混合料按照AC-13I級(jí)配，將5.7%的實(shí)施例2或?qū)嵤├?的改性瀝青和94.3%的粒料(90.3%集料+4%礦粉)通過瀝青拌和機(jī)自動(dòng)拌和先將改性瀝青和集料分別加熱(改性瀝青加熱至160170°C，集料加熱至190220°C)，再按各組分所加比例依照先加集料，再加瀝青和礦粉，拌和60秒即可。也可先將集料加熱至160~170°C，加入BMA攪拌10~20秒，再按比例加入基質(zhì)石油瀝青，濕拌時(shí)間不小于40秒即可。實(shí)施例1617本發(fā)明的改性瀝青混合料按照AK-13A，將5.3%的實(shí)施例12或?qū)嵤├?3的改性瀝青和94.7%的粒料(90.7%集料+4%礦粉)混合，制備方法同實(shí)施例14~15。上述百分比均為重量百分比。試驗(yàn)實(shí)施例1本發(fā)明改性瀝青性能分析1、BMA改性的瀝青結(jié)合國內(nèi)氣候條件，以及高等級(jí)公路和城市主干道的交通條件，以滿足瀝青路面抗變形、抗車轍、抗開裂的需要。因此，以實(shí)施例16進(jìn)行常規(guī)路用性能指標(biāo)值瀝青針入度、延度、軟化點(diǎn)和薄膜烘箱加熱試驗(yàn)(采用JTJ052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》)，重點(diǎn)評價(jià)BMA改性瀝青在高溫和低溫條件下的性能，以及耐久性。1.1進(jìn)口韓國AH-7(^瀝青為基質(zhì)瀝青的改性瀝青韓國瀝青進(jìn)入我國的時(shí)間不長，但發(fā)展速度較為迅速。韓國瀝青雖為進(jìn)口瀝青，但并非優(yōu)質(zhì)瀝青，與埃索和殼牌瀝青尚有一定距離。但價(jià)格較為便宜，所以使用已較為廣泛。因此，對韓國瀝青進(jìn)行改性，使其適用于重要的道路工程建設(shè)是十分必要的。韓國AH-70弁瀝青改性前后(本發(fā)明實(shí)施例1~5)的常規(guī)路用性能指標(biāo)瀝青針入度、延度、軟化點(diǎn)值如表1-1.1所示。表1-1.1韓國AH-7(^瀝青改性前后的常規(guī)路用性能指標(biāo)值<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從表1-1.1的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出隨著天然瀝青BMA摻加量增加，軟化點(diǎn)上升使瀝青的高溫穩(wěn)定性提高，針入度減少，瀝青的溫度敏感性降低。當(dāng)摻加量為20%時(shí)軟化點(diǎn)為51.8°C，25%時(shí)軟化點(diǎn)為52.6°C，但隨著BMA摻加量增加針入度減小，說明摻加量過大時(shí)低溫抗裂性能不是最好。因此可見天然瀝青最佳摻加量為20%25%。瀝青改性的主要目的有兩個(gè)，除降低瀝青的溫度敏感性之外，另一個(gè)必須增強(qiáng)瀝青和混合料的耐久性。圍繞這一要求，采用薄膜烘箱試驗(yàn)，在163°C，5小時(shí)環(huán)境條件下測試實(shí)施例2的質(zhì)量損失，針入度比及延度技術(shù)指標(biāo)，以未改性的基質(zhì)瀝青作為對照。結(jié)果如表1-1.2所示。表1-1.2改性的韓國瀝青的技術(shù)指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從上述試驗(yàn)結(jié)果可以得出，本發(fā)明改性瀝青老化后針入度比由原來82%提高到88%，表明具有耐老化性能。1.2國產(chǎn)(中海36-l)AH-90射歷青為基質(zhì)瀝青的改性瀝青在國產(chǎn)瀝青中，中海36-1重交通AH-90弁瀝青是近幾年來江浙地區(qū)使用較多的瀝青，但仍不能滿足重交通條件，高速行車和不良?xì)夂虻木C合作用。表l-2是采用天然瀝青(BMA)改性前后(本發(fā)明實(shí)施例6)的常規(guī)路用指標(biāo)值。表1-2"中海36-1"AH-9(^瀝青改性前后的常規(guī)路用指標(biāo)值<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表2所示的結(jié)果可知，本發(fā)明改性后瀝青的針入度由原來的92下降69，軟化點(diǎn)由51.3t:提高到54.(rC;改性前5。C延度試驗(yàn)不出，試模受拉就斷裂，但是摻加20。/。BMA天然瀝青后5'C延度達(dá)到33cm。說明本發(fā)明改性瀝青具有更佳的高溫和低溫性能。2、BMA+SBS復(fù)合改性的瀝青本發(fā)明實(shí)施例7、8復(fù)合改性的瀝青為試驗(yàn)組，以單獨(dú)以BMA為改性劑的實(shí)施例2為對照。試驗(yàn)結(jié)果見表2。表2BMA+SBS復(fù)合改性瀝青的主要技術(shù)指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>根據(jù)針入度指數(shù)的計(jì)算公式(采用JTJ052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》)，得到實(shí)施例7和實(shí)施例8復(fù)合改性瀝青PI分別為0.12和0.31，而基質(zhì)瀝青和BMA改性瀝青(實(shí)施例2)的PI分別為-1.47和1.32，可見復(fù)合改性瀝青的溫度敏感性得到了較大改善。雖然較單一的BMA改性瀝青溫度敏感性有所降低，但其沿襲了SBS改性瀝青在低溫下良好的彈性特征，5。C和15匸延度分別提高了69%和94%，增加幅度顯著，從而提高了瀝青的抗裂能力。另外結(jié)合上述的研究結(jié)果(表1-1.1),BMA摻量從20%增加到25%，軟化點(diǎn)從51.8"C增加到52.6'C，僅增加0.8t:;而對于BMA+SBS復(fù)合改性瀝青，BMA摻量從20Q/()增加到25。/。，軟化點(diǎn)從60.5。C增加到63°C，增力卩2.5°C。由此可見，BMA與SBS有協(xié)同作用，具有更佳的改性效果。3、BMA+SBR復(fù)合改性的瀝青3.1本發(fā)明實(shí)施例10、11復(fù)合改性的瀝青為試驗(yàn)組，以單獨(dú)以BMA為改性劑的實(shí)施例9及未改性的基質(zhì)瀝青為對照。試驗(yàn)結(jié)果見表3-1。表3-1BMA和SBR復(fù)合改性瀝青主要性能指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>由上述試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，采用BMA和SBR復(fù)合改性方法，瀝青的高溫性能改善效果明顯，而延度也具有一定的提高。選擇殼牌70#瀝青作為基質(zhì)瀝青，對SBS改性瀝青(SBS摻量同實(shí)施例12、13)及SBS+BMA復(fù)合改性瀝青(實(shí)施例12、13)進(jìn)行性能試驗(yàn)，主要對低溫性能進(jìn)行比較，試驗(yàn)方法采用測力延度試驗(yàn)。5"C時(shí)的測力延度試驗(yàn)結(jié)果見表3-2所示。表3-2BMA和SBS復(fù)合改性瀝青測力延度(5°C)試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>根據(jù)測力延度試驗(yàn)，在SBS改性瀝青中摻入天然瀝青BMA后，延度雖降低較大，但它的粘韌性并未損失，反而提高了，與未摻天然瀝青BMA的SBS改性瀝青相比，摻入20%和25%的天然瀝青BMA的粘韌性分別提高32.7%和69.2%，即BMA和SBS復(fù)合改性，能顯著地增加材料抵抗外力拉伸破壞的能力。綜上所述，在不同標(biāo)號(hào)和品種的基質(zhì)瀝青中摻加天然瀝青BMA后，針入度降低，針入度指數(shù)增加，軟化點(diǎn)升高。說明本發(fā)明改性瀝青的高溫穩(wěn)定性提高，溫度敏感性降低，使瀝青等級(jí)提高。另外，BMA改性瀝青的性能與天然瀝青BMA的摻量具有一定的相關(guān)性，隨著摻量增大，性能改善明顯，但達(dá)到一定摻量之后，其改性效果不大。通過試驗(yàn)研究表明，天然瀝青的最佳慘加用量為基質(zhì)瀝青用量的20%25%。在此范圍內(nèi)，瀝青的綜合性能具有顯著的改善提高。再者，采用天然瀝青BMA與其他改性劑，如SBS、SBR等進(jìn)行復(fù)合改性，可改變因單一摻加BMA而降低瀝青延展性的負(fù)面作用，使改性瀝青具有良好的綜合性能。試驗(yàn)實(shí)施例2本發(fā)明瀝青混合料性能測試1、以本發(fā)明實(shí)施例14、15的瀝青混合料為試驗(yàn)組，以未改性的基質(zhì)瀝青[瀝青含量為5.5%,94.5°/。的粒料(90.5%集料+4%礦粉)]配制的瀝青混合料作為對照組，以《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)為規(guī)范要求，進(jìn)行高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗水損害性等性能試驗(yàn)。結(jié)果如下表4所示。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>2、以實(shí)施例16、17為研究對象，以未改性的基質(zhì)瀝青[瀝青含量為5.3%，94.7%的粒料(90.7%集料+4%礦粉)]配制的瀝青混合料作為對照組，對其抗水損害能力進(jìn)行了試驗(yàn)評價(jià)。浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果分別見表5-l和表5-2。表5-l浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>根據(jù)浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果，本發(fā)明改性瀝青提高了的粘結(jié)強(qiáng)度，增大了瀝青與集料之間的粘附能力，從而使瀝青混合料能更好地經(jīng)受動(dòng)水壓力作用，抗水損害能力具有一定程度的提高。從上述試驗(yàn)可見，采用本發(fā)明改性瀝青制成的瀝青混合料具有較佳的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗水損害性等性能。應(yīng)用實(shí)施例12001年在上海市外環(huán)線西北段3.3標(biāo)同濟(jì)路立交工程鋪筑了本發(fā)明改性瀝青路面，包括兩段地面機(jī)動(dòng)車道和一段高架匝道。其中地面道路交通以集裝箱卡車占據(jù)了相當(dāng)大的比例，而匝道為鋼橋面。地面機(jī)動(dòng)車道的AC-30I底面層、AC-13I表面層以及AK-13A鋪裝上層，其瀝青混合料中的瀝青均為添加了20r。BMA海底瀝青的本發(fā)明改性瀝青。在本應(yīng)用實(shí)施例中，AC-30I、AC-13I、AK-13A瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)施工方法均參照《瀝青路面施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50092-96)。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>鋪筑至今己經(jīng)受了5年的交通荷載作用，在大交通量、重軸載的車輛及近年來夏季連續(xù)高溫天氣的考驗(yàn)下，本發(fā)明改性瀝青路面顯示出良好的路用性能，路面無明顯車轍現(xiàn)象，縱橫向平整度很好，無裂縫、坑洞、泛油、推移等病害。經(jīng)檢測，本發(fā)明改性瀝青面層的構(gòu)造深度為0.82mm,比設(shè)計(jì)值(0.55mm)高出49%;摩擦系數(shù)為64.7BPN，比規(guī)范值(45BPN)高出44%，可見其抗滑性能非常良好。權(quán)利要求1、一種改性瀝青，包括基質(zhì)瀝青和改性劑，其特征在于所述的改性劑包括占基質(zhì)瀝青重量10～40％的布敦海底瀝青。2、如權(quán)利要求1所述的改性瀝青，其特征在于所述布敦海底瀝青占基質(zhì)瀝青重量的2025%。3、如權(quán)利要求1所述的改性瀝青，其特征在于所述的改性劑還包括丁苯橡膠和/或苯乙烯-丁二烯-苯乙烯熱塑性彈性體。4、如權(quán)利要求3所述的改性瀝青，其特征在于所述的丁苯橡膠的摻量為基質(zhì)瀝青重量的7~14%。5、一種包括權(quán)利要求14任一項(xiàng)所述的改性瀝青的瀝青混合料。全文摘要本發(fā)明公開了一種改性瀝青，包括基質(zhì)瀝青和改性劑，其中所述的改性劑包括占基質(zhì)瀝青重量10～40％的布敦海底瀝青(BMA)。本發(fā)明還提供含有該改性瀝青的瀝青混合料。本發(fā)明改性瀝青針入度降低，軟化點(diǎn)升高，說明提高了瀝青的高溫穩(wěn)定性，降低了溫度敏感性；特別是與SBR和SBS等改性劑合用具有改性的協(xié)同作用。而本發(fā)明的瀝青混合料適用范圍廣，具有更佳的高溫穩(wěn)定性、抗車轍性能、抗裂性能及抗水損害能力。文檔編號(hào)C08L9/00GK101289578SQ200710039528公開日2008年10月22日申請日期2007年4月17日優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日發(fā)明者軍嚴(yán),俞國平,曹亞東,曹祖光,平柴,偉秦,明蔡,蔡春華申請人:上海建設(shè)機(jī)場道路工程有限公司