專利名稱：施工路面用的瀝青或柏油、路面和生產(chǎn)瀝青或柏油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明首先涉及施工路面用的瀝青或柏油。
路面普遍采用柏油或?yàn)r青與骨料例如砂、礫石、粗砂(圓形或破碎的)等的混合物進(jìn)行施工的。
對(duì)路面的一個(gè)要求是具有高的耐磨性。另外，為了防止路面出現(xiàn)不平例如車輪痕跡等，路面的變形傾向應(yīng)該盡可能低，即便不能避免，這種變形傾向也應(yīng)該是輕微的或者在投入使用后較長(zhǎng)一段時(shí)間后才出現(xiàn)。
本發(fā)明涉及改性瀝青或柏油，尤其是施工路面用的瀝青或柏油的技術(shù)問(wèn)題。
該技術(shù)問(wèn)題主要和實(shí)質(zhì)上通過(guò)權(quán)利要求1的主題得到解決，其中瀝青或柏油含有一定比例的按費(fèi)-托合成法合成的石蠟(FT石蠟)。FT石蠟原則上僅由標(biāo)準(zhǔn)石蠟組成。一般90％以上是正烷烴。剩余的是異烷烴。鏈長(zhǎng)為C30至C100，品位等級(jí)(凝固點(diǎn)，SP)為68-105℃。FT石蠟所占的比例按柏油的瀝青含量或?yàn)r青本身的含量計(jì)為0.5％或以上為宜。實(shí)踐中，這些百分比是按重量計(jì)的。但是，它們也可按體積百分比計(jì)。人們驚奇地發(fā)現(xiàn)用按這種方式改性的瀝青或柏油生產(chǎn)的路面明顯地更耐用。與常規(guī)的瀝青或柏油路面相比，在公路運(yùn)輸中由于汽車運(yùn)輸出現(xiàn)的在通常路面上車輪壓痕的形成明顯降低。路面強(qiáng)度取決于各種互相依賴的因素，尤其是壓實(shí)度。這里，人們驚奇地發(fā)現(xiàn)添加FT石蠟大大促進(jìn)了壓實(shí)。盡管FT石蠟最終導(dǎo)致路面變硬，液態(tài)石蠟同時(shí)降低“膠凝材料”即瀝青的粘度，它們起“液化劑”的作用。所使用的圓形或破碎形式的粗砂對(duì)路面強(qiáng)度也是至關(guān)重要的。在使用破碎的粗砂時(shí)，會(huì)獲得高強(qiáng)，這要?dú)w因于單個(gè)粗砂顆粒的相互配合。但是，如果使用未經(jīng)破碎的圓形粗砂或礫石，也會(huì)壓實(shí)的更好。在這種情況下，添加的FT石蠟起積極的作用。改良了瀝青與石子，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)是與粗砂或礫石的粘結(jié)。如果使用氧化的FT石蠟(至少是部分使用)，這種改性將更顯著。與非氧化的FT石蠟相比，盡管這樣做會(huì)使凝固點(diǎn)下降約5°，但是上述的粘結(jié)明顯得到改善，從而確保使用圓形礫石或粗砂(至少占一定比例)時(shí)不會(huì)降低要求的強(qiáng)度。氧化FT石蠟的有益效果歸因于它們具有的官能團(tuán)(極性)。
實(shí)踐中，F(xiàn)T石蠟所占的比例按瀝青的重量計(jì)為0.5-10％(重量)，優(yōu)選2.5-7.5％(重量)，更優(yōu)選4-5％(重量)。優(yōu)選使用凝固點(diǎn)為90-105℃的FT石蠟。
至于標(biāo)準(zhǔn)柏油，則使用滾軋形式的柏油，含3-8％的瀝青，也可使用所謂的含6.5-8.5％瀝青的瀝青砂膠。這里通常使用的品位為B45或品位更高的瀝青。為了防止運(yùn)輸瀝青砂膠期間礦物成分的沉降，需要進(jìn)行持續(xù)的攪拌直到最終施工。在攪拌時(shí)，為了保持低粘度，就要將瀝青砂膠保持在較高的溫度下，即200-250℃。令人驚奇地是，如上所述，添加與瀝青砂膠(或?yàn)r青砂膠中的瀝青)大致相等比例的FT石蠟會(huì)大大降低攪拌混合物所必需保持的溫度。迄今為止，所需的溫度至少為220-250℃，添加FT石蠟則降低溫度30℃。溫度越低，同時(shí)帶來(lái)的顯著優(yōu)點(diǎn)是削弱了有害物質(zhì)的釋放。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)柏油例如瀝青砂膠或甚至是滾軋柏油大大延長(zhǎng)了加工或施工柏油所需的時(shí)間。令人驚奇地發(fā)現(xiàn)也可在比迄今為止施工溫度低的溫度下施工柏油。除了降低上述粘度外，這種作用也有利于石蠟的潛熱貯存效果。在石蠟發(fā)生相轉(zhuǎn)變時(shí)，釋放熱量，而不會(huì)降低溫度。
此外，本發(fā)明也涉及由砂/礫石底層(防凍層)、位于砂/礫石層上的瀝青副基層、柏油粘合劑層和柏油/混凝土層構(gòu)成的路面，一般稱為柏油路面。就這種類型的路面而言，本發(fā)明涉及的技術(shù)問(wèn)題是使路面具有較高的耐用性，尤其是防止變形。
該技術(shù)問(wèn)題主要和實(shí)質(zhì)上是有關(guān)路面的解決，其中柏油路面層和/或?yàn)r青副基層的瀝青含一定比例FT石蠟。FT石蠟所占的比例優(yōu)選為0.5-10％(重量)，更優(yōu)選2.5-7.5％(重量)。這里也可使用體積百分比。
如上所述，添加FT石蠟改變上部路面層，即柏油路面層，雖然這不是必須的，但也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。事實(shí)上，甚至發(fā)現(xiàn)向柏油路面中添加1-3％的FT石蠟會(huì)使強(qiáng)度提高，尤其是因?yàn)檫€有更大的壓實(shí)潛力。現(xiàn)代知識(shí)表明向柏油路面層中添加FT石蠟是對(duì)路面單層的最重要的因素。
本發(fā)明的FT石蠟是SP為68-105℃，優(yōu)選鏈長(zhǎng)為C30-C100或甚至是C105的FT石蠟。如上所述，尤其是氧化的FT石蠟，這里以相同的方式使用。
本發(fā)明也涉及施工路面的方法，涉及提高耐用性的技術(shù)問(wèn)題。
針對(duì)這方面，本發(fā)明提出在筑路中混合施工瀝青副基層和/或柏油粘合劑層和/或柏油路面用的柏油混合物，其中瀝青含有0.5-10％，優(yōu)選2.5-7.5％，更優(yōu)選4.5-5％的按重量計(jì)的FT石蠟。最好將FT石蠟以固態(tài)或液態(tài)加入到液態(tài)瀝青或柏油中。就固態(tài)形式而言，這里所使用的FT石蠟可以是諸如顆粒、粉末、片或丸粒狀的石蠟。片狀石蠟包括片狀物質(zhì)。它們與瀝青或柏油的混合最好在瀝青溫度達(dá)160-170℃的溫度下進(jìn)行。然后向按這種方式改性的瀝青中添加諸如石子、礫石或粗砂類的骨料。
總之，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種類型的瀝青具有較高的軟化點(diǎn)，較低的針入度。實(shí)際上，這種針入度要比我們所期望的稍低。軟化點(diǎn)上升的要比針入度下降快得多。沒(méi)有發(fā)現(xiàn)分離的跡象。按這種方式改性的瀝青所具有的優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)存期限延長(zhǎng)。另外，與常規(guī)瀝青相比，粘結(jié)特性改進(jìn)到大致具有相同的斷裂點(diǎn)。正如上文提到的，采用這種瀝青生產(chǎn)的柏油混合物也得到了相應(yīng)的改進(jìn)。令人驚奇地是，低溫特性沒(méi)有被削弱。這是通過(guò)使用的基礎(chǔ)瀝青進(jìn)行測(cè)試的。
本發(fā)明還涉及施工路面的方法，所述路面含有一定比例的從路面上刮下來(lái)的使用過(guò)的柏油和一定比例的新鮮柏油，其中，首先將使用過(guò)的柏油溫?zé)岬降陀谛迈r柏油的溫度，然后按比例混合使用過(guò)的柏油和新鮮的柏油。在該方法中，本發(fā)明提出向新鮮柏油中添加FT石蠟，必要時(shí)向使用過(guò)的柏油中添加FT石蠟。這樣做會(huì)更好地分裂使用過(guò)的柏油。僅溫?zé)崾褂眠^(guò)的柏油即可，不要使其液化。相反，只有在添加新鮮柏油和由于新鮮柏油特別高的溫度時(shí)才會(huì)發(fā)生液化并與新鮮柏油進(jìn)行混合。向新鮮柏油中添加FT石蠟的事實(shí)使新鮮柏油液化到較高的程度，導(dǎo)致更緊密地混合，由此使得溫度較快的升高而分裂使用過(guò)的柏油。在這種情況下，F(xiàn)T石蠟的添加量?jī)?yōu)選為0.1-0.5％，實(shí)施例的添加量為約0.25％，各種情況都是按所使用的新鮮柏油量計(jì)算的。
實(shí)施例實(shí)施例1分別用2.5％(體積)、5％(體積)和7.5％(體積)的FT石蠟制備路面建筑用瀝青B 100。采用漿式攪拌機(jī)在160℃將FT石蠟攪拌到瀝青中。獲得下列值
粘結(jié)特性(澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)B3682)+40℃水中儲(chǔ)存，表面覆蓋
下面解釋表中內(nèi)容按照澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)C9212采用環(huán)球測(cè)定法測(cè)定軟化點(diǎn)。按照澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)C9214測(cè)定針入度。按照澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)C9213測(cè)定法氏斷裂點(diǎn)。按照TL-Pmb，部分1(1991)，在+180℃和72小時(shí)下試驗(yàn)熱穩(wěn)定性(管式試驗(yàn))。按照澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)B3682，用下列石子試驗(yàn)粘結(jié)特性EBK 8/11白云石灰?guī)r(Bad Deutsch Altenburg)；EBK8/11白云石(Gaaden)；EBK8/11白粒巖(Meiding)；EBK8/11花崗石(Niederschrems)。
按照ASTM D 2872-88，在163℃下進(jìn)行“滾動(dòng)薄膜爐試驗(yàn)”加熱試驗(yàn)，并測(cè)定25℃下的重量變化，環(huán)球法軟化點(diǎn)和針入度的變化。
結(jié)果表明添加FT石蠟引起軟化點(diǎn)增加，針入度降低。通過(guò)向各種粒徑的骨料(0-32)例如花崗石、白粒巖或白云石灰?guī)r中添加FT石蠟，改進(jìn)了粘結(jié)特性。
添加的FT石蠟是具有常規(guī)鏈長(zhǎng)分布的FT石蠟，最大鏈長(zhǎng)為C40至C60，得自按費(fèi)-托合成法。實(shí)施例2施工由路面層和柏油粘合劑層構(gòu)成的路面。柏油層含有2-3％(按瀝青計(jì))按費(fèi)-托合成法合成的具有一般鏈長(zhǎng)的FT石蠟。
瀝青副基層的壓實(shí)時(shí)間明顯延長(zhǎng)，由迄今為止的0.5小時(shí)延長(zhǎng)到2小時(shí)以上，這是由于添加FT石蠟改善了流動(dòng)性的緣故。施工仍然可以在3℃以下的室外溫度下進(jìn)行。也提高了瀝青副基層和路面層的壓實(shí)度。例如，迄今為止的壓實(shí)度一般為97％，而本發(fā)明的壓實(shí)度可達(dá)100％以上。耐用性明顯提高，而形成車輪痕跡的傾向卻大大降低。實(shí)施例3制備含7.5％瀝青的瀝青砂膠。向?yàn)r青中添加按瀝青重量計(jì)5％的FT石蠟。加工溫度(攪拌溫度)從目前的250℃降低到220℃。盡管加工溫度降低，但是添加的FT石蠟改善了流動(dòng)性，延長(zhǎng)了瀝青砂膠的加工期限。可以觀察到在施工瀝青砂膠時(shí)的排放值由于溫度的下降而明顯降低。總之，在加工期間，由于能夠加工更大量的柏油，無(wú)需擔(dān)心加工溫度會(huì)降低到最低加工值以下，因而能提高單位時(shí)間內(nèi)的平方米值。實(shí)施例4測(cè)定粗砂瀝青砂膠0/11 S、B65上的痕跡形成。這里的符號(hào)“0/11”代表石子的大小為0-11mm。獲得的結(jié)果示于下表中。FT石蠟含量按使用的瀝青計(jì)(％重量)。FT 蠟含量 壓痕深度[mm]，橫過(guò)20000次[％]40℃ 50℃0 3.0 5.72 1.5 2.73 1.2 2.2實(shí)施例5采用按原始粘合劑B80計(jì)，分別為0％(重量)、1.5％(重量)、3.0％(重量)和4.5％(重量)的瀝青B80進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。獲得的結(jié)果示于下表中。
實(shí)施例6采用B45、B65和B80進(jìn)行進(jìn)一步的試驗(yàn)，在各試驗(yàn)中采用4或6％(重量)的FT石蠟(按原始粘合劑計(jì))。另外，為便于對(duì)比，測(cè)定聚合物改性的瀝青(PmB45A)和含30％(重量)Trinidad Epure瀝青B45的相應(yīng)值。結(jié)果示于下表中。
這里基本上獲得了如下的一般結(jié)果。
可將FT石蠟均勻地?cái)嚢璧?50℃的瀝青中。由于添加了FT石蠟，所以用R&B軟化點(diǎn)定義的從固態(tài)向液態(tài)的轉(zhuǎn)變特別快。如果起始瀝青的軟化點(diǎn)在50-60℃的范圍內(nèi)，那么因添加4％(重量)FT石蠟而增加到85-95℃。相反，針入度僅略有下降。在2號(hào)粘合劑品位(B80-B45)的區(qū)域內(nèi)，粘度增加。根據(jù)法氏斷裂點(diǎn)測(cè)定的低溫特性僅略有改變，因1號(hào)粘合劑品位的最大值而發(fā)生偏移。由此導(dǎo)致可塑性范圍大大增加。此外，還說(shuō)明選擇的起始粘合劑越軟，發(fā)生的改變?cè)矫黠@。
下面參照


本發(fā)明路面的施工，但是，附圖僅給出了說(shuō)明性實(shí)施例。圖中圖1是示意圖，穿過(guò)路面的斷面圖；圖2是制備柏油的示意圖；圖3是示意圖，穿過(guò)另一路面的斷面圖；圖4是采用使用過(guò)的柏油和新鮮柏油的混合物施工路面的示意圖。
參見(jiàn)圖1，說(shuō)明如下。
路面1由上部柏油混凝土層(也稱為柏油路面2)、中間瀝青副基層3和底部防凍層4構(gòu)成。防凍層4由砂和礫石的混合物構(gòu)成。防凍層的深度h1為40cm。防凍層上的瀝青副基層3的深度h2為6-20cm，柏油路面2的深度h3為2-4cm。
采用含5％(重量)FT石蠟的瀝青制備瀝青副基層。FT石蠟的熔點(diǎn)為約100℃，按費(fèi)-托合成法合成。
上述結(jié)構(gòu)的瀝青副基層3具有很大的耐用性。由于瀝青副基層的耐用性是造成路面變形的原因，尤其是車輪壓痕變形，因此，通過(guò)該瀝青副基層3可大大延長(zhǎng)路面的總使用期。
圖2以圖解形式示出了制備瀝青副基層混合物的罐5。用加熱裝置6加熱罐5。
骨料例如礫石和砂子10或各種粒徑的其他石子、瀝青11和FT石蠟12通過(guò)溜槽7、8和9被輸送到罐5中。正如附圖所示的，通過(guò)由兩個(gè)相反旋轉(zhuǎn)螺旋13、14所構(gòu)成的攪拌器將這些組分一起進(jìn)行攪拌。通過(guò)排放管15從罐中排出按這種方式制備的組合物。攪拌是在160℃的溫度下進(jìn)行的。
混合物由約95％石子和5％瀝青組成。向混合物中添加5％FT石蠟，按5％瀝青含量計(jì)。
偶爾也用術(shù)語(yǔ)“氫化蠟”或“氫化石蠟”代替術(shù)語(yǔ)“FT石蠟”。用于本發(fā)明目的時(shí)，所述石蠟按費(fèi)-托合成法合成，偶爾也將它們稱為微晶石蠟。優(yōu)選使用由鏈長(zhǎng)為C30-C80、C90或C100的長(zhǎng)鏈烴組成的石蠟。
參照?qǐng)D3，路面13由柏油路面2、位于柏油路面層下的柏油粘合劑層14、瀝青副基層3和底部防凍層4構(gòu)成。
柏油路面2、瀝青副基層3和防凍層4具有上述圖1解釋的結(jié)構(gòu)，柏油粘合劑層14的深度h4為4-8cm。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖4，按附圖所示的，刮掉使用過(guò)的路面層，回收使用過(guò)的柏油15，形成一層含部分新鮮柏油17和使用過(guò)的柏油15的新路面16。
首先，在說(shuō)明性實(shí)施方式中用燃燒器19的火焰進(jìn)行，加熱老路面18。借助于提供的其他的罐20、21而制備新鮮柏油。新鮮柏油的通常溫度為200-250℃。也可采用加熱新鮮柏油排放出來(lái)的廢熱加熱老路面18。
此外，用銑刀22刮掉老路面18，得到使用過(guò)的柏油團(tuán)塊15。將使用過(guò)的柏油15喂入到混合裝置23中，再向混合裝置中加入新鮮的柏油。另外，也可在混合裝置23之后加入柏油17′。
此外，既可以向罐20的新鮮柏油中添加FT石蠟，也可以在其自己擁有的添加裝置24中添加FT石蠟，將FT石蠟添加到混合裝置23中。將最終制得的柏油25施加在地基上形成新路面16。
已經(jīng)公開了與本發(fā)明有關(guān)的所有特征。有關(guān)的/附帶的優(yōu)先權(quán)文本(優(yōu)先申請(qǐng)的副本)所公開的內(nèi)容全部引入本申請(qǐng)的公開文本中，引入這些文本特征的目的也作為本申請(qǐng)權(quán)利要求的特征。
權(quán)利要求
1.施工路面用的瀝青或柏油，其特征在于含有按費(fèi)-托合成法合成的石蠟(FT石蠟)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或特別是據(jù)此的瀝青，其特征在于FT石蠟所占的比例為0.5％或以上，優(yōu)選1.5-5％，更優(yōu)選7.5-10％。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)或特別是據(jù)此的瀝青，其特征在于FT石蠟的熔點(diǎn)(凝固點(diǎn))為68-105℃。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一項(xiàng)或多項(xiàng)或特別是據(jù)此的瀝青，其特征在于FT石蠟至少部分含有氧化的FT石蠟。
5.由底部砂子/礫石層(4)、砂子/礫石層上的瀝青副基層(3)、和上部柏油/混凝土層或路面(2)構(gòu)成的路面(1)，其特征在于瀝青副基層(3)的瀝青含有按費(fèi)-托合成法合成的石蠟(FT石蠟)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5或特別是據(jù)此的路面(1)，其特征在于FT石蠟所占的比例為0.5％-10％以上，優(yōu)選1.5-7.5％，更優(yōu)選3-5％。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求5-6之一項(xiàng)或多項(xiàng)或特別是據(jù)此的路面(1)，其特征在于路面層含F(xiàn)T石蠟。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求5-6之一項(xiàng)或多項(xiàng)或特別是據(jù)此的路面(1)，其中施加粘合劑層，其特征在于粘合劑層含F(xiàn)T石蠟。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求5-8之一項(xiàng)或多項(xiàng)或特別是據(jù)此的路面(1)，其特征在于路面層中的FT石蠟含量為0.5-5％(按瀝青計(jì))。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求5-9之一項(xiàng)或多項(xiàng)或特別是據(jù)此的路面(1)，其特征在于FT石蠟的熔點(diǎn)(凝固點(diǎn))為68-105℃。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求5-10之一項(xiàng)或多項(xiàng)或特別是據(jù)此的路面(1)，其特征在于FT石蠟至少部分含有氧化的FT石蠟。
12.施工路面的方法，其特征在于在筑路時(shí)為了形成瀝青副基層，將含瀝青的柏油與按費(fèi)-托合成法合成的石蠟(FT石蠟)混合，其中，F(xiàn)T石蠟的含量按瀝青含量計(jì)為0.5-10％，優(yōu)選2.5-7.5％，更優(yōu)選3-5％。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求11或特別是據(jù)此的方法，其特征在于在筑路時(shí)為了形成路面層，將含瀝青的柏油與0.5-5％的FT石蠟混合。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13之一項(xiàng)的方法，其中施加有一層粘合劑層，其特征在于為了形成粘合劑層，將含瀝青的柏油與0.5-5％的FT石蠟(按瀝青計(jì))混合。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14之一項(xiàng)或特別是據(jù)此的方法，其特征在于向液態(tài)瀝青中加入固態(tài)FT石蠟。
16.根據(jù)權(quán)利要求12-15之一項(xiàng)或特別是據(jù)此的方法，其特征在于FT石蠟是以粒狀、粉狀、片狀或丸粒狀或液態(tài)的形式混合的。
17.根據(jù)權(quán)利要求12-16之一項(xiàng)或特別是據(jù)此的方法，其特征在于FT石蠟至少部分含有氧化的FT石蠟。
18.已經(jīng)加入了FT石蠟的瀝青砂膠的用途，用于整平板、橋梁路面和所有類型的沙膠層和柏油層。
19.含有從路面上刮下來(lái)的使用過(guò)的柏油和新鮮柏油的路面的施工方法，其中首先將使用過(guò)的柏油加熱到低于新鮮柏油的溫度，然后混合使用過(guò)的柏油和新鮮柏油，其特征在于向新鮮柏油，或任選地向使用過(guò)的柏油中添加FT石蠟。
20.根據(jù)權(quán)利要求19或特別是據(jù)此的方法，其特征在于加入的FT石蠟按使用的新鮮柏油量計(jì)為0.1-0.5％。
全文摘要
本發(fā)明涉及施工路面用的瀝青或柏油,其中所述瀝青或柏油含有一定比例的按費(fèi)一托合成法所制的石蠟(FT石蠟)。本發(fā)明也涉及用所述瀝青的路面以及用所述瀝青施工路面或道路的方法。
文檔編號(hào)E01C19/10GK1276820SQ98810336
公開日2000年12月13日 申請(qǐng)日期1998年8月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月29日
發(fā)明者岡特·希爾德布蘭德, 費(fèi)迪南德·里克特, 邁克爾·馬太, 布魯諾·艾弗森, 克勞斯－沃納·達(dá)姆 申請(qǐng)人:舒曼·薩索爾公司