本發(fā)明涉及道路工程材料領域，特別涉及一種硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑及其制備方法。
背景技術：
硅藻土是一種典型的硅質礦巖，在世界許多國家都已被開發(fā)利用。硅藻土的儲量豐富，是世界上分布范圍廣泛、資源豐富的非金屬礦種之一，主要分布在美國、中國、法國、丹麥等國家。
20世紀90年代后，我國云南、吉林、陜西等地區(qū)逐步開始了將硅藻土作為改性劑用于瀝青混合料的相關研究工作，研究表明，硅藻土加入瀝青混合料后，路面的高溫抗車轍能力、水穩(wěn)定性和抗疲勞性能都有一定程度的提供，且其改性原理與SBS改性劑類似，硅藻土特有的微孔結構能夠吸收瀝青輕質組分，從而起到提高瀝青混合料性能的作用。與SBS改性劑相比，硅藻土可以直接在混合料拌合階段直接加入，添加工藝簡單；來源豐富，材料價格遠低于SBS等高分子類改性劑。
例如，中國專利公開號CN 101525220A公開了一種降噪抗轍劑及其生產方法，該降噪抗轍劑通過加入少量的硅藻土提高了瀝青混合料的高溫抗車轍和抗水損害的能力，并提高了瀝青混合料的低溫抗開裂性能。
但是，現有的硅藻土作為瀝青混合料改性劑還存在一定問題：硅藻土改性劑為天然材料，材料純度低活性差；對瀝青混合料的高溫性能提高有限，低溫性能沒有顯著提高。
此外，本領域技術人員公知的是瀝青路面路表溫度影響了瀝青路面疲勞損傷的程度，但現有技術中沒有一種可以有效降低瀝青路面路表溫度的硅藻土基瀝青改性劑。
技術實現要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效降低瀝青路面路表溫度的硅藻土基瀝青改性劑。為此目的，本發(fā)明提供了一種硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑及其制備方法。該改性劑以硅藻土為基體材料，同時加入了一定比例的天然瀝青、廢舊橡膠粉和聚合物材料。該改性劑顯著提高了單一硅藻土改性劑對瀝青混合料的改性效果，尤其是有效降低了瀝青路面路表溫度，對瀝青路面的改性效果優(yōu)于傳統(tǒng)的SBS改性劑，且材料成本低、添加方式簡單，是一種性價比極高的新型瀝青混合料高低溫改性劑。
根據本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑，其特征在于其包括具有如下重量份的組分：
高純活化硅藻土，其含量為70～80份；
巖瀝青，其含量為10～20份；
廢舊橡膠粉，其含量為10～20份；
聚合物，其含量為0～20份。
根據本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑，其特征在于所述高純活化硅藻土是經過水洗工藝處理過的高純活化硅藻土，并具有：≤400kg/m3的表觀密度，≥30m2/g的比表面積，≥85％的325目通過率的粒度分布，含量≤5重量％的水分，含量≥80重量％的SiO2，含量≤5重量％的Al2O3，含量≤3重量％的Fe2O3。根據本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑，其特征在于所述巖瀝青選自新疆克拉瑪依巖瀝青、四川青川巖瀝青、印尼巖瀝青的一種或多種。
根據本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑，其特征在于所述廢舊橡膠粉是采用常溫法生產的子午胎膠粉或斜交胎膠粉，規(guī)格為細膠粉30～50目。
根據本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑，其特征在于所述聚合物選自低密度聚乙烯LDPE、高密度聚乙烯HDPE、聚丙烯PP的一種或多種。
基于相同的發(fā)明構思，本發(fā)明還提供了一種制備上述的硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑的方法，包括以下步驟：
1)將硅藻土原礦先采用對輥機破碎至粒徑40cm以內，然后通過傳送帶進入擦洗機，擦洗成為漿體后，通過管道進入調漿池，使用大型攪拌器，對漿體進行攪拌，分離出泥土和沙，使用比重計測試漿液的濃度達到10～15％時，再使用壓濾機把漿體壓干，最后進入烘干機烘干，烘干時取樣品檢測含水率，當含水率小于5％時，從烘干機中取出硅藻土，即為高純活化硅藻土；
2)將70～80份的高純活化硅藻土、10～20份的巖瀝青、10～20份的廢舊橡膠粉和0～20份的聚合物投入到高混機中進行初部混合，混合時間5～15min；
3)將混合后的粗混料加入到單螺桿擠出機中進行擠出造粒，擠出溫度為160～200℃。
基于相同的發(fā)明構思，本發(fā)明還提供了一種由硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑生產改性瀝青混合料的方法，其特征在于其包括以下步驟：
在混合料生產階段干法加入硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑，并在集料加入混合料拌缸后，采用粉料投放機一次性將硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑加入拌缸，最后加入瀝青，拌合時間為45～55s。
本發(fā)明還提供了一種上述的硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑在瀝青混合料中的用途。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
1、改性效果突出，改性后的瀝青混合料各項性能均優(yōu)于SBS改性瀝青；
2、在路面環(huán)境溫度相同的條件下，摻加硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑的瀝青路面路表溫度較未摻加硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑的瀝青路面路表溫度低5～10℃，環(huán)境溫度越高路表降溫效果越顯著；
3、改性劑成本低，使用價格低廉的硅藻土作為基體材料，改性劑的成本遠低于SBS改性劑；
4、添加工藝簡單，在混合料生產階段干法投料，不需要像生產SBS改性瀝青一樣，需要復雜的工藝流程來完成對瀝青的改性。
綜上，本發(fā)明提供的硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑用于瀝青混合料的改性，對瀝青路面的改性效果優(yōu)于傳統(tǒng)的SBS改性劑，并能夠顯著降低瀝青路面路表溫度，且材料成本低、添加方式簡單，是一種性價比極高的新型瀝青混合料高低溫改性劑。
具體實施方式
根據本發(fā)明硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑所使用的高純活化硅藻土，不同于普通的硅藻土，經水洗純化工藝處理，具有SiO2純度高(≥80％)、粒度小(325目通過率≥85％)、比表面積大(≥30m2/g)的特點，吸附能力是普通硅藻土2～3倍，高溫時可以多吸附瀝青，防止路面泛油；低溫時可以釋放瀝青，提高瀝青混合料的低溫抗裂性，進而保持路面的穩(wěn)定性，延長路用壽命。活性硅改性后瀝青混合料具有典型的高密度、極低的滲透性和瀝青硬化后期增長率的特性，可提高路面的抗老化和抗疲勞性能。同時申請人發(fā)現，活性改性后的瀝青路面具有隔熱和阻熱的特性，在高溫條件下，瀝青混合料吸收的熱量能夠通過硅藻土自身的納米微孔排出，從而使瀝青混合料自身的溫度降低，對防止路面產生車轍具有一定的作用。
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。
實施例1：
硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑的制備配方：
表1.根據本發(fā)明的硅藻土基改性劑的一個實施例的配方
制備方法：
1)將硅藻土原礦先采用對輥機破碎至粒徑40cm以內，然后通過傳送帶進入擦洗機，擦洗成為漿體后，通過管道進入調漿池，使用大型攪拌器，對漿體進行攪拌，分離出泥土和沙，使用比重計測試漿液的濃度達到10～15％時，再使用壓濾機把漿體壓干，最后進入烘干機烘干，烘干時取樣品檢測含水率，當含水率小于5％時，從烘干機中取出硅藻土，即為高純活化硅藻土；
2)將高純活化硅藻土、巖瀝青、和廢舊橡膠粉按重量配比分別稱重，然后投入到高混機中進行初部混合，混合時間5～15min；
3)將混合后的粗混料加入到單螺桿擠出機中進行擠出造粒，擠出溫度160～200℃。所得黑色顆粒即所述硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑。
實施例2：
硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑的制備配方：
表2.根據本發(fā)明的硅藻土基改性劑的另一個實施例的配方
制備方法：
參照實施例1方法制備本實施例硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑。
實施例3：
硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑的制備配方：
表3.根據本發(fā)明的硅藻土基改性劑的另一個實施例的配方
制備方法：
參照實施例1方法制備本實施例硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑。
實施例4：
使用根據實施例1至3所制備獲得的硅藻土基瀝青混合料高溫改性劑，進行瀝青混合料的改性。
瀝青混合料(級配類型AC-16)，硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑的摻配量為瀝青質量的8％～13％，其中：
瀝青混合料1(使用實施例1中的硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑)所用改性劑摻量為瀝青質量的13％；
瀝青混合料2(使用實施例2中的硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑)所用改性劑摻量為瀝青質量的10％；
瀝青混合料3(使用實施例3中的硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑)所用改性劑摻量為瀝青質量的8％。
硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑改性瀝青混合料的生產步驟同常規(guī)抗車轍劑改性瀝青混合料的生產步驟，在集料加入混合料拌缸后，采用粉料投放機一次性將改性劑加入拌缸，最后加入瀝青，拌合時間45～55s。改性瀝青混合料1-3的路用性能試驗結果見表4～表7：
表4.再生瀝青混合料的路用性能試驗結果
可見，使用實施例1-3中的硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑改性的瀝青混合料的各項路用性能均滿足“公路瀝青路面施工技術規(guī)范”(JTG F40-2004)中對SBS改性瀝青混合料的各項技術要求。
用改性瀝青混合料1-3和未摻加改性劑的普通瀝青混合料制成成型5cm厚AC-16車轍試件，將上述這些車轍試件在室溫下放置1天。在車轍試件側面鉆孔，鉆孔位置為距頂面2cm和4cm處，將插入式溫度計插入孔中，將車轍試件放入車轍儀中，在60℃的恒溫下，觀察四組車轍試件各部位溫度的變化情況。不同部位的溫度變化情況見表5～7所示。
表5.普通瀝青混合料和改性瀝青混合料1車轍試件溫度變化
表6.普通瀝青混合料和改性瀝青混合料2車轍試件溫度變化
表7.普通瀝青混合料和改性瀝青混合料3車轍試件溫度變化
通過表5～7可以看出：在密閉恒溫條件下，改性瀝青混合料的3點溫度(0cm、2cm、4cm)明顯低于普通瀝青混合料的溫度，且隨著時間的增長，溫差越大，當恒溫時間為120min時，溫差最大，約為4～7℃，且3種改性瀝青混合料因改性劑的配方和摻量不同，降溫效果略有變化。根據上述實施例，申請人發(fā)現本發(fā)明的硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑使瀝青路面路表溫度降溫的原理應為：高純活化硅藻土添加到普通瀝青混合料中，瀝青混合料吸收的熱量能夠通過高純活化硅藻土自身的納米微孔排出，從而使瀝青混合料自身的溫度降低。
綜上，本發(fā)明的提出的硅藻土基瀝青混合料高低溫改性劑，以高純活化硅藻土為基體材料，同時加入了一定比例的巖瀝青、廢舊橡膠粉和聚合物材料。該改性劑顯著提高了單一硅藻土改性劑對瀝青混合料的改性效果，對瀝青路面的改性效果優(yōu)于傳統(tǒng)的SBS改性劑，并能夠顯著降低瀝青路面路表溫度，且材料成本低、添加方式簡單，是一種性價比極高的新型瀝青混合料高低溫改性劑。
本領域技術人員應當理解：以上任何實施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權利要求)被限于這些例子；在本發(fā)明的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術特征之間也可以進行組合，步驟可以以任意順序實現，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細節(jié)中提供。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何省略、修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。