一種摻經(jīng)表面處治的玄武巖纖維與廢胎膠粉的瀝青膠結(jié)料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于道路工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種摻經(jīng)表面處治的玄武巖纖維與廢胎膠粉的瀝青膠結(jié)料。
【背景技術(shù)】
[0002]瀝青路面因其良好的行車舒適性和優(yōu)越的使用性能，得到了廣泛應(yīng)用，90%以上的高速公路、一級公路和城市道路均采用瀝青路面。然而，隨著社會經(jīng)濟高速發(fā)展，道路運輸中不斷增加的重載車流量嚴(yán)重影響了瀝青路面的使用壽命。因此，對瀝青路面的性能要求也不斷增加，高性能的瀝青膠結(jié)料的研發(fā)也成為了公路建設(shè)的重要發(fā)展方向。
[0003]瀝青混合料是典型的熱流變材料，其力學(xué)特性對溫度、加荷時間和荷載大小具有高度的敏感性。在南方夏季高溫地區(qū)，交通量大、重荷載車輛多的路段，非常容易產(chǎn)生車轍病害，嚴(yán)重影響行車質(zhì)量和交通安全，降低瀝青路面的使用壽命。
[0004]玄武巖纖維，是玄武巖石料在1450°C?1500 °C熔融后，通過鉑銠合金拉絲漏板高速拉制而成的連續(xù)纖維，具有良好的抗拉強度、電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等優(yōu)越性能。此外，玄武巖纖維是一種綠色、環(huán)保材料，它的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢棄物少，對環(huán)境污染小，產(chǎn)品廢棄后可直接轉(zhuǎn)入生態(tài)環(huán)境中，我國已把玄武巖纖維列為我國重點發(fā)展的四大纖維之一。將玄武巖纖維添加到瀝青中，可以增強瀝青膠結(jié)料的強度及抗疲勞性能，進而可增強瀝青混合料的高溫性能、抗裂性能、水穩(wěn)定性。
[0005]廢棄輪胎的資源利用已成為中國政府需要解決的問題，然而，在道路工程建設(shè)中，橡膠瀝青是一種很好的粘結(jié)材料。將廢胎膠粉添加到瀝青中，不但保證了優(yōu)良的路用性能，同時利用了大量廢舊輪胎，起到變廢為寶、節(jié)約資源、低碳環(huán)保的作用。
[0006]偶聯(lián)劑是一種具有兩不同性質(zhì)官能團的物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)的最大特點是分子中含有化學(xué)性質(zhì)不同的兩個基團，一個是親無機物的基團，易與無機物表面起化學(xué)反應(yīng)；另一個是親有機物的基團，能與合成樹脂或其它聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或生成氫鍵溶于其中。因此偶聯(lián)劑被稱作“分子橋”，用以改善無機物與有機物之間的界面作用，從而大大提高復(fù)合材料的性能。
[0007]將玄武巖纖維與廢胎膠粉經(jīng)偶聯(lián)劑溶液處治后添加到瀝青中，能更好地增強瀝青材料的路用性能，尤其高溫性能，較SBS改性瀝青其軟化點可提升30%左右。因此，開發(fā)一種能有效提高路面抗車轍能力和抗裂能力的高性能瀝青膠結(jié)料具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是研制一種摻經(jīng)表面處治的玄武巖纖維與廢胎膠粉的瀝青膠結(jié)料，此材料可以起到提高路面的抗車轍能力，并具有良好的路用性能。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種摻經(jīng)表面處治的玄武巖纖維與廢胎膠粉的瀝青膠結(jié)料，由以下組分組成:82.7-86.3質(zhì)量份的基質(zhì)瀝青；13.1-16.4質(zhì)量份的經(jīng)表面處治的廢胎膠粉；0.6-0.9質(zhì)量份的經(jīng)表面處治的玄武巖纖維；各組分的質(zhì)量之和為100。
[0010]上述一種摻經(jīng)表面處治的玄武巖纖維與廢胎膠粉的瀝青膠結(jié)料中，所述表面處治廢胎膠粉和玄武巖纖維的材料為偶聯(lián)劑溶液，其要求:偶聯(lián)劑:水:乙醇=1: 3-6: 10-20 O
[0011]上述一種摻經(jīng)表面處治的玄武巖纖維與廢胎膠粉的瀝青膠結(jié)料中，所述的基質(zhì)瀝青在25°C，5s, 10g的針入度值不小于60 (單位為0.1mm)。
[0012]所述廢胎膠粉粒徑不小于60目；所述玄武巖纖維為短切玄武巖纖維，其長度為8~12mm0
[0013]所述經(jīng)表面處治的玄武巖纖維和廢胎膠粉，其要求:將玄武巖纖維和廢胎膠粉分別加入偶聯(lián)劑溶液中攪拌，經(jīng)反應(yīng)l~2h后過濾，在100~110°C溫度范圍內(nèi)烘干。
[0014]上述一種摻經(jīng)表面處治的玄武巖纖維與廢胎膠粉的瀝青膠結(jié)料中，所述瀝青膠結(jié)料其性能指標(biāo)為:5°C延度不小于15cm，軟化點不小于80°C，25°C針入度不小于40 (單位為0.1_)，彈性恢復(fù)不小于70%，PG分級不小于PG82-22，60°C粘度不小于1200Pa 135°C粘度不大于3.0Pa.So
[0015]本發(fā)明的有益效果如下:
本發(fā)明涉及的瀝青膠結(jié)料，具有強度高、高溫性能好，可有效提高瀝青路面的抗車轍和抗開裂能力。
[0016]本發(fā)明經(jīng)表面處治的玄武巖纖維與廢胎膠粉的瀝青膠結(jié)料是按照提高瀝青膠結(jié)料性能的原則進行科學(xué)合理選擇與設(shè)計的。廢胎膠粉顯著提升了基質(zhì)瀝青的高低溫穩(wěn)定性能和粘結(jié)性能；玄武巖纖維明顯提高了瀝青的抗老化性能和高溫性能；偶聯(lián)劑改善了無機物與有機物之間的界面作用，從而大大提高復(fù)合材料的性能。本發(fā)明涉及的瀝青膠結(jié)料通過試驗驗證具有優(yōu)良的抗車轍性能和抗開裂性能，且制備方法簡單、經(jīng)濟成本低，適用于南方夏季高溫地區(qū)，較一般改性瀝青材料有明顯的優(yōu)勢，尤其是高溫性能，其較普遍使用的SBS改性瀝青，軟化點可提高30%左右，且同時具有常溫高粘度、高溫低粘度的特點，即60°C粘度不小于1200Pa.s、135°C粘度不大于3.0Pa.S，此特點表明該材料不僅擁有良好的抗車轍和抗開裂性能，且具有良好施工和易性。因此，該材料的應(yīng)用前景廣闊，潛在的社會、經(jīng)濟效益顯著。
【具體實施方式】
[0017]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
[0018]實施例1:
用82.7質(zhì)量份的基質(zhì)瀝青、16.4質(zhì)量份的經(jīng)偶聯(lián)劑處治后的廢胎膠粉和0.9質(zhì)量份的經(jīng)偶聯(lián)劑處治后的玄武巖纖維，制成瀝青膠結(jié)料。對制備的瀝青膠結(jié)料進行性能試驗檢測，測得該瀝青膠結(jié)料5°C延度為20.3cm,軟化點為87.4°C，25°C的針入度值為42.3 (單位為0.1mm)，彈性恢復(fù)為82%，PG分級為PG88-28 (動態(tài)剪切流變試驗失效溫度為89.4°C，低溫彎曲梁流變試驗失效溫度為_28°C)，60°C粘度為1780 Pa *s，135°C粘度為2.68Pa *s，各項指標(biāo)均符合前述的要求。
[0019]實施例2: 用84.5質(zhì)量份的基質(zhì)瀝青、14.7質(zhì)量份的經(jīng)偶聯(lián)劑處治后的廢胎膠粉和0.8質(zhì)量份的經(jīng)偶聯(lián)劑處治后的玄武巖纖維，制成瀝青膠結(jié)料。對制備的瀝青膠結(jié)料進行性能試驗檢測，測得該瀝青膠結(jié)料5°C延度為18.4cm,軟化點為84.5°C，25°C的針入度值為45.7 (單位為0.1mm)，彈性恢復(fù)為79%，PG分級為PG88-28 (動態(tài)剪切流變試驗失效溫度為88.5°C，低溫彎曲梁流變試驗失效溫度為_28°C)，60°C粘度為1420 Pa.s，135°C粘度為2.31 Pa.S，各項指標(biāo)均符合前述的要求。
[0020]實施例3:
用86.3質(zhì)量份的基質(zhì)瀝青、13.1質(zhì)量份的經(jīng)偶聯(lián)劑處治后的廢胎膠粉和0.6質(zhì)量份的經(jīng)偶聯(lián)劑處治后的玄武巖纖維，制成瀝青膠結(jié)料。對制備的瀝青膠結(jié)料進行性能試驗檢測，測得該瀝青膠結(jié)料5°C延度為16.2cm，軟化點為82.3°C，25°C的針入度值為47.4 (單位為0.1mm)，彈性恢復(fù)為72%，PG分級為PG82-22 (動態(tài)剪切流變試驗失效溫度為84.2°C，低溫彎曲梁流變試驗失效溫度為_22°C)，60°C粘度為1320 Pa.s，135°C粘度為2.12 Pa.S，各項指標(biāo)均符合前述的要求。
[0021]本發(fā)明的所列舉的實施例是按各組成成分的上、中、下限取值，都能滿足本發(fā)明的權(quán)利要求，且綜合性能優(yōu)越，較國內(nèi)普遍使用的SBS改性瀝青、橡膠瀝青等都具有其突出特點，如SBS改性瀝青軟化點一般為60°C左右，而本發(fā)明可達80°C以上，可提高30%左右，同時PG分級可達PG82-22以上；橡膠瀝青雖高溫性能較好，但其135°C粘度可達6.0 Pa *s以上，遠高于規(guī)范要求，一般需要添加降粘劑以滿足施工和易性要求，而本發(fā)明具有低溫高粘度、高溫低粘度的特點，是目前瀝青路面中理想的膠結(jié)料。
【主權(quán)項】
1.一種摻經(jīng)表面處治的玄武巖纖維與廢胎膠粉的瀝青膠結(jié)料，由以下組分組成:82.7-86.3質(zhì)量份的基質(zhì)瀝青；13.1-16.4質(zhì)量份的經(jīng)表面處治的廢胎膠粉；0.6-0.9質(zhì)量份的經(jīng)表面處治的玄武巖纖維；各組分的質(zhì)量之和為100 ;所述表面處治廢胎膠粉和玄武巖纖維的材料為偶聯(lián)劑溶液，其特征在于:偶聯(lián)劑:水:乙醇=1: 3-6: 10-20ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種摻經(jīng)表面處治的玄武巖纖維與廢胎膠粉的瀝青膠結(jié)料，其特征在于:所述的基質(zhì)瀝青在25 V，5s, 10g的針入度值不小于60 (單位為0.1mm);所述廢胎膠粉粒徑不小于60目；所述玄武巖纖維為短切玄武巖纖維，其長度為所述經(jīng)表面處治的玄武巖纖維和廢胎膠粉，其特征在于:將玄武巖纖維和廢胎膠粉分別加入偶聯(lián)劑溶液中攪拌，經(jīng)反應(yīng)l~2h后過濾，在100~110°C溫度范圍內(nèi)烘干。
3.根據(jù)權(quán)利要求1~2所述的一種摻經(jīng)表面處治的玄武巖纖維與廢胎膠粉的瀝青膠結(jié)料，其特征在于，所述瀝青膠結(jié)料其性能指標(biāo)為:5°C延度不小于15cm，軟化點不小于80°C，25°C針入度不小于40 (單位為0.1mm)，彈性恢復(fù)不小于70%，PG分級不小于PG82_22，60°C粘度不小于1200Pa.s，135°C粘度不大于3.0Pa.S。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種摻經(jīng)表面處治的玄武巖纖維與廢胎膠粉的瀝青膠結(jié)料。該瀝青膠結(jié)料組成為：82.7~86.3質(zhì)量份的基質(zhì)瀝青；13.1~16.4質(zhì)量份的經(jīng)表面處治的廢胎膠粉；0.6~0.9質(zhì)量份的經(jīng)表面處治的玄武巖纖維；各組分的質(zhì)量之和為100，其中表面處治廢胎膠粉和玄武巖纖維的材料為偶聯(lián)劑溶液；偶聯(lián)劑溶液組成要求為：偶聯(lián)劑∶水∶乙醇=1∶3~6∶10~20。該瀝青膠結(jié)料主要適用于夏季高溫地區(qū)的瀝青路面中，可有效提高瀝青路面的抗車轍能力和抗開裂能力，減少瀝青路面養(yǎng)護維修費用，延長瀝青路面的使用壽命。
【IPC分類】C08K9-00, C08L95-00, C08L21-00, C08K7-10
【公開號】CN104861673
【申請?zhí)枴緾N201510256081
【發(fā)明人】劉朝暉, 柳力, 李盛, 曹前, 向宇, 陳善祥, 劉靖宇, 顏燕舞, 黃嶼, 許慶祥
【申請人】長沙理工大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月20日