一種瀝青混凝土改性劑及其應用的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種瀝青混凝土改性劑及其應用，該改性劑包括硅鋅礦，所述的瀝青混凝土改性劑還包括紅鋅礦和黝錫礦；所述的硅鋅礦為納米級硅鋅礦粉，所述的紅鋅礦為納米級紅鋅礦粉，所述的黝錫礦為納米級黝錫礦粉。本發明通過研究表明，硅鋅礦可以作為一種改性劑，該改性劑能提高瀝青混合料鋪筑時的路面性能；進一步的研究表明，紅鋅礦和黝錫礦能夠明顯提高瀝青混合料的吸附功能，能吸附汽車尾氣中的有害氣體；同時，在瀝青混凝土的表面改性劑中加入JL-G02FX型端胺基多元醇酯后，可提高紅鋅礦、硅鋅礦和黝錫礦與瀝青混凝土之間的相容性，無機微粉改性瀝青具有良好的存儲穩定性。
【專利說明】一種瀝青混凝土改性劑及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于道路材料【技術領域】，具體涉及一種瀝青混凝土改性劑及其應用。
【背景技術】
[0002] 隨著公路交通事業的發展，交通量日益增長、大型化車輛，重載、超載車輛比例逐 步增加，對路面的要求越來越高。我國地域廣闊，氣候差異性較大，普通瀝青已經難以滿足 道路的使用要求，炎熱季節瀝青路面在車輛荷載作用下形成的車轍、推移的永久性變形，冬 季低溫開裂和半剛性基層開裂的反射性裂縫，在雨季及春融季節形成的坑槽、松散等水損 害破壞在新建道路時有發生。為進一步提高瀝青路面路用性能，需要對普通道路石油瀝青 進行，目前瀝青改性劑主要有SBS、SBR、PE、EVA等聚合物改性劑。聚合物改性劑雖然在一 定程度上提高了瀝青路面路用性能，但改性工藝復雜，改性過程中需要將瀝青加熱到較高 溫度，導致部分瀝青老化，并且工程造價較高。
[0003] 近年來，無機瀝青改性劑以其自身的無污染，重復利用率較高，耐久性強等一系列 優點，在瀝青路面改性材料領域得到越來越廣泛的應用。以無機礦物類為研宄方向，開發一 種環保型無機改性瀝青混凝土對改善道路使用性能具有重要的現實意義。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術中的缺陷和不足，本發明解決了現有技術中聚合物改性劑雖然在一 定程度上提高了瀝青路面路用性能，但改性工藝復雜，改性過程中需要將瀝青加熱到較高 溫度，導致部分瀝青老化，并且工程造價較高的問題。
[0005] 為解決上述問題，本發明采取的技術方案為：
[0006] -種瀝青混凝土改性劑，該瀝青混凝土改性劑包括娃鋅礦。
[0007] 進一步的，所述的瀝青混凝土改性劑還包括紅鋅礦和黝錫礦。
[0008] 更進一步的，所述的娃鋅礦為納米級娃鋅礦粉，所述的紅鋅礦為納米級紅鋅礦粉， 所述的黝錫礦為納米級黝錫礦粉。
[0009] 具體的，按待改性的瀝青混凝土質量百分比計，所述的娃鋅礦粉占瀝青混凝土總 量的0. 1 %?2 %，紅鋅礦粉占瀝青混凝土總量的0. 1?3 %，敷I錫礦粉占瀝青混凝土總量的 0· 1%?2%〇
[0010] 所述的瀝青混凝土改性劑用于改性瀝青混凝土的應用。
[0011] 進一步的，所述的改性瀝青混凝土包括瀝青混凝土和娃鋅礦粉。
[0012] 更進一步的，所述的改性瀝青混凝土還包括紅鋅礦粉和黝錫礦粉。
[0013] 具體的，所述的瀝青混凝土包括集料、瀝青和表面改性劑，按質量百分比計，集料 占瀝青混凝土含量的90 %?95 %，瀝青占瀝青混凝土含量的3 %?6 %，表面改性劑占瀝青 混凝土含量的0. 12%?0. 22%。
[0014] 更具體的，所述的表面改性劑包括聚丙烯酸鈉、JL-G02FX型端胺基多元醇酯和 十六烷基三甲基氯化銨，聚丙烯酸鈉占瀝青混凝土含量的0. 01 %?0. 06%，JL-G02FX型端 胺基多元醇酯占瀝青混凝土含量的0. 005%?0. 04%，十六烷基三甲基氯化銨占瀝青混凝 土含量的 〇· 005%?0· 04%。
[0015] 還有，將所述的表面改性劑配制成表面改性劑溶液，所述的表面改性劑溶液包括 按質量比0. 5?4 :1 :1 :5?7混合的聚丙烯酸鈉、JL-G02FX型端胺基多元醇酯、十六烷基 三甲基氯化銨和乙醇。
[0016] 與現有技術相比，本發明具有以下優點：
[0017] (1)本發明通過研宄表明，硅鋅礦可以作為一種瀝青混凝土改性劑，該改性劑能提 高瀝青混合料鋪筑時的路面性能。
[0018] (2)進一步的研宄表明，紅鋅礦和黝錫礦能夠明顯提高瀝青混合料的吸附功能，能 吸附汽車尾氣中的有害氣體，可作為一種新型環保凈化空氣瀝青混凝土用于改善瀝青路面 使用環境問題；
[0019] (3)同時，在瀝青混凝土的表面改性劑中加入JL-G02FX型端胺基多元醇酯后，可 提高紅鋅礦、硅鋅礦和黝錫礦與瀝青混凝土之間的相容性，無機微粉改性瀝青具有良好的 存儲穩定性。
【具體實施方式】
[0020] 本發明的研宄表明，硅鋅礦表面具有微小孔隙，可吸附瀝青中的小分子（輕質油 類）物質，導致瀝青質在瀝青中的相對含量增高，瀝青原有的組分發生改變，從而使瀝青的 粘度增大，提高瀝青混合料的高溫穩定性能。
[0021] 同時，膠體結構學說認為，膠體的流變學性質隨分散相瀝青質在膠體中的濃度而 變化，當瀝青的化學性質固定時，隨著瀝青質在膠體中的含量增加，瀝青的膠體結構逐漸由 溶膠轉變為凝膠結構；紅鋅礦、硅鋅礦與黝錫礦在瀝青中以分散相存在，改變了瀝青中瀝青 質成分比例，導致瀝青膠體結構發生轉變。
[0022] 本發明中所述的紅鋅礦粉、硅鋅礦粉和黝錫礦粉屬納米級材料，可選的紅鋅礦粉、 硅鋅礦粉和黝錫礦粉的粒徑均為為1?l〇〇nm，其具有較高的比表面積，增加了瀝青混合料 中結構瀝青含量，提高瀝青混合料的水穩定性能。同時紅鋅礦具有壓電效應，黝錫礦粉具有 熱電效應，在車輛荷載和外界溫差作用下產生電荷，吸附汽車產生的尾氣。
[0023] 另外，本發明中的表面改性劑包括聚丙烯酸鈉、JL-G02FX型端胺基多元醇酯和 十六烷基三甲基氯化銨，實驗測定結果表明L-G02FX型端胺基多元醇酯的加入能有效的改 善瀝青混凝土中瀝青的相容性，從而得到存儲穩定性更加優良的改性瀝青混凝土。
[0024] 以下通過實施例對本發明進行具體說明。
[0025] 實施例一：
[0026] 本實施例改性瀝青混凝土由以下原料按質量百分比制成：集料94. 5%，瀝青 4. 43 %，紅鋅礦0. 55 %，硅鋅礦0. 25 %，黝錫礦0. 22 %，聚丙烯酸鈉0. 01 %，JL-G02FX型端 胺基多元醇酯〇. 02%、十六烷基三甲基氯化銨0. 02% ;
[0027] 表面改性溶液由聚丙烯酸鈉、JL-G02FX型端胺基多元醇酯、十六烷基三甲基氯化 銨與乙醇按質量比0.5 : I : 1 : 5混合制成；
[0028] 本實施例的改性瀝青混凝土的制備方法包括以下步驟：
[0029] 步驟一、將紅鋅礦、硅鋅礦和黝錫礦經干燥、粉碎過篩后得到60?80nm紅鋅礦粉、 娃梓礦粉和敷!錫礦粉；
[0030] 步驟二、將步驟一的紅鋅礦粉、硅鋅礦粉和黝錫礦粉加入表面改性溶液中攪拌，后 置于干燥箱對紅鋅礦粉、黝錫礦粉和硅鋅礦粉進行干燥；
[0031] 步驟三、將瀝青加熱至140°C后加入到180°C的集料中拌和90秒，然后同時加入步 驟二處理后的紅鋅礦粉、硅鋅礦粉和黝錫礦粉，再次拌和90秒，再經成型工序即可制得改 性瀝青混凝土。
[0032] 實施例二：
[0033] 本實施例的改性瀝青混凝土由以下原料按質量百分比制成：集料93. 7%，瀝青 4. 6 %，紅鋅礦0. 89 %，硅鋅礦0. 43 %，黝錫礦0. 31 %，聚丙烯酸鈉0. 03 %，JL-G02FX型端 胺基多元醇酯〇. 02%、十六烷基三甲基氯化銨0. 02% ;
[0034] 表面改性溶液由聚丙烯酸鈉、JL-G02FX型端胺基多元醇酯、十六烷基三甲基氯化 銨與乙醇按質量比1.5 : I : 1 : 5混合制成；
[0035] 本實施例改性瀝青混凝土的制備方法包括以下步驟：
[0036] 與實施例一不同的是，步驟一、將紅鋅礦、硅鋅礦和黝錫礦經干燥、粉碎過篩后得 到60?IOOnm紅鋅礦粉、硅鋅礦粉和黝錫礦粉；
[0037] 實施例三：
[0038] 本實施例的改性瀝青混凝土由以下原料按質量百分比制成：集料94. 1%，瀝青 4. 2 %，紅鋅礦1. 07 %，硅鋅礦0. 36 %，黝錫礦0. 1 %，聚丙烯酸鈉0. 06 %，JL-G02FX型端胺 基多元醇酯0. 05%，十六烷基三甲基氯化銨0. 06% ;
[0039] 表面改性溶液由聚丙烯酸鈉、JL-G02FX型端胺基多元醇酯、十六烷基三甲基氯化 銨與乙醇按質量比1.2 : I : 1 : 6混合制成；
[0040] 本實施例的改性瀝青混凝土的制備方法包括以下步驟：
[0041] 與實施例一不同的是，步驟一、將紅鋅礦、硅鋅礦和黝錫礦經干燥、粉碎過篩后得 到10?50nm紅鋅礦粉、硅鋅礦粉和黝錫礦粉；
[0042] 實施例四：
[0043] 本實施例的改性瀝青混凝土由以下原料按質量百分比制成：礦料94 %，瀝青 4. 31%，紅鋅礦1. 12%，硅鋅礦0. 37%，黝錫礦0. 17%，聚丙烯酸鈉0. 02%，JL-G02FX型端 胺基多元醇酯〇. 005 %、十六烷基三甲基氯化銨0. 005% ;
[0044] 表面改性溶液由聚丙烯酸鈉、JL-G02FX型端胺基多元醇酯、十六烷基三甲基氯化 銨與乙醇按質量比4:I:1:7混合制成；
[0045] 本實施例的改性瀝青混凝土的制備方法包括以下步驟：
[0046] 與實施例一不同的是，步驟一、將紅鋅礦、硅鋅礦和黝錫礦經干燥、粉碎過篩后得 到1?20nm紅鋅礦粉、硅鋅礦粉和黝錫礦粉；
[0047] 實施例五：
[0048] 本實施例改性瀝青混凝土由以下原料按質量百分比制成：集料93. 43 %，瀝青 4. 1 %，紅鋅礦0. 82 %，硅鋅礦0. 27 %，黝錫礦1. 25 %，聚丙烯酸鈉0. 05 %，JL-G02FX型端 胺基多元醇酯〇. 04%、十六烷基三甲基氯化銨0. 04% ;
[0049] 表面改性溶液由聚丙烯酸鈉、JL-G02FX型端胺基多元醇酯、十六烷基三甲基氯化 銨與乙醇按質量比1.25 : I : 1 : 7混合制成；
[0050] 本實施例的改性瀝青混凝土的制備方法包括以下步驟：
[0051] 與實施例一不同的是，步驟一、將紅鋅礦、硅鋅礦和黝錫礦經干燥、粉碎過篩后得 到50?60nm紅鋅礦粉、硅鋅礦粉和黝錫礦粉；
[0052] 實施例六：
[0053] 本實施例改性瀝青混凝土由以下原料按質量百分比制成：集料92. 21 %，瀝青 4. 1%，硅鋅礦3. 56%，聚丙烯酸鈉0. 05%，JL-G02FX型端胺基多元醇酯0. 04%、十六烷基 三甲基氯化銨0.04% ;
[0054] 表面改性溶液由聚丙烯酸鈉、JL-G02FX型端胺基多元醇酯、十六烷基三甲基氯化 銨與乙醇按質量比1.25 : I : 1 : 7混合制成；
[0055] 本實施例的改性瀝青混凝土的制備方法包括以下步驟：
[0056] 與實施例一不同的是，步驟一、將紅鋅礦、硅鋅礦和黝錫礦經干燥、粉碎過篩后得 到40?IOOnm的紅鋅礦粉、硅鋅礦粉和黝錫礦粉。
[0057] 將本發明實施例1至6制備的改性瀝青混凝土試件（車轍板試件）均進行馬歇爾 試驗、高溫車轍試驗、低溫彎曲破壞試驗以及凍融劈裂試驗等路用性能檢測，對照組為普通 瀝青混凝土。本發明實施例1至6制備的改性瀝青混凝土的路用性能測試數據如表1所示。
[0058] 表1不同實施例的瀝青混合料路用性能
【權利要求】
1. 一種瀝青混凝土改性劑，其特征在于，該瀝青混凝土改性劑包括娃鋅礦。
2. 如權利要求1所述的瀝青混凝土改性劑，其特征在于，所述的瀝青混凝土改性劑還 包括紅鋅礦和黝錫礦。
3. 如權利要求2所述的瀝青混凝土改性劑，其特征在于，所述的娃鋅礦為納米級娃鋅 礦粉，所述的紅鋅礦為納米級紅鋅礦粉，所述的黝錫礦為納米級黝錫礦粉。
4. 如權利要求3所述的瀝青混凝土改性劑，其特征在于，按待改性的瀝青混凝土質量 百分比計，所述的娃鋅礦粉占瀝青混凝土總量的0. 1 %?2%，紅鋅礦粉占瀝青混凝土總量 的0. 1?3%，黝錫礦粉占瀝青混凝土總量的0. 1 %?2%。
5. 將權利要求1、2、3或4所述的瀝青混凝土改性劑用于改性瀝青混凝土的應用。
6. 如權利要求5所述的應用，其特征在于，所述的改性瀝青混凝土包括瀝青混凝土和 娃梓礦粉。
7. 如權利要求6所述的應用，其特征在于，所述的改性瀝青混凝土還包括紅鋅礦粉和 敷I錫礦粉。
8. 如權利要求5、6或7所述的應用，其特征在于，所述的瀝青混凝土包括集料、瀝青和 表面改性劑，按質量百分比計，集料占瀝青混凝土含量的90 %?95 %，瀝青占瀝青混凝土 含量的3%?6%，表面改性劑占瀝青混凝土含量的0. 12%?0. 22%。
9. 如權利要求8所述的應用，其特征在于，所述的表面改性劑包括聚丙烯酸鈉、 JL-G02FX型端胺基多元醇酯和十六烷基三甲基氯化銨，聚丙烯酸鈉占瀝青混凝土含量的 0. 01 %?0. 06%，JL-G02FX型端胺基多元醇酯占瀝青混凝土含量的0. 005 %?0. 04%， 十六烷基三甲基氯化銨占瀝青混凝土含量的0. 005%?0. 04%。
10. 如權利要求9所述的改性瀝青混凝土，其特征在于，將所述的表面改性劑配制成表 面改性劑溶液，所述的表面改性劑溶液包括按質量比〇. 5?4 :1 :1 :5?7混合的聚丙烯酸 鈉、JL-G02FX型端胺基多元醇酯、十六烷基三甲基氯化銨和乙醇。
【文檔編號】C04B22/00GK104496242SQ201410675480
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月21日 優先權日:2014年11月21日
【發明者】王朝輝, 孫曉龍, 馮煒, 王新岐, 侯明業, 葛娟, 陳姣, 范巧娟, 狄升貫 申請人:長安大學