一種pmb改性瀝青及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及瀝青材料，特別涉及一種PMB改性瀝青及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 由于傳統瀝青在原油提取中加入碳酸鈉，用以脫除銨鹽，降低對設備的腐蝕，但控 制不好就會造成鈉離子和硫離子偏高，輕質組分減小，這就造成瀝青的高溫性和低溫性較 差，使得瀝青比較脆，容易斷裂，路面容易龜裂，已難以達到現代道路交通對路面質量的要 求，近年來出現了各方面性能優于傳統瀝青的改性瀝青。
[0003] 在現有的眾多瀝青改性劑中，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS)由于其 良好的性能，成為目前使用最多的瀝青改性劑。現有技術中，一般采用苯乙烯-丁二烯-苯 乙烯嵌段共聚物（SBS)，先高速剪切（5~120分鐘），再熟化（5~360分鐘），后加入交聯 劑繼續養生（15~720分鐘）。但該方法的缺點是剪切完畢后，熟化時間過長，此外使用苯 乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS)，未得到充分溶脹前進行剪切，導致剪切過程中對 設備磨損比較嚴重，不利于生產的推廣。同時，SBS的價格較貴，一般為瀝青價格的3~5 倍，如果在瀝青改性過程中使用過多的SBS，勢必導致改性瀝青的制備成本過高，這樣也不 利于生產推廣。
[0004] 另外，有學者研究表明，在瀝青的改性過程中，SBS顆粒在瀝青中經過高速強力剪 切后會被剪碎，部分大分子原有的長鏈被切斷，剪切作用的強度會影響瀝青動力學性能以 及常規的物理指標，過強的剪切作用及過長的剪切時間會使共混瀝青老化，從而造成部分 力學指標惡化，如延度下降，粘度上升過高等。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種PMB (Powder Modified Bitumen)改性瀝青及其制備方法，即粉末改性瀝青及其制備方法，這種改性瀝青穩定性好、 高低溫性能佳、可重復加熱使用、不離析，同時制備方法簡單、成本低廉。
[0006] 為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：
[0007] ( -）一種PMB改性瀝青，其特征在于，包括以下重量百分比的原料組分：橡膠粉 3~8%，酚醛樹脂0· 1~3%，SBS 1~3%，軟化油0· 1~5%，助劑0· 1~0· 5%，基質瀝 青81~95%。
[0008] 優選地，所述橡膠粉的粒度為10~200目。
[0009] 優選地，所述橡膠粉可使用廢橡膠粉。
[0010] 優選地，所述SBS包含星型SBS和線型SBS，其中星型SBS的重量百分比為20~ 80%，線型SBS的重量百分比為20~80%。
[0011] 優選地，所述軟化油為芳烴油。
[0012] 優選地，所述助劑包含硫磺。
[0013] 優選地，所述助劑還包含丙酮，其中，硫磺的重量百分比為20~40%，丙酮的重量 百分比為60~80%。
[0014] 優選地，所述助劑還包含乙腈，其中，硫磺的重量百分比為15~35%，丙酮的重量 百分比為35~70%，乙腈的重量百分比為5~30%。
[0015] (二）一種PMB改性瀝青的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0016] 步驟（1)，將基質瀝青加熱至150°C~160°C，加入橡膠粉，保溫3~5h后升溫至 190~200°C，加壓，攪拌6~8h，保證橡膠粉完全溶入瀝青；
[0017] 步驟（2)，再加入軟化油，攪拌1~2h ;
[0018] 步驟（3)，再加入SBS，降溫至150~180°C，攪拌溶脹6~8h ;
[0019] 步驟（4)，加入酚醛樹脂和助劑，升溫至180~190°C，攪拌4~6h后，自然冷卻， 即得。
[0020] 優選地，所述步驟（1)中，加壓條件為1. 5~2. 5kgf/cm2。
[0021] 優選地，所述步驟（2)中，加入軟化油攪拌的過程中保持溫度在180~200°C。
[0022] 本發明的PMB改性瀝青中，橡膠粉的加入可增大瀝青的粘度和韌性；軟化油的加 入可以增大瀝青的針入度，降低瀝青軟化點，提高瀝青的低溫性能；SBS從結構上分為星型 和線型兩種，星型SBS可以提高瀝青的高溫穩定性，進而提升公路路面的抗車轍性能，線型 SBS可提高瀝青的低溫性能，防止公路路面的凍裂，本發明將星型SBS和線型SBS配合使用， 同時加入可提高瀝青高溫性能的酚醛樹脂，避免公路瀝青由于天氣、溫度等變化引起的軟 化、凍融劈裂等現象的發生。
[0023] 本發明所添加的助劑中，硫磺、丙酮、乙腈均為液體，可促進SBS、橡膠粉以及酚醛 樹脂的相互融合，硫磺為網格狀，可使SBS、橡膠粉以及酚醛樹脂填充于硫磺的網格內部，并 利用丙酮和乙腈的粘結性，形成穩定的網格結構，降低瀝青的溫度敏感度，提高瀝青的軟化 點；但是若只使用丙酮，軟化點會被拉低，而增加乙腈后，在質量不發生變化的前提下可彌 補瀝青被丙酮拉低的軟化點。如上這些原料組份及其重量百分比都是經過大量試驗的探究 確定的，通過選用以上的原料組分，可使本發明的PMB改性瀝青具有良好的儲存穩定性以 及高低溫性能，便于該專利產品的長期儲存、遠距離運輸，避免分層、離析等現象的發生。
[0024] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0025] 現有技術中SBS需使用4. 5~5%，而本發明將SBS的用量控制在了 1~3%，節 省了 SBS的使用量。同時，本發明制備過程簡單，不需剪切作用，因此在大生產過程中無需 準備高速剪切設備，降低了生產設備的成本和生產成本。
[0026] 本發明的PMB改性瀝青可重復加熱使用、不離析、可長時間存儲、可遠距離運輸， 對基質瀝青的要求低，進口或者國產瀝青均可調制出質量優等的PMB改性瀝青。另外，本發 明PMB改性瀝青的135°C運動粘度高于一般SBS改性瀝青，本發明PMB改性瀝青的135°C運 動粘度為5~7Pa · s，一般SBS改性瀝青的粘度為1. 5~3Pa · s。
[0027] 本發明的PMB改性瀝青承載重量較優，一般SBS改性瀝青在路面鋪筑過程中鋪筑 厚度為4cm，而本發明的改性瀝青只需要鋪筑2. 5cm，就可以達到一般SBS改性瀝青同樣的 承載能力；同時，用本發明的PBM改性瀝青鋪筑的公路在汽車行駛過程中產生的噪聲較小。
【附圖說明】
[0028] 下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。
[0029] 圖1為實施例1的PMB改性瀝青的微觀結構掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0030] 本實施例是提供申請人定型和進一步推廣的最佳實施例，用于對本發明做進一步 詳細說明，但是并不作為限制本發明的保護范圍。以下實例中所使用的基質瀝青、PMB改性 瀝青的基質瀝青、SBS改性瀝青的基質瀝青均為韓國雙龍A90#瀝青。
[0031] 實施例1
[0032] (一）PMB改性瀝青的原料組分
[0033] PMB改性瀝青的重量百分比原料成分包括：橡膠粉8%，酚醛樹脂1 %，SBS 2%，芳 烴油2%，助劑0.1%，基質瀝青86. 9%。其中，橡膠粉的粒度為100目；SBS包含重量百分 比為40%的星型SBS，重量百分比為60%的線型SBS ;助劑包含重量百分比為20%的硫磺， 重量百分比為70%的丙酮，重量百分比為10%的乙腈。
[0034] (二）PMB改性瀝青的制備方法，按照以下步驟進行：
[0035] (1)將基質瀝青加熱至150°C，加入橡膠粉，保溫4h后升溫至200°C，加壓2kgf/ cm2,攪拌 6h ;
[0036] (2)加入軟化油，攪拌Ih ;
[0037] (3)加入SBS，降溫至150°C，攪拌溶脹8h ;
[0038] (4)加入酚醛樹脂和助劑，升溫至180°C，攪拌4h后，自然冷卻，即得。
[0039] (三）PMB改性瀝青的性能
[0040] 按照本實施例方法制備的PMB改性瀝青的性能如下表。其中，SBS改性瀝青與本 實施例方法制備的改性瀝青在同等條件下進行測試。
[0041 ]
[0042] (四）路面材料的配方
[0043] 用本發明的PMB改性瀝青按照級配AC-13級配制備公路上面層，包括95. 2%重量 百分比的集料和4. 8%重量百分比的PMB改性瀝青；其中，集料的重量百分比組成為粒徑 10~15mm石料36 %、粒徑5~ICtam石料36 %、粒徑0~3謹石料26 %、礦粉1 %、石灰 1%〇
[0044] (五）路面的施工
[0045] 級配AC-13的改性瀝青混合料制備上面層的方法為：將溫度為150°C的上述重量 百分比的石料和PMB改性瀝青投入到拌合樓中，然后加入石灰和礦粉，濕拌30s，拌和溫度 為140°C，拌和均勻制成瀝青混合料，并將其運輸到施工現場，采用瀝青混合料的攤鋪機鋪 筑到路面，經壓路機的碾壓后，得到級配AC-13的瀝青路面上面層。
[0046] (六）路面效果
[0047] 按照上述路面的配方及施工方法，對制得的路面上面層集料進行性能測試，結果 如下表。其中，SBS改性瀝青的實測值也是按照上述路面的配方及施工方法，對制得的路面 上面層集料進行的性能測試。
[0048]
[0049] 實施例2
[0050] ( -）PMB改性瀝青的原料組分
[0051 ] PMB改性瀝青的原料成分包括：橡膠粉5%，酚醛樹脂3%，SBS 3%，芳烴油1 %，助 劑0.3%，基質瀝青87. 7%。其中，橡膠粉的粒度為200目；SBS包含重量百分比為50%的 星型SBS，重量百分比為50%的線型SBS ;助劑包含重量百分比為30%的硫磺，重量百分比 為70 %的丙酮。
[0052] (二）PMB改性瀝青的制備方法，按照以下步驟進行：
[0053] (1)將基質瀝青加熱至150°C，加入橡膠粉，保溫4h后升溫至200°C，加壓2kgf/ cm2,攪拌 6h ;
[0054] (2)加入軟化油，攪拌Ih ;
[0055] (3)加入SBS，降溫至150°C，攪拌溶脹8h ;
[0056] (4)加入酚醛樹脂和助劑，升溫至180°C，攪拌4h后，自然冷卻，即得。
[0057] (三）PMB改性瀝青的性能
[0058] 按照本實施例方法制備的PMB改性瀝青的性能如下表。其中，SBS改性瀝青與本 實施例方法制備的改性瀝青在同等條件下進行測試。
[0059]
[0060] (四）路面材料的配方
[0061] 用本發明的PMB改性瀝青按照級配AC-13級配制備公路上面層，包括95. 2%重量 百分比的集料和4. 8%重量百分比的PMB改性瀝青；其中，集料的重量百分比組成為粒徑 10~15mm石料36 %、粒徑5~ICtam石料36 %、粒徑0~3謹石料26 %、礦粉1 %、石灰 1%〇
[0062] (五）路面的施工
[0063] 級配AC-13的改性瀝青混合料制備上面層的方法為：將溫度為150°C的上述重量 百分比的石料和PMB改性瀝青投入到拌合樓中，然后加入石灰和礦粉，濕拌30s，拌和溫度 為140°C，拌和均勻制成瀝青混合料，并將其運輸到施工現場，采用瀝青混合料的攤鋪機鋪 筑到路面，經壓路機的碾壓后，得到級配AC-13的瀝青路面上面層。
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