一种硬质沥青胶结料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种硬质沥青胶结料及其制备方法和应用。本发明专利技术的硬质沥青胶结料，包括如下重量份的组分：第一石油组分25～60份，第二石油组分15～50份，第三石油组分15～35份和催化剂0.05～0.1份；其中：所述第一石油组分为脱油沥青，所述第二石油组分为减四线馏分油、减压渣油和道路沥青中的至少一种，所述第三石油组分为糠醛抽出油和催化裂化油浆中的至少一种，所述催化剂为磷酸和多聚磷酸中的至少一种；所述硬质沥青胶结料的蜡含量≤2.0％；沥青质含量≤15％。本发明专利技术的硬质沥青胶结料能有效解决沥青路面因重载交通、高温气候等引起的车辙病害，提高了沥青混合料的低温抗裂性能和抗疲劳性能，延长了路面的使用寿命。

A Hard Bituminous Binder and Its Preparation Method and Application

The invention provides a hard asphalt binder, a preparation method and application thereof. The hard asphalt binder of the invention comprises the following components: 25-60 parts of the first petroleum component, 15-50 parts of the second petroleum component, 15-35 parts of the third petroleum component and 0.05-0.1 parts of the catalyst; among them, the first petroleum component is deoiled asphalt, and the second petroleum component is at least one of the four-line vacuum distillates, vacuum residue and road asphalt, and the third stone. The oil component is at least one of furfural extract oil and catalytic cracking slurry, and the catalyst is at least one of phosphoric acid and polyphosphoric acid; the wax content of the hard asphalt binder is less than 2.0%; and the asphaltene content is less than 15%. The hard asphalt binder of the invention can effectively solve the rutting disease of the asphalt pavement caused by heavy traffic and high temperature climate, improve the low temperature crack resistance and fatigue resistance of the asphalt mixture, and prolong the service life of the pavement.

【技术实现步骤摘要】
一种硬质沥青胶结料及其制备方法和应用
本专利技术属于道路沥青
，具体涉及一种硬质沥青胶结料及其制备方法和应用。
技术介绍
由于经济的飞速发展和能源、矿产出产地与需求地分布的不均衡，我国的交通运输业得以迅速发展；与此同时，公路交通不堪重负，重载及超载现象日益普遍，此外，多地极端持续高温气候出现频率的增加，致使沥青路面的车辙病害愈加严重，直接影响了行车的舒适性和安全性。针对上述问题，可以采用硬质沥青胶结料、提高集料品质、改善沥青混合料级配、优化路面结构设计等系列措施增强沥青路面的抗车辙性能。例如，公开号为CN103833267A的中国专利公开了一种易施工的热再生沥青混合料、配制方法及应用，该混合料包括50号道路石油沥青、新矿料及沥青路面回收材料，由50号道路石油沥青和旧石油沥青形成的石油沥青质量份与由新、旧矿料形成的矿料质量份之比为100∶(5.5～6.5)；新、旧矿料占矿料百分比分别为50～70％和30～50％。该耐久性高强热再生沥青混合料具有较高的复数模量与动稳定度，具有良好的高温抗车辙性能，然而其低温抗裂性能较低，难以在北方寒冷地区推广应用。公开号为CN105482475A的中国专利公开了一种复合改性硬质沥青及其制备方法，该复合改性硬质沥青包括以重量分数计的以下组分：基质沥青：100份，相容剂：3～8份，胶粉：10～20份，聚合物：1～3份，助剂：0.1～0.4份和硬沥青：10～30份。上述复合改性硬质沥青具有高低温性能好、储存稳定、抗老化性能优异、施工和易性好等特征，然而针入度较大，动力黏度较低，在应用于耐久性高模量沥青混合料时，复合模量难以满足法国高模量沥青混合料技术规范的相应要求。公开号为CN101608026A的中国专利公开了一种硬质沥青改性剂及用其改性的浅度改性沥青，其是将94～99.4％的石油残渣、0.1～1％的三氯化铁或五氧化二磷和0.5～5％的石油环烷酸在一定的条件下进行氧化沥青反应得到的，由于原料含有较高的沥青质，致使氧化反应后所得到的硬质沥青胶结料的低温性能与疲劳性能较差，难以满足法国高模量沥青混合料技术规范对疲劳性能的要求。综上所述，现有的硬质沥青胶结料及沥青混合料普遍存在以下不足：1)普通硬质沥青胶结料的低温脆性大，抗弯拉性能不足，在应用于普通沥青混合料时容易产生温缩裂缝，难以在北方寒冷、严寒地区推广应用；2)普通硬质沥青胶结料的软组分较少，在应用于高模量沥青混合料时的抗疲劳性能会大幅度降低，致使其耐久性能显著下降。因此，如何在保障硬质沥青胶结料在高温、重载条件下具有优异的抗车辙性能的同时，改善其在北方寒冷地区的适应性，提高其抗疲劳性能和耐久性能，尤其是如何改善硬质沥青胶结料的低温脆性和抗弯拉性能，一直是本领域技术人员长期难以解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种硬质沥青胶结料及其制备方法和应用，该硬质沥青胶结料克服了现有硬质沥青低温脆性大、抗弯拉性能差、抗疲劳性能和耐久性能不足等缺陷，在解决沥青路面因重载交通、高温气候引起的车辙病害的同时，提高了沥青混合料的低温抗裂性能和抗疲劳性能，延长了路面的使用寿命。本专利技术提供一种硬质沥青胶结料，包括如下重量份的组分：第一石油组分25～60份，第二石油组分15～50份，第三石油组分15～35份和催化剂0.05～0.1份；其中：所述第一石油组分为脱油沥青，所述第二石油组分为减四线馏分油、减压渣油和道路沥青中的至少一种，所述第三石油组分为糠醛抽出油和催化裂化油浆中的至少一种，所述催化剂为磷酸和多聚磷酸中的至少一种；所述硬质沥青胶结料的蜡含量≤2.0％；沥青质含量≤15％。进一步地，所述硬质沥青胶结料的蜡含量≤1.8％，沥青质含量≤5％。更进一步，所述硬质沥青胶结料的沥青质含量≤2.0％。在本专利技术中，如无特殊说明，各物质的含量(％)均为质量质量(wt％)。在本专利技术中，所述脱油沥青是以减压渣油等重质油为原料，利用丙烷、丁烷等烃类作为溶剂进行萃取的萃余物。具体地，脱油沥青可以是丙烷脱油沥青、丁烷脱油沥青和丙烷与丁烷混合溶剂脱油沥青中的至少一种；其中，所述丙烷与丁烷混合溶剂中丙烷与丁烷的质量比可以为1：1。特别是，所述脱油沥青的25℃针入度为5～45dmm；沥青质含量≤5.0％；进一步地，沥青质含量≤2.0％。在本专利技术中，所述减四线馏分油的馏程范围为400℃～520℃；所述减压渣油是从炼油厂减压塔底抽出的残渣油，具体地，所述减压渣油的软化点为25～40℃；蜡含量≤2.0％；所述道路沥青为满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中各等级要求的道路沥青，例如30号道路沥青、50号道路沥青、70号道路沥青、90号道路沥青、110号道路沥青、130号道路沥青等。在本专利技术中，糠醛抽出油是以糠醛作溶剂抽提的产物，催化裂化油浆是炼油厂催化裂化工艺形成的残渣油，具体地，所述糠醛抽出油和催化裂化油浆的芳烃含量为50％～80％；100℃运动粘度为20mm2/s～70mm2/s。特别是，上述第一石油、第二石油组分和第三石油组分在热熔态下混合形成的混合料，其25℃针入度为50～150dmm；蜡含量≤2.0％；沥青质含量≤5.0％；进一步地，蜡含量≤1.8％；沥青质含量≤2.0％。在本专利技术中，所述多聚磷酸的P2O5含量≥80％。本专利技术的硬质沥青胶结料，25℃针入度为10～25dmm；60℃动力黏度≥10000Pa.s；高温性能等级为PG94～PG100；低温性能等级为PG-22～PG-28；76℃多应力蠕变试验的蠕变柔量≤0.5，蠕变柔量变化率≤75％，进一步地，蠕变柔量≤0.1，蠕变柔量变化率≤5％。本专利技术还提供上述硬质沥青胶结料的制备方法，包括如下步骤：1)将25～60份的第一石油组分、15～50份的第二石油组分和15～35份的第三石油组分在热熔态下混合均匀，得到混合料；2)向所述混合料中加入0.05～0.1份的催化剂，在搅拌条件下缓慢升温，通入空气进行反应，得到所述硬质沥青胶结料。进一步地，步骤2)包括：向所述混合料中加入0.05～0.1份的催化剂，在搅拌条件下，缓慢升温至190～220℃，以2.5～4.0L/min.kg的流量通入空气，反应6～15h，得到所述硬质沥青胶结料。本专利技术还提供一种沥青混合料，包括矿料和上述硬质沥青胶结料，其中：所述矿料包括95～97重量份的集料和3～5重量份的矿粉，所述沥青混合料中矿料与硬质沥青胶结料的质量配比为100：(5.5～6.5)。在本专利技术中，所述集料为玄武岩、石灰岩或辉绿岩的集料(包括粗集料、细集料)；所述矿粉为石灰岩石粉。其中，粗集料、细集料、石粉的理化性质应当满足JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》相应的技术要求。进一步地，所述矿料的级配为：16mm筛孔通过率100％，13.2mm筛孔通过率90～100％，9.5mm筛孔通过率55～75％，4.75mm筛孔通过率45～55％，2.36mm筛孔通过率28～36％，1.18mm筛孔通过率18～28％，0.6mm筛孔通过率12～20％，0.3mm筛孔通过率9～15％，0.15mm筛孔通过率8.0～10％，0.075mm筛孔通过率6.0～7.5％。本专利技术还提供上述沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：a)分别对集料、矿粉和硬质沥青胶结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬质沥青胶结料，其特征在于，包括如下重量份的组分：第一石油组分25～60份，第二石油组分15～50份，第三石油组分15～35份和催化剂0.05～0.1份；其中：所述第一石油组分为脱油沥青，所述第二石油组分为减四线馏分油、减压渣油和道路沥青中的至少一种，所述第三石油组分为糠醛抽出油和催化裂化油浆中的至少一种，所述催化剂为磷酸和多聚磷酸中的至少一种；所述硬质沥青胶结料的蜡含量≤2.0％；沥青质含量≤15％。

【技术特征摘要】
1.一种硬质沥青胶结料，其特征在于，包括如下重量份的组分：第一石油组分25～60份，第二石油组分15～50份，第三石油组分15～35份和催化剂0.05～0.1份；其中：所述第一石油组分为脱油沥青，所述第二石油组分为减四线馏分油、减压渣油和道路沥青中的至少一种，所述第三石油组分为糠醛抽出油和催化裂化油浆中的至少一种，所述催化剂为磷酸和多聚磷酸中的至少一种；所述硬质沥青胶结料的蜡含量≤2.0％；沥青质含量≤15％。2.根据权利要求1所述的硬质沥青胶结料，其特征在于，其25℃针入度为10～25dmm；60℃动力黏度≥10000Pa.s；高温性能等级为PG94～PG100；低温性能等级为PG-22～PG-28；76℃多应力蠕变试验的蠕变柔量≤0.5，蠕变柔量变化率≤75％。3.根据权利要求1所述的硬质沥青胶结料，其特征在于，所述第一石油组分、第二石油组分和第三石油组分在热熔态下混合形成的混合料25℃针入度为50～150dmm；蜡含量≤2.0％；沥青质含量≤5.0％。4.权利要求1至3任一所述的硬质沥青胶结料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将25～60份的第一石油组分、15～50份的第二石油组分和15～35份的第三石油组分在热熔态下混合均匀，得到混合料；2)向所述混合料中加入0.05～0.1份的催化剂，在搅拌条件下缓慢升温，通入空气进行反应，得到所述硬质沥青胶结料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)包括：向所述混合料中加入0.05～0.1份的催化剂，在搅拌条件下，缓慢升温至190～220℃，以2.5～4.0L/min·kg的流量通入...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭煜，蔺习雄，熊良铨，刘雁，杨克红，张艳莉，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11