一种硬质道路沥青组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硬质道路沥青组合物及其制备方法。该组合物包括针入度为３５　１／１０ｍｍ以下的高沥青质含量的硬沥青、软化剂、化学改性剂及基质沥青，制备过程如下：将硬沥青、软化剂和基质沥青加入反应器中，在１５０～１７０℃温度下剪切搅拌，然后加入化学改性剂，经剪切搅拌后，得到硬质道路沥青。本发明专利技术的硬质道路沥青组合物，具有优异的高温稳定性、抗疲劳性能及与骨料的粘附性，适中的低温性能，可用于铺筑大交通量、大轴重车辆通行的重交通道路路面，以减轻路面车辙、拥包、疲劳开裂等常见路面病害的发生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种道路沥青组合物及其制备方法，特别是涉及一种高性能硬质 道路沥青组合物及其制备方法。
技术介绍
全球性温室效应持续快速发展引起的气候异常；交通量、重载车辆日益增加 造成的公路超负荷服役，使沥青路面的使用环境日趋恶化，车辙己经成为沥青 路面的主要病害。近年来，不同等级沥青路面的使用寿命一降再降，维修费用 节节攀升，行车的安全性、舒适性大打折扣。这些以非正常状态出现的路面病 害，已非传统的理念和思维方式所能解决。然而，从理论上讲，车辙病害出现 的主要原因，仍须归结于铺路沥青的高温性能未能满足路面的使用环境和交通 负荷，致使路面的沥青混凝土层在车轮的反复碾压下，产生了永久性变形和塑 性流动，逐渐形成了侧向流动变形。传统观念认为车辙主要发生在沥青路面的上面层。所以通常采用高温稳定性更好的高分子聚合物改性沥青混合料铺筑上面层，这在一定程度上提高了 路面的抗车辙能力。但经研究发现，即使是用改性沥青混合料铺筑的沥青路面，在行车使用若干年后车辙仍然会出现。国外的研究结果表明在经过一段时间的行车荷载作用后，出现压縮变形较为明显的是在路面的中、下面层。因此，如何提高中、下面层沥青混合料的抗车辙能力，就成了解决问题的关键。为此，国外以硬沥青作为中、下面层混合料的粘结剂，在解决车辙问题方面收到了较好的效果，很大程度上实现了人们的初衷。沥青是一种粘弹性材料，在温度较高时，会由弹性体向塑性体转变。如果沥青的高温性能不好，在高温条件下，其劲度模量将大幅度降低，抵抗变形的 能力急剧下降，导致路面出现车辙、拥包等永久性变形，从而降低路面的使用 寿命。为缓解路面车辙、拥包等流动性变形病害的发生，法国早在1960年代后期 就开始了硬沥青铺路的研究，并分别于1966年、1968年用针入度为40~50 1/10mm和20 30 1/10mm的硬沥青铺筑了试验路。用硬沥青铺路使路面车辙病害得到显著改善的效果，直接导致了硬沥青产 量的快速增加。资料显示1999年法国铺路用硬沥青的产量为3.9万吨，而2000 年则猛增到IO万吨。目前，法国把25r针入度小于25 1/10mm的沥青定义为铺路用硬沥青， 并按针入度指标把硬沥青分为三个等级即15~25、 10 20和5 10 1/10mm。 其中5 10 1/10mm等级的尚处于试验阶段，其它等级的已使用数年了。无论是聚合物改性沥青的规模化应用，还是高模量路面材料的尝试性使 用，都从不同的方面为车辙病害的解决以至根治发挥了应有的作用，丰富了人 们的认识，开阔了视野。然而，当前沥青界比较认可的途径，仍然是使用添加 了高分子聚合物改性剂的改性沥青，即通过提高沥青的高温粘度来提高沥青混 合料的高温稳定性。但是，改性沥青一般都价格昂贵、开发生产的技术要求高， 还要受基质沥青资源及品质等方面的限制，所以一般只用于上面层。用改性沥 青铺筑的路面，虽然车辙病害有所减轻，却是以大量资金、技术的投入为代价 的。如果某种沥青胶结料既具有抗车辙性能好、又具有价格低廉、原材料来源广泛、简便易得，必将更受欢迎。硬质道路沥青正是在这个背景下浮出水面的。在现有技术中，将硬沥青原料直接作为胶结料，比如US4371401提供了用 针入度为5 20 1/10mm、软化点为70 90"C的硬沥青与特定筛分的骨料制备高 模量沥青混合料，并认为为了提高抵抗低温开裂的性能，也可以加入聚合物进行改性。US5759250将针入度为0 25 1/10mm、软化点60°C以上的脱油沥 青或直馏沥青作为路面基层的胶结料，以提高道路的抗车辙能力。现有技术虽 然在一定程度上改善了路面抗车辙的能力，但由于对作为混合料粘结剂的沥青 没有进行任何加工或改良，这样的硬沥青，除具有硬的特点之外，其它方面的 性能是难以满足使用要求的，由此制备的沥青混合料铺筑的路面，初期可能具 有比较好的高温性能，却不具有好的低温性能、抗疲劳、耐老化等性能。因而， 对路面整体性能的提高是有限的，并且是短暂的。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种抗车辙能力强、与骨料的 粘附性好、抗老化能力强的硬质道路沥青组合物及其制备方法。该方法原料广 泛、简单易行、成本低。本专利技术的硬质道路沥青组合物，以重量计，组成包括基质沥青25% 45%,最好为28~43%; 硬沥青30% 40%,最好为33 43%; 软化剂15%~30%，最好为18%~28%; 化学改性剂0.4% 5%，最好为0.6%~4.5%。所述的高沥青质含量硬沥青的性质如下针入度为0 35 1/10mm之间， 最好为5 35 1/10mm;软化点为50 120°C，最好为55 120'C;溶解度不低于 90wt%。所述的硬沥青选自溶剂脱油硬沥青、减压深拔渣油、延迟焦化残渣、氧 化沥青、天然沥青和煤沥青中的一种或一种以上的混合物。所述的基质沥青可采用制备道路沥青时常用的沥青原料，本专利技术中优选的性 质如下针入度为36 80 1/10mm，最好为40 75 1/10mm;软化点为40 70 °C，最好为45 70"C。所述优选的基质沥青选自环烷基、环烷一中间基原油的减 压渣油、半氧化沥青及溶剂脱油沥青中的一种或一种以上的混合物。所述的软化剂可采用本领域常用的软化剂，优选如下性质的软化剂初馏点6大于38(TC，蜡含量(蒸馏法)小于4wt。/。，最好小于3wtM。所述的软化剂一般 为润滑油溶剂精制减四线、或减三线抽出油、溶剂脱沥青重脱沥青油、氧化脂 肪酸渣、乙烯焦油、处理后的催化裂化油浆中的一种或一种以上的混合物，芳 香分含量大于45wt。/。，最好大于50wt。/。。所述的软化剂还可以采用废旧机械油 和/或废旧润滑油。所述的化学改性剂为碱类、有机盐和无机盐中的一种或一种以上的混合物。 其中的碱类如KOH、 NaOH、 Ca (OH) 2中的一种或多种；有机盐、无机盐则 如环烷酸锌、环垸酸铁、硫脲、丁二酸酐、CaCl2中的一种或多种。所述的化学 改性剂为KOH、 NaOH、 Ca (OH) 2、环烷酸锌、环烷酸铁、硫脲、丁二酸酐、 CaCl2中的一种或多种。所述的高性能硬质道路沥青组合物的制备方法为将加热至流淌状态的硬沥 青、软化剂和基质沥青加入反应器中，在150 17CTC温度下剪切搅拌，然后加 入化学改性剂，经剪切搅拌后，得到硬质道路沥青。其中优选的制备方法如下将硬沥青和软化剂预混合后，在120 14(TC的 温度下预热共溶1~3小时；向上述混合物中加入基质沥青，控制反应温度为150 170°C，以2800 3500转/分的速度剪切搅拌10 20分钟；然后加入化学改性剂， 维持上述条件剪切搅拌10 20分钟，得到硬质道路沥青组合物。本专利技术的硬质道路沥青组合物，具有优异的高温稳定性、抗疲劳性能及与 骨料的粘附性，适中的低温性能，可用于铺筑大交通量、大轴重车辆通行的重 交通道路路面，以减轻路面车辙、拥包、疲劳开裂等常见路面病害的发生。当前， 一方面，由于能源短缺引起的原油高价位，迫使炼油企业在对原油 进行深度加工，获取尽可能多的马达燃料和化工原料的同时，也产生了越来越 多不能有效利用的下游产物。这些产物在现阶段，或作为生产电极的原料、或 被制作成水性燃料以低价位利用。更令人担忧的是，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬质道路沥青组合物，以重量计，组成包括：　基质沥青：２５％～４５％；　硬沥青：３０％～４３％；　软化剂：１５％～３０％；　化学改性剂：０．４％～５％；　所述的硬沥青的性质如下：针入度为０～３５　１／１０ｍｍ ；软化点为５０～１２０℃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴佩尊，宁爱民，李志军，刘树华，郭皎河，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]