[发明专利]一种复合改性沥青及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及道路材料领域，具体为一种适用于高温重载条件的复合改性沥青及其制备方法。 

背景技术

国内外几十年的高等级公路建设的实践表明，由于交通量、汽车载重量的不断增加和自然因素的影响，按现行路面设计体系和标准设计的沥青路面常常在远未达到设计使用年限时，就会出现沥青路面的早期破坏，其中车辙破坏为主要的破坏形式之一。因此，为了提高沥青路面的高温稳定性、延长道路的使用寿命，必须采用有效的改性增强方法和手段提高沥青路面的品质。 

目前用于改善沥青路面高温稳定性的途径主要由两类：一是通过对沥青混合料的矿料级配进行优化设计，要求既能有效利用粗集料的骨架嵌锁作用，又能充分发挥沥青胶浆和细集料的填充作用，最终形成嵌挤密实结构或骨架密实结构的沥青混合料类型。室内试验研究表明该类级配沥青混合料具有良好的高温性能，但是在实际工程中应用时还是存在一些问题，主要表现为实际工程中所采用的矿料的粒径和规格很难与室内研究过程中的情况相符；同时，虽然现行规范对于不同粒径规格的组成提出了推荐范围，但矿料的实际生产过程中其组成比例会出现较大的变异，导致实际生产的混合料矿料级配组成难以与配合比设计确定的优化配合比相符，无法达到预期目标。 

另外一种提高沥青混合料高温稳定性的途径是在沥青或沥青混合料中掺入各种改性剂材料，包括橡胶粉、丁苯橡胶（SBS）、抗车辙剂等，其中尤以SBS改性沥青的应用最为广泛，表明该类改性剂对于提高沥青混合料的高温稳定性具有良好的效果。但是，从目前SBS改性沥青在各等级公路中的应用情况来看，单独使用SBS改性沥青依然难以从根本上解决沥青路面的车辙问题。因此，开发一种高温性能更加优良的复合改性沥青材料，充分发挥各种改性剂的物化性能，并在不同层次上相互激发、相互补充，从而达到进一步提高沥青混凝土路用性能并延长使用寿命的目的，具有十分重要的意义。 

发明内容

从目前应用最为广泛的SBS改性沥青的使用情况来看，单独使用SBS改性沥青的路面在当前的高温重载条件下仍产生了较多剪切变形破坏，多数路面都出现了或重或轻的车辙、推移、拥包等病害，其中车辙是当前沥青路面病害的主要形式，占据着沥青路面病害的主要部分，在有些路面上车辙的严重程度可以达到数公里之长，行车安全性和舒适性也未得到很大的改善。 

本发明的目的是制备一种适用于高温重载条件下沥青路面的复合改性沥青，其具有优良的抗剪切变形性能，可减少沥青路面在高温重载条件下产生的车辙、推移、拥包等病害的发生。 

本发明的另一目的在于提供一种上述复合改性沥青的制备方法。 

为实现上述目的，本发明的技术方案是： 

一种复合改性沥青，其由基质沥青、热塑丁苯橡胶（SBS）、多聚磷酸、增溶剂、偶联剂组成，以上述组分总含量为100质量份，其中基质沥青为85～95质量份，热塑丁苯橡胶为2～5质量份，多聚磷酸为0.5～2.0质量份，增溶剂为0.5～10质量份，偶联剂为1～10质量份；所述增溶剂选自马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH）、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-MAH）、马来酸酐接枝聚乙烯（PE-g-MAH）中的一种或几种。 

所述热塑丁苯橡胶为线性结构或星型结构，为线性结构时，嵌段比PS/PB的质量比为30/70～40/60，平均分子量为8×104～12×104；为星型结构时，嵌段比PS/PB的质量比为30/70～40/60，平均分子量为14×104～30×104。 

上述适用于高温重载条件的复合改性沥青材料中，所述的基质沥青的25℃针入度值要求为60～80，单位为0.01mm。针入度为在25℃和5秒时间内，在100克的荷重下，标准针垂直穿入沥青试样的深度，以0.1mm为单位。 

所述多聚磷酸中H3PO4含量≥115%，密度2.060g/cm3，粘度约为35000CP。 

所述偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三（2-甲氧基乙氧基）硅烷。 

上述复合改性沥青的制备方法，首先将基质沥青加热熔化，向基质沥青中加入热塑丁苯橡胶和多聚磷酸，并均匀搅拌，再向其中加入增溶剂和偶联剂，将获得的混合物在高速剪切仪中高速剪切搅拌，剪切完成后将混合物放入烘箱中发育，将发育完成的混合物在高速剪切仪中继续高速剪切，得到所述的复合改性沥青。 

以上制备过程中温度优选为170～185℃。 

上述复合改性沥青的制备方法，优选包括以下步骤：