[发明专利]一种低滚阻改性沥青混合料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低滚阻改性沥青及其制备方法；所述改性沥青包括粘结剂，弹性体共混物，多壁碳纳米管，高分子材料内部润滑剂，橡胶交联剂，氯化亚锡硫化助剂。所述制备方法包括：1)首先将溶聚丁苯橡胶破碎成粗颗粒，与热塑性弹性体等比例混合后，搅拌均匀，然后将均匀混合物粉碎，得到细分聚合物弹性体；2)将步骤1)中的细分聚合物弹性体、羟基多壁碳纳米管、高分子润滑剂按比例混合，然后高速搅拌均匀，得到低损耗因子沥青改性剂；3)将粘结剂加热到一定温度，然后加入步骤2)中的低损耗因子沥青改性剂，研磨至无颗粒，最后再加入等比例的交联剂和硫化助剂、搅拌，即得。本发明在保证高复数模量的情况下，大幅度改善了沥青的低滚阻性能。

技术领域

本发明涉及建筑节能材料技术领域，具体的，涉及一种低滚阻改性沥青混合料及其制备方法。

背景技术

随着高等级公路建设发展，至2016年底中国高速公路通车总里程已经达到 13.5万公里，居世界首位。各种聚合物改性沥青得到普遍应用，沥青路面的路用性能得到大幅度改善，但是对节能减排绿色长寿命运行的沥青路面还研究甚少。根据国家节能、环保、低碳、绿色的交通发展战略，以及人们对节能环保意识的提高，对路面新材料提出了更多的功能性要求，比如行驶车辆的燃油消耗、汽车尾气污染问题、车辆行驶噪音以及对沥青路面的耐久性等问题期望越来越高。

沥青混合料是一种常见的用于道路建设的复合材料，主要由沥青、粗骨料、细骨料、矿粉组成，有的还加入聚合物和木纤维素；由这些不同质量和数量的材料混合形成不同的结构，并具有不同的力学性质，采用沥青混合料铺设的路面力学性质除了与路面结构有关外，还与采用的沥青的分子结构十分相关，在重复荷载作用下，沥青内部动态生热，随着温度升高，导致沥青材料弹性模量降低，损失模量增加，沥青由弹性向粘性转变，易产生流动变形，集料颗粒产生位移，形成永久变形，沥青路面产生车辙病害。

基于以上问题，可通过对沥青材料的改性，制备低损耗因子的低滚阻改性沥青材料，进而制备沥青混合料，铺筑节能减排、低碳绿色、抗车辙的长寿命沥青路面具有重要的现实意义。

汽车轮胎的滚动阻力，又称轮胎的滚动损失，根据专业测试证明，当汽车以100km/h 的速度匀速行驶时，所受阻力主要是由空气阻力、内部部件机械摩擦阻力和轮胎滚动阻力组成，其比例为60％、15％、25％，可见汽车四分之一的油耗用于克服滚动阻力。有资料表明，汽车在驶过程中，轿车或轻型载重汽车 3.4％-6.6％的燃油消耗用于克服滚动阻力，对重载汽车12.4％-14.5％的燃油消耗用于克服滚动阻力，汽车的滚动阻力降低10％，轻型轿车将节约燃油1.2-1.5％，重载汽车节约燃油4.0-5.0％。如果在经济发达地区，以此低损耗因子的改性沥青铺设4万公里的低滚阻高速公路，日平均车流量按3万车次计算，油耗按10公斤/100公里计算，公路运营按300天/年计，节省燃油按4％计，那么每年可节约汽柴油约180万吨，相当于一个500万吨级油田的原油产量，可减少温室气体二氧化碳排放约430万吨，是一个非常有效的节能减排措施，实现公路的绿色运营。

目前高速公路采用的各种改性沥青，如SBS改性沥青、SBR改性沥青、高模量PE改性沥青、橡胶轮胎粉改性沥青等材料，通过对中国石油大学(华东)重质油研究所、山东建筑大学道路工程实验室等相关研究检测机构，针对改性沥青流变性能的SHRP试验近三万组数据调查统计，结果表A所示：

表A沥青及改性沥青SHRP试验数据统计

从表A可以看出，虽然各种改性沥青的复数模量比基质沥青高，但是这些改性沥青的相位角变化不大，都在在60-80°之间。即使是高模量改性沥青虽然改性沥青的复数模量有大幅度提高，具有良好的抗车辙能力，但是相位角仍然在 60-80°之间，说明粘性模量与弹性模量的比值较大，损耗因子较大，动态生热较高，根据能量守恒定律，行驶车辆的能耗较高，另外改性沥青的动态生热高，在重复荷载的作用下，沥青路面内部温度升高易产生流动变形，集料颗粒发生位移形成永久变形，产生车辙病害。