[发明专利]一种高性能沥青混合料及其制备方法

说明书

本发明公开提供了一种高性能沥青混合料及其制备方法，该高性能沥青混合料中包括BRA‑SBR复合改性材料，其中BRA‑SBR复合改性材料是由BRA和SBR复合而成，将其与基质沥青和集料进行混合得到一种高性能沥青混合料，该混合料具有极强的耐高温性能，以及极强的低温抗裂性，并且该混合料由于具有BRA和SBR，不仅能有效提高该混合料的抗车辙能力，还具有一定的水稳定性，提高了该混合料的耐久性能，延长了沥青路面的使用寿命。

技术领域

本发明涉及道路工程技术领域，更具体的说是涉及一种高性能沥青混合料及其制备方法。

背景技术

近年来，我国经济高速发展，交通行业进入快速发展的时期，我国高速公路的建设从上世纪80年代末从零发展至今，里程数已超过美国，跃升至世界之首。特别是沥青路面被大量运用于道路工程中，目前国内90％左右的高等级公路都是采用沥青路面结构，欧美等发达国家这一比例甚至达到95％。沥青路面有着诸多优点，如在施工完成后可以尽快开放交通，在行车过程中可减小车辆的振动及噪音，在使用寿命后期大中修及养护方便。但它具有明显的温度敏感性，高温易软，低温易脆。此外，随着社会的快速发展，公路交通显现出车流量剧增、大轴载交通运输越来越多等现象，面对诸多压力常规沥青路面已经很难适应现在的发展。利用改性沥青来提高沥青路面的各项性能，同时研究其改性机理一直是公路工程专业发展的方向之一。

近几年的实地调查显示，沥青路面使用寿命前期损坏现象在高速公路中十分常见，尽管施工过程中的人为因素难以忽略，但一个不容忽视的重要因素是沥青混合料的路用及力学性能较差。从这一现象可以看出，大多数传统沥青改性方法不能满足人们的预设效果，所以需寻找高低温性能俱佳的改性剂，探索最佳的改性方案来满足实际工程的需要。

在各种改性剂中，天然岩沥青因为其可以较好的与基质沥青结合且储量丰富不断受到道路工作者的青睐。其作为一种地质资源，是石油产品在复杂地质环境条件下产生的有机物。天然岩沥青储存在距离地表50米范围内，采掘便利，造价便宜，且原料呈固体状，可加工成粉末。制备天然岩沥青改性沥青时只需直投搅拌，控制好加工条件，改性工艺简便，投资小。成品改性沥青性质稳定，在实际工程中实用性更强。

天然岩沥青相比于传统改性剂有着自己的优势，其与石料的浸润性很强，粘附性及抗剥离性对基质沥青提高显著，有利于水稳定性优势的发挥。天然岩沥青对基质沥青的改善体现在多方面，在病害预防和延长寿命上效果显著，在承受一定时间交通荷载后，养护及大中修施工方便。但是在使用过程中未能大范围采用，是因为在众多优点中天然岩沥青美中不足，对沥青混合料低温抗裂性能的改善存在较大争议。目前，天然岩沥青作为改性剂已纳入规范，但在技术标准方面仍未建立可靠的指标，改性方法及控制条件未能明确，推广较为困难。

众所周知SBR可以显著改善基质沥青的低温性能，在聚合物改性沥青中使用较早的SBR改性剂和沥青的相容性比较好，其由于含有丰富的稠环芳烃，虽不能以分子级散开，但仍有少量进入基质沥青网络中，在制备改性沥青时如果SBR出现上浮，通过人工搅拌就能使其均匀分散。通过调查研究SBR可分成乳液聚合和溶液聚合两类，均是通过共聚丁二稀和苯乙烯得到的一种合成橡胶，并且SBR改性剂已大量应用于沥青改性且工艺成熟。由SBR和沥青共混而成为SBR改性沥青，其低温性能显著提升，这是因为SBR分子量较大(10万～150万)，属于高分子线性材料，重要的是玻璃化温度低至-50℃，添加到基质沥青后，改性沥青平均分子量增大。

通过显微镜观察，SBR与基质沥青可形成表面积很大的镶嵌结构，致使其具有较高的表面能。从SBR改性沥青微观结构可以看出SBR以2～5微米粒径均匀分布，由于对芳香分的选择性吸附，使沥青两相间更容易融合，沥青中分子的移动遇到阻碍。同时温度降低，沥青组分液-固相转变速度加快，塑性性能快速减弱，受到荷载时，微裂缝随之出现，而SBR微粒可以起到增韧增塑的作用，抵消一部分荷载效应，阻碍微裂隙的进一步扩展。因此SBR改性沥青的性能相对较好，尤其是在较低温度下能表现出良好的柔韧性、延展性和抗裂性。