一种沥青改性剂及其工业生产方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种沥青改性剂及其工业生产方法与应用，该沥青改性剂由改性硫磺和赤泥颗粒均匀混合而成且其工业生产方法包括步骤：一、改性硫磺制备：硫磺熔融和硫磺改性；二、赤泥颗粒添加；改性硫磺为在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物改性后制得的改性硫磺，烯烃类改性剂与硫磺的重量比为2～6︰100，赤泥颗粒与硫磺的重量比为10～30︰100；沥青改性剂应用过程如下：Ⅰ、原料预热；Ⅱ、拌合：将预热后的沥青改性剂、矿料与基质沥青拌合。本发明专利技术所采用沥青改性剂生产过程简单、造价低且不可燃、使用安全、性能优良，生产和应用过程中大气污染物排放量少，改性后沥青混凝土的综合性能优良，并能对工业废料赤泥进行有效利用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种沥青改性剂及其工业生产方法与应用，该沥青改性剂由改性硫磺和赤泥颗粒均匀混合而成且其工业生产方法包括步骤：一、改性硫磺制备：硫磺熔融和硫磺改性；二、赤泥颗粒添加；改性硫磺为在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物改性后制得的改性硫磺，烯烃类改性剂与硫磺的重量比为2～6︰100，赤泥颗粒与硫磺的重量比为10～30︰100；沥青改性剂应用过程如下：Ⅰ、原料预热；Ⅱ、拌合：将预热后的沥青改性剂、矿料与基质沥青拌合。本专利技术所采用沥青改性剂生产过程简单、造价低且不可燃、使用安全、性能优良，生产和应用过程中大气污染物排放量少，改性后沥青混凝土的综合性能优良，并能对工业废料赤泥进行有效利用。【专利说明】一种沥青改性剂及其工业生产方法与应用
本专利技术属于道路材料
，尤其是涉及一种浙青改性剂及其工业生产方法与 应用。
技术介绍
现代公路交通轴载重、流量大、胎压高，对路面的质量提出了更高的要求。而优质 浙青是确保路面性能优良的关键。由于优质油源的日益紧缺，特别是上世纪70年代石油危 机发生以来，石油油价大涨，供应日益紧张。近年来中东和北非地区局势持续动荡，导致世 界石油生产出现了前所未有的危机，进一步加剧了浙青的匮乏。据2006年第四届中国浙青 大会预计，我国2006年浙青混合料的消费量约为1. 5亿吨，到2025年将达到4亿吨，按照 5%的浙青用量计算，2006年的浙青消费量为750万吨，而到2025年将达到2000万吨。如 何满足浙青的使用要求和提高浙青的使用品质，是道路工作者、改性浙青厂家和材料工作 者普遍关心的课题。而浙青的改性是解决这一问题的有效途径，也是合理利用资源，实现可 持续发展的必由之路。 对浙青进行改性由来已久，一般主要是采用高聚物、表面活性剂、抗老化剂等外加 添加剂的方式进行改性。早在1873年，英国就申请了橡胶改性浙青专利。到目前为止，改 性浙青种类已有上百种之多，形成知名品牌的有Novophalt、壳牌（Shell)、埃索（Esso)、科 氏（Koch)、加德士等，其先后推出了成熟的改性浙青加工技术或改性浙青产品。 早在20世纪初，人们发现在浙青混合料中加入硫磺能够改善混合料的物理结构 和力学性能。而硫磺为来自于石油和天然气脱硫而产生的副产品，处于严重的供大于求局 面。早在1900年，人们就已开始用硫磺来改性浙青，提高浙青混合料路面的性能，但由于硫 磺价格高涨，以及硫磺改性浙青混合料在生产过程中释放H 2s等含硫气体的问题，制约了硫 磺改性浙青技术发展。直到20世纪80年代初期，美国洛克邦得公司研究生产的硫磺改性剂 SEAM(sulphur extended asphalt modifier)较好地解决了生产过程中含硫气体排放问题， 而且其价格低廉、使用方便，使硫磺改性浙青技术再次得到较广泛应用。SEAM在150°C以下 不产生H 2S和S02，硫蒸汽的浓度也很低，对环境污染比其它改性剂要少许多。与其它常规 浙青相比，使用SEAM改性浙青混合料的路面几乎看不到泛油现象，强度、耐久性和抗车辙 性能明显提高，道路的使用寿命延长。对一些由质量较差石料组成的浙青混凝土，适量添加 SEAM则对其有明显的补强作用，特别是现在重交通、超载交通普遍情况下，虽然有些路段表 面层使用了改性浙青，但仍然出现了严重的早期破坏，其原因之一就是中、底面层的高温稳 定性不佳造成的。我国对SEAM浙青路面的研究应用相对较晚，直到2000年才在天津修筑了 SEAM改性浙青试验路，其后在黑龙江也修筑了试验路，并取得了良好的效果，但总体上应用 规模较小，研究也不够系统、全面。随着石油价格和浙青价格的不断上涨，SBS、SBR改性浙 青的价格也快速攀升，大大增加了浙青路面的工程投资。因此，寻找价格较低而改性效果较 好的改性剂和改性浙青已成为目前浙青路面材料研究和公路建设投资业主关注的课题。而 在众多的改性剂中，硫磺改性剂再次受到人们的重视。 目前，我国仍处于公路建设大发展时期，随着多条高等级公路的陆续投入使用，其 交通量及轴载的日益增加，不少高等级公路路面功能正逐步退化，有的仅2?3年就出现早 期破坏，使用寿命大大降低。其中浙青路面水损害成为公路的严重病害之一。由于在公路投 入营运后，这种病害来得快，发生早，因而在近几年浙青路面设计研究中已给予了足够的重 视。在季节性冰冻地区和多雨潮湿地区，浙青路面更易产生松散、坑槽等水损害破坏形式。 在高温季节，大型车辆及超载路段，车辙已成为浙青路面最严重的破坏形式之一。浙青路面 低温裂缝也普遍存在。为了减轻浙青路面这些病害，满足高速行驶的舒适性、安全性和经济 性，就必须改善和提高浙青混合料的路用性能，从而提高道路的使用性能，该使用性能包括 浙青路面的低温抗裂性能、高温性能和表面性能。然而上述浙青混合料的性能要求往往相 互矛盾。为了提高高温抗车辙能力，尽量多采用粗集料，减少用油量，采用较稠浙青，但这种 混合料易产生低温开裂。而提高低温抗裂性能，则要求增加用油量，采用较密级配集料，较 稀的浙青，但其易出现车辙、泛油、鼓包。现代公路要求高质量、长寿命，对开发新材料提出 了更高的要求。从大量路面结构损坏原因的调查分析来看，浙青及其混合料的品质不高是 主要原因之一。要解决这一问题，必须从改善浙青路面性能和改善浙青混合料的性能以及 配合比设计来着手。SBS改性浙青虽然具有其它浙青无可比拟的优越性，但是其造价昂贵， 生产工艺复杂，在我国仅仅适用于一些高等级公路的中、上面层以及一些特殊工程，还难以 大规模推广、应用。有研究发现，硫磺改性浙青混合料可以改善浙青混合料各方面的性能， 并且比SBS改性浙青经济，应用硫磺改性浙青混合料有很大的优越性。 由于石油浙青成份复杂，硫磺与浙青所发生的反应非常复杂，目前国内外对硫磺 改性浙青混合料作用机理研究较少，根据试验研究过程中的大量观测，一般认为硫磺改性 浙青作用机理为：浙青中掺入硫磺颗粒并充分搅拌均匀后，硫磺分散在浙青中生成细微的 结晶颗粒，一方面这些结晶颗粒与浙青相互吸附，起到类似填料的作用，约束了混合料中自 由浙青的移动，从而提高了浙青的高温抗变形能力；另一方面硫磺与浙青都是石油工业产 品且均为粘、弹性材料，其物理、力学性能相近，具有很好的配伍性，硫磺可代替一部分浙青 与矿料相互作用，在混合料中充当结合料的作用，可代替等体积的浙青并与浙青一起共同 在混合料中发挥胶结料的作用。 SEAM可全方位的提高基质浙青混合料的质量，使其路用性能完全可以和SBS聚合 物改性浙青混合料相媲美。卓越的高温抗车辙性能是经SEAM改性后浙青混合料的突出特 点，其成本低廉的优势更是其他改性手段所不能够比拟的。与常规浙青混合料相比，SEAM改 性浙青混合料具有以下优点：第一、SEAM中的硫磺使浙青混凝土结构增强：在70°C以下硫 磺是固体，随着时间的增长与浙青部分化学结合形成结晶，从而使结构增强，稳定度提高； 尤其改善高温稳定性比较明显，同一级配的混合料比SBS改性浙青混合料动稳定度要高很 多，是不改性混合料的3倍以上，而且不会产生泛油现象。第二、SEAM浙青混合料路面，在不 降低低温抗裂性的前提下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沥青改性剂，其特征在于：由改性硫磺和赤泥颗粒均匀混合而成；所述改性硫磺为在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物进行改性后制得的改性硫磺，所添加烯烃类改性剂与所述硫磺的重量比为(2～6)︰100，所述烯烃类改性剂为低密度聚乙烯、热融性聚氨酯、二聚环戊二烯和环戊二烯中的一种或两种；所述赤泥颗粒与所述硫磺的重量比为(10～30)︰100；所述赤泥颗粒的粒径≤0.1mm；所述硫磺改性添加物为纳米颗粒或混合添加液，所述混合添加液为由金属化合物与水均匀混合成的混合液；当所述硫磺改性添加物为纳米颗粒时，所添加纳米颗粒与所述硫磺的重量比为(5～9)︰100；所述纳米颗粒为FeCl2颗粒、CuSO4颗粒或金属氧化物纳米颗粒；当所述硫磺改性添加物为混合添加液时，配制所述混合添加液用的金属化合物与所述硫磺的重量比为(5～9)︰100；所述金属化合物为金属氧化物纳米颗粒、FeCl2或CuSO4。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟昭，代军，赵世龙，杨云，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61