一种沥青改性剂、沥青混合料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种沥青改性剂、沥青混合料及其制备方法。该沥青改性剂以废弃织物为原料加工而成，设定沥青混合料中的集料最大公称粒径为r，所述沥青改性剂的长度尺寸在2πr～4πr范围内，其横截面积≤0.01mm2。本发明专利技术根据废弃织物具有良好弹性、抗剪切、抗拉伸、耐高低温和沥青相容等特点，基于宏观捆绑粗集料的原理，设计了由废弃织物加工而成的具有一定长度尺寸的沥青改性剂，不仅从性能方面实现了与聚合物改性剂相近的改性效果，而且为大规模消纳废弃织物提供了方向，减少了聚合物改性剂的应用，具有良好的经济、环保双重效益。

【技术实现步骤摘要】
一种沥青改性剂、沥青混合料及其制备方法
本专利技术属于道路工程和环境保护
，具体涉及一种沥青改性剂、沥青混合料及其制备方法。
技术介绍
道路领域作为传统的资源消耗行业，尤其沥青道路行业每年消耗大量的石化制品，包括沥青、聚合物等化工材料，不仅消耗了大量自然资源，而且产生了一定的环境污染。如何解决沥青道路发展与节能环保矛盾成为摆在国内外沥青道路从事人员必须解决的问题。目前废弃资源再生是缓解发展与节能环保矛盾的一个重要方向。我国不仅是纺织大国，也是人口大国，每年不仅消耗大量棉纺织品，而且产生大量棉纺废弃品，如由棉、毛、化纤等制造的废弃衣物。而对于这些废弃衣物，目前国内外尚没有科学、环保的大规模处置办法。可不难发现棉、聚酯纤维、涤纶、锦纶、维纶等材料具有良好的弹塑性、耐高低温、抗剪切、抗拉伸以及与沥青相容性等特点，与纯粹化工合成且用于沥青改性的SBS、SBR等聚合物十分相似。若将以棉、聚酯纤维、涤纶、锦纶、维纶等材料为主要成分的废弃织物应用于沥青改性，不仅能够大规模消纳这类废弃织物，而且也可以为替代化工合成用于沥青改性的聚合物提供方向。因此，研究与开发一种废弃织物为原材料，改性效果与SBS、SBR等聚合物相当的沥青改性剂非常必要，意义重大，影响深远。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种沥青改性剂、沥青混合料及其制备方法，旨在解决沥青道路发展与节能环保的矛盾问题。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术公开了一种沥青改性剂，该沥青改性剂是以废弃织物为原料加工而成的具有一定长度尺寸的改性剂，设定沥青混合料中的集料最大公称粒径为r，则所述沥青改性剂的长度尺寸在2πr～4πr范围内，其横截面积小于或等于0.01mm2。进一步地，所述废弃织物的材料为纯棉、聚酯纤维、涤纶、锦纶、维纶中的一种或两种以上的组合。优选地，所述沥青改性剂的长度尺寸分布在2πr～4πr范围内服从正态分布，其公式如下，其中(μ，σ)参数根据沥青混合料中的集料级配设计的集料最大公称粒径尺寸和最大尺寸的一档集料所占比例数据计算而得，x是指沥青改性剂的长度，μ是指沥青混合料中集料最大公称粒径值，σ是指沥青混合料中最大尺寸的一档集料所占集料总量的比例值。本专利技术利用上述沥青改性剂制得一种沥青混合料，该沥青混合料由集料、沥青以及所述的沥青改性剂制备而成。优选地，所述沥青改性剂在沥青混合料中的质量百分比为0.1％～1％。本专利技术还提供所述沥青混合料的制备方法，该方法包括如下步骤：步骤1，将所述沥青改性剂与加热后的集料一起拌和，所述沥青改性剂的加入量按照占沥青混合料质量百分比为0.1％～1％计算；步骤2，向前述拌和后的物料中加入沥青，继续拌和后制备获得所述沥青混合料。优选地，所述步骤1中沥青改性剂与集料拌和的时间为：室内拌和缸为120～180s，现场拌和站为15～30s。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1，本专利技术中的沥青改性剂以废弃织物为原材料，改性效果与SBS、SBR等聚合物相当，消除了SBS、SBR等聚合物改性剂存在的缺点：成本较高；而且在合成这些聚合物的过程中消耗了大量的能源、资源，并且产生废水、废气等污染。2，本专利技术基于改性剂宏观联接两个最大公称粒径粗集料的原理，设计了由废弃织物加工而成的一定尺寸的沥青改性剂，不仅从性能方面实现了与聚合物改性剂相近的改性效果，而且为大规模消纳废弃织物提供了方向，减少了聚合物改性剂的应用，具有良好的经济、环保双重效益。3，本专利技术引用了正态分布的理念，建立了集料公称粒径、最大尺寸一档集料比例与改性剂的长度尺寸、尺寸分布的关系。具体实施方式以下通过具体实施例对本专利技术的技术方案进行详细阐述。实施例1本实施例中的沥青改性剂将应用于AC-13C型沥青混合料，集料最大公称粒径r为1.3cm。改性剂为棉和涤纶成分各占50％的废弃织物，该废弃织物经过织物冲击粉碎机粉碎和电动筛分机筛分后，根据2πr～4πr分布范围，加工后的改性剂长度尺寸范围控制在8.16-16.3cm之间，直径为0.05mm。本实施例以SMA-13级配沥青混合料为研究对象，对SBS改性沥青混合料和本专利技术沥青混合料的性能进行研究。SBS改性沥青混合料和本专利技术沥青混合料的主要材料组成相同，参见表1。其中的集料为矿料玄武岩，占混合料总质量的百分比为94.1％，沥青分别为SBS改性沥青和本专利技术中加入沥青改性剂的改性沥青，占混合料总质量的百分比为5.9％。其中，沥青改性剂用量占沥青混合料总质量的0.4％。表1，沥青混合料组成另外，SBS改性沥青混合料掺用0.3％木质素纤维，本专利技术的沥青混合料不掺用木质素纤维。本专利技术沥青混合料中的沥青改性剂为棉和涤纶成分各占50％的废弃织物，尺寸范围在8.16-16.3cm之间，直径0.05mm。根据矿料的级配情况，集料最大公称粒径为1.3cm，最大尺寸一档集料的比例为0.007，因此沥青改性剂的尺寸分布参数(μ,σ)为(1.3，0.007)，沥青改性剂长度尺寸分布根据如下公式计算：沥青混合料中矿料的级配数据参见表2。表2，矿料组成沥青混合料的制备：SBS改性沥青混合料采用现有技术中常规热拌沥青混合料的工艺方法制备。本专利技术沥青混合料则是与热集料拌和180s后，再加入沥青继续拌和制备得到。具体过程为：根据沥青混合料集料加热的常规要求，对集料进行加热，然后将本专利技术中制备的沥青改性剂与加热后的集料一起拌和，所述沥青改性剂的用量为沥青混合料总质量的0.4％；其中，沥青改性剂与集料拌和的时间为180s。最后，向前述拌和后的物料中加入沥青，继续拌和后制备获得所述沥青混合料。对于制备的SBS改性沥青混合料和本专利技术的沥青混合料分别通过马歇尔成型试验、水稳定性试验、高温稳定性试验、间接拉伸疲劳试验进行两者的性能对比，数据结果参见表3—表6。表3，马歇尔成型试件对比表4，沥青混合料水稳定性测试结果表5，沥青混合料高温稳定性测试结果表6，混合料的间接拉伸疲劳寿命测试结果上述试验结果表明：本专利技术沥青混合料与SBS改性沥青混合料实现了相同的压实效果和马歇尔试验结果。并且，两种混合料在水稳定性、高温稳定性方面也表现出相近的性能。在抗疲劳性能方面，本专利技术沥青混合料优于SBS改性沥青混合料。实施例2本实施例以SMA-13级配沥青混合料为研究对象，将本专利技术沥青混合料与常规废弃织物沥青混合料的性能进行对比研究。本专利技术沥青混合料与常规废弃织物沥青混合料，这两种沥青混合料所采用的集料均为矿料玄武岩，占混合料总质量的百分比为94.1％，其余均为改性沥青，占混合料总质量的百分比为5.9％，改性沥青中的沥青改性剂为相同原料的废弃织物，废弃织物占混合料总质量的百分比均为0.4％。两种沥青混合料的不同之处在于：废弃织物的处理方式不同。本专利技术沥青混合料中的废弃织物粉碎后加工成一定的线型尺寸，其长度尺寸在2πr～4πr范围内并在该数据范围内服从正态分布，其横截面积小于或等于0.01mm2，其中r为沥青混合料中的集料最大公称粒径。具体为：根据2πr～4πr分布范围，加工后的改性剂长度尺寸范围控制在8.16-16.3cm之间，直径为0.05mm。长度尺寸在8.16-16.3cm之间服从正态分布，其中尺寸分布参数(μ，σ)为(1.3，0.007)。沥青改性剂长度尺寸分布根据如下公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沥青改性剂，其特征在于：该沥青改性剂以废弃织物为原料加工而成，设定沥青混合料中的集料最大公称粒径为r，所述沥青改性剂的长度尺寸在2πr～4πr范围内，其横截面积≤0.01mm2。

【技术特征摘要】
1.一种沥青混合料，其特征在于：该沥青混合料由集料、沥青以及沥青改性剂制备而成；所述沥青改性剂以废弃织物为原料加工而成，所述沥青混合料中的集料最大公称粒径为r，所述沥青改性剂的横截面积≤0.01mm2；所述沥青改性剂的长度尺寸分布在2πr～4πr范围内服从正态分布，其公式如下，其中(μ，σ)参数根据沥青混合料中的集料级配设计的集料最大公称粒径尺寸和最大尺寸的一档集料所占比例数据计算而得，x是指沥青改性剂的长度，μ是指沥青混合料中集料最大公称粒径值，σ是指沥青混合料中最大尺寸的一档集料所占集料总量的比例值。2.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗芳艳，王晓杰，闫国杰，刘钢，李军代，马利志，邱轶，邓国民，袁月，李交，夏庆宇，王腾飞，徐韵淳，李俊，姚凯，周维维，钱婷，
申请(专利权)人：上海浦东路桥建设股份有限公司，上海浦东路桥沥青材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31