一种沥青轻组分预补填料及其应用方法技术

本发明专利技术涉及一种沥青轻组分预补填料，包括：沥青轻组分，所述沥青轻组分的质量占沥青质量的0.5％-10.0％；载体，所述载体为油页岩残渣颗粒，用来吸附所述沥青轻组分。本发明专利技术的应用可以显著降低由于老化效应的危害，借助于富含微观孔隙的油页岩残渣颗粒吸附适量的油分，并将其在混合料中均匀分散，对损失的轻组分(油分)进行持续、动态的补充，维持沥青组分比例在合理的范围，从而使得沥青保持应有的良好品质，进而改善沥青混合料的各项路用性能。对本发明专利技术的填料的合理应用可以显著提高沥青混合料的常规路用性能，提高沥青路面的使用品质。

【技术实现步骤摘要】
一种沥青轻组分预补填料及其应用方法
本专利技术属于沥青混合料耐久性及路用性能相关
，具体而言提出了一种沥青轻组分预补填料及其应用方法。
技术介绍
沥青混合料是一种复合材料，主要由沥青、粗骨料、细骨料、填充料组成，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。沥青及沥青混合料在热拌热铺施工过程中及投入使用后在外界热、光、氧等作用下会发生老化效应。具体而言，沥青中的轻质组分，即油分(具体为芳香分和饱和分)会发生转化和散失，其中转化效应为轻质组分转化为沥青质和胶质，导致沥青变脆变硬，混合料的低温性能及水稳定性能将会产生降低，沥青路面的使用品质受到严重影响。
技术实现思路
本专利技术要解决现有技术中的技术问题，提供一种沥青轻组分预补填料及其应用方法。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案具体如下：一种沥青轻组分预补填料，包括：沥青轻组分，所述沥青轻组分的质量占沥青质量的0.5％-10.0％；载体，所述载体为油页岩残渣颗粒，用来吸附所述沥青轻组分。在上述技术方案中，所述载体的粒径为0.01mm-1.0mm。在上述技术方案中，所述载体的粒径为0.075mm或者0.15mm或者0.3mm或者0.6mm。在上述技术方案中，所述沥青轻组分的质量占沥青质量的1.0％或者1.5％或者2.0％或者2.5％或者3.0％。一种上述的沥青轻组分预补填料的应用方法，包括以下的步骤：与常规沥青混合料外掺剂的添加方式相同，在混合料搅拌环节中直接添加，借助于混合料在搅拌过程中矿料的切削作用使得沥青轻组分预补填料均匀的分散到混合料中。本专利技术的有益效果为：本专利技术的应用可以显著降低由于老化效应的危害，借助于富含微观孔隙的油页岩残渣颗粒吸附适量的油分，并将其在混合料中均匀分散，对损失的轻组分(油分)进行持续、动态的补充，维持沥青组分比例在合理的范围，从而使得沥青保持应有的良好品质，进而改善沥青混合料的各项路用性能。对本专利技术的填料的合理应用可以显著提高沥青混合料的常规路用性能，提高沥青路面的使用品质。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1、图2、图3、图4分别是老化作用对沥青针入度、粘度、低温粘结性能、流变特性等的影响效果，从而明确老化作用对沥青性能的影响效果，证明开发沥青轻组分预补填料的必要性。其中，图1为老化对针入度的影响效果示意图；图2老化对粘度的影响效果示意图；图3老化对低温粘结性能的影响效果示意图；图4老化对低温流变性能的影响效果示意图。图5为第一个实施例中的以油页岩残渣为载体的沥青轻组分预补填料示意图。在混合料搅拌过程中可将本种材料均匀分散到混合料中即可发挥显著改善效果。图6、图7、图8、图9为不同粒径的油页岩残渣颗粒示意图。基于不同粒径的吸附、释放轻组分(油分)的能力及对混合料级配的影响效果可以确定本专利技术中所采用的油页岩残渣颗粒的粒径。其中，图6为粒径为0.6mm的油页岩残渣颗粒示意图；图7为粒径为0.3mm的油页岩残渣颗粒示意图；图8为粒径为0.15mm的油页岩残渣颗粒示意图；图9为粒径为0.075mm的油页岩残渣颗粒示意图。图10为沥青油分补充量的确定方法示意图。在确定了油分补充量以后，根据油页岩残渣吸附轻组分(即油分)的能力即可判定本专利技术(沥青轻组分预补填料)的添加量。具体实施方式本专利技术的专利技术思想为：本专利技术基于现有技术中的工程问题，基于油页岩在炼油过程中所产生的大量丰富的微观孔隙结构，经过预先吸附轻组分的过程及后续处理过程制备沥青轻组分预补填料，在沥青混合料制备的过程中以一种外掺剂的形式加入，使其以均匀分散到沥青混合料中，在混合料施工及投入使用过程中持续释放轻组分，维持沥青中轻组分的合理比例，保证沥青的优良工程性能。现有工程经验及研究成果均明确表明，沥青老化的本质为沥青组分中芳香分及饱和分等轻组分(即油分)发生转化和散失，导致沥青组分中胶质和沥青质百分含量显著增高，沥青变脆变硬，沥青的低温技术性能显著下降，进而导致沥青混合料低温抗裂能力、抗水害能力等路用性能大幅度下降，沥青路面的使用品质遭到严重影响。由此可见，寻求相应的技术手段维持沥青中组分比例的平衡、保持沥青具有良好的工程性质具有重要意义。本专利技术开发了一种沥青轻组分预补填料，借助于油页岩在提炼石油的过程中所产生的大量微观孔隙结构吸附适量的轻组分材料，制备沥青轻组分预补填料，将该种材料人为添加到沥青中后，该种材料可在沥青内部持续、动态的释放轻组分(油分)，该释放行为可对沥青在施工过程中等老化环节中损失的轻组分进行合理的补充，从而使得沥青的四种组分维持在合理范围内，保证沥青具有良好的工程性质。为了验证开发本专利技术技术的必要性，申请人经过室内实验设计模拟沥青在热存储、热拌、热运输、热摊铺等施工环节中的受热效果，并对其老化效应进行了定量评价，结果表明沥青经过施工阶段的热老化效应后沥青的基本参数发生了显著衰减，具体而言针入度变化幅度为40.6％，粘度变化幅度为30.8％，低温粘结强度衰减50％，同时沥青高低温流变效果均产生了显著的衰减效应，各项试验数据整理后见图1-图4，由此可知，沥青在施工过程中所发生的老化效应导致沥青的工程品质发生了显著的衰减，而发生衰减的根本原因为沥青中的轻质组分在一系列热效应下发生了转化，轻质组分比例降低。为了保证沥青在使用过程中保持优良的工作性能，必须采取相应的措施保证沥青中轻质组分的合理比例。本专利技术采用富含微观孔隙的油页岩残渣颗粒预先吸附适当比例的轻质组分制备沥青轻组分预补填料，在混合料制备过程中将其均匀分布于沥青混合料中，在沥青轻组分发生转化的过程中能对轻组分进行持续的、动态的补充，维持沥青轻组分合理比例，保证沥青的工程品质。以下为结合附图对本专利技术做进一步描述，并结合实例对本专利技术做进一步说明：图1、图2、图3、图4表明了老化作用对沥青工程性质的严重削弱效果，证明了开发本专利技术的必要性及紧迫性。以某70号沥青针入度测试结果为例，经过老化作用后，针入度显著降低，沥青标号严重下降，由原来的70号沥青变为40号沥青，相关的技术性能也大幅度下降。确定吸附轻组分的载体：如果直接将轻组分(油分)混入到老化后的沥青中，外来油分会在混合料搅拌过程中所发生的薄膜老化作用下大量、快速损失且有影响沥青初期粘附性的可能，所以必须将油分材料隐藏到某一载体中，在沥青加热过程中，隐藏的油分将持续释放，从而形成持续补充效果。经过调查研究发现，油页岩在提炼石油的过程中产生了大量微观孔隙结构，导致自身具有较强的吸附轻组分(油分)的功能，所以本专利技术中的轻组分(油分)载体最终确定为油页岩残渣颗粒，如图5所示。确定吸附载体颗粒大小：油页岩残渣颗粒的大小的确定取决于该残渣吸附轻组分(油分)、释放轻组分(油分)的能力。本实施例采用0.075mm的油页岩残渣颗粒为吸附轻组分(油分)的载体的粒径。制备过程中先将大粒径油页岩残渣进行破碎处理，然后通过筛分工艺筛选出适用于本专利技术的轻组分(油分)吸附载体。确定轻组分(即油分)回添量：以某70号沥青为例，其针入度为70(0.1mm)左右，经过老化作用后，其针入度变为40(0.1mm)左右，采用针入度逼近的方法，对老化后的沥青样本添加1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％的轻组分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沥青轻组分预补填料，其特征在于，包括：沥青轻组分，所述沥青轻组分的质量占沥青质量的0.5％‑10.0％；载体，所述载体为油页岩残渣颗粒，用来吸附所述沥青轻组分。

【技术特征摘要】
1.一种沥青轻组分预补填料，其特征在于，包括：沥青轻组分，所述沥青轻组分的质量占沥青质量的0.5％-10.0％；载体，所述载体为油页岩残渣颗粒，用来吸附所述沥青轻组分；所述沥青轻组分预补填料，在沥青混合料制备的过程中以一种外掺剂的形式加入，使其以均匀分散到沥青混合料中，在混合料施工及投入使用过程中持续释放轻组分，维持沥青中轻组分的合理比例。2.根据权利要求1所述的沥青轻组分预补填料，其特征在于，所述载体的粒径为0.01mm-1.0mm。3.根据权利要求2所述的沥青轻组分...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑传峰，马壮，许雅智，郑一峰，许晓慧，吕丹，张婷，赵群，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22