一种硫磺改性沥青混合料配方及其施工工艺组成比例

一种硫磺改性沥青混合料，用于铺设沥青路面，其改性颗粒的配方为：硫磺５０－９９．９９％，碳０－４９％，烟雾抑制剂０．０１－１％和增塑剂０－３％，其施工工艺为拌和温度不高于１５０℃，碾压温度不低于９０℃，本发明专利技术可有效降低施工过程的有害气体，大大提高路面质量。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种道路改性沥青材料的生产工艺。
技术介绍
为适应公路交通不断增长的需要，提高路面的设计、施工质量，特别是沥青面层的质量，使其在设计年限内满足承载能力、耐久性、舒适性、安全性的要求，公路科技人员在面层胶结料方面做了大量的研究，各种配方的改性沥青得到了广泛的应用，一些新的改性方法也在不断研究。早在一个世纪前，人们就知道硫磺具有提高沥青质量的特性，硫磺改性在美国、加拿大70年代就应用很广泛，但在我国还是首次应用，属于新材料、新工艺，应用者必须了解清楚，才能正确应用，避免出现不必要的偏差。硫磺与沥青有很好的相容性，与集料有很好的粘结性，拌和过程中在骨料的剪切下，使硫磺以非常细的颗粒均匀地分散在沥青中，部分呈化学结合，在沥青中溶解，在沥青相中分散，可以使粘稠的沥青变得稀释，最终形成结晶，达到改性的结果，使用添加硫磺的胶结料拌和出的混合料使结构抗压、抗裂性增强，提高沥青路面面层的高温抗车辙性能，协助改善低温性能，提高混合料的水稳定性。这就是硫磺改性沥青混合料的基本概念。单质硫磺的熔点为115℃，比较低，在高温熔融状态下容易产生硫蒸汽。直接加入单质硫副作用太大，所以要设法避免，达到在拌和混合料时不产生或很少产生有害气体。单纯用硫磺改性技术简称为SEA，1974-1981年期间在美国和加拿大用SEA技术修筑了100多个公路项目，从而形成了硫磺改性沥青的商业化。由于下面两大问题的困扰，使用硫磺改性的越来越少。一是当时在高温状态下产生的刺鼻气味和烟雾没解决，尤其是硫化氢的产生，对人身有害；其二是在八十年代早期硫磺出现了全球性的短缺，价格飞涨，导致了硫磺改性(SEA)的应用不景气。但是由于用其修筑的路面表现出比常规沥青路面好的多的现象，使科技人员很感兴趣，可以用与常规的沥青混合料相近的操作方法进行操作，几乎看不到泛油现象，抗车辙性能明显优越，路面横向裂纹少而轻，没有明显的水损害现象，公路的使用寿命较长，维修费用低，说明高、低温路用性能和水稳定性都比较好。所以进一步研究了应用技术。又由于近年来脱硫工艺的进步，炼油厂的燃料脱硫以及来自含硫天然气和油砂的硫磺产量猛增，全球硫供应达到了历史最高水平，所以价格降了下来，预计硫的供过于求的状况将持续十年，这段时间内硫的价格将持续下降。这样硫磺改性就显出了它的优越性。虽然有以上技术基础，但为保证生产出合格的、能体现硫磺改性沥青技术优越性的混合料，仍需合理的最优化的配比设计，以及严格的工艺操作规范指导。
技术实现思路
本专利技术的目的在于使上述现有技术能顺利应用于实际生产，从而提供一种硫磺改性沥青混合料及其施工工艺，可大大降低有害气体的产生，提高路面质量及使用寿命。本专利技术的目的是通过如下方式实现的硫磺强化沥青改性颗粒的配方为硫磺50-99.99％碳0-49％烟雾抑制剂0.01-1％增塑剂0-3％。硫磺沥青混合料的配方为沥青2.14-5.66％ 硫磺1.43-3.77％ 集料90.57-96.43％增塑剂可以是正丁醇。烟雾抑制剂可以是轻基锡酸锌。普通沥青混合料由3-8％沥青、92-97％集料组成。根据含油量3-8％，及如下公式，可确定硫磺沥青混合料的配方。 公式中A＝普通混合料中设计中沥青含量(重量百分比)R＝改性颗粒替代系数(根据经验推荐R＝1.7)半刚性面层一般取R＝1.5-1.7PS＝“最终粘结料”中改性颗粒重量百分比上述硫磺沥青混合料的施工工艺1.拌和过程中，控制石料温度在140±5℃之间，沥青温度为150℃，在加入沥青改性颗粒后，控制拌和温度为140±5℃之间，拌和时间应以混合料拌和均匀、所有矿料颗粒全部裹覆结合料为度，一般拌和时间为50秒，其中干拌时间为10秒。2.硫磺沥青混合料出料温度为135-145℃之间，出料后，应尽快运送至摊铺地点，温度不低于120℃进行摊铺。3.压实按初压、复压、终压三个阶段进行。(1)初压在混合料摊铺结束后较高温度下进行，压路机从外侧向中心碾压。相邻碾压带重叠10cm以上。钢轮压路机碾压2遍。(2)复压紧接在初压之后进行。温度在110℃以上。胶轮压路机碾压。(3)终压温度不低于90℃，钢轮一遍。(4)注意不要过度碾压，也不要在温度低于90℃后碾压。本专利技术与现有技术相比具有如下优点(1)由于出料温度控制在150℃以下，又有烟雾抑制剂作用，不易产生硫蒸汽、二氧化硫、硫化氢等有害气体。(2)硫磺和沥青有很好的相容性，对集料来讲有很好的粘接性，在拌和过程中骨料的强烈剪切作用把硫分散在沥青相中，在沥青中溶解，随着时间的增长与沥青部分化学结合，部分形成结晶。(3)使沥青变的稀释，运动黏度降低。硫磺在70℃多开始软化变为胶状体，至115℃左右完全液化，所以与沥青相容后使沥青的粘度降低，使混合料变得容易拌和、容易摊铺和碾压。(4)使沥青混凝土结构增强。在70℃以下硫磺是固体，随着时间的增长与沥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，同一级配合的混合料比SBS改性动稳定度要高很多，是不改性混合料的5倍以上。稳定度值随着时间的增长而增长，施工后两周内增长最快，以后仍有缓慢增长。(5)使抗水损害的性能增强。硫磺与集料有很强的附着性，所以比普通沥青混合料抗水损害的能力提高很多。而且很少产生裂缝，不会产生泛油现象。具体实施例方式用等体积替代原则，用等体积的硫磺替代部分沥青，获得所需要的性能的沥青路面。硫磺的密度接近是沥青的两倍，通过多次的实验总结替代系数在1.5-2.0范围内，一般取1.7。最后得出硫磺和沥青的重量比来。实施例1改性颗粒/沥青＝50/50获得的是很硬的“全刚性”混合料，按体积比计算，大约替代了40％左右的沥青。这种面层具有优异的抗车辙性能，但是柔性很低，只能用于路基很好，路面结构刚性很大的情况。这种混合料硬化较早，必须快速操作，终压温度不宜低于110℃。在高温下迅速达到所需的压实密度。另外这种比例的混合料排放的烟雾也是比较大的。实施例2改性颗粒/沥青＝40/60获得的是“半刚性”的混合料，大约替代了30％左右的沥青。这种混合料的稳定度比常规的沥青混合料高，因此路面具有较高的抗车辙性能，同时又能保持足够的柔度和较好的抗疲劳性能。拌和温度控制在140℃左右，并可以按常规工艺进行摊铺和压实。可以适用于一般的道路的需要，用的比较广泛。实施例3混合料/沥青＝30/70得到的是“柔性”的混合料，大约替代了20％左右的沥青。这种混合料与常规的沥青混合料性能基本相似，稳定性略好一些，所有的工艺都与常规的相同。采用什么样的比例，要根据该路的功能需要，和路面设计的强度和刚度匹配来选择。混合料沥青的选择硫磺可以和所有沥青配伍，但是效果各有差别，不同的沥青，不同的比例获得的混合料性能不同。使用比较软的沥青，效果更能明显的体现出来。在天津地区采用AH90沥青，40/60的比例，实现的效果与SBS改性沥青相近。如使用较软的沥青，要达到以上的效果，就要增大改性颗粒的比例。因此可根据沥青供应情况和需要达到的性能，从实验中确定合适的配比。因为采用的是向混合料中投入改性颗粒颗粒，所以可以选用认为最合适的比例。使用改性颗粒的沥青混合料目标配合比设计可以按常规的方法，先设计出最佳油石比，然后再按需要的比例计算出改性颗粒和沥青的用量，最后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫磺改性沥青混合料的配方：其特征是：硫磺强化沥青改性颗粒的配方为：硫磺５０－９９．９９％，碳０－４９％，烟雾抑制剂０．０１－１％，增塑剂０－３％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆新，张珑瑛，
申请(专利权)人：北京利安隆沥青技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]