一种高性能路用生物沥青的制备方法及其用途技术

本发明专利技术公开了一种高性能路用生物沥青的制备方法，步骤如下：首先，先将基质沥青置于烘箱中，加热至其有较好的流动性，然后按生物油为基质沥青质量1％‑10％的比例将生物油加入到基质沥青中，启动剪切仪剪切制得生物沥青；其次，将烘干的岩沥青加入至生物沥青中，岩沥青质量为生物沥青质量的5％‑20％，启动剪切仪剪切制得岩沥青‑生物油复合改性沥青；最后，将复合改性沥青置于140‑160℃的烘箱中，使其恒温发育20min制得高性能路用生物沥青。本发明专利技术所制备的高性能路用生物沥青具有优良的高温，低温，抗老化性能，能用于道路工程建设，减少了基质沥青供给压力，为处理生物油提供了有效途径。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能路用生物沥青的制备方法及其用途
本专利技术属于道路工程
，涉及一种高性能路用生物沥青的制备方法及其用途。
技术介绍
岩沥青改性沥青作为筑路材料已被广泛应用于实际生产中，因其优良的抗永久变形能力和优良的耐久性能受到青睐，但岩沥青改性沥青的低温抗裂性较差使得在寒冷地区的应用受到局限。生物沥青是与生物重油与基质沥青按一定比例混合经剪切而成的改性沥青，具有降低沥青粘度、改善低温性能、降低温度敏感性等特点，但在高温条件下流动性极强，易老化、低温条件下易脆、延性较低。综合岩沥青和生物沥青的性能特点，岩沥青和生物沥青恰好有互补的功效，两者复配一方面可以改善石油沥青的各项性能，另一方面，生物油的利用是变废为宝，经济效益和环保效应明显，因此岩沥青-生物沥青改性沥青是一种新型经济环保功能性材料。天然布敦岩沥青(BRA)与基质沥青同属于石油衍生物，与基质沥青的相容性好，而且成本较低，是一种很好的天然改性剂。布敦岩沥青可以提高沥青与集料的粘附性，很大程度上改善沥青混合料的高温稳定性，即抗永久变形能力，还具有较好的抗老化能力和耐候性，但岩沥青的低温抗裂性能较差。生物资源与石油资源都是基于生物质而来，不过生物资源具有可再生及绿色环保等优点。用生物资源替代石油资源不仅在技术上可行，而且符合可持续发展的要求。生物沥青是石油沥青的一种替代品，一般由生物油加工处理后获得。生物沥青能够降低石油沥青的黏度、提高低温性能、降低传统沥青温度敏感性，与基质沥青有很好的相溶性，但也有高温下易老化、低温下易脆、延性较低、长时间放置后会表现出非均匀性等问题。综上所述，岩沥青具有很好的高温稳定性和抗老化性能，较差的低温性能，而生物沥青具有很好的低温性能，较差的抗老化性能，两者表现为截然相反的特性，故将两者混合有望改善各自性能的不足。现在市场上布敦岩沥青价格每吨4000元左右，生物重油的价格是每吨2000元左右，而国产基质沥青的价格每吨大约在5000元以上，如果岩沥青和生物重油代替或者掺入到石油沥青中组成生物沥青-岩沥青改性沥青，降低石油沥青的使用量，则可以大大节约材料成本，同时还能产生很好的生态效益。
技术实现思路
为了达到上述目的，本专利技术提供一种高性能路用生物沥青的制备方法，解决了现有技术中存在的生物沥青高温性能不足，抗老化性能较差的问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是，一种高性能路用生物沥青的制备方法，按如下步骤进行：步骤S1，生物沥青包含基质沥青和生物油，其中生物油为基质沥青质量的1％-10％；先将基质沥青置于烘箱中，加热至其有较好的流动性，然后按比例将生物油加入到基质沥青中，启动剪切仪，缓慢加大转速至5000r/min，使沥青温度控制在150-160℃，匀速剪切30min制得生物沥青；步骤S2，将烘干的岩沥青迅速加入至生物沥青中，岩沥青的质量为生物沥青质量的5％-20％，先用玻璃棒手动搅拌使岩沥青较为均匀地分布在生物沥青中，启动剪切仪，剪切速率控制在4000-6000r/min，使岩沥青-生物沥青混合物温度控制在150-160℃，剪切时间45-60min，制得岩沥青-生物油复合改性沥青；步骤S3，将复合改性沥青置于烘箱中，烘箱温度设置在140-160℃，使其恒温发育20min制得高性能路用生物沥青。进一步的，所述步骤S1中的生物油为植物油脂蒸馏下来的残渣。进一步的，所述步骤S2中的岩沥青为过0.15mm标准筛孔的烘干岩沥青。进一步的，所述步骤S2中的剪切速率控制在5000r/min。进一步的，所述步骤S3中烘箱温度设置在150℃。关于本专利技术的技术方案说明如下：本专利技术中所使用的生物油为基质沥青质量的1％-10％，当生物油超过10％时，沥青的高温性能显著下降且易老化。制备路用生物沥青时进行两次剪切，第一次剪切是生物油与基质沥青剪切制备得到生物油改性沥青(生物沥青)，第二次剪切是在生物沥青中掺入岩沥青后再次高速剪切制备得到路用生物沥青。因为岩沥青是从烘箱中拿出后直接加入的，温度基本和生物沥青保持一致，所以及时加入保证岩沥青和生物沥青中的热传递较少，使混合物温度稳定。岩沥青的质量为生物沥青质量的5％—20％，当岩沥青的质量高于5％时，岩沥青才体现出高温改性效果，当超过20％时，一方面岩沥青分布不均匀，另一方面岩沥青从掺量过高，其综合性能反而出现下降趋势。玻璃棒手动搅拌为了让岩沥青不浮于沥青表面，若直接剪切会使较多岩沥青浮于沥青表面，得不到充分剪切。岩沥青-生物沥青混合物在烘箱中的发育温度应和剪切温度保持一致，温度过高易离析，产生分层，且易老化，温度低岩沥青得不到充分发育；发育时间不宜过长，过长易产生离析，过短得不到充分发育。选择的植物油脂，属于废弃物，来源广泛，且植物油脂生产量更大。一般规定沥青改性剂颗粒不大于0.2mm，选择将岩沥青过0.15mm标准筛孔，若筛孔过大不利于岩沥青在沥青中的分布。高速剪切仪是在烘箱外剪切，剪切的时候有个电磁炉控温，具体见图1，控温只是对沥青混合物控温，不对剪切仪做要求。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种高性能路用生物沥青的制备方法，所述方法获得的高性能路用生物沥青具有优良的高温，低温，抗老化性能，能用于道路工程建设，减少了基质沥青供给压力，为处理生物油提供了有效途径，又为生物沥青广泛用于道路工程提供了有效途径，使道路建筑材料经济，耐久，环保。本专利技术采用高速剪切制备生物沥青，掺入岩沥青对生物沥青自身存在的缺陷进行性能提升，同时进行微观试验佐证，处理了废弃生物油，减少了原石油沥青的消耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为高性能路用生物沥青的制备图。图2为本专利技术的流程图。图3是不同沥青样本旋转黏度试验结果图。图4是不同沥青样本温度扫描试验结果图。图5(a)是不同沥青样本低温弯曲劲度模量图。图5(b)是不同沥青样本蠕变速率(m值)图。图6(a)是70#基质沥青扫描电镜试验结果图。图6(b)是高性能路用生物沥青扫描电镜试验结果图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1如图1-2所示，一种高性能路用生物沥青的制备方法，步骤如下：步骤S1，生物沥青包含基质沥青和生物油，其中生物油为基质沥青质量的1％；先将基质沥青置于烘箱中，加热至其有较好的流动性，然后按比例将生物油加入到基质沥青中，启动剪切仪，缓慢加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能路用生物沥青的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：/n步骤S1，生物沥青包含基质沥青和生物油，其中生物油为基质沥青质量的1％-10％；先将基质沥青置于烘箱中，加热至其有较好的流动性，然后按比例将生物油加入到基质沥青中，启动剪切仪，加大转速至5000r/min，使沥青温度控制在150-160℃，匀速剪切30min制得生物沥青；/n步骤S2，将烘干的岩沥青迅速加入至生物沥青中，岩沥青的质量为生物沥青质量的5％-20％，先用玻璃棒手动搅拌使岩沥青较为均匀地分布在生物沥青中，启动剪切仪，剪切速率控制在4000-6000r/min，使岩沥青-生物沥青混合物温度控制在150-160℃，剪切时间45-60min，制得岩沥青-生物油复合改性沥青；/n步骤S3，将复合改性沥青置于烘箱中，烘箱温度设置在140-160℃，使其恒温发育20min制得高性能路用生物沥青。/n

【技术特征摘要】
1.一种高性能路用生物沥青的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：
步骤S1，生物沥青包含基质沥青和生物油，其中生物油为基质沥青质量的1％-10％；先将基质沥青置于烘箱中，加热至其有较好的流动性，然后按比例将生物油加入到基质沥青中，启动剪切仪，加大转速至5000r/min，使沥青温度控制在150-160℃，匀速剪切30min制得生物沥青；
步骤S2，将烘干的岩沥青迅速加入至生物沥青中，岩沥青的质量为生物沥青质量的5％-20％，先用玻璃棒手动搅拌使岩沥青较为均匀地分布在生物沥青中，启动剪切仪，剪切速率控制在4000-6000r/min，使岩沥青-生物沥青混合物温度控制在150-160℃，剪切时间45-60min，制得岩沥青-生物油复合改性沥青；
步骤S3...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕松涛，彭幸海，刘超超，郑健龙，葛冬冬，丁泽鹏，朱光琦，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43