高耐候高速铁路沥青混凝土防水封闭层用复合改性沥青制造技术

本发明专利技术公开了一种高耐候高速铁路沥青混凝土防水封闭层用复合改性沥青，按重量百分比包含以下组分：基质沥青70%～79.8%，改性复合物15%～20%，组分调节剂5%～10%，交联剂0.2～0.4%；其中改性复合物为包含苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯共聚物即SBS共聚物、再生胶粒、耐老化剂和界面增强剂的混合物。本发明专利技术（1）用SBS共聚物、再生胶、耐老化剂以及界面增强剂制备的复合改性物能综合提高基质沥青的稳定性、老化性、耐候性等，且充分利用废旧轮胎降低了成本，使改性沥青胶结料更能适用于高速铁路防水封层；（2）本方法先制备复合改性物并将其造粒，界面增强剂有利于改性剂与基质沥青之间的缔合，可实现改性剂分子的微纳分散，增加橡胶的用量，降低轮胎污染。

Composite modified asphalt for high weather resistant high speed railway asphalt concrete waterproof sealing layer

【技术实现步骤摘要】
高耐候高速铁路沥青混凝土防水封闭层用复合改性沥青
本专利技术涉及一种复合改性沥青，尤其涉及一种高耐候高速铁路沥青混凝土防水封闭层用复合改性沥青，属于沥青改性及新建或维修铁路无砟轨道的沥青混凝土防水封闭层领域。
技术介绍
路基作为高速铁路轨道结构的基础，其强度、刚度、稳定性对于确保列车的安全平稳运行至关重要。研究表明，水下渗进入路基基床，不仅会减小基床土体的强度，还会使路基防水层出现不规则开裂，破坏路基的安全与稳定。为了确保行车安全，每年需要花大量的资金来对路基进行维修养护。而高速铁路一般为无砟轨道结构，路基的维修更为困难，消耗的人力物力巨大。因此，对路基的防护显得显得尤为重要。哈齐客专、京张城际高铁运营结果表明，全断面铺设沥青混凝土防护层相对于纤维混凝土防护层具有结构完整、防水效果更佳的优势。然而，考虑到沥青是一种易老化的材料，容易受到气候环境的影响，尤其是紫外线的老化作用。为此，迫切需要开发出具有高耐候性、满足铁路路基设计使用年限的沥青材料。当前常见的改性沥青有橡胶沥青、SBS共聚物(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物)改性沥青等单一改性沥青，且主要是基于公路沥青路面的使用要求而生产制备的，更多的是基于力学性能进行的设计，较少考虑气候条件的影响。然而，沥青混凝土防水封闭层多用于高寒地区，该地区紫外线强烈，而紫外老化对沥青混凝土性能影响明显。为了满足铁路基床的60年的使用要求，需要对沥青胶结料进行适用于高速铁路的合理设计。已有研究表明，SBS与橡胶复合改性沥青具有良好的路用性能，与此同时，橡胶中的炭黑对光氧的屏蔽作用提高了改性沥青的耐久性。但以往的研究多采用生胶及SBS进行改性，更多地是物理共混，然而SBS、胶粉均与沥青的相容性较差，容易产生离析现象。而这种现象的产生与生胶粉中的三维网络结构有关，其限制了胶粉在改性沥青制备过程中的微纳分散，增加了改性沥青体系的粘度，而且生胶粉表面活性较差，无法与沥青或SBS共聚物产生有效的缔合。根据专利CN108484970提供的一种抗拉伸耐老化再生胶的制备方法可知，将生胶粉脱硫可有效地破解胶粉中的三维网络结构，增加胶粒中的活性基团，但其却未涉及改性沥青领域。此外，专利CN103819918提出的一种复合高粘度改性沥青及其制备方法提出将SBS与脱硫胶粒密炼得到改性复合物，通过控制SBS和胶粉含量可缩小改性剂与沥青的密度差距，可以获得存储稳定性较高的高粘度改性沥青，但是SBS比例占比太大，改性沥青成本较高，而且用于高耐候要求的防水封闭层的有效性尚待考究。为此，为了满足高速铁路防水封闭层的使用需求，对现有SBS共聚物/橡胶复合改性沥青制备工艺及方法进行耐候性的改良显得尤为必要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高耐候高速铁路沥青混凝土防水封闭层用复合改性沥青，提高防水封闭层沥青混凝土的使用寿命。为实现上述目的，本专利技术具体采用如下技术方案：高耐候高速铁路沥青混凝土防水封闭层用复合改性沥青，按照重量百分比包含以下组分：其中改性复合物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物即SBS共聚物、再生胶粒、耐老化剂和界面增强剂的混合物。其中：所述的基质沥青为天然沥青、石油沥青或煤焦油沥青中的一种或多种。所述的改性复合物按照质量百分比包括以下组分：所述的SBS共聚物为线型SBS共聚物或星型SBS共聚物中一种或两种的混合共聚物，平均分子量为80000～120000g/mol。所述的再生胶为废旧轮胎加工的橡胶粉经化学试剂或机械强剪切高温熟化脱硫获得的再生胶粒；所述的耐老化剂为无机纳米材料，包括但不限于纳米氧化锌、氧化银。所述的界面增强剂为含有与有机和无机双向结合的官能团的界面过渡剂，包括但不限于氨烃基硅烷偶联剂、环氧烃基硅烷偶联剂。所述的组分调节剂为炼制植物油所获得的包含环氧基团的生物油。所述的交联剂为多聚磷酸、硫磺或过氧化二异丙苯中的一种或多种。本专利技术还提供了上述的高耐候高速铁路沥青混凝土防水封闭层用复合改性沥青的制备方法，包括以下步骤：1)利用无水乙醇将界面增强剂稀释，再将其按比例与耐老化剂混合均匀，待无水乙醇完全挥发后与SBS共聚物、再生胶粒按比例混合均匀，为保证混合物各种物质之间的力化学反应充分，同时避免脱硫橡胶在密炼过程中的分解，在密炼过程中应该控制反应温度120～150℃。而密炼时间可以根据密炼温度控制在15-40min。经过上述步骤可得到改性复合物，经机械造粒后可得到改性复合物粒子；2)将基质沥青加热至146-154℃(保证沥青流动性及避免沥青的老化)，按比例加入组分调节剂，同时利用搅拌机混合均匀，由此获得组分改良的混合沥青；3)将改性复合粒子按比例加入到混合沥青中得到混合物，使用搅拌机搅拌混合物至均匀，同时提高混合物温度至160-180℃，从而保证混合物在制备过程中的粘度在适量范围。随后使用高速剪切机剪切乳化复合改性粒子至其熔融变细，之后移至高速分散机中搅拌，在搅拌过程中按比例分次加入交联剂，发育即制备得到高耐候性高速铁路沥青混凝土防水封闭层用复合改性沥青。其中：步骤3)所述的对混合物进行高速剪切是指在剪切速度为5000～8000r/min的条件下，剪切60～90min以保证改性剂的充分溶胀并降低剪切制备过程中沥青的老化；步骤3)所述的移至高速分散机中搅拌是指在搅拌速度为500～1000r/min的条件下，搅拌90～180min。有益效果与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：(1)用SBS共聚物、再生胶、耐老化剂以及界面增强剂制备的复合改性物能综合提高基质沥青的稳定性、老化性、耐候性等，且充分利用废旧轮胎降低了成本，使改性沥青胶结料更能适用于高速铁路防水封层。(2)本方法先制备复合改性物并将其造粒，界面增强剂有利于改性剂与基质沥青之间的缔合，可实现改性剂分子的微纳分散，增加橡胶的用量，降低轮胎污染。(3)在交联剂的辅助下，有效改善复合改性沥青的热储存稳定性。具体实施方式本专利技术针对现有改性沥青的不足，采用SBS、再生胶、耐老化剂、界面增强剂按一定比例组成的改性复合物对基质沥青进行复合改性，其中：对回收利用废旧轮胎制成的再生胶进行脱硫处理，能显著去除胶粉的异味，减少铺筑过程中散发的有害气体；而耐老化剂的使用能改善沥青的耐热氧和紫外老化性能；界面增强剂则有效地使得无机的耐老化材料与有机改性剂完美结合，提高耐老化材料对沥青的光氧屏蔽作用，从而最大化地提高沥青的耐老化能力；与此同时，残余的界面增强剂亦可提高复合改性沥青在制备沥青混合料时胶结料与集料的黏附力，增强改性沥青混合料的抗水损能力，由此提高复合改性沥青在用于高速铁路沥青混凝土封闭层过程中的抗冻融能力。由此多方位地提高防水封闭层混凝土的耐候性，提高其在高寒地区的使用寿命。考虑到现阶段基质沥青差异明显，联合已有研究结果，芳香分含量较少的基质沥青制备的改性沥青稳定性不足，故而使用富含轻质组分的环氧植物油进行组分调节。...

【技术保护点】
1.高耐候高速铁路沥青混凝土防水封闭层用复合改性沥青，其特征在于：该复合改性沥青用于高速铁路沥青混凝土防水封闭层，按照重量百分比包含以下组分：/n基质沥青 70~79.8%，/n改性复合物 15%～20%，/n组分调节剂 5%～10%，/n交联剂 0.2～0.4%；/n其中改性复合物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物即SBS共聚物、再生胶粒、耐老化剂和界面增强剂的混合物。/n

【技术特征摘要】
1.高耐候高速铁路沥青混凝土防水封闭层用复合改性沥青，其特征在于：该复合改性沥青用于高速铁路沥青混凝土防水封闭层，按照重量百分比包含以下组分：
基质沥青70~79.8%，
改性复合物15%～20%，
组分调节剂5%～10%，
交联剂0.2～0.4%；
其中改性复合物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物即SBS共聚物、再生胶粒、耐老化剂和界面增强剂的混合物。


2.如权利要求1所述的高耐候高速铁路沥青混凝土防水封闭层用复合改性沥青，其特征在于：所述的基质沥青为天然沥青、石油沥青或煤焦油沥青中的一种或多种。


3.如权利要求1所述的高耐候高速铁路沥青混凝土防水封闭层用复合改性沥青，其特征在于：所述的改性复合物按照质量百分比包括以下组分：
SBS共聚物30～50%，
再生胶30～60%，
耐老化剂8～16%，
界面增强剂2～4%。


4.如权利要求1所述的高耐候高速铁路沥青混凝土防水封闭层用复合改性沥青，其特征在于：所述的SBS共聚物为线型SBS共聚物或星型SBS共聚物中一种或两种的混合共聚物，平均分子量为80000～120000g/mol。


5.如权利要求1所述的高耐候高速铁路沥青混凝土防水封闭层用复合改性沥青，其特征在于：所述的再生胶为废旧轮胎加工的橡胶粉经化学试剂或机械强剪切高温熟化脱硫获得的再生胶粒；所述的耐老化剂为无机纳米材料，其为纳米氧化锌、纳米氧化银及纳米二氧化钛中的一种或多种的任意比例组合。


6.如权利要求1所述的高耐候高速铁路沥青混凝土防水封闭层用复合改性沥青，其特征在于：所述的界面增强剂所述的界面增强剂为含有与有机和无机双向结合的官能团的界面过渡剂，其为氨烃基硅烷偶联剂、环氧烃基硅烷偶联剂及脲基硅烷偶联剂中...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈先华，周文彬，徐刚，杨军，陶红，武精科，
申请(专利权)人：江苏宝利路面材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32