抗老化改性沥青混凝土的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种抗老化改性沥青混凝土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）调节PB的比例制备不同弹性模量的SEBS；（2）准备混凝土物料；（3）将SEBS共聚物的模量由大至小逐层与混凝土通过聚合反应的方式复合；（4）将SEBS包覆的混凝土与沥青混合料复合制备得到抗老化改性沥青混凝土。本发明专利技术的制备方法步骤简单，材料经济，制备出的抗老化改性沥青混凝土的力学性能和循环稳定性能都得到了改善，在5%应变下循环压缩1000的恢复率保持在94%以上。本发明专利技术还提供一种该方法制备的抗老化改性沥青混凝土。

【技术实现步骤摘要】
抗老化改性沥青混凝土的制备方法
本专利技术涉及沥青混合料领域，具体为一种抗老化改性沥青混凝土的制备方法。
技术介绍
随着我国城市建设的不断发展，建筑垃圾每年也在逐渐增加，但是将建筑垃圾资源化利用能力很低，这不但会造成资源浪费，也会给空气或环境带来严重的污染。其中废弃水泥混凝土是城市建筑垃圾的主要形式，它是由于破旧建筑物的拆除、城市道路改造工程等产生。而对于此类废弃的混凝土，本身的颗粒形状和级配都不好，一般只能用作低强度材料，因此近年来也有一些将混凝土与沥青制备混合料的工艺形成，提升了废物利用率，也减少了其对环境的污染。但是在目前的现有技术当中，所有的沥青混凝土混合料的制备工艺基本上都是将两者直接混合或偶联；而等级在C20-C80的混凝土的模量大约在25-40GPa，沥青混合料的模量较小约0.8-1.6GPa，两者相差约两个数量级，直接混合制备出的混合料在长期使用过程中会由于模量的不匹配产生裂纹进而被破坏，因此耐久性能和循环稳定性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抗老化改性沥青混凝土及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种抗老化改性沥青混凝土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）制备多组分SEBS：将苯乙烯和丁二烯溶于非极性有机溶剂中获得总质量浓度为20-30wt%的混合液，加入异丙苯过氧化氢引发聚合反应，生成聚苯乙烯PS和聚丁二烯PB共聚物的无规则链段；再加入苯乙烯进行扩链反应得到SBS基础胶液；将得到的SBS基础胶液在催化剂的作用下加氢反应得到SEBS；分别通过控制PB的添加量制得SEBS-1、SEBS-2、SEBS-3、SEBS-4、SEBS-5；所述PB链段占SEBS的质量份数为2-8wt%时得到SEBS-1；所述PB链段占SEBS的质量份数为22-28wt%时得到SEBS-2；所述PB链段占SEBS的质量份数为45-55wt%时得到SEBS-3；所述PB链段占SEBS的质量份数为72-78wt%时得到SEBS-4；所述PB链段占SEBS的质量份数为92-98wt%时得到SEBS-5；在SEBS共聚物中，PS链段是塑性段，PB链段是弹性段，因此PB占比的不同会导致SEBS共聚物的塑弹性产生变化，模量也会发生改变。该步骤通过调节PB链段的重量占比获得了五种模量不同的SEBS共聚物，其中SEBS-1、SEBS-2、SEBS-3、SEBS-4和SEBS-5固化后的模量分别约为5-10GPa、4-6GPa、3-4.5GPa、1.5-3GPa和0.8-1.5GPa。（2）准备混凝土物料：将废弃混凝土重新捣碎、研磨并筛分获得粒径为0.1-2.5mm的混凝土细料、2.5-6.5mm的混凝土中料和6.5-20mm的混凝土粗料；（3）制备混凝土-SEBS多组分混合物：将所述混凝土细料、混凝土中料和混凝土粗料倒入含有5-10wt%的硅烷偶联剂和剩余质量份数的SEBS-1的混合液中搅拌并在80-90℃反应5-15min，取出干燥得到混合料1；将混合料1倒入含有15-20wt%的丁二烯和剩余质量份数的SEBS-2的混合液中进行聚合反应，取出干燥得到混合料2；将混合料2倒入含有15-20wt%的丁二烯和剩余质量份数的SEBS-3的混合液中进行聚合反应，取出干燥得到混合料3；将混合料3倒入含有15-20wt%的丁二烯和剩余质量份数的SEBS-4的混合液中进行聚合反应，取出干燥得到混合料4；将混合料4倒入含有15-20wt%的丁二烯和剩余质量份数的SEBS-5的混合液中进行聚合反应，取出干燥得到所述混凝土-SEBS多组分混合物；（4）制备抗老化改性沥青混凝土：将沥青和芳烃油与混凝土-SEBS多组分混合物混合，再将温度升高至160-175℃并搅拌45-60min；再对搅拌之后的沥青混凝土混合物保温溶胀，最后对混合料剪切测试、发育得到所述抗老化改性沥青混凝土。由于混凝土物料的模量较大，强度有余而弹性不足，因此首先将其与模量最大的SEBS-1偶联，接着再与模量逐渐降低的SEBS-2、SEBS-3、SEBS-4和SEBS逐步聚合，可以得到一种模量由内而外逐渐降低的多组分分层结构，即所述混凝土-SEBS多组分混合物。该混凝土-SEBS多组分混合物的最外层为模量约0.8-1.5GPa的SEBS-5，此时再与模量相近约为0.8-1.6GPa的沥青混合料进行复合能够实现模量匹配。优选的，以上所述聚合反应的温度均为55-65℃，压强均为1.5-3个大气压，时间均为1-2h。优选的，所述扩链反应的温度为85-95℃，压强为1.5-3个大气压，时间为30-50min。优选的，所述加氢反应的温度为70-90℃，压强为2-4个大气压，时间为2-5h。优选的，所述混凝土物料中，混凝土细料的质量份数为35-45wt%，混凝土中料的质量份数为30-35wt%，其余为混凝土粗料。通过对废弃混凝土进行捣碎、研磨、筛分能够获得三种粒径范围的混凝土，粒径的不同与质量的配比在制备沥青混凝土混合料时能够得到有效的填充。优选的，所述沥青、芳烃油和混凝土-SEBS多组分混合物之间的质量比为1：（0.1-0.15）：（0.3-0.6）。优选的，所述硅烷偶联剂是KH-550硅烷偶联剂、KH-570硅烷偶联剂、A-151硅烷偶联剂、A-171硅烷偶联剂的其中一种或几种。优选的，以上所述干燥的温度均为100-120℃，时间均为30-40min。优选的，以上所述搅拌的速度均为800-3000r/min。本专利技术还提供一种如前所述方法制备获得的抗老化改性沥青混凝土。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）对于公路用沥青混凝土，现有技术当中大多将强度较高的混凝土与弹性较好的沥青直接复合，在长期受到来往车辆的反复挤压与恢复时，由于内部的混凝土与沥青的模量相差较大，产生的形变也就相差较大，因此缺少过渡层的沥青混凝土极易产生裂纹而被破坏。而本专利技术首先在混凝土物料表面偶联一层模量相近的SEBS-1，接着复合了模量逐渐降低的SEBS-2、SEBS-3、SEBS-4和与沥青模量相近的SEBS-5，最后再与沥青混合料复合实现了物料之间模量的匹配，制备出的抗老化改性沥青混凝土在受力时相邻的物料之间会由于模量的匹配产生形变的匹配，使得产生的微小形变差能够通过SEBS本身优异的弹性而将应力耗散，避免了裂纹的形成，提升了沥青混合料循环使用的耐久性能和稳定性能。（2）本专利技术在逐层复合不同SEBS共聚物时采用了聚合反应的方式，在模量不同的SEBS之间形成了聚合物链，这种大量共价键的连接方式相比于直接混合的范德华力相连接更加稳定牢固，在产生形变时不易被破坏。（3）本专利技术使用的混凝土原料是废弃建筑或公路用混凝土，将其重新捣碎再利用既避免了对环境的污染，又提升了废物利用率。（4）本专利技术所使用的PS、PB、废弃混凝土等材料均为容易获得且经济的材料，本专利技术的制备工艺简单、过程省时。具体实施方式...

【技术保护点】
1.一种抗老化改性沥青混凝土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n（1）制备多组分SEBS：将苯乙烯和丁二烯溶于四氯化碳溶剂中获得总质量浓度为30wt%的混合液，加入异丙苯过氧化氢引发聚合反应，生成聚苯乙烯PS和聚丁二烯PB共聚物的无规则链段；再加入苯乙烯进行扩链反应得到SBS基础胶液；将得到的SBS基础胶液在催化剂的作用下加氢反应得到SEBS；分别通过控制PB的添加量制得SEBS-1、SEBS-2、SEBS-3、SEBS-4、SEBS-5；所述PB链段占SEBS的质量份数为8wt%时得到SEBS-1；所述PB链段占SEBS的质量份数为28wt%时得到SEBS-2；所述PB链段占SEBS的质量份数为55wt%时得到SEBS-3；所述PB链段占SEBS的质量份数为78wt%时得到SEBS-4；所述PB链段占SEBS的质量份数为98wt%时得到SEBS-5；/n（2）准备混凝土物料：将废弃混凝土重新捣碎、研磨并筛分获得粒径为2.5 mm的混凝土细料、6.5 mm的混凝土中料和20 mm的混凝土粗料；/n（3）制备混凝土-SEBS多组分混合物：将所述混凝土细料、混凝土中料和混凝土粗料倒入含有10wt%的硅烷偶联剂和剩余质量份数的SEBS-1的混合液中搅拌并在90 ℃反应15min，取出干燥得到混合料1；将混合料1倒入含有20wt%的丁二烯和剩余质量份数的SEBS-2的混合液中进行聚合反应，取出干燥得到混合料2；将混合料2倒入含有20wt%的丁二烯和剩余质量份数的SEBS-3的混合液中进行聚合反应，取出干燥得到混合料3；将混合料3倒入含有20wt%的丁二烯和剩余质量份数的SEBS-4的混合液中进行聚合反应，取出干燥得到混合料4；将混合料4倒入含有20wt%的丁二烯和剩余质量份数的SEBS-5的混合液中进行聚合反应，取出干燥得到所述混凝土-SEBS多组分混合物；/n（4）制备抗老化改性沥青混凝土：将沥青和芳烃油与混凝土-SEBS多组分混合物混合，再将温度升高至175 ℃并搅拌60 min；再对搅拌之后的沥青混凝土混合物保温溶胀，最后对混合料剪切测试、发育得到所述抗老化改性沥青混凝土；/n其中以上所述聚合反应的温度均为65 ℃，压强均为3个大气压，时间均为2 h；所述扩链反应的温度为95 ℃，压强为3个大气压，时间为50 min；所述加氢反应的温度为90 ℃，压强为0.4 MPa，时间为5 h；所述混凝土物料中，混凝土细料的质量份数为45wt%，混凝土中料的质量份数为35wt%，其余为混凝土粗料；所述沥青、芳烃油和混凝土-SEBS多组分混合物之间的质量比为1：0.15： 0.6；所述硅烷偶联剂是KH-550硅烷偶联剂；以上所述干燥的温度均为120 ℃，时间均为40 min；以上所述搅拌的速度均为3000 r/min。/n...

【技术特征摘要】
1.一种抗老化改性沥青混凝土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）制备多组分SEBS：将苯乙烯和丁二烯溶于四氯化碳溶剂中获得总质量浓度为30wt%的混合液，加入异丙苯过氧化氢引发聚合反应，生成聚苯乙烯PS和聚丁二烯PB共聚物的无规则链段；再加入苯乙烯进行扩链反应得到SBS基础胶液；将得到的SBS基础胶液在催化剂的作用下加氢反应得到SEBS；分别通过控制PB的添加量制得SEBS-1、SEBS-2、SEBS-3、SEBS-4、SEBS-5；所述PB链段占SEBS的质量份数为8wt%时得到SEBS-1；所述PB链段占SEBS的质量份数为28wt%时得到SEBS-2；所述PB链段占SEBS的质量份数为55wt%时得到SEBS-3；所述PB链段占SEBS的质量份数为78wt%时得到SEBS-4；所述PB链段占SEBS的质量份数为98wt%时得到SEBS-5；
（2）准备混凝土物料：将废弃混凝土重新捣碎、研磨并筛分获得粒径为2.5mm的混凝土细料、6.5mm的混凝土中料和20mm的混凝土粗料；
（3）制备混凝土-SEBS多组分混合物：将所述混凝土细料、混凝土中料和混凝土粗料倒入含有10wt%的硅烷偶联剂和剩余质量份数的SEBS-1的混合液中搅拌并在90℃反应15min，取出干燥得到混合料1；将混合料1倒入含有20wt%的丁二烯和剩余质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：车春花，
类型：发明
国别省市：江苏;32