CN103073219A - 一种高模量沥青混凝土添加剂 - Google Patents
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Abstract
本发明属于沥青路面用材料技术领域，涉及一种高模量沥青混凝土添加剂，其组分按质量份数计为：废旧聚乙烯60~90份，聚丙烯10~30份，乙酸乙脂5~10份，添加剂0.5~1.5份，其中添加剂为增塑剂和调节剂按质量比为1：（2～4）混合，其中增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异丁酯或二甘醇二苯甲酸酯，调节剂为19叔十二烷基硫醇、3-巯基丙酸异辛酯、乙基硫醇或正十二烷基硫醇。本发明的添加剂使用方便、价格低廉、性能稳定，提高沥青混合料抗车辙性能、低温抗裂性、水稳定性和抗疲劳性能。同时可使废旧塑料得到有效的回收再利用，具有生态环保等优点，直接减少资源浪费，并极大地维护了自然景观和生态环境平衡，具有良好的社会和环境效益。
Description
技术领域
本发明属于沥青路面用材料技术领域，涉及一种高模量沥青混凝土添加剂。
背景技术
在我国，随着交通量、车辆轴载的不断增加，交通渠化程度的不断提高，车辙问题日益严重。车辙病害一般在通车后第一个夏季的高温期即会出现；随着时间的延长及重载车流量和数量的增加，车辙深度也逐渐加大，使得路面平整度变差，并引起其它病害，如网裂、坑槽、坑洞等。这不仅影响了行车的舒适性和安全性，而且也降低了经济效益和社会效益，因此防治车辙病害是当今公路建设中的首要问题。虽然SBS改性沥青、纤维沥青、改性沥青SMA、改性沥青Superpave等路面结构的应用大幅度增加，但路面车辙病害的产生并没有得到有效的抑制。
高模量沥青混凝土能够降低沥青混凝土应变量，大幅度提高路面抗高温变形能力，延缓车辙的产生、降低车辙深度，延长路面的使用寿命，延长维修周期。现阶段研究结果表明，提高沥青混合料模量的有效途径有两种：一是在普通沥青混合料中加入添加剂来提高其模量，包括高熔点天然沥青和聚烯烃类物质；二是沥青胶结料采用能够合理兼顾高低温性能的高模量沥青，可以采用低标号的硬质沥青或聚合物改性沥青。
从国内研究应用高模量沥青混合料的情况来看，在普通沥青混合料中加入聚烯烃类添加剂的方法施工工艺简单，易于推广，为高模量沥青混凝土技术的推广应用奠定了基础。但存在的问题是：目前的添加剂以抗车辙为主要目的，以聚乙烯为主要原料，产品性能单一，适应性差；产品价格高，不利于推广应用；添加后沥青混合料高温性能较好，但低温性能较差，脆性大，路面易出现低温裂缝。在这样的技术背景下，辽宁省交通科学研究院依托交通部西部项目“高模量沥青混凝土应用技术研究”课题的研究成果，成功研制了“路宝”牌高模量沥青混凝土添加剂。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种使用方便、价格低廉的高模量沥青混凝土添加剂，目的在于减少沥青混合料在荷载作用下的应变和高温塑性变形，大幅度提高沥青混凝土的高温稳定性，同时提高沥青混合料的低温抗裂性能和耐疲劳性能，确保路面结构的服务功能，延长沥青混凝土路面的使用寿命。
本发明的一种高模量沥青混凝土添加剂，其组分按质量份数计为：
废旧聚乙烯 60~90份
聚丙烯 10~30份
乙酸乙脂 5~10份
添加剂 0.5~1.5份 ，
其中，废旧聚乙烯为再生废旧高低压聚乙烯破碎料；聚丙烯为工业生产，熔体质量流动速率MFR在1~100；乙酸乙脂为无色澄清粘稠状液体，含量≥99.5%；添加剂为增塑剂和调节剂按质量比为1：（2～4）混合，其中增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异丁酯或二甘醇二苯甲酸酯，调节剂为19叔十二烷基硫醇、3-巯基丙酸异辛酯、乙基硫醇或正十二烷基硫醇。
本发明的一种高模量沥青混凝土添加剂的生产工艺如下：
首先将回收塑料颗粒与聚丙烯、乙酸乙酯、添加剂按上述质量份数比例进行预混合，由喂料口将混合物加入到双螺杆挤出机中，高温条件下混合物呈熔融状态，在挤出机螺杆旋转产生的强力剪切作用下充分塑化、混炼成为均匀的混合物，由机头部位的小孔呈细条状挤出，经过冷却水槽冷却后，由切粒机切割、造粒成为产品。
本发明的有益效果在于：
本发明的添加剂使用方便、价格低廉、性能稳定，除具有提高沥青混合料抗车辙性能外，还对沥青混合料的低温抗裂性、水稳定性和抗疲劳性能提高有明显的效果。同时可使废旧塑料得到有效的回收再利用，具有生态环保等优点，直接减少资源浪费，并极大地维护了自然景观和生态环境平衡，符合国家建设资源节约型和环境友好型社会的方针，具有良好的社会和环境效益。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
在本实施例的配比中，以1.11kg为1份，所用原料各组分的重量份数为：
废旧聚乙烯 68份
聚丙烯 10份
乙酸乙脂 5份
邻苯二甲酸二辛酯和19叔十二烷基硫醇按质量比1：2混合 1份
制备方法：将上述组分在常温下混合均匀后，投入双螺杆挤出机，开机共混温度控制在170℃，挤出圆柱条状半成品，经过冷却水槽冷却，进入切粒机中，均匀切割成长度3～5mm的颗粒，即得本发明产品。
本实施例制备的高模量沥青混凝土添加剂主要检测指标如表1所示。
表1 高模量添加剂产品检验结果
| 项 目 | 试验条件 | 试验结果 | 质量指标 | 试验方法 |
| 拉伸强度/MPa | 50mm/min | 19.1 | 18~20 | GB/T 1040 |
| 断裂伸长率，% | 50mm/min | 150 | ≥120 | GB/T 1040 |
| 密度/(g·cm-3) | — | 0.9493 | 0.91~0.95 | GB/T 1033 |
| 熔体流动速率，g/10min | 230℃, 2.16kg | 3.4 | ≥1 | GB/T 3682 |
| 洛氏硬度R | — | 60.1 | 50~70 | GB/T 9342 |
| 维卡软化点/℃ | 120℃/h, 1kg | 123 | ≤140 | GB/T 1633 |
| 树脂含量，% | 625℃, 0.5h | 96.2 | ≥95 | GB/T 2577 |
| 颗粒直径/mm | — | 3~5 | 3~5 | — |
为了验证本发明之添加剂的性能，发明人采用本发明实施例1制备的高模量沥青混凝土添加剂，按沥青混合料总重量的0.4%添加到沥青混合料中，按照交通部《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的要求，进行沥青混合料动态模量、高温抗车辙、低温抗开裂、抗水损害、抗疲劳试验，并与未添加本发明产品试验结果进行对比。试验结果表明：添加本发明的高模量添加剂后，沥青混合料的动态模量、动稳定度、破坏应变、残留强度比、疲劳作用次数性能指标与未添加本发明产品的试验结果对比，各项指标均有大幅度提高。主要性能指标如表2～表4所示：
表2 混合料动态模量试验结果
表3 混合料路用性能试验结果
表4 混合料疲劳试验结果
| 应变值 | 300με | 400με | 500με | 平均初始劲度MPa |
| 未添加（次） | 112042 | 23452 | 9827 | 13142 |
| 添加（次） | 135632 | 42683 | 12987 | 10452 |
实施例2
在本实施例的配比中，以0.87kg为1份，所用原料各组分的重量份数为：
废旧聚乙烯 90份
聚丙烯 18份
乙酸乙脂 6份
邻苯二甲酸二异丁酯和3-巯基丙酸异辛酯按质量比1：3混合 1份
其制备方法与实施例1相同。经检测，添加本发明的高模量添加剂后，沥青混合料的动态模量、动稳定度、破坏应变、残留强度比、疲劳作用次数性能指标与未添加本发明产品的试验结果对比，各项指标均有大幅度提高。
实施例3
在本实施例的配比中，以0.80kg为1份，所用原料各组分的重量份数为：
废旧聚乙烯 89份
聚丙烯 27份
乙酸乙脂 8份
二甘醇二苯甲酸酯和乙基硫醇按质量比1：4混合 1份
其制备方法与实施例1相同。经检测，添加本发明的高模量添加剂后，沥青混合料的动态模量、动稳定度、破坏应变、残留强度比、疲劳作用次数性能指标与未添加本发明产品的试验结果对比，各项指标均有大幅度提高。
实施例4
在本实施例的配比中，以1.22kg为1份，所用原料各组分的重量份数为：
废旧聚乙烯 63份
聚丙烯 11份
乙酸乙脂 7份
邻苯二甲酸二辛酯和正十二烷基硫醇按质量比1：3混合 1份
其制备方法与实施例1相同。经检测，添加本发明的高模量添加剂后，沥青混合料的动态模量、动稳定度、破坏应变、残留强度比、疲劳作用次数性能指标与未添加本发明产品的试验结果对比，各项指标均有大幅度提高。
实施例5
在本实施例的配比中，以1.0kg为1份，所用原料各组分的重量份数为：
废旧聚乙烯 78份
聚丙烯 11份
乙酸乙脂 10份
邻苯二甲酸二异丁酯和乙基硫醇按质量比1：4混合 1份
其制备方法与实施例1相同。经检测，添加本发明的高模量添加剂后，沥青混合料的动态模量、动稳定度、破坏应变、残留强度比、疲劳作用次数性能指标与未添加本发明产品的试验结果对比，各项指标均有大幅度提高。
实施例6
在本实施例的配比中，以1.02kg为1份，所用原料各组分的重量份数为：
废旧聚乙烯 80份
聚丙烯 12份
乙酸乙脂 5份
邻苯二甲酸二异丁酯和正十二烷基硫醇按质量比1：3混合 0.5份
其制备方法与实施例1相同。经检测，添加本发明的高模量添加剂后，沥青混合料的动态模量、动稳定度、破坏应变、残留强度比、疲劳作用次数性能指标与未添加本发明产品的试验结果对比，各项指标均有大幅度提高。
实施例7
在本实施例的配比中，以1.09kg为1份，所用原料各组分的重量份数为：
废旧聚乙烯 60份
聚丙烯 30份
乙酸乙脂 5份
二甘醇二苯甲酸酯和19叔十二烷基硫醇按质量比1：2混合 1.5份
其制备方法与实施例1相同。经检测，添加本发明的高模量添加剂后，沥青混合料的动态模量、动稳定度、破坏应变、残留强度比、疲劳作用次数性能指标与未添加本发明产品的试验结果对比，各项指标均有大幅度提高。
Claims (2)
1.一种高模量沥青混凝土添加剂，其特征在于其组分按质量份数计为：
废旧聚乙烯 60~90份
聚丙烯 10~30份
乙酸乙脂 5~10份
添加剂 0.5~1.5份 ，
其中添加剂为增塑剂和调节剂按质量比为1：（2～4）混合，其中增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异丁酯或二甘醇二苯甲酸酯，调节剂为19叔十二烷基硫醇、3-巯基丙酸异辛酯、乙基硫醇或正十二烷基硫醇。
2.根据权利要求1所述的一种高模量沥青混凝土添加剂，其特征在于：所述的废旧聚乙烯为再生废旧高低压聚乙烯破碎料；所述的聚丙烯为工业生产，熔体质量流动速率MFR在1~100。
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