CN104150801A - 一种沥青改性剂及其工业生产方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沥青改性剂及其工业生产方法与应用，该沥青改性剂由改性硫磺和赤泥颗粒均匀混合而成且其工业生产方法包括步骤：一、改性硫磺制备：硫磺熔融和硫磺改性；二、赤泥颗粒添加；改性硫磺为在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物改性后制得的改性硫磺，烯烃类改性剂与硫磺的重量比为2～6︰100，赤泥颗粒与硫磺的重量比为10～30︰100；沥青改性剂应用过程如下：Ⅰ、原料预热；Ⅱ、拌合：将预热后的沥青改性剂、矿料与基质沥青拌合。本发明所采用沥青改性剂生产过程简单、造价低且不可燃、使用安全、性能优良，生产和应用过程中大气污染物排放量少，改性后沥青混凝土的综合性能优良，并能对工业废料赤泥进行有效利用。
Description
技术领域
本发明属于道路材料技术领域，尤其是涉及一种沥青改性剂及其工业生产方法与应用。
背景技术
现代公路交通轴载重、流量大、胎压高，对路面的质量提出了更高的要求。而优质沥青是确保路面性能优良的关键。由于优质油源的日益紧缺，特别是上世纪70年代石油危机发生以来，石油油价大涨，供应日益紧张。近年来中东和北非地区局势持续动荡，导致世界石油生产出现了前所未有的危机，进一步加剧了沥青的匮乏。据2006年第四届中国沥青大会预计，我国2006年沥青混合料的消费量约为1.5亿吨，到2025年将达到4亿吨，按照5％的沥青用量计算，2006年的沥青消费量为750万吨，而到2025年将达到2000万吨。如何满足沥青的使用要求和提高沥青的使用品质，是道路工作者、改性沥青厂家和材料工作者普遍关心的课题。而沥青的改性是解决这一问题的有效途径，也是合理利用资源，实现可持续发展的必由之路。
对沥青进行改性由来已久，一般主要是采用高聚物、表面活性剂、抗老化剂等外加添加剂的方式进行改性。早在1873年，英国就申请了橡胶改性沥青专利。到目前为止，改性沥青种类已有上百种之多，形成知名品牌的有Novophalt、壳牌(Shell)、埃索(Esso)、科氏(Koch)、加德士等，其先后推出了成熟的改性沥青加工技术或改性沥青产品。
早在20世纪初，人们发现在沥青混合料中加入硫磺能够改善混合料的物理结构和力学性能。而硫磺为来自于石油和天然气脱硫而产生的副产品，处于严重的供大于求局面。早在1900年，人们就已开始用硫磺来改性沥青，提高沥青混合料路面的性能，但由于硫磺价格高涨，以及硫磺改性沥青混合料在生产过程中释放H2S等含硫气体的问题，制约了硫磺改性沥青技术发展。直到20世纪80年代初期，美国洛克邦得公司研究生产的硫磺改性剂SEAM(sulphur extended asphalt modifier)较好地解决了生产过程中含硫气体排放问题，而且其价格低廉、使用方便，使硫磺改性沥青技术再次得到较广泛应用。SEAM在150℃以下不产生H2S和SO2，硫蒸汽的浓度也很低，对环境污染比其它改性剂要少许多。与其它常规沥青相比，使用SEAM改性沥青混合料的路面几乎看不到泛油现象，强度、耐久性和抗车辙性能明显提高，道路的使用寿命延长。对一些由质量较差石料组成的沥青混凝土，适量添加SEAM则对其有明显的补强作用，特别是现在重交通、超载交通普遍情况下，虽然有些路段表面层使用了改性沥青，但仍然出现了严重的早期破坏，其原因之一就是中、底面层的高温稳定性不佳造成的。我国对SEAM沥青路面的研究应用相对较晚，直到2000年才在天津修筑了SEAM改性沥青试验路，其后在黑龙江也修筑了试验路，并取得了良好的效果，但总体上应用规模较小，研究也不够系统、全面。随着石油价格和沥青价格的不断上涨，SBS、SBR改性沥青的价格也快速攀升，大大增加了沥青路面的工程投资。因此，寻找价格较低而改性效果较好的改性剂和改性沥青已成为目前沥青路面材料研究和公路建设投资业主关注的课题。而在众多的改性剂中，硫磺改性剂再次受到人们的重视。
目前，我国仍处于公路建设大发展时期，随着多条高等级公路的陆续投入使用，其交通量及轴载的日益增加，不少高等级公路路面功能正逐步退化，有的仅2～3年就出现早期破坏，使用寿命大大降低。其中沥青路面水损害成为公路的严重病害之一。由于在公路投入营运后，这种病害来得快，发生早，因而在近几年沥青路面设计研究中已给予了足够的重视。在季节性冰冻地区和多雨潮湿地区，沥青路面更易产生松散、坑槽等水损害破坏形式。在高温季节，大型车辆及超载路段，车辙已成为沥青路面最严重的破坏形式之一。沥青路面低温裂缝也普遍存在。为了减轻沥青路面这些病害，满足高速行驶的舒适性、安全性和经济性，就必须改善和提高沥青混合料的路用性能，从而提高道路的使用性能，该使用性能包括沥青路面的低温抗裂性能、高温性能和表面性能。然而上述沥青混合料的性能要求往往相互矛盾。为了提高高温抗车辙能力，尽量多采用粗集料，减少用油量，采用较稠沥青，但这种混合料易产生低温开裂。而提高低温抗裂性能，则要求增加用油量，采用较密级配集料，较稀的沥青，但其易出现车辙、泛油、鼓包。现代公路要求高质量、长寿命，对开发新材料提出了更高的要求。从大量路面结构损坏原因的调查分析来看，沥青及其混合料的品质不高是主要原因之一。要解决这一问题，必须从改善沥青路面性能和改善沥青混合料的性能以及配合比设计来着手。SBS改性沥青虽然具有其它沥青无可比拟的优越性，但是其造价昂贵，生产工艺复杂，在我国仅仅适用于一些高等级公路的中、上面层以及一些特殊工程，还难以大规模推广、应用。有研究发现，硫磺改性沥青混合料可以改善沥青混合料各方面的性能，并且比SBS改性沥青经济，应用硫磺改性沥青混合料有很大的优越性。
由于石油沥青成份复杂，硫磺与沥青所发生的反应非常复杂，目前国内外对硫磺改性沥青混合料作用机理研究较少，根据试验研究过程中的大量观测，一般认为硫磺改性沥青作用机理为：沥青中掺入硫磺颗粒并充分搅拌均匀后，硫磺分散在沥青中生成细微的结晶颗粒，一方面这些结晶颗粒与沥青相互吸附，起到类似填料的作用，约束了混合料中自由沥青的移动，从而提高了沥青的高温抗变形能力；另一方面硫磺与沥青都是石油工业产品且均为粘、弹性材料，其物理、力学性能相近，具有很好的配伍性，硫磺可代替一部分沥青与矿料相互作用，在混合料中充当结合料的作用，可代替等体积的沥青并与沥青一起共同在混合料中发挥胶结料的作用。
SEAM可全方位的提高基质沥青混合料的质量，使其路用性能完全可以和SBS聚合物改性沥青混合料相媲美。卓越的高温抗车辙性能是经SEAM改性后沥青混合料的突出特点，其成本低廉的优势更是其他改性手段所不能够比拟的。与常规沥青混合料相比，SEAM改性沥青混合料具有以下优点：第一、SEAM中的硫磺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，同一级配的混合料比SBS改性沥青混合料动稳定度要高很多，是不改性混合料的3倍以上，而且不会产生泛油现象。第二、SEAM沥青混合料路面，在不降低低温抗裂性的前提下，不但提高了路面的强度和高温稳定性，也提高了沥青路面抗水损害的能力，增强了沥青混合料的耐久性，从而延长了沥青路面的使用寿命；第三、SEAM沥青混合料降低了沥青的消耗，与同样的改性沥青相比可以节省建筑成本和能源；壳牌全球沥青业务副总裁爱格博特.沃德曼(Egbert.Veldman)先生指出：沥青混合料中添加SEAM，能使混合料中沥青用量减少30％～40％，缓解公路工程施工旺季因沥青供应不足而出现影响施工进度的问题，减少公路建设对沥青材料的依赖。第四、SEAM沥青混合料节约能源：因为硫磺使沥青粘度降低，硫磺在70℃左右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，因此可以降低拌和温度。其拌和温度比一般沥青混凝土要低15℃左右，节省了燃料费用。实践表明，拌和温度在135℃～145℃最好。另外，有资料报道，通常普通沥青混合料在碾压时，需要6到8遍碾压工序完成的压实度，而SEAM沥青混合料只要3到5遍的工序即可达到同样要求，减少了碾压设备的固定投入。第五、SEAM沥青混合料存储及运输方便：SEMA改性剂颗粒为固态堆存，无需罐储、桶装、不会渗油、污染环境，并且可以大幅度节约储存、运输中的能源消耗，降低施工成本。第六、路面抗压陷性能好，特别适合于高负荷公路、交通繁忙的十字路口、公共汽车线路等。第七、SEAM可以提高低质量石料和高含蜡量沥青混合料的路用性能，这就给只有低质量石料和沥青含蜡量高的地区修建公路提供了另一种选择。第八、SEAM的改性沥青比SBS在经济上有很大优势。有资料表明，使用SEAM沥青铺路比使用SBS改性沥青铺路成本降低约30％。
在中国，由于国土面积广阔，气候条件比较复杂；沥青的质量也各异，特别是有些国产沥青含腊量较高，导致了路面的许多病害，无法适应高速公路的使用需要。高速公路所需沥青混合料只能依靠进口或改性；还有一些地区，当地的石料质量不尽人意，较长的运输距离又使优质的石料无法经济地运输到各地，由此得到较差的混合料质量，又进一步严重地影响了路面的工作性能和寿命。在沥青混合料中添加SEAM，可以在许多方面明显提高普通沥青混合料的质量，改善沥青混合料的强度，使其路用性能可以和SBS沥青混合料相媲美。
但是，由于目前被广泛使用的硫磺硫磺沥青改性剂SAEM的硫磺含量为99.7％，灰分含量0.032％，外观为烟灰黑色固体颗粒，虽然安全性业已比硫磺大大提高，但其依然为可燃性固体。在实际使用过程中，由于SEAM本身的不足以及拌合操作的粗放，在沥青改性添加时还是导致产生大量的H2S和SO2气体，严重影响大气环境，使得该产品在国内无法大量推广。因此，如何减少硫磺在沥青改性过程中产生的有害气体提高硫磺硫磺沥青改性剂的安全性，以及促进硫黄结晶颗粒与沥青的相互吸附以降低沥青混合料中自由沥青的移动能力，还有待于更进一步地提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种沥青改性剂，该沥青改性剂加工过程简单、造价低且不可燃、使用安全、性能优良，具有对沥青混凝土的改性效果好、大气污染物排放量少、能对工业废料赤泥进行有效利用等优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种沥青改性剂，其特征在于：由改性硫磺和赤泥颗粒均匀混合而成；所述改性硫磺为在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物进行改性后制得的改性硫磺，所添加烯烃类改性剂与所述硫磺的重量比为(2～6)︰100，所述烯烃类改性剂为低密度聚乙烯、热融性聚氨酯、二聚环戊二烯和环戊二烯中的一种或两种；所述赤泥颗粒与所述硫磺的重量比为(10～30)︰100；所述赤泥颗粒的粒径≤0.1mm；
所述硫磺改性添加物为纳米颗粒或混合添加液，所述混合添加液为由金属化合物与水均匀混合成的混合液；当所述硫磺改性添加物为纳米颗粒时，所添加纳米颗粒与所述硫磺的重量比为(5～9)︰100；所述纳米颗粒为FeCl2颗粒、CuSO4颗粒或金属氧化物纳米颗粒；
当所述硫磺改性添加物为混合添加液时，配制所述混合添加液用的金属化合物与所述硫磺的重量比为(5～9)︰100；所述金属化合物为金属氧化物纳米颗粒、FeCl2或CuSO4。
上述一种沥青改性剂，其特征是：制备所述改性硫磺时，在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物的同时，还需添加乙酸异戊酯；所添加乙酸异戊酯与所述硫磺的重量比为(0.2～0.5)︰100。
上述一种沥青改性剂，其特征是：所述金属氧化物纳米颗粒为氧化铁颗粒或氧化锌颗粒。
上述一种沥青改性剂，其特征是：所添加烯烃类改性剂与所述硫磺的重量比为(3～5)︰100，所添加纳米颗粒与所述硫磺的重量比为(6～8)︰100，配制所述混合添加液用的金属化合物与所述硫磺的重量比为(6～8)︰100；所述混合添加液为FeCl2饱和水溶液或CuSO4饱和水溶液。
同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、操作简便、实现方便且投入成本低、所生产沥青改性剂性能优良、生产过程中大气污染物排放量少的沥青改性剂的工业生产方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、改性硫磺制备，过程如下：
步骤101、硫磺熔融：按照设计配比，将烯烃类改性剂与硫磺改性添加物均添加至硫磺中搅拌均匀，获得硫磺混合物；再采用加热设备对所述硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态；
步骤102、硫磺改性：采用所述加热设备持续恒温加热1h～3h，获得所述改性硫磺；
步骤二、赤泥颗粒添加：按照设计配比，将赤泥颗粒添加至步骤102中所述改性硫磺中并搅拌均匀，冷却后获得沥青改性剂；
对所述赤泥颗粒进行添加之前，先对所添加赤泥颗粒进行预热。
上述工业生产方法，其特征是：步骤二中冷却后获得沥青改性剂后，还需对所述沥青改性剂造粒，获得沥青改性剂颗粒。
上述工业生产方法，其特征是：步骤101中进行硫磺熔融时，当所述硫磺改性添加物为纳米颗粒时，将烯烃类改性剂与纳米颗粒均添加至硫磺中并搅拌均匀后，获得硫磺混合物；再采用加热设备且在125℃～145℃温度条件下，对所述硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态；
当所述硫磺改性添加物为混合添加液时，先将纳米颗粒加入水中并混合均匀，获得所述混合添加液；再将烯烃类改性剂与混合添加液均添加至硫磺中并搅拌均匀后，获得硫磺混合物；之后，采用加热设备对所述硫磺混合物进行干燥，直至所述硫磺混合物中的水分完全蒸发，获得干燥后的硫磺混合物；然后，采用加热设备且在125℃～145℃温度条件下，对干燥后的硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态。
上述工业生产方法，其特征是：步骤102中进行硫磺改性时，采用所述加热设备且在125℃～145℃温度条件下持续恒温加热1.5h～2.5h，获得所述改性硫磺；
步骤二中对所添加赤泥颗粒进行预热时，采用加热装置且在125℃～145℃温度条件下进行预热；将预热后的赤泥颗粒加入至步骤102中所述改性硫磺中搅拌8min～15min，之后进行冷却，并获得沥青改性剂。
另外，本发明还公开了一种操作方法简便、易于掌控、投入成本低且应用过程中大气污染物量排放少、改性后沥青混凝土的综合性能优良的沥青改性剂的应用，其特征在于：采用该沥青改性剂对沥青混凝土进行改性，所述沥青混凝土由矿料和基质沥青均匀拌合而成；对沥青混凝土进行改性时，过程如下：
步骤Ⅰ、原料预热：对所述沥青改性剂、矿料和基质沥青分别进行预热；
步骤Ⅱ、拌合：将预热后的所述沥青改性剂与矿料或基质沥青混合均匀后，获得中间混合物；再将预热后的基质沥青或矿料加入所述中间混合物中混合均匀，获得改性后的沥青混凝土；
对所述沥青改性剂与矿料或基质沥青进行混合时，所述沥青改性剂与矿料或基质沥青所组成混合料的温度低于150℃；将预热后的基质沥青或矿料加入所述中间混合物中进行混合时，预热后的基质沥青或矿料与所述中间混合物所组成混合料的温度低于150℃；所述沥青改性剂与所述基质沥青的重量比为(20～40)︰100。
上述应用，其特征是：步骤Ⅱ中对所述沥青改性剂与矿料或基质沥青进行混合时，所述沥青改性剂与矿料或基质沥青所组成混合料的温度为T1；将预热后的基质沥青或矿料加入所述中间混合物中进行混合时，预热后的基质沥青或矿料与所述中间混合物所组成混合料的温度为T1；其中，110℃≤T1＜150℃；
步骤Ⅰ中对所述沥青改性剂、矿料和基质沥青进行预热时，预热温度均大于150℃。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、沥青改性剂加工过程简单、造价低且不可燃、使用安全、性能优良，具有对沥青混凝土的改性效果好、大气污染物排放量少、能对工业废料赤泥进行有效利用等优点。所添加烯烃类改性剂的主要目的是提高单质硫磺的聚合度，改善其结构稳定性和耐火性能。所采用的硫磺改性添加物为纳米颗粒或混合添加液，能有效降低H2S、SO2等大气污染物的排放量。由于细颗粒赤泥的添加，提高了沥青改性剂在沥青中的分散均匀性，促进了沥青与矿料的结合，因此最终提高了改性后沥青混合料的性能。并且，沥青改性剂与极细的赤泥颗粒充分混合后，能极大程度提高沥青改性剂的安全性。
2、所采用的沥青改性剂的工业生产方法，具有方法步骤简单、操作简便、实现方便且投入成本低、所生产沥青改性剂性能优良、生产过程中大气污染物排放量少等优点，因而适宜推广应用。
3、改性硫磺组分及配比设计合理且其制备方法简单，所制备改性硫磺的粘度参数合理，并且，制备过程中所排放硫化氢气体和二氧化硫气体的浓度均较小。
4、本发明将纳米颗粒(包括FeCl2纳米颗粒、CuSO4纳米颗粒或金属氧化物纳米颗粒)或者混合添加液(包括FeCl2水溶液、CuSO4水溶液或由金属氧化物纳米颗粒和水均匀混合而成的混合液)作为硫磺改性添加物，纳米颗粒或混合添加液中的FeCl2、CuSO4或金属氧化物纳米颗粒均以极小微颗粒形式悬浮于熔融的硫磺熔液之中，在其后的搅拌与浇注过程中，与SO2或H2S发生反应，生成极难挥发的FeS，从而大大减少了挥发性硫化物的产生。并且，在硫磺改性过程中，硫磺改性添加物与释放的H2S、SO2等反应，更加降低了含硫气体的排放浓度。
另外，纳米颗粒由于其量子效应、比表面及界面效应，物质性能发生巨大的改变，呈现出不同于宏观物体、微观原子的奇异特性。由于纳米颗粒在增大对沥青混凝土骨料粘附力的同时，使沥青与改性剂互相结合、交联，从而达到纳米颗粒与沥青性能的互补，甚至提升。因而，本发明所公开的沥青改性剂不仅增加了沥青材料的内聚力，使沥青材料在高温下不易变形、软化，而且在低温和重载荷下，能通过消耗应力应变能阻止裂纹扩展，改善其低温性能。综上，加入本发明所公开的沥青改性剂能使沥青混凝料的性能大大提高。
5、对沥青改性剂进行应用时，操作方法简便、易于掌控、投入成本低且应用过程中大气污染物量排放少、改性后沥青混凝土的综合性能优良，改性后沥青混凝土的力学性能优良、高温性能较好、抗水损坏性能好且抗车辙性能好。
6、本发明从三个方面减少H2S和SO2气体的排放量，其中所采用的硫磺改性添加物作为H2S主消除剂，而烯烃类改性剂能将S8链接成更大的硫分子团，提高高温稳定性，并减少了液态硫磺中小分子硫磺的游离，又减少并阻碍了小分子硫磺蒸汽的挥发；同时，使用赤泥颗粒作为H2S辅助消除剂、中和剂和骨料，并在沥青混凝土中取代部分的矿料；由于硫磺可以提高低质量石料和高含蜡量沥青混合料的路用性能，因此，添加赤泥不但不会降低路用性能，还可替代部分矿料，节省资源并提供了赤泥的一种大规模有效再利用途径。因而，本发明所采用的沥青改性剂能从根本上解决H2S的排放问题。综上，本发明通过添加硫磺改性添加物和赤泥颗粒的加入，不但可有效地消除硫磺改性沥青中存在的H2S释放的重大技术难题，节省大量进口沥青的外汇，能有效解决SEAM存在的所产生H2S和SO2气体量大、严重影响大气环境等问题，节能减排，降低铺路成本，也为工业固体废弃物(即赤泥)的综合再利用提供了一种可行的出路。本发明所采用的沥青改性剂生产工艺步骤简单、生产流程短、投入成本低且操作简便、实现方便，能对铝工业废料赤泥进行有效利用，并且也提高了沥青改性剂的安全性能，同时提高了沥青改性剂的利用效率和沥青混合料的路用性能。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明沥青改性剂的工业生产方法流程框图。
图2为三种类型改性剂对沥青混凝土软化点的改性效果对比图。
图3为三种类型改性剂对沥青混凝土延度的改性效果对比图。
图4为三种类型改性剂对沥青混凝土针入度的改性效果对比图。
图5为两种类型改性剂对沥青混凝土软化点的改性效果与JTG F40-2004道路沥青标准中有关沥青技术要求的对比示意图。
图6为两种类型改性剂对沥青混凝土延度的改性效果与JTG F40-2004道路沥青标准中有关沥青技术要求的对比示意图。
图7为两种类型改性剂对沥青混凝土针入度的改性效果与JTG F40-2004道路沥青标准中有关沥青技术要求的对比示意图。
具体实施方式
本发明所生产的沥青改性剂由改性硫磺和赤泥颗粒均匀混合而成；所述改性硫磺为在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物进行改性后制得的改性硫磺，所添加烯烃类改性剂与所述硫磺的重量比为(2～6)︰100，所述烯烃类改性剂为低密度聚乙烯、热融性聚氨酯、二聚环戊二烯和环戊二烯中的一种或两种；所述赤泥颗粒与所述硫磺的重量比为(10～30)︰100；所述赤泥颗粒的粒径≤0.1mm。
所述硫磺改性添加物为纳米颗粒或混合添加液，所述混合添加液为由金属化合物与水均匀混合成的混合液；当所述硫磺改性添加物为纳米颗粒时，所添加纳米颗粒与所述硫磺的重量比为(5～9)︰100；所述纳米颗粒为FeCl2颗粒、CuSO4颗粒或金属氧化物纳米颗粒。
当所述硫磺改性添加物为混合添加液时，配制所述混合添加液用的金属化合物与所述硫磺的重量比为(5～9)︰100；所述金属化合物为金属氧化物纳米颗粒、FeCl2或CuSO4。
实际生产时，所述硫磺的质量纯度在98％以上。
实际生产过程中，可根据具体需要，对改性硫磺和赤泥颗粒的重量比、所述改性硫磺制备时所添加烯烃类改性剂与所述硫磺的重量比以及所述改性硫磺制备时所添加纳米颗粒或配制所述混合添加液用的金属化合物与所述硫磺的重量比进行相应调整。
如图1所示的一种沥青改性剂的工业生产方法，包括以下步骤：
步骤一、改性硫磺制备，过程如下：
步骤101、硫磺熔融：按照设计配比，将烯烃类改性剂与硫磺改性添加物均添加至硫磺中搅拌均匀，获得硫磺混合物；再采用加热设备对所述硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态。
步骤102、硫磺改性：采用所述加热设备持续恒温加热1h～3h，获得所述改性硫磺。
步骤二、赤泥颗粒添加：按照设计配比，将赤泥颗粒添加至步骤102中所述改性硫磺中并搅拌均匀，冷却后获得沥青改性剂。
对所述赤泥颗粒进行添加之前，先对所添加赤泥颗粒进行预热。
实际生产时，步骤二中冷却后获得沥青改性剂后，还需对所述沥青改性剂造粒，获得沥青改性剂颗粒。
实际生产过程中，步骤101中进行硫磺熔融时，当所述硫磺改性添加物为纳米颗粒时，将烯烃类改性剂与纳米颗粒均添加至硫磺中并搅拌均匀后，获得硫磺混合物；再采用加热设备且在125℃～145℃温度条件下，对所述硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态。
当所述硫磺改性添加物为混合添加液时，先将纳米颗粒加入水中并混合均匀，获得所述混合添加液；再将烯烃类改性剂与混合添加液均添加至硫磺中并搅拌均匀后，获得硫磺混合物；之后，采用加热设备对所述硫磺混合物进行干燥，直至所述硫磺混合物中的水分完全蒸发，获得干燥后的硫磺混合物；然后，采用加热设备且在125℃～145℃温度条件下，对干燥后的硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态。
步骤102中进行硫磺改性时，采用所述加热设备且在125℃～145℃温度条件下持续恒温加热1.5h～2.5h，获得所述改性硫磺。
步骤二中对所添加赤泥颗粒进行预热时，采用加热装置且在125℃～145℃温度条件下进行预热；将预热后的赤泥颗粒加入至步骤102中所述改性硫磺中搅拌8min～15min，之后进行冷却，并获得沥青改性剂。
实际生产过程中，制备所述改性硫磺时，在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物的同时，还需添加乙酸异戊酯；所添加乙酸异戊酯与所述硫磺的重量比为(0.2～0.5)︰100。相应地，步骤101中硫磺熔融时，先按照设计配比，将烯烃类改性剂、硫磺改性添加物与乙酸异戊酯均添加至硫磺中搅拌均匀，获得硫磺混合物；再采用加热设备对所述硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态。
赤泥是铝土矿制取Al2O3所剩余的红褐色、粉泥状碱性固体废料，是Al2O3生产过程中的副产物。一般每生产1吨Al2O3，可附带产出1.0吨～2.0吨赤泥。中国作为世界第四大Al2O3生产国，每年排放的赤泥高达数百万吨。大量的赤泥不能得到充分有效地利用，只能依靠大面积的堆场堆放，不仅占用了大量土地，而且也对环境造成了严重的污染。全世界每年产生的赤泥约7000×104吨，中国每年产生的赤泥均在3000×104吨以上。大量赤泥的产生，已经对人类的生产、生活等造成多方面直接和间接的影响。因此，最大限度地减少赤泥的产量和危害，实现多渠道、大数量的资源化已迫在眉睫。
赤泥的化学成分取决于铝土矿的成分。生产氧化铝的方法和生产过程中添加剂的物质成分,以及新生成的化合物的成分等因素。赤泥的颗粒粒度分布极小，均在0.1mm以下，赤泥因含有较多的Fe2O3，其外观颜色与赤泥泥土相似，因而得名。赤泥主要矿物成分为硅酸二钙53.0％，方钠石11.0％，水化石10.0％，赤铁矿7.5％，钙钛矿石5.0％。根据赤泥的化学成分分析结果表明，赤泥内各组分的重量含量为：SiO2≈20％～25％，TiO2≈2％～5％，Al2O3≈6％～10％，Fe2O3≈5％～10％，CaO≈35％～45％，其余为K、Na、Mg等碱金属氧化物(景英仁、景英勤、杨奇等发表的《赤泥的基本性质及其工程特性》，详见《轻金属》[J]，2001年第4期，第20-23页)。
由于我国目前缺乏既经济又可行的技术，赤泥的综合利用率一直处于较低水平，仅为4％左右，远低于中国工业固体废物65％的平均利用水平。目前，中国赤泥累计堆存量约2×108吨，预计到2015年将达3.5×108吨，排出的赤泥主要采取筑坝堆存处理，因而造成土地碱化，地下水受到污染，危害人们的健康。因此，必须加快赤泥的综合利用研究。
由于单质硫磺的熔点只有115℃，在沥青混凝土拌合的高温过程中易产生硫蒸汽、二氧化硫、硫化氢等刺鼻的有害气体和烟雾，因此，直接加入单质硫副作用太大。单质硫磺属于8个硫分子(S8)组成的分子团，这种小分子团在高温下极不稳定，极易与处于高温状态的沥青中的游离氢反应生成H2S气体。因此，需先对硫磺进行改性并制得改性硫磺，该改性硫磺为在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物进行改性后制得的改性硫磺，采用烯烃类改性剂对硫磺进行改性后，能将S8链接成更大的硫分子团，提高其高温稳定性，减少了液态硫磺中小分子硫磺的游离，又减少并阻碍了小分子硫磺蒸汽的挥发。另外，由于赤泥颗粒中的金属氧化物微粒与H2S气体反应，也能有效地降低H2S气体的生成量，反应式为CaO+H2S＝CaS+H2O，而硫磺的包覆又解决了CaS的水溶性问题，同时适量的CaO含量不但能提高沥青之间的结合力，还有利于提高沥青混合料的水稳性能。同时，赤泥颗粒中的金属氧化物微粒可与H2S和SO2形成高熔点的硫化物，能进一步有效地减少含硫气体的生成。
另外，所采用的硫磺改性添加物为纳米颗粒或混合添加液。当所采用的硫磺改性添加物为纳米颗粒，由于硫磺改性添加物为纳米级颗粒，因而能与硫磺均匀混合，更易于H2S发生反应，从而能有效降低H2S的产量排放量；而当所采用的硫磺改性添加物为混合添加液时，由于混合添加液为FeCl2水溶液、CuSO4水溶液或由金属氧化物纳米颗粒与水均匀混合成的混合液，而所述硫磺与混合添加液均匀混合后形成液态混合物，由于FeCl2、CuSO4或金属氧化物纳米颗粒成为高活性的极细微颗粒悬浮液态混合物中，因而FeCl2、CuSO4或金属氧化物纳米颗粒更容易与H2S反应，达到更进一步降低H2S和SO2的目的。其中，CuSO4与H2S的反应式为CuSO4+H2S＝CuS↓+H2SO4，FeCl2与H2S的反应式为FeCl2+H2S＝FeS↓+2HCl，其中CuS与FeS均为难挥发物。另外，金属氧化物也可以与H2S的反应，并生成难挥发的硫化物。由于硫磺分子团中弥散大量的FeCl2、CuSO4或金属氧化物纳米颗粒，当硫磺与沥青中的游离氢发生反应生成H2S时，硫磺中存在的FeCl2、CuSO4或金属氧化物纳米颗粒与H2S反应，能有效地减少H2S的挥发。由于赤泥中含有大量的Fe2O3，且平均粒径≤0.1mm，因此，其不但可以均匀细小地分布在沥青混凝土中代替部分矿料的角色，而且由于其为碱性物质，可以中和拌合中生成的H2SO4或HCl等酸性腐蚀性物质，另外，还可与HCl生成FeCl2，反应式为Fe2O3+HCl→FeCl2↓+H2O↑，并继续循环消除H2S的生成。
实施例1
本实施例中，所制备的沥青改性剂由改性硫磺和赤泥颗粒均匀混合而成，所述赤泥颗粒的粒径≤0.1mm且其重量为200g；所述改性硫磺为在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物进行改性后制得的改性硫磺，所述硫磺的质量纯度在99％以上且其重量为1000g，所述烯烃类改性剂为二聚环戊二烯且其添加量为40g，所述硫磺改性添加物为纳米级FeCl2颗粒，所述纳米级FeCl2颗粒的重量为70g。
本实施例中，对沥青改性剂进行生产时，包括以下步骤：
步骤一、改性硫磺制备，过程如下：
步骤101、硫磺熔融：按照设计配比，将烯烃类改性剂与硫磺改性添加物均添加至硫磺中搅拌均匀，获得硫磺混合物；再采用加热设备对所述硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态。
步骤102、硫磺改性：采用所述加热设备持续恒温加热1h～3h，获得所述改性硫磺。
步骤二、赤泥颗粒添加：按照设计配比，将赤泥颗粒添加至步骤102中所述改性硫磺中并搅拌均匀，冷却后获得沥青改性剂。
对所述赤泥颗粒进行添加之前，先对所添加赤泥颗粒进行预热。
本实施例中，步骤二中冷却后获得沥青改性剂后，还需对所述沥青改性剂造粒，获得沥青改性剂颗粒。所述沥青改性剂颗粒的直径为2mm～3mm。
实际生产时，也可以不进行造粒。
本实施例中，步骤101中进行硫磺熔融时，将烯烃类改性剂与纳米颗粒均添加至硫磺中并搅拌均匀后，获得硫磺混合物；再采用加热设备且在140℃温度条件下，对所述硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态。
本实施例中，步骤102中进行硫磺改性时，采用所述加热设备且在140℃温度条件下持续恒温加热2h，获得所述改性硫磺。
本实施例中，步骤二中对所添加赤泥颗粒进行预热时，采用加热装置且在140℃温度条件下进行预热；将预热后的赤泥颗粒加入至步骤102中所述改性硫磺中搅拌10min，之后进行冷却，并获得沥青改性剂。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，采用该沥青改性剂对沥青混凝土进行改性，所述沥青混凝土由矿料和基质沥青均匀拌合而成；对沥青混凝土进行改性时，过程如下：
步骤Ⅰ、原料预热：对所述沥青改性剂、矿料和基质沥青分别进行预热。
步骤Ⅱ、拌合：将预热后的所述沥青改性剂与基质沥青混合均匀后，获得中间混合物；再将预热后的矿料加入所述中间混合物中混合均匀，获得改性后的沥青混凝土。
所述沥青混凝土中矿料和基质沥青的配比与常规配比相同。其中，矿料为碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等。本实施例中，所述矿料为矿粉。
对所述沥青改性剂与基质沥青进行混合时，所述沥青改性剂与基质沥青所组成混合料的温度低于150℃；将预热后的矿料加入所述中间混合物中进行混合时，预热后的矿料与所述中间混合物所组成混合料的温度低于150℃；所述沥青改性剂与所述基质沥青的重量比为36︰100。
本实施例中，所述韩国SK70号基质沥青。
本实施例中，步骤Ⅱ中对所述沥青改性剂与矿料或基质沥青进行混合时，所述沥青改性剂与矿料或基质沥青所组成混合料的温度为T1；将预热后的基质沥青或矿料加入所述中间混合物中进行混合时，预热后的基质沥青或矿料与所述中间混合物所组成混合料的温度为T1；其中，T1＝149℃。
实际应用时，步骤Ⅰ中对所述沥青改性剂、矿料和基质沥青进行预热时，预热温度均大于150℃。本实施例中，所述矿料的预热温度为170℃，所述沥青改性剂的预热温度为155℃，所述沥青改性剂的预热温度为155℃。步骤Ⅱ中进行拌合时，采用拌合坩埚进行拌合，并且所述拌合坩埚的温度为165℃。
实际施工时，按照现行《公路工程沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)规定，可对道路石油沥青的技术要求进行确定。而根据Q/SHR003-1998道路沥青标准，AH-70沥青和AH-90沥青的技术要求详见表1：
表1 AH-70沥青和AH-90沥青的技术要求列表
| 项目 | AH-70沥青 | AH-90沥青 |
| 针入度(25℃)/0.1mm | 60～80 | 80～100 |
| 延度(15℃)/cm | >150 | >150 |
| 软化点/℃ | 46～54 | 44～52 |
同时，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，对所述沥青改性剂的添加量进行调整，具体是将所述沥青改性剂与所述基质沥青的重量比由1︰100调整至30︰100(当沥青改性剂与基质沥青的重量比为30︰100时，沥青改性剂的添加量为30％；其中当沥青改性剂与基质沥青的重量比为M︰100时，沥青改性剂的添加量为M％，M≥0)，并对不同添加量(改性剂与基质沥青的重量比重量比)的沥青改性剂改性后的沥青混凝土的三大试验指标进行测试，三大试验指标分别为延度(10℃)/cm、针入度/0.1mm和软化点/℃。其中，测试得出的改性后沥青混凝土的软化点、延度和针入度随沥青改性剂添加量的变化情况，详见图2、图3和图4。同时，将本实施例中所生产沥青改性剂对沥青混凝土的改性效果分别与未改性的硫磺和美国洛克邦得公司研究生产的硫磺改性剂SEAM的改性效果进行对比，对比结果详见图2、图3和图4，也就是说对不同添加量的三种类型改性剂对沥青混凝土的改性效果进行对比，三种类型改性剂分别为硫磺(即未改性的硫磺)、SEAM和本发明所生产沥青改性剂。图2、图3和图4中，L硫磺表示未改性的硫磺，GL硫磺表示本发明所生产沥青改性剂。图3中，标注为线性的虚线为拟合出的变化趋势线，且该趋势线为改性后沥青混凝土的延度随改性剂添加量线性变化的趋势线。图4中，标注为线性的虚线为拟合出的变化趋势线，且该趋势线为改性后沥青混凝土的针入度随改性剂添加量线性变化的趋势线。
另外，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，将L硫磺和GL硫磺这两种类型改性剂对沥青混凝土的改性效果与JTG F40-2004道路沥青标准中有关沥青技术要求进行对比，对比结果详见图5、图6和图7。由图5可看出，L硫磺和GL硫磺这两种类型改性剂对软化点的影响基本一致，且在添加量范围内没有太大变化。由图6可看出，GL硫磺大大改善了沥青的延度，并随着添加量的增加延度逐步提高。图6中，虚线为拟合出的变化趋势线，且该趋势线为改性后沥青混凝土的延度随改性剂添加量线性变化的趋势线。由图7可看出，改性剂的添加均有效地提高了针入度，其中GL硫磺的效果更佳。图7中，虚线为拟合出的变化趋势线，且该趋势线为改性后沥青混凝土的针入度随改性剂添加量线性变化的趋势线。
综上所述，对于L硫磺和GL硫磺这两种类型改性剂来说，L硫磺对沥青的针入度影响较小，基本没有将70#沥青改性为90#，这是最大的优势，然而添加量为30％时的延度损失较大，因而将添加量为25％(即沥青改性剂与基质沥青的重量比为25︰100)作为最优添加量；GL硫磺对沥青的延度有所提高(添加量为30％时亦没有造成延度衰减)，针入度指标提高，即将70#沥青该性为90#沥青(仅从针入度指标区分)。
对本实施例中所制备改性硫磺和沥青改性剂，分别进行火焰点火燃烧性试验(即可燃性试验)，得出试验结果详见表1-1：
表1-1 可燃性试验结果列表
| 项目 | 改性硫磺 | 沥青改性剂 |
| 点火时间 | 2秒 | 不着火 |
| 燃烧性 | 有 | 无 |
| 试验判定 | 可燃性危险物 | 无危险性 |
同时，对本实施例中所制备的沥青改性剂进行应用时，对沥青改性剂的添加量进行调整，其中所述沥青改性剂与所述基质沥青的重量比分别为0、20︰100、30︰100和40︰100(对应添加量分别为0％、20％、30％和40％)，将所述沥青改性剂与沥青混凝土在140℃温度条件下充分搅拌混合后，在室温下放置1d和10d后的部分性能测试结果详见表1-2：
表1-2 改性后沥青混凝土性能测试表
采用动态剪切流变仪(DSR)进行测定，试验温度65℃，角速度为10rad/s，结果表明：本实施例中所制备沥青改性剂可有效提高抗车辙性能，且放置10d后的抗车辙性能获得极大提高。另外，通过不同载荷频率下的车辙因子测试结果发现，本实施例中所制备沥青改性剂亦可大大提高车辙因子。同时，改性后沥青混凝土的高温稳定性能增强；当沥青改性剂添加量保持不变的情况下，随着荷载作用频率的增加(模拟实际行车速度加快)，硫磺改性沥青的复变剪切模量(G*)和车辙因子(G*/sinδ)均显著增加。
实施例2
本实施例中，所生产的沥青改性剂与实施例1相同。
本实施例中，所采用沥青改性剂的工业生产方法与实施例1相同。
本实施例中，对所生产沥青改性剂进行应用时，与实施例1不同的是：步骤Ⅱ中进行拌合时，将预热后的所述沥青改性剂与矿料混合均匀后，获得中间混合物；再将预热后的基质沥青加入所述中间混合物中混合均匀，获得改性后的沥青混凝土。对所述沥青改性剂与矿料进行混合时，所述沥青改性剂与矿料所组成混合料的温度低于150℃；将预热后的基质沥青加入所述中间混合物中进行混合时，预热后的基质沥青与所述中间混合物所组成混合料的温度低于150℃。
本实施例中，对所生产沥青改性剂进行应用时，其余步骤和工艺参数均与实施例1相同。
其中，实施例1中改性后的沥青混凝土记作GL改性后沥青混凝土(内掺)，实施例2中改性后的沥青混凝土记作GL改性后沥青混凝土(外掺)。
本实施例中所制备的沥青改性剂，可有效提高抗车辙性能，且放置10d后的抗车辙性能获得极大提高。另外，通过不同载荷频率下的车辙因子测试结果发现，本实施例中所制备沥青改性剂亦可大大提高车辙因子。同时，改性后沥青混凝土的高温稳定性能增强；当沥青改性剂添加量保持不变的情况下，随着荷载作用频率的增加(模拟实际行车速度加快)，硫磺改性沥青的复变剪切模量(G*)和车辙因子(G*/sinδ)均显著增加。
对实施例1中改性后的沥青混凝土分别进行马歇尔、冻融劈裂和车辙试验。其中，对基质沥青和实施例1中改性后的沥青混凝土分别进行马歇尔试验，试验结果详见表2：
表2 改性后沥青混凝土的马歇尔试验结果列表
表2中，VV为沥青混合料试件的孔隙率；VMA为沥青混合料试件的矿料间隙率；VFA为沥青混合料试件的有效沥青饱和度。
其中，对实施例2中改性后的沥青混凝土进行马歇尔时，制作试件的高度为64.5cm，2.538g/cm3，VV为4.16％，VMA为12.11％，VFA为70.44％。
同时，通过对实施例1中改性后的沥青混凝土分别进行马歇尔稳定度试验可知，改性后沥青混凝土的马歇尔试件的各体积指标均满足规范要求；改性后沥青混凝土的马歇尔试件密度略有提高，常规沥青混合料试件的密度为2.519g/cm3，致使孔隙率减小，改性效果较好。密度和孔隙率是体积指标中的重要指标，在工地以此作为路面压实度的衡量依据，在规范范围内压实度越大越好，即密度越大越好或孔隙率越小越好。稳定度是表征试件强度的重要力学指标，稳定度越大越好，且同时流值越小越好，从试验结果看稳定度基本与常规沥青混凝土相当。
对基质沥青、实施例1中改性后的沥青混凝土和实施例2中改性后的沥青混凝土分别进行冻融劈裂试验的试验结果，详见表3：
表3 冻融劈裂试验试验结果列表
对基质沥青和实施例2中改性后的沥青混凝土分别进行车辙试验，试验结果，详见表4：
表4 车辙试验结果列表
其中，对实施例1中改性后的沥青混凝土进行车辙试验，测出变形为1.126mm，且动稳定度为9601.2。
实际施工时，沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求，详见表5：
表5 沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求列表
由上述马歇尔试验结果可知：对实施例1和实施例2中改性后的沥青混凝土的击实温度降低至120℃时，其稳定度与基质沥青在正常成型温度(实测：157℃)时的稳定度基本相当。由于温度降低幅度较大，孔隙率为4.17％的改性后沥青混凝土较基质沥青混合料的2.95％(孔隙率)明显增加。
由上述冻融劈裂试验结果可知：实施例1和实施例2中改性后的沥青混凝土的冻融劈裂强度比TSR较基质沥青混合料均有较明显的提高，且其冻融前后劈裂强度(即R平均)比较基质沥青混合料也均有所提高。由此可见，本发明所生产的沥青改性剂能有效提高沥青混凝土的抗水损害能力。
由上述车辙试验结果可知：实施例1和实施例2中改性后的沥青混凝土的动稳定性较基质沥青有较大幅度的提高(最少提高50％以上)。由此可知，改性后沥青混凝土的抗车辙性能较基质沥青有显著提高，表明其具有优越的高温抗车辙性能。
同时，将实施例1中所生产沥青改性剂在生产和应用过程中的H2S排放情况，与SEAM进行对比试验。试验结果表明：实施例1中所生产沥青改性剂在生产和应用过程中，除少量硫磺味道外，无明显刺激性SO2或H2S气味；而在完全相同的操作条件下，SEAM有强烈的塑料燃烧味道(实为H2S气体的味道)。因而，实施例1中所生产沥青改性剂，能有效消除沥青混凝土拌合过程中所产生的H2S异味。
与此同时，对实施例2中改性后的沥青混凝土与SEAM改性后的沥青混凝土分别进行马歇尔、冻融劈裂和车辙试验。其中，对实施例1中改性后的沥青混凝土与SEAM改性后的沥青混凝土分别进行马歇尔试验，试验结果详见表6：
表6 马歇尔试验结果对比表
对基质沥青、实施例2中改性后的沥青混凝土与SEAM改性后的沥青混凝土分别进行冻融劈裂试验，试验结果详见表7：
表7 冻融劈裂试验结果对比表
由表6可知：实施例2中改性后的沥青混凝土与SEAM改性后的沥青混凝土的体积指标基本相当，且稳定度分别为10.53KN和10.22KN，相差不大，表明实施例2中改性后的沥青混凝土与SEAM改性后的沥青混凝土的高温性能基本相当。
由表7可知：实施例2中改性后的沥青混凝土冻融前后劈裂强度分别为0.773MPa和0.810MPa，SEAM改性后的沥青混凝土冻融前后劈裂强度分别为0.630MPa和0.653MPa，与SEAM改性后沥青混凝土冻融前后的劈裂强度相比，实施例2中改性后沥青混凝土冻融前后的劈裂强度均较有较明显的提高，更远远高于基质沥青的冻融前后的劈裂强度(0.423MPa和0.480MPa)。由此可见，实施例2中改性后的沥青混凝土不但具有更优于SEAM改性后沥青混凝土的力学性能，而且大大地提高了沥青改性后的水稳定性；另外，实施例2中改性后的沥青混凝土和SEAM改性后沥青混凝土的冻融劈裂强度比基本相当，分别为95.5％和96.4％，均较基质沥青的88.2％有明显的提高，且远远满足规范大于80％的要求，表明实施例2中改性后的沥青混凝土具有优越的抗水损坏性能。
由上述内容得出以下结论：第一、实施例2中所生产的沥青改性剂加入沥青混凝土后，有微量的硫磺气味，无其它刺激性气味，对人员基本无影响；SEAM加入沥青混凝土后，有H2S刺激性气味，长时间呼吸会对试验人员及施工人员的身体产生影响，造成操作人员咽喉刺痛，头晕乏力现象。第二、实施例2中改性后沥青混凝土的稳定度能够很好地满足规范要求且比原有沥青混合料由所提高，表明其高温性能较好；并且，实施例2中所生产的沥青改性剂能显著提高混合料的抗水损坏性能。第三、实施例2中改性后的沥青混凝土具有更优于SEAM改性后沥青混凝土的力学性能(冻融前后劈裂强度)。因而，本发明在改性硫磺制备时添加硫磺改性添加物，同时在所制备沥青改性剂中增加赤泥颗粒，不但能有效解决硫磺改性沥青中存在的H2S释放的重大技术难题，还可节省大量进口沥青的外汇，节能减排，降低铺路成本，也为工业固体废弃物即赤泥的综合再利用提供了一种可行的出路。
其中，实施例2中所生产沥青改性剂按照2500元/吨，矿料(即石料)到场价格100元/吨，油石比按照5％计算，得出实施例2中改性后的沥青混凝土与普通沥青混合料和SBS改性沥青混合料的价格对比表，详见表8：
表8 沥青混合料价格对比表
| 基质沥青价格(元/吨) | 5000 | 价格降低(元/吨) |
| 普通沥青混合料价格(元/吨) | 331.06 | -17.06 |
| SBS改性沥青价格(元/吨) | 7000 | |
| SBS改性沥青混合料价格(元/吨) | 435.1 | -121.10 |
| GL改性后沥青混凝土(外掺)价格(元/吨) | 314.0 |
实施例3
本实施例中，所制备的沥青改性剂与实施例1不同的是：所述赤泥颗粒的重量为150g；所述烯烃类改性剂为低密度聚乙烯且其添加量为30g，所述硫磺改性添加物为纳米级CuSO4颗粒，所述纳米级CuSO4颗粒的重量为60g。
实际制备时，所述烯烃类改性剂可以为低密度聚乙烯、热融性聚氨酯、二聚环戊二烯和环戊二烯中的一种或两种。
本实施例中，所制备沥青改性剂的其余组分和配比均与实施例1相同。
本实施例中，所述沥青改性剂的生产方法与实施例1不同的是：步骤101中进行硫磺熔融时，采用加热设备且在135℃温度条件下，对所述硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态；步骤102中进行硫磺改性时，采用所述加热设备且在135℃温度条件下持续恒温加热2.5h，获得所述改性硫磺；步骤二中对所添加赤泥颗粒进行预热时，采用加热装置且在135℃温度条件下进行预热；将预热后的赤泥颗粒加入至步骤102中所述改性硫磺中搅拌12min，之后进行冷却，并获得沥青改性剂。
本实施例中，所述沥青改性剂所采用生产方法的其余步骤和工艺参数均与实施例1相同。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，与实施例1不同的是：所述沥青改性剂与所述基质沥青的重量比为40︰100；T1＝140℃。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，其余步骤和工艺参数均与实施例1相同。
对本实施例中改性后的沥青混凝土分别进行马歇尔、冻融劈裂和车辙试验，试验得出：本实施例中改性后的沥青混凝土的毛体积密度为2.543g/cm3，VV为2.35％，VMA为12.25％，VFA为81.01，稳定度为10.24KN，流值为2.24；本实施例中改性后的沥青混凝土的冻融前后劈裂强度分别为0.782MPa和0.831Mpa；对本实施例中改性后的沥青混凝土进行车辙试验，测出变形为1.114mm，且动稳定度为9631.7。因而，本实施例中改性后的沥青混凝土的力学性能优良、高温性能较好且抗水损坏性能好，应用过程中有微量的硫磺气味，但无其它刺激性气味。
本实施例中，所制备的沥青改性剂不可燃，并且该沥青改性剂能有效提高抗车辙性能，且放置10d后的抗车辙性能获得极大提高。另外，通过不同载荷频率下的车辙因子测试结果发现，本实施例中所制备沥青改性剂亦可大大提高车辙因子。同时，改性后沥青混凝土的高温稳定性能增强；当沥青改性剂添加量保持不变的情况下，随着荷载作用频率的增加(模拟实际行车速度加快)，硫磺改性沥青的复变剪切模量(G*)和车辙因子(G*/sinδ)均显著增加。
实施例4
本实施例中，所制备的沥青改性剂与实施例1不同的是：所述赤泥颗粒的重量为250g；所述烯烃类改性剂为热融性聚氨酯且其添加量为80g，所述硫磺改性添加物为FeCl2水溶液，配制FeCl2水溶液所用FeCl2的重量均为50g。
本实施例中，所述FeCl2水溶液为FeCl2饱和水溶液。
实际使用时，所述FeCl2水溶液也可以采用FeCl2非饱和水溶液。
本实施例中，所制备沥青改性剂的其余组分和配比均与实施例1相同。
本实施例中，所述沥青改性剂的生产方法与实施例1不同的是：步骤101中进行硫磺熔融时，先将FeCl2加入水中并混合均匀，获得所述混合添加液(即FeCl2水溶液)；再将烯烃类改性剂与混合添加液均添加至硫磺中并搅拌均匀后，获得硫磺混合物；之后，采用加热设备对所述硫磺混合物进行干燥，直至所述硫磺混合物中的水分完全蒸发，获得干燥后的硫磺混合物；然后，采用加热设备且在125℃温度条件下，对干燥后的硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态。
本实施例中，采用加热设备对所述硫磺混合物进行干燥时，在105℃温度条件下进行干燥。
实际进行工业生产时，步骤101中进行硫磺熔融时，先将所述硫磺与所述混合添加液混合均匀，采用加热设备且在125℃温度条件下，对所述硫磺与所述混合添加液的混合物进行加热，直至所述硫磺加热至熔融状态，此时所述混合添加液中的水分已完全蒸发；然后，再添加烯烃类改性剂并搅拌均匀；之后，进入步骤二。
步骤102中进行硫磺改性时，采用所述加热设备且在125℃温度条件下持续恒温加热3h，获得所述改性硫磺；步骤二中对所添加赤泥颗粒进行预热时，采用加热装置且在125℃温度条件下进行预热；将预热后的赤泥颗粒加入至步骤102中所述改性硫磺中搅拌15min，之后进行冷却，并获得沥青改性剂。
本实施例中，所述沥青改性剂所采用生产方法的其余步骤和工艺参数均与实施例1相同。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，与实施例1不同的是：所述沥青改性剂与所述基质沥青的重量比为30︰100；T1＝110℃。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，其余步骤和工艺参数均与实施例1相同。
对本实施例中改性后的沥青混凝土分别进行马歇尔、冻融劈裂和车辙试验，试验得出：本实施例中改性后的沥青混凝土的毛体积密度为2.512g/cm3，VV为2.26％，VMA为12.11％，VFA为80.68，稳定度为10.01KN，流值为2.12；本实施例中改性后的沥青混凝土的冻融前后劈裂强度分别为0.752MPa和0.802Mpa；对本实施例中改性后的沥青混凝土进行车辙试验，测出变形为1.136mm，且动稳定度为9544.8。因而，本实施例中改性后的沥青混凝土的力学性能优良、高温性能较好且抗水损坏性能好，应用过程中有微量的硫磺气味，但无其它刺激性气味。
本实施例中，所制备的沥青改性剂不可燃，并且该沥青改性剂能有效提高抗车辙性能，且放置10d后的抗车辙性能获得极大提高。另外，通过不同载荷频率下的车辙因子测试结果发现，本实施例中所制备沥青改性剂亦可大大提高车辙因子。同时，改性后沥青混凝土的高温稳定性能增强；当沥青改性剂添加量保持不变的情况下，随着荷载作用频率的增加(模拟实际行车速度加快)，硫磺改性沥青的复变剪切模量(G*)和车辙因子(G*/sinδ)均显著增加。
实施例5
本实施例中，所制备的沥青改性剂与实施例4不同的是：所述赤泥颗粒的重量为300g；所述烯烃类改性剂为环戊二烯且其添加量为90g，所述硫磺改性添加物为CuSO4水溶液，配制CuSO4水溶液所用CuSO4的重量均为60g。
本实施例中，所述CuSO4水溶液为CuSO4饱和水溶液。实际使用时，所述CuSO4水溶液也可以采用CuSO4非饱和水溶液。
本实施例中，所制备沥青改性剂的其余组分和配比均与实施例4相同。
本实施例中，所述沥青改性剂所采用生产方法的其余步骤和工艺参数均与实施例4相同。
本实施例中，所述沥青改性剂的生产方法与实施例4不同的是：步骤101中进行硫磺熔融时，先将CuSO4加入水中并混合均匀，获得所述混合添加液(即CuSO4水溶液)；再将烯烃类改性剂与混合添加液均添加至硫磺中并搅拌均匀后，获得硫磺混合物；之后，采用加热设备对所述硫磺混合物进行干燥，直至所述硫磺混合物中的水分完全蒸发，获得干燥后的硫磺混合物；然后，采用加热设备且在142℃温度条件下，对干燥后的硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态。
本实施例中，采用加热设备对所述硫磺混合物进行干燥时，在110℃温度条件下进行干燥。
实际进行工业生产时，步骤101中进行硫磺熔融时，先将所述硫磺与所述混合添加液混合均匀，采用加热设备且在142℃温度条件下，对所述硫磺与所述混合添加液的混合物进行加热，直至所述硫磺加热至熔融状态，此时所述混合添加液中的水分已完全蒸发；然后，再添加烯烃类改性剂并搅拌均匀；之后，进入步骤二。
步骤102中进行硫磺改性时，采用所述加热设备且在142℃温度条件下持续恒温加热1.5h，获得所述改性硫磺；步骤二中对所添加赤泥颗粒进行预热时，采用加热装置且在142℃温度条件下进行预热；将预热后的赤泥颗粒加入至步骤102中所述改性硫磺中搅拌9min，之后进行冷却，并获得沥青改性剂。
本实施例中，所述沥青改性剂所采用生产方法的其余步骤和工艺参数均与实施例4相同。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，与实施例4不同的是：所述沥青改性剂与所述基质沥青的重量比为35︰100；T1＝130℃。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，其余步骤和工艺参数均与实施例4相同。
对本实施例中改性后的沥青混凝土分别进行马歇尔、冻融劈裂和车辙试验，试验得出：本实施例中改性后的沥青混凝土的毛体积密度为2.542g/cm3，VV为2.36％，VMA为12.33％，VFA为81.56，稳定度为10.30KN，流值为2.38；本实施例中改性后的沥青混凝土的冻融前后劈裂强度分别为0.782MPa和0.838Mpa；对本实施例中改性后的沥青混凝土进行车辙试验，测出变形为1.124mm，且动稳定度为9624.8。因而，本实施例中改性后的沥青混凝土的力学性能优良、高温性能较好且抗水损坏性能好，应用过程中有微量的硫磺气味，但无其它刺激性气味。
本实施例中，所制备的沥青改性剂不可燃，并且该沥青改性剂能有效提高抗车辙性能，且放置10d后的抗车辙性能获得极大提高。另外，通过不同载荷频率下的车辙因子测试结果发现，本实施例中所制备沥青改性剂亦可大大提高车辙因子。同时，改性后沥青混凝土的高温稳定性能增强；当沥青改性剂添加量保持不变的情况下，随着荷载作用频率的增加(模拟实际行车速度加快)，硫磺改性沥青的复变剪切模量(G*)和车辙因子(G*/sinδ)均显著增加。
实施例6
本实施例中，所制备的沥青改性剂与实施例4不同的是：所述赤泥颗粒的重量为100g；所述烯烃类改性剂为低密度聚乙烯和热融性聚氨酯的混合物且其添加量为20g，所述硫磺改性添加物为由氧化铁纳米颗粒与水均匀混合成的混合添加液，配制所述混合添加液所用氧化铁纳米颗粒的重量均为50g。
由于氧化铁纳米颗粒不溶于水，因而该混合添加液为氧化铁纳米颗粒的悬浊液。实际制备时，也可以采用其它不溶于水的金属氧化物纳米颗粒，如氧化镁纳米颗粒、氧化铝纳米颗粒等。
本实施例中，所制备沥青改性剂的其余组分和配比均与实施例4相同。
本实施例中，所述沥青改性剂的生产方法与实施例4不同的是：步骤101中进行硫磺熔融时，先将氧化铁纳米颗粒加入水中并混合均匀，获得所述混合添加液；再将烯烃类改性剂与混合添加液均添加至硫磺中并搅拌均匀后，获得硫磺混合物；之后，采用加热设备对所述硫磺混合物进行干燥，直至所述硫磺混合物中的水分完全蒸发，获得干燥后的硫磺混合物；然后，采用加热设备且在145℃温度条件下，对干燥后的硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态。
本实施例中，采用加热设备对所述硫磺混合物进行干燥时，在100℃温度条件下进行干燥。
实际进行工业生产时，步骤101中进行硫磺熔融时，先将所述硫磺与所述混合添加液混合均匀，采用加热设备且在145℃温度条件下，对所述硫磺与所述混合添加液的混合物进行加热，直至所述硫磺加热至熔融状态，此时所述混合添加液中的水分已完全蒸发；然后，再添加烯烃类改性剂并搅拌均匀；之后，进入步骤二。
步骤102中进行硫磺改性时，采用所述加热设备且在145℃温度条件下持续恒温加热1h，获得所述改性硫磺；步骤二中对所添加赤泥颗粒进行预热时，采用加热装置且在145℃温度条件下进行预热；将预热后的赤泥颗粒加入至步骤102中所述改性硫磺中搅拌8min，之后进行冷却，并获得沥青改性剂。
本实施例中，所述沥青改性剂所采用生产方法的其余步骤和工艺参数均与实施例4相同。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，与实施例4不同的是：所述沥青改性剂与所述基质沥青的重量比为32︰100；T1＝130℃。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，其余步骤和工艺参数均与实施例4相同。
对本实施例中改性后的沥青混凝土分别进行马歇尔、冻融劈裂和车辙试验，试验得出：本实施例中改性后的沥青混凝土的毛体积密度为2.518g/cm3，VV为2.18％，VMA为12.12％，VFA为81.02，稳定度为10.18KN，流值为2.12；本实施例中改性后的沥青混凝土的冻融前后劈裂强度分别为0.733MPa和0.802Mpa；对本实施例中改性后的沥青混凝土进行车辙试验，测出变形为1.138mm，且动稳定度为9321.8。因而，本实施例中改性后的沥青混凝土的力学性能优良、高温性能较好且抗水损坏性能好，应用过程中有微量的硫磺气味，但无其它刺激性气味。
本实施例中，所制备的沥青改性剂不可燃，并且该沥青改性剂能有效提高抗车辙性能，且放置10d后的抗车辙性能获得极大提高。另外，通过不同载荷频率下的车辙因子测试结果发现，本实施例中所制备沥青改性剂亦可大大提高车辙因子。同时，改性后沥青混凝土的高温稳定性能增强；当沥青改性剂添加量保持不变的情况下，随着荷载作用频率的增加(模拟实际行车速度加快)，硫磺改性沥青的复变剪切模量(G*)和车辙因子(G*/sinδ)均显著增加。
实施例7
本实施例中，所制备的沥青改性剂与实施例4不同的是：所述赤泥颗粒的重量为200g；所述烯烃类改性剂为低密度聚乙烯和二聚环戊二烯的混合物且其添加量为40g，所述硫磺改性添加物为由氧化锌纳米颗粒与水均匀混合成的混合添加液，配制所述混合添加液所用氧化锌纳米颗粒的重量均为75g。
由于氧化锌纳米颗粒不溶于水，因而该混合添加液为氧化锌纳米颗粒的悬浊液。
本实施例中，所制备沥青改性剂的其余组分和配比均与实施例4相同。
本实施例中，所述沥青改性剂的生产方法与实施例4不同的是：步骤101中进行硫磺熔融时，先将氧化铁纳米颗粒加入水中并混合均匀，获得所述混合添加液；再将烯烃类改性剂与混合添加液均添加至硫磺中并搅拌均匀后，获得硫磺混合物；之后，采用加热设备对所述硫磺混合物进行干燥，直至所述硫磺混合物中的水分完全蒸发，获得干燥后的硫磺混合物；然后，采用加热设备且在135℃温度条件下，对干燥后的硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态。
本实施例中，采用加热设备对所述硫磺混合物进行干燥时，在100℃温度条件下进行干燥。
实际进行工业生产时，步骤101中进行硫磺熔融时，先将所述硫磺与所述混合添加液混合均匀，采用加热设备且在140℃温度条件下，对所述硫磺与所述混合添加液的混合物进行加热，直至所述硫磺加热至熔融状态，此时所述混合添加液中的水分已完全蒸发；然后，再添加烯烃类改性剂并搅拌均匀；之后，进入步骤二。
步骤102中进行硫磺改性时，采用所述加热设备且在140℃温度条件下持续恒温加热2h，获得所述改性硫磺；步骤二中对所添加赤泥颗粒进行预热时，采用加热装置且在140℃温度条件下进行预热；将预热后的赤泥颗粒加入至步骤102中所述改性硫磺中搅拌10min，之后进行冷却，并获得沥青改性剂。
本实施例中，所述沥青改性剂所采用生产方法的其余步骤和工艺参数均与实施例4相同。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，与实施例4不同的是：所述沥青改性剂与所述基质沥青的重量比为38︰100；T1＝130℃。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，其余步骤和工艺参数均与实施例4相同。
对本实施例中改性后的沥青混凝土分别进行马歇尔、冻融劈裂和车辙试验，试验得出：本实施例中改性后的沥青混凝土的毛体积密度为2.540g/cm3，VV为2.28％，VMA为12.36％，VFA为81.33，稳定度为10.44KN，流值为2.36；本实施例中改性后的沥青混凝土的冻融前后劈裂强度分别为0.782MPa和0.892Mpa；对本实施例中改性后的沥青混凝土进行车辙试验，测出变形为1.108mm，且动稳定度为9688.4。因而，本实施例中改性后的沥青混凝土的力学性能优良、高温性能较好且抗水损坏性能好，应用过程中有微量的硫磺气味，但无其它刺激性气味。
本实施例中，所制备的沥青改性剂不可燃，并且该沥青改性剂能有效提高抗车辙性能，且放置10d后的抗车辙性能获得极大提高。另外，通过不同载荷频率下的车辙因子测试结果发现，本实施例中所制备沥青改性剂亦可大大提高车辙因子。同时，改性后沥青混凝土的高温稳定性能增强；当沥青改性剂添加量保持不变的情况下，随着荷载作用频率的增加(模拟实际行车速度加快)，硫磺改性沥青的复变剪切模量(G*)和车辙因子(G*/sinδ)均显著增加。
实施例8
本实施例中，所制备的沥青改性剂与实施例1不同的是：所述赤泥颗粒的重量为250g；所述烯烃类改性剂为低密度聚乙烯和环戊二烯的混合物且其添加量为50g，所述硫磺改性添加物为氧化铁纳米颗粒，所述氧化铁纳米颗粒的重量为60g。
本实施例中，所制备沥青改性剂的其余组分和配比均与实施例1相同。
本实施例中，所述沥青改性剂的生产方法与实施例1不同的是：步骤101中进行硫磺熔融时，采用加热设备且在145℃温度条件下，对所述硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态；步骤102中进行硫磺改性时，采用所述加热设备且在145℃温度条件下持续恒温加热2h，获得所述改性硫磺；步骤二中对所添加赤泥颗粒进行预热时，采用加热装置且在145℃温度条件下进行预热；将预热后的赤泥颗粒加入至步骤102中所述改性硫磺中搅拌8min，之后进行冷却，并获得沥青改性剂。
本实施例中，所述沥青改性剂所采用生产方法的其余步骤和工艺参数均与实施例1相同。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，与实施例1不同的是：所述沥青改性剂与所述基质沥青的重量比为20︰100；T1＝120℃。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，其余步骤和工艺参数均与实施例1相同。
对本实施例中改性后的沥青混凝土分别进行马歇尔、冻融劈裂和车辙试验，试验得出：本实施例中改性后的沥青混凝土的毛体积密度为2.521g/cm3，VV为2.11％，VMA为12.05％，VFA为80.61，稳定度为10.00KN，流值为2.16；本实施例中改性后的沥青混凝土的冻融前后劈裂强度分别为0.714MPa和0.812Mpa；对本实施例中改性后的沥青混凝土进行车辙试验，测出变形为1.144mm，且动稳定度为9431.6。因而，本实施例中改性后的沥青混凝土的力学性能优良、高温性能较好且抗水损坏性能好，应用过程中有微量的硫磺气味，但无其它刺激性气味。
本实施例中，所制备的沥青改性剂不可燃，并且该沥青改性剂能有效提高抗车辙性能，且放置10d后的抗车辙性能获得极大提高。另外，通过不同载荷频率下的车辙因子测试结果发现，本实施例中所制备沥青改性剂亦可大大提高车辙因子。同时，改性后沥青混凝土的高温稳定性能增强；当沥青改性剂添加量保持不变的情况下，随着荷载作用频率的增加(模拟实际行车速度加快)，硫磺改性沥青的复变剪切模量(G*)和车辙因子(G*/sinδ)均显著增加。
实施例9
本实施例中，所制备的沥青改性剂与实施例1不同的是：所述赤泥颗粒的重量为100g；所述烯烃类改性剂为低密度聚乙烯和环戊二烯的混合物且其添加量为20g，所述硫磺改性添加物为氧化锌纳米颗粒，所述氧化锌纳米颗粒的重量为50g。
本实施例中，制备所述改性硫磺时，在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物的同时，还需添加乙酸异戊酯；所添加乙酸异戊酯的重量为0.3g。加入乙酸异戊酯后，使得硫磺改性添加物与烯烃类改性剂更容易参与反应，所获得改性硫磺的效果更佳。所添加乙酸异戊酯的作为一种去味剂，同时也有降低H2S排放量的效果。
本实施例中，所制备沥青改性剂的其余组分和配比均与实施例1相同。
本实施例中，所述沥青改性剂的生产方法与实施例1不同的是：步骤101中进行硫磺熔融时，按照设计配比，将烯烃类改性剂、硫磺改性添加物与乙酸异戊酯均添加至硫磺中搅拌均匀，获得硫磺混合物；再采用加热设备且在140℃温度条件下，对所述硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态；步骤102中进行硫磺改性时，采用所述加热设备且在140℃温度条件下持续恒温加热1.5h，获得所述改性硫磺；步骤二中对所添加赤泥颗粒进行预热时，采用加热装置且在140℃温度条件下进行预热；将预热后的赤泥颗粒加入至步骤102中所述改性硫磺中搅拌8min，之后进行冷却，并获得沥青改性剂。
本实施例中，所述沥青改性剂所采用生产方法的其余步骤和工艺参数均与实施例1相同。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，与实施例1不同的是：所述沥青改性剂与所述基质沥青的重量比为25︰100；T1＝120℃。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，其余步骤和工艺参数均与实施例1相同。
对本实施例中改性后的沥青混凝土分别进行马歇尔、冻融劈裂和车辙试验，试验得出：本实施例中改性后的沥青混凝土的毛体积密度为2.521g/cm3，VV为2.11％，VMA为12.05％，VFA为80.61，稳定度为10.00KN，流值为2.16；本实施例中改性后的沥青混凝土的冻融前后劈裂强度分别为0.714MPa和0.812Mpa；对本实施例中改性后的沥青混凝土进行车辙试验，测出变形为1.144mm，且动稳定度为9431.6。因而，本实施例中改性后的沥青混凝土的力学性能优良、高温性能较好且抗水损坏性能好，应用过程中有微量的硫磺气味，但无其它刺激性气味。
本实施例中，所制备的沥青改性剂不可燃，并且该沥青改性剂能有效提高抗车辙性能，且放置10d后的抗车辙性能获得极大提高。另外，通过不同载荷频率下的车辙因子测试结果发现，本实施例中所制备沥青改性剂亦可大大提高车辙因子。同时，改性后沥青混凝土的高温稳定性能增强；当沥青改性剂添加量保持不变的情况下，随着荷载作用频率的增加(模拟实际行车速度加快)，硫磺改性沥青的复变剪切模量(G*)和车辙因子(G*/sinδ)均显著增加。
实施例10
本实施例中，所制备的沥青改性剂与实施例1不同的是：所述赤泥颗粒的重量为180g；所述烯烃类改性剂为热融性聚氨酯和二聚环戊二烯的混合物且其添加量为45g，所述硫磺改性添加物为FeCl2纳米颗粒，所述FeCl2纳米颗粒的重量为65g。
本实施例中，制备所述改性硫磺时，在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物的同时，还需添加乙酸异戊酯；所添加乙酸异戊酯的重量为0.4g。
本实施例中，所制备沥青改性剂的其余组分和配比均与实施例1相同。
本实施例中，所述沥青改性剂的生产方法与实施例1相同。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，与实施例1不同的是：所述沥青改性剂与所述基质沥青的重量比为30︰100；T1＝120℃。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，其余步骤和工艺参数均与实施例1相同。
对本实施例中改性后的沥青混凝土分别进行马歇尔、冻融劈裂和车辙试验，试验得出：本实施例中改性后的沥青混凝土的毛体积密度为2.522g/cm3，VV为2.37％，VMA为12.44％，VFA为82.64，稳定度为11.12KN，流值为2.06；本实施例中改性后的沥青混凝土的冻融前后劈裂强度分别为0.722MPa和0.856Mpa；对本实施例中改性后的沥青混凝土进行车辙试验，测出变形为1.124mm，且动稳定度为9532.4。因而，本实施例中改性后的沥青混凝土的力学性能优良、高温性能较好且抗水损坏性能好，应用过程中有微量的硫磺气味，但无其它刺激性气味。
本实施例中，所制备的沥青改性剂不可燃，并且该沥青改性剂能有效提高抗车辙性能，且放置10d后的抗车辙性能获得极大提高。另外，通过不同载荷频率下的车辙因子测试结果发现，本实施例中所制备沥青改性剂亦可大大提高车辙因子。同时，改性后沥青混凝土的高温稳定性能增强；当沥青改性剂添加量保持不变的情况下，随着荷载作用频率的增加(模拟实际行车速度加快)，硫磺改性沥青的复变剪切模量(G*)和车辙因子(G*/sinδ)均显著增加。
实施例11
本实施例中，所制备的沥青改性剂与实施例4不同的是：所述赤泥颗粒的重量为280g；所述烯烃类改性剂为二聚环戊二烯和环戊二烯的混合物且其添加量为50g，所述硫磺改性添加物为由氧化锌纳米颗粒与水均匀混合成的混合添加液，配制所述混合添加液所用氧化锌纳米颗粒的重量均为70g。本实施例中，制备所述改性硫磺时，在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物的同时，还需添加乙酸异戊酯；所添加乙酸异戊酯的重量为0.5g。
本实施例中，所制备沥青改性剂的其余组分和配比均与实施例4相同。
本实施例中，所述沥青改性剂的生产方法与实施例4不同的是：步骤101中进行硫磺熔融时，先将氧化铁纳米颗粒加入水中并混合均匀，获得所述混合添加液；再将烯烃类改性剂、混合添加液与乙酸异戊酯均添加至硫磺中并搅拌均匀后，获得硫磺混合物；之后，采用加热设备对所述硫磺混合物进行干燥，直至所述硫磺混合物中的水分完全蒸发，获得干燥后的硫磺混合物。
实际进行工业生产时，步骤101中进行硫磺熔融时，先将所述硫磺与所述混合添加液混合均匀，采用加热设备且在140℃温度条件下，对所述硫磺与所述混合添加液的混合物进行加热，直至所述硫磺加热至熔融状态，此时所述混合添加液中的水分已完全蒸发；然后，再添加烯烃类改性剂并搅拌均匀；之后，进入步骤二。
步骤102中进行硫磺改性时，采用所述加热设备且在140℃温度条件下持续恒温加热2h，获得所述改性硫磺；步骤二中对所添加赤泥颗粒进行预热时，采用加热装置且在140℃温度条件下进行预热；将预热后的赤泥颗粒加入至步骤102中所述改性硫磺中搅拌10min，之后进行冷却，并获得沥青改性剂。
本实施例中，所述沥青改性剂所采用生产方法的其余步骤和工艺参数均与实施例4相同。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，与实施例4不同的是：所述沥青改性剂与所述基质沥青的重量比为28︰100；T1＝130℃。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，其余步骤和工艺参数均与实施例4相同。
对本实施例中改性后的沥青混凝土分别进行马歇尔、冻融劈裂和车辙试验，试验得出：本实施例中改性后的沥青混凝土的毛体积密度为2.523g/cm3，VV为2.18％，VMA为12.16％，VFA为81.27，稳定度为11.37KN，流值为2.28；本实施例中改性后的沥青混凝土的冻融前后劈裂强度分别为0.745MPa和0.868Mpa；对本实施例中改性后的沥青混凝土进行车辙试验，测出变形为1.112mm，且动稳定度为9643.4。因而，本实施例中改性后的沥青混凝土的力学性能优良、高温性能较好且抗水损坏性能好，应用过程中有微量的硫磺气味，但无其它刺激性气味。
本实施例中，所制备的沥青改性剂不可燃，并且该沥青改性剂能有效提高抗车辙性能，且放置10d后的抗车辙性能获得极大提高。另外，通过不同载荷频率下的车辙因子测试结果发现，本实施例中所制备沥青改性剂亦可大大提高车辙因子。同时，改性后沥青混凝土的高温稳定性能增强；当沥青改性剂添加量保持不变的情况下，随着荷载作用频率的增加(模拟实际行车速度加快)，硫磺改性沥青的复变剪切模量(G*)和车辙因子(G*/sinδ)均显著增加。
实施例12
本实施例中，所制备的沥青改性剂与实施例4不同的是：所述赤泥颗粒的重量为180g；所述烯烃类改性剂为热融性聚氨酯和二聚环戊二烯的混合物且其添加量为80g，所述硫磺改性添加物为CuSO4水溶液，配制CuSO4水溶液所用CuSO4的重量为70g。
本实施例中，制备所述改性硫磺时，在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物的同时，还需添加乙酸异戊酯；所添加乙酸异戊酯的重量为0.2g。
同时，为提高沥青的抗氧化性和抗老化性能，在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物的同时，还需添加少量炭黑。
本实施例中，所制备沥青改性剂的其余组分和配比均与实施例4相同。
本实施例中，所述沥青改性剂的生产方法与实施例4不同的是：步骤101中进行硫磺熔融时，先将CuSO4加入水中并混合均匀，获得所述混合添加液；再将烯烃类改性剂、混合添加液与乙酸异戊酯均添加至硫磺中并搅拌均匀后，获得硫磺混合物；之后，采用加热设备对所述硫磺混合物进行干燥，直至所述硫磺混合物中的水分完全蒸发，获得干燥后的硫磺混合物。
本实施例中，所述沥青改性剂所采用生产方法的其余步骤和工艺参数均与实施例4相同。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，与实施例4不同的是：所述沥青改性剂与所述基质沥青的重量比为28︰100；T1＝130℃。
本实施例中，对步骤二中所生产沥青改性剂进行应用时，其余步骤和工艺参数均与实施例4相同。
对本实施例中改性后的沥青混凝土分别进行马歇尔、冻融劈裂和车辙试验，试验得出：本实施例中改性后的沥青混凝土的毛体积密度为2.532g/cm3，VV为2.38％，VMA为12.04％，VFA为82.11，稳定度为12.01KN，流值为2.18；本实施例中改性后的沥青混凝土的冻融前后劈裂强度分别为0.712MPa和0.832Mpa；对本实施例中改性后的沥青混凝土进行车辙试验，测出变形为1.114mm，且动稳定度为9632.2。因而，本实施例中改性后的沥青混凝土的力学性能优良、高温性能较好且抗水损坏性能好，应用过程中有微量的硫磺气味，但无其它刺激性气味。
本实施例中，所制备的沥青改性剂不可燃，并且该沥青改性剂能有效提高抗车辙性能，且放置10d后的抗车辙性能获得极大提高。另外，通过不同载荷频率下的车辙因子测试结果发现，本实施例中所制备沥青改性剂亦可大大提高车辙因子。同时，改性后沥青混凝土的高温稳定性能增强；当沥青改性剂添加量保持不变的情况下，随着荷载作用频率的增加(模拟实际行车速度加快)，硫磺改性沥青的复变剪切模量(G*)和车辙因子(G*/sinδ)均显著增加。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种沥青改性剂，其特征在于：由改性硫磺和赤泥颗粒均匀混合而成；所述改性硫磺为在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物进行改性后制得的改性硫磺，所添加烯烃类改性剂与所述硫磺的重量比为(2～6)︰100，所述烯烃类改性剂为低密度聚乙烯、热融性聚氨酯、二聚环戊二烯和环戊二烯中的一种或两种；所述赤泥颗粒与所述硫磺的重量比为(10～30)︰100；所述赤泥颗粒的粒径≤0.1mm；
所述硫磺改性添加物为纳米颗粒或混合添加液，所述混合添加液为由金属化合物与水均匀混合成的混合液；当所述硫磺改性添加物为纳米颗粒时，所添加纳米颗粒与所述硫磺的重量比为(5～9)︰100；所述纳米颗粒为FeCl2颗粒、CuSO4颗粒或金属氧化物纳米颗粒；
当所述硫磺改性添加物为混合添加液时，配制所述混合添加液用的金属化合物与所述硫磺的重量比为(5～9)︰100；所述金属化合物为金属氧化物纳米颗粒、FeCl2或CuSO4。
2.按照权利要求1所述的一种沥青改性剂，其特征在于：制备所述改性硫磺时，在硫磺中添加烯烃类改性剂与硫磺改性添加物的同时，还需添加乙酸异戊酯；所添加乙酸异戊酯与所述硫磺的重量比为(0.2～0.5)︰100。
3.按照权利要求1或2所述的一种沥青改性剂，其特征在于：所述金属氧化物纳米颗粒为氧化铁颗粒或氧化锌颗粒。
4.按照权利要求1或2所述的一种沥青改性剂，其特征在于：所添加烯烃类改性剂与所述硫磺的重量比为(3～5)︰100，所添加纳米颗粒与所述硫磺的重量比为(6～8)︰100，配制所述混合添加液用的金属化合物与所述硫磺的重量比为(6～8)︰100；所述混合添加液为FeCl2饱和水溶液或CuSO4饱和水溶液。
5.一种如权利要求1所述沥青改性剂的工业生产方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、改性硫磺制备，过程如下：
步骤101、硫磺熔融：按照设计配比，将烯烃类改性剂与硫磺改性添加物均添加至硫磺中搅拌均匀，获得硫磺混合物；再采用加热设备对所述硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态；
步骤102、硫磺改性：采用所述加热设备持续恒温加热1h～3h，获得所述改性硫磺；
步骤二、赤泥颗粒添加：按照设计配比，将赤泥颗粒添加至步骤102中所述改性硫磺中并搅拌均匀，冷却后获得沥青改性剂；
对所述赤泥颗粒进行添加之前，先对所添加赤泥颗粒进行预热。
6.按照权利要求5所述的工业生产方法，其特征在于：步骤二中冷却后获得沥青改性剂后，还需对所述沥青改性剂造粒，获得沥青改性剂颗粒。
7.按照权利要求5或6所述的工业生产方法，其特征在于：步骤101中进行硫磺熔融时，当所述硫磺改性添加物为纳米颗粒时，将烯烃类改性剂与纳米颗粒均添加至硫磺中并搅拌均匀后，获得硫磺混合物；再采用加热设备且在125℃～145℃温度条件下，对所述硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态；
当所述硫磺改性添加物为混合添加液时，先将纳米颗粒加入水中并混合均匀，获得所述混合添加液；再将烯烃类改性剂与混合添加液均添加至硫磺中并搅拌均匀后，获得硫磺混合物；之后，采用加热设备对所述硫磺混合物进行干燥，直至所述硫磺混合物中的水分完全蒸发，获得干燥后的硫磺混合物；然后，采用加热设备且在125℃～145℃温度条件下，对干燥后的硫磺混合物进行加热，直至将硫磺加热至熔融状态。
8.按照权利要求5或6所述的工业生产方法，其特征在于：步骤102中进行硫磺改性时，采用所述加热设备且在125℃～145℃温度条件下持续恒温加热1.5h～2.5h，获得所述改性硫磺；
步骤二中对所添加赤泥颗粒进行预热时，采用加热装置且在125℃～145℃温度条件下进行预热；将预热后的赤泥颗粒加入至步骤102中所述改性硫磺中搅拌8min～15min，之后进行冷却，并获得沥青改性剂。
9.一种如按照权利要求1所述沥青改性剂的应用，其特征在于：采用该沥青改性剂对沥青混凝土进行改性，所述沥青混凝土由矿料和基质沥青均匀拌合而成；对沥青混凝土进行改性时，过程如下：
步骤Ⅰ、原料预热：对所述沥青改性剂、矿料和基质沥青分别进行预热；
步骤Ⅱ、拌合：将预热后的所述沥青改性剂与矿料或基质沥青混合均匀后，获得中间混合物；再将预热后的基质沥青或矿料加入所述中间混合物中混合均匀，获得改性后的沥青混凝土；
对所述沥青改性剂与矿料或基质沥青进行混合时，所述沥青改性剂与矿料或基质沥青所组成混合料的温度低于150℃；将预热后的基质沥青或矿料加入所述中间混合物中进行混合时，预热后的基质沥青或矿料与所述中间混合物所组成混合料的温度低于150℃；所述沥青改性剂与所述基质沥青的重量比为(20～40)︰100。
10.按照权利要求9所述的应用，其特征在于：步骤Ⅱ中对所述沥青改性剂与矿料或基质沥青进行混合时，所述沥青改性剂与矿料或基质沥青所组成混合料的温度为T1；将预热后的基质沥青或矿料加入所述中间混合物中进行混合时，预热后的基质沥青或矿料与所述中间混合物所组成混合料的温度为T1；其中，110℃≤T1＜150℃；
步骤Ⅰ中对所述沥青改性剂、矿料和基质沥青进行预热时，预热温度均大于150℃。
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