[发明专利]一种低碳温拌沥青改性剂及其应用方法

说明书

技术领域

本发明属于公路建设材料领域，尤其涉及一种用于沥青路面施工的低碳温拌沥青改性剂及其应用方法。

技术背景

沥青路面具有性能优良、行车舒适、易于维护等优点，在我国公路、市政道路中广泛采用。热拌沥青混合料是最常用的沥青路面铺筑材料，其综合路用性能优良，但拌和温度高达170～180℃，存在能耗高、沥青易老化、环境污染严重、施工季节短等缺点，不符合我国“资源节约型、环境友好型”的发展理念。冷拌沥青混合料可在常温施工，无有害气体排放，但其路用性能远远不及热拌沥青混合料，铺筑的沥青路面具有耐久性差、使用寿命短，难以满足沥青路面使用要求。因此，开发合理技术既能降低沥青路面施工温度，又能保证沥青混合料路用性能，对保证沥青路面施工质量和节能环保具有重要意义。

随着我国基础交通设施的大规模的建设，环境污染越来越严重，各地的雾霾天气频发，严重影响了人们的正常生活。环境污染治理已到了刻不容缓的地步，从事公路建设的相关人员也立志把我国的公路建设成绿色低碳循环公路。2011年交通运输部印发了《建设低碳交通运输体系指导意见》，将温拌沥青列为重要低碳技术。

专利CN988103362公开了一种添加费-托合成蜡(FT蜡)的施工路面用的沥青或柏油、路面和生产沥青或柏油的方法。FT蜡的加入可有效降低沥青的粘度从而降低混合料的拌和温度，并因此降低了有害物质的排放。但由于FT蜡属于石蜡的范畴，单独加入沥青中虽然有降低沥青高温粘度的效果，但必然会增加沥青中的蜡含量。而且沥青中含蜡量高会导致沥青温度敏感性强，高温下容易永久变形，低温下容易脆裂，导致沥青混合料热稳定性和低温抗裂性不好，以致沥青混凝土路面面层出现车辙和开裂而加速损坏。

专利CN101899218A提出了一种以烷基胺类阳离子表面活性剂、酰胺类阳离子表面活性剂、季铵盐类阳离子表面活性剂、氯化钙及水为原料的水剂型温拌剂，直接在沥青混合料拌和过程中加入该种温拌剂。这种直接喷进拌和楼的温拌剂存在一些不足：一、水剂喷进拌和锅时会受热骤然气化，水蒸气会带走部分矿粉，使级配发生变化，导致混合料的性能会有所变化，水蒸气携带矿粉粘结在进料处，堵塞进料处导致集料计量不准确，要经常清理，影响拌和楼生产效率；二、水及水蒸气影响沥青与石料的粘附性能，使沥青混合料的水稳定性受到损伤。

专利CN101861360A公开了一种用于道路表面的路面的温拌沥青配制剂的添加剂包，所述添加剂包包含表面活性剂组分和沥青流变改进组分，其中所述沥青流变改进组分包含蜡组分和树脂组分中的至少一种。该种温拌添加剂包不故意将水引入混合料中，且对沥青的低温性能不具有任何不利影响。但是该温拌添加包显著增加温拌沥青混合料的生产成本，不利于温拌技术的大规模的使用推广。

温拌技术在节能减排方面优势明显。目前，我国每年沥青使用量约为1800万吨，如果60％采用温拌技术代替热拌技术，则可节省约54万吨标准煤，可以减少二氧化碳排放量约162万吨，数量相当可观。因此，温拌技术是一种节能环保的新技术，是建设绿色低碳循环公路的必然选择。

发明内容

针对现有技术的不足的问题，本发明公开了一种低碳温拌沥青改性剂——N-乙烯基吡咯烷酮-苯乙烯-马来酸酐共聚物与脂肪胺的酰化物及应用方法。将该低碳温拌沥青改性剂按照0.3～0.6wt％的掺量加入到沥青中制备出温拌沥青。其在不改变沥青关键技术指标和流变性能条件下，可降低沥青与集料之间的界面张力，使沥青混合料在较低的温度下更容易拌和和碾压，从而使得沥青混合料出料温度与摊铺成型温度降低40-65℃。

提供一种低碳温拌沥青改性剂，它是N-乙烯基吡咯烷酮-苯乙烯-马来酸酐共聚物的酰化物，其制备方法包括以下步骤：

按重量份计，将111～200份N-乙烯基吡咯烷酮、208～416份苯乙烯和196～392马来酸酐单体溶于有机溶剂，然后加入到反应容器中，在搅拌状态下，通氮除氧，后升温至60～65℃；同时滴加引发剂质量分数为5～15wt％的甲苯溶液和链转移剂质量分数1～5wt％的甲苯溶液，2h内滴完，保温2～4h；继续升温至80～110℃，加入烷基伯胺258～1078份，催化剂3～10份，反应6～8小时，停止反应，冷却室温，后处理得目标产物。

按上述方案，所述的N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)，纯度为98wt％，使用前加入8-羟基喹啉减压蒸馏纯化；苯乙烯(St)，纯度为99wt％，使用前减压蒸馏纯化；马来酸酐(MA)，纯度为99.5wt％，使用前用氯仿重结晶。

按上述方案，所述的有机溶剂的用量为150-280份，可为苯、甲苯和二甲苯等。