[发明专利]一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法

说明书

本发明涉及一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法。将沥青在烘箱中加热至熔融，按照不同的质量比将环氧基硅烷偶联剂加入沥青中。然后用高速剪切机以1000r/min的转速对沥青搅拌15min，将搅拌完成的沥青在160℃的烘箱中发育2h。采用插板法测试不同掺量沥青的表面能参数测试，根据测试结果确定最佳掺量。采用最佳掺量改性沥青制备沥青混合料试样进行浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比和动稳定度并与未改性的混合料对比，确定改性沥青的改性效果，并等比例放大重新配制，用于实际作业中。本发明采用表面能理论能方便地确定最佳掺量，具有最佳掺量的确定方法简单、制备工艺简单、沥青改性效果显著的特点。

技术领域

本发明涉及一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，属于道路工程领域。

背景技术

目前，我国高速公路建设发展迅速，高速公路大多以沥青混凝土作为其路面材料。沥青混凝土中选用的石料大都为碱性石料，然而各地优质中性或碱性集料的资源十分有限，已成为制约高等级公路发展的瓶颈。因此，可以考虑用酸性石料代替碱性石料成型沥青混凝土，一方面可以做到因地制宜合理的利用资源，另一方面可以充分发挥酸性石料本身性能的优点。但是要使酸性石料沥青混合料达到沥青路面使用的要求，还必须要解决其黏附性较差的问题。常见的解决酸性石料沥青混合料水稳定性的方法是通过添加改性剂提高酸性石料与沥青粘附性并进而提高沥青混合料的耐久性。目前普遍使用的改性剂为非胺类高分子液态抗剥落剂，在制备改性沥青时，首先将沥青加热至熔融状态向其中加入抗剥落剂，从而制得改性沥青，然后用改性后的沥青制作沥青混合料改善混合料的耐久性。

非胺类抗剥落剂相比胺类抗剥落剂具有更好的高温稳定性。不同种类抗剥落剂由于其性质各异，所以制备过程也存在较大差异。环氧基硅烷偶联剂是一种典型非胺类抗剥落剂，它可以和有机材料与无机材料发生化学键合，达到提高沥青与集料黏附性的目的。同时采用表面能理论可以准确评价沥青与集料之间的黏附性，故可通过改性后沥青的表面能参数确定硅烷偶联剂的最佳掺量，大大降低最佳掺量的确定难度和成本。综上本专利提出一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，改性后沥青混合料的水稳定性能和高温稳定性能可以明显提高。同时，本发明采用表面能参数确定已知范围内的环氧基硅烷的最佳掺量，解决了因换沥青或者换偶联剂带来的掺杂量需要重新试验摸索最佳掺量的问题，方便高效，节省时间、原料等成本。

本发明采用以下技术方案来解决上述技术问题：

一种基于表面能理论的改性沥青的制备方法，先小试再放大，该方法包括如下步骤：

步骤1：将沥青在150±5℃的烘箱中加热1.5～2.5h至熔融；

步骤2：在0.2％～1.0％的质量比范围内，选取4-7个不同质量比，按照质量比分别称取偶联剂与沥青；

步骤3：将偶联剂与沥青混合，并用高速剪切机以转速800～1200r/min搅拌10～20min，搅拌同时保持温度为150±5℃；

步骤4：将改性后的沥青在160±5℃温度下加热1.5～2.5h使其发育完全；

步骤5：将长方形盖玻片插入到熔融改性沥青中，使沥青在玻片表面形成一层薄膜并冷却；

步骤6：采用插板法测量掺入不同质量比改性沥青的表面能参数，确定表面能参数最大的改性沥青的偶联剂与沥青质量比为最佳掺量；

步骤7：称量一定量的石料放入170±5℃烘箱中加热1.5～2.5h，设置拌和温度为160±5℃并将石料与步骤4中的沥青加入其中拌和60～120s，一次拌和结束后继续加入220g矿粉拌和60～120s，拌和结束后将混合料从拌和锅中倒入盛料盘并用拌和铲拌和均匀防止混合料产生粗细离析；