[发明专利]一种热固性天然橡胶沥青混合料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种热固性天然橡胶沥青混合料及其制备方法，混合料包括集料、橡胶沥青前驱体、硫化剂和反应促进剂，所述橡胶沥青前驱体、硫化剂和反应促进剂的质量比为500﹕8～51﹕0～6；橡胶沥青前驱体质量为集料质量的3.5％～7％；橡胶沥青前驱体包括如下质量比的组分：基质沥青﹕天然橡胶乳液﹕油基增容剂的质量比为100﹕8～20﹕4～10。本发明的混合料是热固性的，具有优异的高温稳定性、低温性能，抗拉性能显著提升，模量高、弹性好，温度敏感性下降，其马歇尔稳定度处于20KN～40KN之间，能有效过度路面应力，是一种性能优越的沥青路面筑路材料。

技术领域：

本发明属于道路工程沥青混合料技术领域，具体涉及一种热固性天然橡胶沥青混合料及其制备方法。

背景技术：

近年来，随着我国经济高速发展，我国货运车辆出现了车辆数下降，总吨位上升，单车载荷大幅上升的结构性变化。我国高速公路及国省干线面临更严峻的重载、超载挑战，对路面的抗车辙性能及抗疲劳性能提出了更高的要求。为延长沥青路面的使用寿命，需使用性能更加优异的沥青胶结料。目前，主流做法是向沥青中添加改性剂进行物理改性，目前常见的沥青改性剂主要有SBS、SBR、废橡胶粉等。

天然橡胶是一种绿色的、可再生的生物质沥青改性剂，其具有广阔的应用前景。然而简单的将天然橡胶加入沥青中，通过搅拌、高速剪切等方式分散均匀，对沥青的高低温性能和耐久性进行改善，但性能提升幅度有限。天然橡胶与沥青相容性好，具有较好的粘弹性，且属于一种可再生资源，是绿色、环保的沥青改性剂。马来西亚、泰国等天然橡胶生产国都有将天然橡胶用于沥青改性的强烈愿望，期望借此来扩大天然橡胶的消费市场。马来西亚在天然橡胶改性沥青方面已经取得了一些成果，而我国对此还鲜有研究。2019年12月20日，海南天然橡胶产业集团股份有限公司与马来西亚橡胶局在马来西亚吉隆坡就天然橡胶改性沥青道路合作进行了洽谈并签订了合作备忘录。

天然橡胶作为一种可再生资源，用作沥青的改性剂，应用前景广阔。但是当前简单地将天然橡胶添加入沥青中，通过搅拌、高速剪切等方式分散均匀，能对沥青的高低温性能和耐久性进行改善，但性能提升幅度有限。天然橡胶改性沥青面临着成本、技术等问题，在我国推广使用，还需要进一步的深入研究。

背景技术：

本申请发明人在大量的实验及微观实验中发现，当天然橡胶乳液的添加量较少时橡胶在沥青中以线状分散、相互分离(如图1中3％天然橡胶乳液掺量时，橡胶点状分布)，天然橡胶沥青此时仍主要表现出沥青的性状，无法达到想要的材料性能。而进一步的加大天然橡胶乳液用量后通过荧光显微镜发现：当天然橡胶乳液添加量达到沥青质量的8％时，天然橡胶在沥青中形成了网状结构(如图2所示)，随着天然橡胶乳液添加量的持续增加，网络结构更加明显、稳定；而此时的天然橡胶沥青黏度增大，不宜与集料拌合为沥青混合料，通过天然橡胶乳液/油基增容剂配比的调节增加低粘度、稳定的油基增容剂后能降低天然橡胶沥青的黏度。经观察，发明人选取的油基增容剂不会破坏形成的橡胶网状结构。通过对沥青中的天然橡胶进行硫化，进一步加强了天然橡胶的强度和网络密度，使天然橡胶沥青中的天然橡胶与沥青形成IPN网络互串结构，硫化后的天然橡胶高温不软、低温不脆，从而赋予了硫化天然橡胶的热固性，大幅提升该材料的高温稳定性及低温抗裂性，是一种优质的道路铺面材料。而沥青在路面工程中主要以沥青混合料的形式应用，发明人利用上述发现制备热固性天然橡胶沥青混合料。

基于以上研究成果，本发明要求保护如下技术方案：

一种热固性天然橡胶沥青混合料，包括集料、橡胶沥青前驱体、硫化剂和反应促进剂，

所述橡胶沥青前驱体、硫化剂和反应促进剂的质量比为500﹕8～51﹕0～6；

橡胶沥青前驱体质量为集料质量的3.5％～7％；

橡胶沥青前驱体包括如下质量比的组分：基质沥青﹕天然橡胶乳液﹕油基增容剂的质量比为100﹕8～20﹕4～10。

所述集料为天然集料或再生集料，