一种道路沥青改性剂及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种用作铺筑路面的道路沥青改性剂及其制备方法，确切地说是涉及一种对天然沥青进行加工处理，制成适于高等级沥青道路使用的改性剂。
背景技术
随着我国国民经济的高速发展，交通量和交通强度在日益增加，其中高速公路发展迅速。近年来由于实施西部大开发战略，又使中西部道路交通的增长速度加快。沥青路面以其舒适、安全在高等级道路路面中占主要地位。沥青路面质量的好坏直接影响着高速公路的使用性能，影响着高速公路所带来的社会效益和经济效益。由于高速公路交通量大、渠化交通明显、车速高、承载日趋重型化，因此对道路的要求也愈来愈高，不但要求路面有足够的强度、稳定性、抗滑性，平整性，而且还要求有良好的耐久性，保证公路在使用期内各项指标在先期不至于明显降低，同时确保车辆安全、舒适、快捷地通行。要满足上述要求，最基本的条件之一是选用优质的沥青。但是，我国生产的重交通沥青的品质和数量远远不能满足高等级道路建设的需要，所以改性沥青技术越来越受到重视。目前国内道路改性沥青多用聚合改性沥青，但是聚合改性沥青也有明显缺点，如温度稳定性差、混熔难，易离析、施工工艺复杂、施工设备投资大等。天然沥青改性在国外早有应用，如千里达湖沥青、北美天然沥青等在国内也有进口，并用于一些高速公路建设，但国内尚无类似产品。
我国早在70-80年代，就在北京、河北、山西、浙江、江苏等许多地方，铺筑过千里达湖沥青(TLA)的改性沥青试验路段，显示出TLA具有良好的性能。之后又在江阴长江大桥桥面铺筑TLA路面，接着在北京一张家口的干线公路上铺筑了试验段，在四川成渝高速公路也铺筑了TLA改性沥青试验段，其它一些地方的重要交通路段，也正在考虑采用此种技术措施，因此天然沥青地使用，在我国正处于方兴未艾。
我国天然沥青矿藏丰富，然而迄今尚未进行过系统的研究与开发，将天然沥青矿经过加工处理，用作道路沥青改性剂的研究开发工作也很少。
【发明内容】
本发明的目的在于：提供一种改性效果优于北美天然沥青，完全可以替代其进口的新型道路沥青改性剂一青川精制天然沥青产品；本发明的另一个目的是：提供这种青川精制天然沥青产品的制备方法。
本发明的目的是通过实施下述技术方案来实现的：
一种新型的道路沥青改性剂组合物，按重量百分比计，其特征在于：由天然沥青矿粉40-70％和高芳烃油30-60％混合熔炼组成；该产品命名为青川精制天然沥青。
其中：天然沥青矿粉是四川青川中能信天然沥青矿开发有限公司开采的矿产品，该矿的软化点为283℃，油分、胶质含量少，主要为沥青质及其它成份。
高芳烃油为齐都福利磨料厂生产销售的产品，该产品主要成份为饱和份和芳香份，胶质与沥青质含量少。
该种新型的道路沥青改性剂按如下方法制备：将配方量的高芳烃油装入容器中，预热至80℃-110℃后，再加入天然沥青矿粉，以每分钟30转-90转的搅拌速度进行搅拌，继续加热升温至230℃-240℃，再在恒温下搅拌0.5-1.5小时，至完全融熔后，将熔液泵入冷凝造粒机，制出半径约3-8mm的光亮均匀颗粒产品，即为精制天然沥青产品。
本发明的优点在于：①作为道路沥青的改性剂产品，本发明的青川精制天然沥青，具有良好的施工工艺性能。经测定本产品的软化点在140℃-160℃范围，在道路沥青的施工温度160℃-180℃下很容易与石油沥青混熔，而生成的改性沥青均匀、光亮；②对道路沥青的改性效果好。试验表明，道路沥青的软化点，由于填加这种改性剂而升高，且随着掺量增加而增加，显示出改性后的道路沥膏的耐高温、耐老化性能有明显改善；③本产品的生产工艺简单、操作安全，无环境污染、产量质量稳定可靠、对道路沥青的改性效果符合“TJT36-98”公路指标要求，已达到或超过进口北美天然沥青的性能，而产品生产成本相对较低，可替代进口。
【具体实施方式】
例1青川精制天然沥青JTL-B-50
①配方(按重量百分比计)：
3#天然沥青矿粉 50％
高芳烃油 50％
②制备方法：
将配方量的高芳烃油装入容器内，预热至80℃-100℃，加入粒度为20目的3#天然沥青矿粉，以每分钟80转的转速边搅拌、边加料、边加热升温，直至将配方量的沥青粉全部混入高芳烃油中，升温至230℃-240℃，然后在恒温下混合搅拌1小时，观察矿粉熔化至熔液无颗粒、均匀、光亮为止，将融熔液体用螺杆泵输入回转带式冷凝造粒机，即得到光亮均匀的半球状颗粒产品。
③产品性质：
外观形状：半球型、光亮、均匀。
熔化状况：均匀、细腻、光亮；
操作粘度： 适中
常温脆性： 脆、弯折易断
软化点/℃ 140℃
针入度/0.1mm 2.3
闪点/℃ ＞300℃
化学组成(％)：
饱和份 13.22
芳香份 26.56
胶质 14.14
沥青质 46.08
④对道路沥青的改性效果见下表
将JTL-B-50以不同的量，分别加入广源重交90#沥青中的测试结果项目 精制天然沥青JTL-B-50百分含量 0％ 5％ 10％ 15％ 20％熔化状况 均匀光亮 均匀光亮 均匀光亮 均匀光亮软化点/℃ 46 53 54 58.0 60.25针入度/0.1mm 82 62.3 53.8 41.5 36.015℃延度/cm ＞140 ＞140 ＞140 14.5 8.55℃延度/cm 13.5 6 4
从产品性质和表中可以看出：
(1)精制后的天然沥青在石油沥青中是比较容易熔化的，在170～180℃温度下，经过1小时的搅拌混合，即可使天然沥青完全熔化；制备的改性沥青均匀、光亮，说明精制天然沥青的施工工艺性能良好。
(2)精制天然沥青对广源发重交90#沥青性能的影响是明显的，总的趋势是：沥青的软化点升高，且随着掺量的增加而增加，加入5％的精制天然沥青软化点升高6～8℃；沥青的针入度、延度下降，且随着掺量的增加而降低。总之可以显著的改善沥青的耐高温性能。
⑤本发明青川精制天然沥青与进口天然沥青性质比较 项目青川精制天然沥青 北美沥青 千里达湖沥青 测试条件 密度(20℃)g/cm3 1.04～1.06 1.4～1.42 软化点/℃ 140 160～175 93～98 GB/T4507 针入度/0.1mm 2.3 0 1～4 GB/T4509 闪点/℃ ＞300 GB/T267 熔解度/％ Min99 53～58 CS2 灰分％ 0.2～2.0 ASTM D271 不熔度，％ Min40 N-庚烷 化学组成，％ 饱和份 13.22 2.16 SH/T0509 芳香份 26.56 5.96 SH/T0509 胶质 14.14 54.23 SH/T0509 沥青质 46.08 37.65 SH/T0509
由表中看出，青川精制天然沥青的软化点和针入度介入北美天然沥青和千里达湖沥青之间，饱和份与芳香份高于北美天然沥青，这是青川精制天然沥青软化点低于北美天然沥青的原因。青川精制天然沥青基本可以替代进口的天然沥青。
⑥青川精制天然沥青与国外天然沥青改性石油沥青的改性效果表：(对广源发90#石油沥青改性效果) 项目原料(广源发90#) 北美天然沥青 青川天然沥青千里达湖沥青* 熔化状况 易熔，均匀光亮 易熔，均匀光亮 软化点/℃ 46 51 50 53.5 针入度/0.1mm 82 47.6 62.3 51.2 15℃延度/cm ＞140 ＞140 ＞140 10℃延度/cm 7.5 16 5℃延度/cm 13.5 5.0 针入度指数PI -1.39 弹性恢复，％ 12 TFOT后： 质量损失，％ 0.21 0.24 0.14 0.78 针入度比，％ 56 50 53 59.9 5℃延度/cm 6 0 0 2.0
*《石油沥青》2001.2千里达湖天然沥青改性国产重交通沥青的路用性能研究
上表结果说明，青川精制天然沥青对广源发90#沥青的改性效果优于北美天然沥青，软化点提高幅度相当，针入度、延度下降小，改性沥青的低温性能好。
下面提供两种所用产品的性质：
广源发90#沥青为青岛广源发重交沥青公司生产的产品，其性质见下表：项目 分析结果针入度/0.1mm(15℃) 22.2 针入度/0.1mm(25℃) 82 针入度/0.1mm(30℃) 133.4 软化点/℃ 46 延度(15℃)/cm ＞140 延度(5℃)/cm 13.5
3#天然沥青是四川青川中能信天然沥青矿开发有限公司产品，其性质下表： 项目 分析结果 针入度/0.1mm 0 软化点/0℃ 283 延度/cm 化学组成％ 油份 1.5 胶质 3.8 沥青质 其它 30.6