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1、(10)申请公布号 CN 102649632 A (43)申请公布日 2012.08.29 CN 102649632 A *CN102649632A* (21)申请号 201210110612.7 (22)申请日 2012.04.16 C04B 26/26(2006.01) C08L 95/00(2006.01) C08L 23/06(2006.01) C08K 5/09(2006.01) (71)申请人 交通运输部公路科学研究所 地址 100088 北京市海淀区西土城路 8 号 申请人 北京科路泰技术有限公司 (72)发明人 曹东伟 张海燕 杨志峰 唐国奇 范勇军 何敏 (74)专利代理机构。
2、 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 周长兴 (54) 发明名称 一种煤沥青混合料及其制备方法 (57) 摘要 一种煤沥青混合料， 包括道路煤沥青与矿 料， 道路煤沥青与矿料的重量比为 6-3 94-97 ； 其中， 道路煤沥青的组成按质量比为 ： 煤沥青 10-80， 石油沥青 15-76， 烷基酸或者烷基酸 盐 3-8， 低分子量聚乙烯 2-6。本发明还公开 了上述煤沥青混合料的制备方法。本发明的煤沥 青混合料在拌合、 施工时温度比热拌沥青混合料 降低 20-30 ； 可以明显减少沥青烟气的排放， 达 到了抑制煤沥青毒性效果 ； 减少了沥青的热氧老 化， 达到了节能减排的目。
3、的。 所得到的煤沥青混合 料更容易压实， 铺筑的路面密实度、 水稳定性、 高 温性能、 低温性能等指标不低于相同级配的热拌 沥青混合料。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种煤沥青混合料， 包括道路煤沥青与矿料， 道路煤沥青与矿料的重量比为 6-3 94-97 ； 其中， 道路煤沥青的组成按质量比为 ： 煤沥青 10-80 ； 石油沥青 15-76 ； 烷基酸或者烷基酸盐 3-8 ； 低分子量聚乙烯 2-6。 2. 根据权。
4、利要求 1 所述的煤沥青混合料， 其中， 所述道路煤沥青中的石油沥青为满足 公路沥青路面施工技术规范 (JTG F40-2004) 要求的道路石油 A 级沥青。 3. 根据权利要求 1 所述的煤沥青混合料， 其中， 所述道路煤沥青中的煤沥青为煤干馏 得到的煤焦油再经蒸馏加工制成的煤沥青， 软化点 75-120， 甲苯不溶物含量小于 15。 4.根据权利要求1或3所述的煤沥青混合料， 其中， 所述道路煤沥青中的煤沥青为粉碎 后过筛的煤沥青粉末， 为 60-200 目。 5. 根据权利要求 1 所述的煤沥青混合料， 其中， 所述道路煤沥青中的烷基酸或者烷基 酸盐的结构式为 CxHyOzMn， x 。
5、12-20， y 30-80， z 2-10， n 1-2， M 为钠、 镁、 钙、 锌或 钡。 6. 根据权利要求 1 所述的煤沥青混合料， 其中， 所述道路煤沥青中的低分子量聚乙烯 是指分子量为 1000-4000 的聚乙烯。 7. 制备权利要求 1 所述煤沥青混合料的方法， 主要步骤为 ： 1) 先将质量比为 10-80煤沥青加热至软化流动， 再加入质量比为 15-76的石油沥 青， 在 100-120下， 加入质量比为 3-8的烷基酸或者烷基酸盐， 质量比为 2-6低分子量 聚乙烯， 用高速剪切机在剪切速率为 2000-3000r/min， 剪切 20-30 分钟下剪切得到道路煤 沥青。
6、 ； 2) 将道路煤沥青加热至 120-130， 矿料加热至 140-145， 道路煤沥青与矿料的重量 比为 6-3 94-97 搅拌均匀后得到煤沥青混合料。 8.根据权利要求7所述的制备方法， 其中， 烷基酸或者烷基酸盐的结构式为CxHyOzMn， x 12-20， y 30-80， z 2-10， n 1-2， M 为钠、 镁、 钙、 锌或钡。 9.根据权利要求7所述的制备方法， 其中， 低分子量聚乙烯是指分子量为1000-4000的 聚乙烯。 10.根据权利要求7所述的制备方法， 其中， 道路煤沥青与矿料的拌合时间为20-90秒。 权 利 要 求 书 CN 102649632 A 2 1。
7、/5 页 3 一种煤沥青混合料及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于道路工程技术领域， 尤其是涉及适用于道路工程建设的一种可低温施 工、 节能的煤沥青混合料。 0002 本发明还涉及上述煤沥青混合料的制备方法。 背景技术 0003 随着我国交通量及荷载的日益加重， 对道路等级及沥青路面使用质量的要求越来 越高。 与此同时随着国际原油价格的不断攀升， 石油及相关产品供需矛盾日益突出， 而我国 又是煤炭资源大国， 利用煤炭资源代替相关石油产品将是我国未来发展主要趋势。我国目 前煤沥青的产量已达200万吨， 占煤焦油总量的50以上。 而且煤沥青资源价格低廉， 还没 有较好的高附加值利用。 00。
8、04 目前， 绝大多数沥青路面是通过热拌沥青混合料来实现的， 其拌合和施工温度很 高， 一般来说基质沥青需要加热至 160， 如果采用改性沥青， 拌合温度还要提高 20以 上。从另外的角度来看， 沥青在高温及有氧的情况下， 老化不可避免 ； 沥青和集料加热到 160-180的高温， 必然消耗大量的能源燃料。 0005 煤沥青是一种含有多环芳烃的复杂组分化合物， 其中所含的多环芳烃 ( 如蒽、 菲、 芘、 苯并芘 ) 等有毒物质在热拌沥青混合料施工过程中排放， 易于造成环境污染和人员健 康的影响， 特别是其中的沥青和沥青烟中所含的 3， 4 苯并芘又是引起皮肤癌、 肺癌和食道 癌的主要原因之一。。
9、 0006 由于热拌沥青混合料的拌合温度高， 在拌合及摊铺时并不适合于含有煤沥青的加 工。而且， 沥青混合料的性能对于道路工程的耐久型及其长期性能有重要影响。综上所述， 如何既能利用价格低廉的煤沥青资源， 又能满足沥青混合料的制备加工工艺， 并保证道路 的长期使用性能， 是目前科研机构集中研究的一个方向。 发明内容 0007 本发明的目的在于提供一种可低温施工、 节能的煤沥青混合料。 0008 本发明的又一目的在于提供一种制备上述煤沥青混合料的方法。 0009 为实现上述目的， 本发明提供的煤沥青混合料， 包括道路煤沥青与矿料， 道路煤沥 青与矿料的重量比为 6-3 94-97 ； 其中， 道。
10、路煤沥青的组成按质量比为 ： 0010 煤沥青 10-80 ； 0011 石油沥青 15-76 ； 0012 烷基酸或者烷基酸盐 3-8 ； 0013 低分子量聚乙烯 2-6。 0014 所述的煤沥青混合料， 其中， 所述道路煤沥青中的石油沥青为满足 公路沥青路面 施工技术规范 (JTG F40-2004) 要求的道路石油 A 级沥青。 0015 所述的煤沥青混合料， 其中， 所述道路煤沥青中的煤沥青为煤干馏得到的煤焦油 说 明 书 CN 102649632 A 3 2/5 页 4 再经蒸馏加工制成的煤沥青， 软化点 75-120， 甲苯不溶物含量小于 15。 0016 所述的煤沥青混合料， 。
11、其中， 所述道路煤沥青中的煤沥青为粉碎后过筛的煤沥青 粉末， 为 60-200 目。 0017 所述的煤沥青混合料， 其中， 所述道路煤沥青中的烷基酸或者烷基酸盐的结构式 为 CxHyOzMn， x 12-20， y 30-80， z 2-10， n 1-2， M 为钠、 镁、 钙、 锌或钡。 0018 所述的煤沥青混合料， 其中， 所述道路煤沥青中的低分子量聚乙烯是指分子量为 1000-4000 的聚乙烯。 0019 本发明提供的制备上述煤沥青混合料的方法， 主要步骤为 ： 0020 1) 先将质量比为 10-80煤沥青加热至软化流动， 再加入质量比为 15-76的石 油沥青， 在 100-。
12、120下， 加入质量比为 3-8的烷基酸或者烷基酸盐， 质量比为 2-6低分 子量聚乙烯， 用高速剪切机在剪切速率为 2000-3000r/min， 剪切 20-30 分钟下剪切得到道 路煤沥青 ； 0021 2) 将道路煤沥青加热至 120-130， 矿料加热至 140-145， 道路煤沥青与矿料的 重量比为 6-3 94-97 搅拌均匀后得到煤沥青混合料。 0022 所述的制备方法， 其中， 烷基酸或者烷基酸盐的结构式为 CxHyOzMn， x 12-20， y 30-80， z 2-10， n 1-2， M 为钠、 镁、 钙、 锌或钡。 0023 所述的制备方法， 其中， 低分子量聚乙烯。
13、是指分子量为 1000-4000 的聚乙烯。 0024 所述的制备方法， 其中， 道路煤沥青与矿料的拌合时间为 20-90 秒。 0025 本发明通过煤沥青、 石油沥青、 烷基酸盐和低分子聚乙烯共混调配制备得到道路 煤沥青， 再将道路煤沥青与矿料混合制备成煤沥青混合料。 与现有技术相比， 本发明的煤沥 青混合料不但提高了道路煤沥青的高温性能及对石料粘附性， 而且有效的降低施工温度， 减少沥青烟的排放， 并获得了储存稳定的沥青制品， 适合道路低温施工工程的开展。 附图说明 0026 图 1 是 70# 基质沥青粘温曲线 ； 0027 图 2 是实施例 3 粘温曲线 ； 0028 图 3 是实施例。
14、 7 粘温曲线。 具体实施方式 0029 本发明的目的是改善煤沥青和石油沥青混合时的不相容， 稳定性差及热拌过程中 沥青烟及其有毒组分的释放， 提供一种低温施工， 降低混合料摊铺过程中沥青烟释放的煤 沥青混合料及其备方法。 0030 本发明的技术方案是提供一种道路煤沥青， 并将本发明的道路煤沥青与矿料混合 制备成煤沥青混合料。 0031 具体地说， 本发明的煤沥青混合料是由道路煤沥青与矿料组成， 其中道路煤沥青 与矿料的重量比为 6-3 94-97 ； 道路煤沥青的组成按质量比为 ： 煤沥青 10-80， 石油沥 青 15-76， 烷基酸或者烷基酸盐 3-8， 以及低分子量聚乙烯 2-6。 0。
15、032 本发明的道路煤沥青的制备方法， 其具体实施步骤如下 ： 0033 先将质量份数为 10-80煤沥青加热至软化流动， 再加入质量份数为 15-76的 说 明 书 CN 102649632 A 4 3/5 页 5 石油沥青， 在 100-120下， 加入 3-8的烷基酸或者烷基酸盐， 2-6低分子量聚乙烯， 用 高速剪切机在剪切速率为 2000-3000r/min， 剪切 20-30 分钟下剪切得到道路煤沥青。以下 实施例为本发明制备道路煤沥青的具体实施例。 0034 实施例 1 0035 将质量比 77的 70# 基质石油沥青加热至 150， 加入质量比 15的破碎过筛 后煤沥青粉末， 。
16、搅拌待煤沥青溶于石油沥青， 加入 3的烷基酸镁， 5低分子量聚乙烯， 以 4000r/min 的速度剪切 20min， 溶解均匀即制得道路煤沥青产品。 0036 实施例 2 0037 将质量比 82的 70# 基质石油沥青加热至 130， 加入质量比 10的破碎过筛 后煤沥青粉末， 搅拌待煤沥青溶于石油沥青， 加入 4的烷基酸锌， 4低分子量聚乙烯， 以 4000r/min 的速度剪切 30min， 溶解均匀即制得道路煤沥青产品。 0038 实施例 3 0039 将质量比 75的 70# 基质石油沥青加热至 130， 加入质量比 15的破碎过筛 后煤沥青粉末， 搅拌待煤沥青溶于石油沥青， 加入。
17、 6的烷基酸钠， 4低分子量聚乙烯， 以 4000r/min 的速度剪切 25min， 溶解均匀即制得道路煤沥青产品。 0040 实施例 4 0041 将质量比 75的 70# 基质石油沥青加热至 130， 加入质量比 15的破碎过筛 后煤沥青粉末， 搅拌待煤沥青溶于石油沥青， 加入 8的烷基酸钠， 2低分子量聚乙烯， 以 4000r/min 的速度剪切 30min， 溶解均匀即制得道路煤沥青产品。 0042 实施例 5 0043 将质量比 75的 70# 基质石油沥青加热至 150， 加入质量比 15的破碎过筛 后煤沥青粉末， 搅拌待煤沥青溶于石油沥青， 加入 5的烷基酸镁， 5低分子量聚乙。
18、烯， 以 4000r/min 的速度剪切 30min， 溶解均匀即制得道路煤沥青产品。 0044 实施例 6 0045 将质量比 70的 70# 基质石油沥青加热至 130， 加入质量比 20的破碎过筛 后煤沥青粉末， 搅拌待煤沥青溶于石油沥青， 加入 2的烷基酸钠， 3低分子量聚乙烯， 以 4000r/min 的速度剪切 30min， 溶解均匀即制得道路煤沥青产品。 0046 实施例 7 0047 将质量比 70的 70# 基质石油沥青加热至 150， 加入质量比 20的破碎过筛 后煤沥青粉末， 搅拌待煤沥青溶于石油沥青， 加入 4的烷基酸钠， 6低分子量聚乙烯， 以 4000r/min 的。
19、速度剪切 20min， 溶解均匀即制得道路煤沥青产品。 0048 性能测试 0049 试验方法按照交通部行业标准 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 (JTG E20-2011) ， 分别对原石油沥青、 以及上述实施例 1-7 制备得到的产品 1-7 进行软化点、 25针入度和 135布氏粘度的测试。测试结果见表 1。 0050 从表 1 可以看出， 改性沥青的软化点较基质沥青有所升高， 同时针入度略有降低， 说明沥青的高温性能得到提高。 同时135布氏粘度较基质沥青有较明显降低， 说明施工时 能够有效降低拌合温度， 利于施工。 0051 煤沥青混合料的制备 ： 说 明 书 CN 1026496。
20、32 A 5 4/5 页 6 0052 1)将实施例1-7中任何一种道路煤沥青加热至125， 矿料加热至135。 需要说 明的是， 本发明的重点是提供道路煤沥青， 在制备煤沥青混合料中所采用的矿料为满足交 通行业相应标准的砂石材料， 矿料级配也按道路等级的公知技术进行。 0053 2) 将加热的道路煤沥青投入拌和机中开始拌合， 当沥青喷洒完成后添加粉状的矿 料， 道路煤沥青与矿料的重量比为 6-3 94-97， 最终拌合成沥青混合料。 0054 按照 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 (JTG E20-2011) 对实施例 3、 7 及 70 号基质石油沥青沥青的混合料采用 AC-20 级配进。
21、行常规马歇尔性能、 水稳定性能、 高温稳 定性能对比测试。其中， 高温稳定性通过车辙动稳定度指标来体现。 0055 从表2、 表3、 表4的测试结果可以看出， 本发明的煤沥青混合料的马歇尔稳定度值 较 70 号石油沥青有所提高 ； 道路煤沥青混合料的水稳定性能得到改善， 其中实施例 3 煤沥 青混合料残留稳定度和冻融劈裂抗拉强度比相比 70 号石油沥青提高 2.8和 14； 实施例 3 和实施例 7 的煤沥青混合料动稳定度相比 70 号石油沥青分别提高了 41.7和 80.7 ； 说明道路煤沥青高温稳定性能大幅提高， 抗车辙能力显著增强。 0056 采用本发明的道路煤沥青混合料在较低温度下成型。
22、的沥青混合料高温稳定性、 水 稳定性显著优于同条件下热拌基质沥青混合料， 说明采用本发明可以降低道路煤沥青的拌 合温度， 而不会消弱混合料的性能指标， 具有良好的 “温拌” 效果。 0057 粘温曲线及经济效果分析 0058 通过粘温曲线 ( 图 1、 图 2、 图 3) 和表 5 中温度 - 粘度数据对比， 实施例 3 和实施 例7的拌合温度降低10左右， 但粘温曲线的数据反映的是70号基质石油沥青的推荐拌合 及压实温度。混合道路煤沥青的推荐拌合温度根据粘温曲线及实践经验确定， 经试验确定 实施例 3 和实施例 7 的拌合温度约降低 20-30。 0059 总之， 采用降低拌合温度的温拌煤沥。
23、青混合料各项性能指标不低于热拌石油沥青 混合料， 在高温稳定性方面还得到了较显著改善 ； 由于降低了施工温度， 施工难度降低， 施 工质量更容易保证。 研究表明， 采用此技术可明显降低热沥青的燃油消耗， 根据实际工程测 量 ( 表 6)， 煤沥青混合料拌和温度从 150降低到 120， 加热用燃油消耗可从 6.4kg/t 降 低到 5.3kg/t， 实际降耗 17。 0060 表 1 ： 各实施例沥青的性能 0061 0062 表 2 ： 马歇尔试验体积指标 说 明 书 CN 102649632 A 6 5/5 页 7 0063 0064 表 3 ： 水稳定性测试 0065 0066 表 4 。
24、： 车辙动稳定度指标测试结果 0067 编号 动稳定度 (mm/ 次 ) 70# 基质沥青混合料 1041 实例 3 混合料 1476 实例 7 混合料 1881 0068 表 5 ： 各实施实例温度 - 粘度数据检测结果 0069 编号 120 135 150 70# 基质 0.759 0.335 0.175 实例 3 0.526 0.254 0.132 实例 7 0.534 0.266 0.143 0070 表 6 ： 沥青拌合站燃油消耗情况 0071 混合料类型 出料温度 燃油消耗量 节能 热拌石油沥青混合料 150 6.4 - 实施例 3 120 5.3 17 说 明 书 CN 102649632 A 7 1/2 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102649632 A 8 2/2 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 102649632 A 9 。