一种抑烟无味的沥青混合料及其制备方法与流程

1.本发明涉及沥青材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种抑烟无味的沥青混合料及其制备方法。


背景技术：

2.随着沥青路面技术的快速发展，沥青路面所占的比重将越来越大。沥青路面因平整度好、振动小、施工期短、易于维修等优点，已成为我国高等级路面的主要结构型式。然而，伴随交通事业的迅速发展、工程实践的深入和工程师的反思总结，对沥青路面的铺筑也提出了更高的要求，建设绿色、环保的沥青路面将是我国未来交通事业发展的核心内容。石油沥青作为减压渣油的产品，主要存在三种硫化物：硫醚(包括烷基、环烷基、芳香基和混合基硫醚)、噻吩和四氢噻吩的同系物；因此，沥青在高温拌合以及施工过程中会产生强烈的刺激性臭味；同时，沥青中大量存在的稠环芳烃也具有强烈的刺激性气味，现阶段我国沥青路面建设过程中，沥青拌和、摊铺过程中产生的浓烟、异味等环保问题一直没有得以解决。在沥青中使用抑烟除味剂可降低沥青使用过程中的烟雾和异味。
3.现有的沥青混合料，抑烟除味效果不佳，且拌和温度较高，环境温度升高，使得浓雾异味更加严重。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种抑烟无味的沥青混合料及其制备方法。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种抑烟无味的沥青混合料，按照重量百分比计算包括：5.84～6.26％的改性沥青、0.29～0.41％的木质素纤维、0.47～0.53％的抑烟除味剂，其余为集料；所述抑烟除味剂按照重量百分比计算包括：5.45～5.87％的a组分，其余为b组分；所述a组分按照重量百分比计算包括：20.84～21.26％的纳米氢氧化镁、19.50～20.70％的纳米二氧化锰、17.45～18.61％的碳化硅、18.56～18.88％的纳米二氧化钛，其余为聚乙烯树脂；所述b组分按照重量百分比计算包括：45.84～46.26％的中温煤化重油、2.84～3.26％的纳米氢氧化铝、8.50～9.70％的纳米纤维素，其余为聚乙烯树脂。
6.进一步的，按照重量百分比计算包括：5.84％的改性沥青、0.29％的木质素纤维、0.47％的抑烟除味剂、93.40％的集料；所述抑烟除味剂按照重量百分比计算包括：5.45％的a组分、94.55％的b组分；所述a组分按照重量百分比计算包括：20.84％的纳米氢氧化镁、19.50％的纳米二氧化锰、17.45％的碳化硅、18.56％的纳米二氧化钛、23.65％的聚乙烯树脂；所述b组分按照重量百分比计算包括：45.84％的中温煤化重油、2.84％的纳米氢氧化铝、8.50％的纳米纤维素、42.82％的聚乙烯树脂。
7.进一步的，按照重量百分比计算包括：6.26％的改性沥青、0.41％的木质素纤维、0.53％的抑烟除味剂、92.80％的集料；所述抑烟除味剂按照重量百分比计算包括：5.87％
的a组分、94.13％的b组分；所述a组分按照重量百分比计算包括：21.26％的纳米氢氧化镁、20.70％的纳米二氧化锰、18.61％的碳化硅、18.88％的纳米二氧化钛、20.55％的聚乙烯树脂；所述b组分按照重量百分比计算包括：46.26％的中温煤化重油、3.26％的纳米氢氧化铝、9.70％的纳米纤维素、40.78％的聚乙烯树脂。
8.进一步的，按照重量百分比计算包括：6.05％的改性沥青、0.35％的木质素纤维、0.50％的抑烟除味剂、93.10％的集料；所述抑烟除味剂按照重量百分比计算包括：5.66％的a组分、94.34％的b组分；所述a组分按照重量百分比计算包括：21.05％的纳米氢氧化镁、20.10％的纳米二氧化锰、18.03％的碳化硅、18.72％的纳米二氧化钛、22.10％的聚乙烯树脂；所述b组分按照重量百分比计算包括：46.05％的中温煤化重油、3.05％的纳米氢氧化铝、9.10％的纳米纤维素、41.80％的聚乙烯树脂。
9.进一步的，所述集料为玄武岩复合料，所述玄武岩复合料包括玄武岩细料和玄武岩粗料，所述玄武岩细料和玄武岩粗料按照重量比为：1∶1复配制成。
10.本发明还提供一种抑烟无味的沥青混合料的制备方法，具体制备步骤如下：
11.步骤一：按照上述重量百分比，称取改性沥青、木质素纤维、集料和抑烟除味剂的各种原料；
12.步骤二：配制抑烟除味剂，将a组分中的聚乙烯树脂与二分之一重量份的纳米氢氧化镁、纳米二氧化锰、碳化硅和纳米二氧化钛进行混合加热超声处理40～50min，得到复合抑烟除味组分；
13.步骤三：将a组分中四分之一重量份的纳米氢氧化镁、纳米二氧化锰、碳化硅和纳米二氧化钛加入到b组分中的中温煤化重油中进行混合加热超声处理40～50min，得到复合改性重油；
14.步骤四：将a组分中剩余的纳米氢氧化镁、纳米二氧化锰、碳化硅和纳米二氧化钛加入到b组分中的聚乙烯树脂中进行混合加热超声处理40～50min，得到复合改性聚乙烯树脂；
15.步骤五：将步骤二中制得的复合抑烟除味组分、步骤三中制得的复合改性重油、步骤四中制得的复合改性聚乙烯树脂、步骤一中的纳米氢氧化铝和纳米纤维素进行混合加热超声处理70～80min，得到抑烟除味剂；
16.步骤六：将步骤五中五分之三重量份的抑烟除味剂与步骤一中的改性沥青进行加热搅拌混合3.5～4.5min，得到复合改性沥青；将步骤五中剩余的抑烟除味剂与步骤一中的集料进行搅拌混合3.5～4.5min，得到复合改性集料；最后将复合改性沥青、复合改性集料和步骤一中的木质素纤维进行加热搅拌混合45～55s，得到抑烟无味的沥青混合料。
17.进一步的，在步骤二中的加热温度为70～80℃，在步骤三中的加热温度为90～100℃，在步骤四中的加热温度为70～80℃，在步骤五中的加热温度为130～150℃，在步骤六中复合改性沥青制备的加热温度为130～150℃，在步骤六中沥青混合料的加热温度为165～175℃。
18.进一步的，在步骤二中的加热温度为70℃，在步骤三中的加热温度为90℃，在步骤四中的加热温度为70℃，在步骤五中的加热温度为130℃，在步骤六中复合改性沥青制备的加热温度为130℃，在步骤六中沥青混合料的加热温度为165℃。
19.进一步的，在步骤二中的加热温度为75℃，在步骤三中的加热温度为95℃，在步骤
四中的加热温度为75℃，在步骤五中的加热温度为140℃，在步骤六中复合改性沥青制备的加热温度为140℃，在步骤六中沥青混合料的加热温度为170℃。
20.进一步的，在步骤二中的加热温度为80℃，在步骤三中的加热温度为100℃，在步骤四中的加热温度为80℃，在步骤五中的加热温度为150℃，在步骤六中复合改性沥青制备的加热温度为150℃，在步骤六中沥青混合料的加热温度为175℃。
21.本发明的技术效果和优点：
22.1、采用本发明的原料配方所制备出的抑烟无味的沥青混合料，可有效提高沥青混合料的抑烟除味性能，可有效减少沥青混合料在加工过程中产生的有害气体和异味，降低空气污染，保证工作人员的安全；配方中抑烟除味剂用于对沥青混合料的烟雾和异味进行抑制消减处理，抑烟除味剂中的a组分中的原料用于对沥青混合料中的有害气体进行降解，实现沥青无味拌和施工；b组分中的原料用于对沥青进行降粘减阻，进而降低施工温度；纳米氢氧化镁可吸附气体，形成吸附层，二氧化锰可将沥青中的成分进行氧化处理，进一步消减有害气体成分，纳米二氧化钛可催化、光解附着于物体表面的各种甲醛等有机物及部分无机物，可进一步消减沥青混合料中的有害气体和异味；纳米纤维素可有效提高沥青混合料的稳定性和耐用性；
23.2、本发明在制备抑烟无味的沥青混合料的过程中，在步骤二中对抑烟除味剂中a组分的部分原料进行超声混合处理，可有效加快原料的混合效果，同时对原料进行复合改性处理；在步骤三和步骤四中将a组分中的部分原料与b组分中的部分原料进行超声处理，可有效加强a组分原料与b组分原料的结合效果，同时使用a组分中的材料对b组分中的材料进行改性处理，进一步加强抑烟除味剂的性能；在步骤六中将部分抑烟除味剂直接与沥青混合，另一部分与集料混合后再进行全部混合，可有效加强沥青与抑烟除味剂的结合效果，同时保证抑烟除味剂的分布范围更大，分布更加均匀，进而保证对沥青混合料的抑烟除味效果。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例1：
26.本发明提供了一种抑烟无味的沥青混合料，按照重量百分比计算包括：按照重量百分比计算包括：5.84％的改性沥青、0.29％的木质素纤维、0.47％的抑烟除味剂、93.40％的集料；所述抑烟除味剂按照重量百分比计算包括：5.45％的a组分、94.55％的b组分；所述a组分按照重量百分比计算包括：20.84％的纳米氢氧化镁、19.50％的纳米二氧化锰、17.45％的碳化硅、18.56％的纳米二氧化钛、23.65％的聚乙烯树脂；所述b组分按照重量百分比计算包括：45.84％的中温煤化重油、2.84％的纳米氢氧化铝、8.50％的纳米纤维素、42.82％的聚乙烯树脂；
27.所述集料为玄武岩复合料，所述玄武岩复合料包括玄武岩细料和玄武岩粗料，所述玄武岩细料和玄武岩粗料按照重量比为：1∶1复配制成；
28.本发明还提供一种抑烟无味的沥青混合料的制备方法，具体制备步骤如下：
29.步骤一：按照上述重量百分比，称取改性沥青、木质素纤维、集料和抑烟除味剂的各种原料；
30.步骤二：配制抑烟除味剂，将a组分中的聚乙烯树脂与二分之一重量份的纳米氢氧化镁、纳米二氧化锰、碳化硅和纳米二氧化钛进行混合加热超声处理40～50min，得到复合抑烟除味组分；
31.步骤三：将a组分中四分之一重量份的纳米氢氧化镁、纳米二氧化锰、碳化硅和纳米二氧化钛加入到b组分中的中温煤化重油中进行混合加热超声处理40～50min，得到复合改性重油；
32.步骤四：将a组分中剩余的纳米氢氧化镁、纳米二氧化锰、碳化硅和纳米二氧化钛加入到b组分中的聚乙烯树脂中进行混合加热超声处理40～50min，得到复合改性聚乙烯树脂；
33.步骤五：将步骤二中制得的复合抑烟除味组分、步骤三中制得的复合改性重油、步骤四中制得的复合改性聚乙烯树脂、步骤一中的纳米氢氧化铝和纳米纤维素进行混合加热超声处理70～80min，得到抑烟除味剂；
34.步骤六：将步骤五中五分之三重量份的抑烟除味剂与步骤一中的改性沥青进行加热搅拌混合3.5～4.5min，得到复合改性沥青；将步骤五中剩余的抑烟除味剂与步骤一中的集料进行搅拌混合3.5～4.5min，得到复合改性集料；最后将复合改性沥青、复合改性集料和步骤一中的木质素纤维进行加热搅拌混合45～55s，得到抑烟无味的沥青混合料。
35.在步骤二中的加热温度为70℃，在步骤三中的加热温度为90℃，在步骤四中的加热温度为70℃，在步骤五中的加热温度为130℃，在步骤六中复合改性沥青制备的加热温度为130℃，在步骤六中沥青混合料的加热温度为165℃。
36.实施例2：
37.与实施例1不同的是，按照重量百分比计算包括：6.26％的改性沥青、0.41％的木质素纤维、0.53％的抑烟除味剂、92.80％的集料；所述抑烟除味剂按照重量百分比计算包括：5.87％的a组分、94.13％的b组分；所述a组分按照重量百分比计算包括：21.26％的纳米氢氧化镁、20.70％的纳米二氧化锰、18.61％的碳化硅、18.88％的纳米二氧化钛、20.55％的聚乙烯树脂；所述b组分按照重量百分比计算包括：46.26％的中温煤化重油、3.26％的纳米氢氧化铝、9.70％的纳米纤维素、40.78％的聚乙烯树脂。
38.实施例3：
39.与实施例1
‑
2均不同的是，按照重量百分比计算包括：6.05％的改性沥青、0.35％的木质素纤维、0.50％的抑烟除味剂、93.10％的集料；所述抑烟除味剂按照重量百分比计算包括：5.66％的a组分、94.34％的b组分；所述a组分按照重量百分比计算包括：21.05％的纳米氢氧化镁、20.10％的纳米二氧化锰、18.03％的碳化硅、18.72％的纳米二氧化钛、22.10％的聚乙烯树脂；所述b组分按照重量百分比计算包括：46.05％的中温煤化重油、3.05％的纳米氢氧化铝、9.10％的纳米纤维素、41.80％的聚乙烯树脂。
40.分别取上述实施例1
‑
3所制得的沥青混合料与对照组一的沥青混合料和对照组二的沥青混合料，对照组一的沥青混合料与实施例相比未使用抑烟除味剂中的b组分，对照组二的沥青混合料与实施例相比未使用抑烟除味剂中的a组分，分五组分别测试三个实施例
中制备的沥青混合料以及两个对照组的抑烟无味的沥青混合料，每30个样品为一组，进行测试，测试结果如表一所示：
41.表一：
[0042][0043]
由表一可知，当抑烟无味的沥青混合料的原料配比为：按照重量百分比计算包括：6.05％的改性沥青、0.35％的木质素纤维、0.50％的抑烟除味剂、93.10％的集料；所述抑烟除味剂按照重量百分比计算包括：5.66％的a组分、94.34％的b组分；所述a组分按照重量百分比计算包括：21.05％的纳米氢氧化镁、20.10％的纳米二氧化锰、18.03％的碳化硅、18.72％的纳米二氧化钛、22.10％的聚乙烯树脂；所述b组分按照重量百分比计算包括：46.05％的中温煤化重油、3.05％的纳米氢氧化铝、9.10％的纳米纤维素、41.80％的聚乙烯树脂时，可有效提高沥青混合料的抑烟除味性能，可有效减少沥青混合料在加工过程中产生的有害气体和异味，降低空气污染，保证工作人员的安全；故实施例3为本发明的较佳实施方式，配方中抑烟除味剂用于对沥青混合料的烟雾和异味进行抑制消减处理，抑烟除味剂中的a组分中的原料用于对沥青混合料中的有害气体进行降解，实现沥青无味拌和施工；b组分中的原料用于对沥青进行降粘减阻，进而降低施工温度；纳米氢氧化镁可在几乎不影响沥青使用强度的情况下显著提高沥青的阻燃、抑烟、防滴等性能；由于纳米材料的氢氧化镁粒径的变小，表面的原子数将占有很大的比例，吸附能力会加强，化学活性随之增大，所以，在室温条件下，很多金属纳米材料在空气中发生剧烈的氧化反应而燃烧，暴露在大气环境中的无机纳米材料会吸附气体，形成吸附层，进一步加强沥青混合料的抑烟除味效果；纳米氢氧化铝可以提高沥青混合料的阻燃性、耐电弧性、耐痕迹性；二氧化锰作为氧化物添加到沥青混合料中，可将沥青中的成分进行氧化处理，进一步消减有害气体成分，加强抑烟除味效果；碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，可有效提高沥青路面的耐磨性能和耐热性能；纳米二氧化钛是白色疏松粉末，屏蔽紫外线作用强，有良好的分散性和耐候性，在日光或灯光中紫外线的作用下使二氧化钛激活并生成具有高催化活性的游离基，能产生很强的光氧化及还原能力，可催化、光解附着于物体表面的各种甲醛等有机物及部分无机物，可进一步消减沥青混合料中的有害气体和异味；纳米纤维素对复合材料中天然纤维的亲和力好，可形成“自适应结构”，产生减弱界面局部应力的效果，而且受到应力的影响，纳米纤维素粒子能沿着填充物质表面进行滑移，移动到新位置后，已经被打断的键又重新连结形成新的键，使沥青与填充材料之间仍能保持一定的黏合强度，减缓复合材料的破坏；再者，在纳米尺度范围内，沥青混合料的断裂强度能够被最大程度的优化，
具备阻止裂缝和破坏扩大的作用，纳米纤维素可作为增强相应用于沥青混合料中，可有效提高沥青混合料的稳定性和耐用性。
[0044]
实施例4
[0045]
在上述优选的技术方案中，本发明提供了一种抑烟无味的沥青混合料，按照重量百分比计算包括：6.05％的改性沥青、0.35％的木质素纤维、0.50％的抑烟除味剂、93.10％的集料；所述抑烟除味剂按照重量百分比计算包括：5.66％的a组分、94.34％的b组分；所述a组分按照重量百分比计算包括：21.05％的纳米氢氧化镁、20.10％的纳米二氧化锰、18.03％的碳化硅、18.72％的纳米二氧化钛、22.10％的聚乙烯树脂；所述b组分按照重量百分比计算包括：46.05％的中温煤化重油、3.05％的纳米氢氧化铝、9.10％的纳米纤维素、41.80％的聚乙烯树脂。
[0046]
所述集料为玄武岩复合料，所述玄武岩复合料包括玄武岩细料和玄武岩粗料，所述玄武岩细料和玄武岩粗料按照重量比为：1∶1复配制成。
[0047]
本发明还提供一种抑烟无味的沥青混合料的制备方法，具体制备步骤如下：
[0048]
步骤一：按照上述重量百分比，称取改性沥青、木质素纤维、集料和抑烟除味剂的各种原料；
[0049]
步骤二：配制抑烟除味剂，将a组分中的聚乙烯树脂与二分之一重量份的纳米氢氧化镁、纳米二氧化锰、碳化硅和纳米二氧化钛进行混合加热超声处理40～50min，得到复合抑烟除味组分；
[0050]
步骤三：将a组分中四分之一重量份的纳米氢氧化镁、纳米二氧化锰、碳化硅和纳米二氧化钛加入到b组分中的中温煤化重油中进行混合加热超声处理40～50min，得到复合改性重油；
[0051]
步骤四：将a组分中剩余的纳米氢氧化镁、纳米二氧化锰、碳化硅和纳米二氧化钛加入到b组分中的聚乙烯树脂中进行混合加热超声处理40～50min，得到复合改性聚乙烯树脂；
[0052]
步骤五：将步骤二中制得的复合抑烟除味组分、步骤三中制得的复合改性重油、步骤四中制得的复合改性聚乙烯树脂、步骤一中的纳米氢氧化铝和纳米纤维素进行混合加热超声处理70～80min，得到抑烟除味剂；
[0053]
步骤六：将步骤五中五分之三重量份的抑烟除味剂与步骤一中的改性沥青进行加热搅拌混合3.5～4.5min，得到复合改性沥青；将步骤五中剩余的抑烟除味剂与步骤一中的集料进行搅拌混合3.5～4.5min，得到复合改性集料；最后将复合改性沥青、复合改性集料和步骤一中的木质素纤维进行加热搅拌混合45～55s，得到抑烟无味的沥青混合料。
[0054]
在步骤二中的加热温度为75℃，在步骤三中的加热温度为95℃，在步骤四中的加热温度为75℃，在步骤五中的加热温度为140℃，在步骤六中复合改性沥青制备的加热温度为140℃，在步骤六中沥青混合料的加热温度为170℃。
[0055]
实施例5
[0056]
与实施例4不同的是，在步骤二中的加热温度为70℃，在步骤三中的加热温度为90℃，在步骤四中的加热温度为70℃，在步骤五中的加热温度为130℃，在步骤六中复合改性沥青制备的加热温度为130℃，在步骤六中沥青混合料的加热温度为165℃。
[0057]
实施例6
[0058]
与实施例4
‑
5均不同的是，在步骤二中的加热温度为80℃，在步骤三中的加热温度为100℃，在步骤四中的加热温度为80℃，在步骤五中的加热温度为150℃，在步骤六中复合改性沥青制备的加热温度为150℃，在步骤六中沥青混合料的加热温度为175℃。
[0059]
分别取上述实施例4
‑
6所制得的抑烟无味的沥青混合料与对照组三的抑烟无味的沥青混合料、对照组四的抑烟无味的沥青混合料和对照组五的抑烟无味的沥青混合料进行实验，对照组三的抑烟无味的沥青混合料与实施例相比直接全部原料进行混合处理，对照组四的抑烟无味的沥青混合料与实施例相比在步骤二中直接将抑烟除味剂中的全部原料进行混合处理，对照组五的抑烟无味的沥青混合料与实施例相比在步骤六中直接将抑烟除味剂与剩余材料全部混合处理；分七组分别测试六个实施例中制备的抑烟无味的沥青混合料以及三个对照组的抑烟无味的沥青混合料，每30个样品为一组，进行测试，测试结果如表二所示：表二：
[0060][0061]
由表二可知，在制备抑烟无味的沥青混合料的过程中，当实施例四中的制备方法为本发明的优选方案，在步骤二中对抑烟除味剂中a组分的部分原料进行超声混合处理，可有效加快原料的混合效果，同时对原料进行复合改性处理；在步骤三和步骤四中将a组分中的部分原料与b组分中的部分原料进行超声处理，可有效加强a组分原料与b组分原料的结合效果，同时使用a组分中的材料对b组分中的材料进行改性处理，进一步加强抑烟除味剂的性能；在步骤六中将部分抑烟除味剂直接与沥青混合，另一部分与集料混合后再进行全部混合，可有效加强沥青与抑烟除味剂的结合效果，同时保证抑烟除味剂的分布范围更大，分布更加均匀，进而保证对沥青混合料的抑烟除味效果。
[0062]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0063]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。