用植物瀝青與石油瀝青混合用于道路工程的方法

    用植物瀝青與石油瀝青混合用于道路工程的方法

（1）混合瀝青的制備：按照質量比為1:8-12 將植物瀝青和石油瀝青混合后，于155~165℃攪拌1-5 小時，得到混合瀝青；

（2）集料和礦料的選擇和篩分；礦料篩分時，篩孔尺寸為0.075-37.5mm ；

（3）混合料的制備：按油石比為4.5-5.5%，將步驟（1）得到的混合瀝青與步驟（2）得到的集料和礦料混合，配制密級式瀝青混凝土；所述的混合中拌和溫度為160~170℃，拌和時間為1-5 小時；

（4）道路鋪設：將上述密級式瀝青混凝土施工于路面表層，即可。

2. 根據(jù)權利要求1 所述的一種用植物瀝青與石油瀝青混合用于道路工程的方法，其特征在于：步驟（1）中所述的植物瀝青和石油瀝青的質量比為1:10。

3. 根據(jù)權利要求1 所述的一種用植物瀝青與石油瀝青混合用于道路工程的方法，其特征在于：步驟（3）中所述的油石比為4.9%。

4. 根據(jù)權利要求1 所述的一種用植物瀝青與石油瀝青混合用于道路工程的方法，其特征在于：步驟（4）所述的道路鋪設中路面底層以石油瀝青為原料，路面底為粗粒式瀝青混凝土，路面中層為中粒式瀝青混凝土。

技術領域

[0001] 本發(fā)明屬于植物瀝青的應用領域，特別涉及一種用植物瀝青與石油瀝青混合用于

道路工程的方法。

背景技術

[0002] 石油瀝青屬于稀缺性不可再生資源，隨著石油資源的日漸枯竭，人們必須尋找一種可再生的原料來緩解這一矛盾，以達到可持續(xù)發(fā)展的目標。近年來，石油瀝青再生改性技術由于具有顯著的經濟、社會和環(huán)境效益，受到了越來越多的關注。經過多年的研發(fā)和推廣，已成為道路建設原料的重要來源。然而，中國作為世界最大的發(fā)展中國家，仍處于高速建設階段，新的基礎工程建設對原料的需求量巨大，國內瀝青的產量無法滿足市場需求。

此外，一方面，石化瀝青具有不可降解，路面翻新產生的廢舊瀝青利用率甚低，難以處理，在使用過程中，瀝青煙中還含有大量致癌物質，污染環(huán)境。另一方面，在用可再生植物資源取代石油的后石油時代，發(fā)明專利ZL200710038146.5“一種玉米原料多組分二元醇的制備方法”，以及發(fā)明專利ZL 200710038144.6“一種PDT 共聚酯纖維的制備方法”，和發(fā)明申請專利：2007100381408“用再生生物原料制取的樹脂二元醇制備不飽和樹脂的方法”，為在國際上第一個完成“植物化工”二元醇的大規(guī)模產業(yè)化作出了貢獻。到2010 年10 月，植物瀝青年產能20 萬噸級的生物質二元醇，已經廣泛地應用于國內外化工市場。2011 年10月，天津市昊祥化工銷售的植物瀝青已完成用玉米秸稈中的C5、C6 糖醇材料制備二元化工醇的大規(guī)模工業(yè)化生產，2012 年被評為全球最具創(chuàng)造力的50 強企業(yè)之一，在國際上產生重大影響。但是，制約該項目發(fā)展的瓶頸是“植物化工”中用“分鎦底物”制成的“植物瀝青”的應用開發(fā)。在石油化工業(yè)中，最后的分鎦底物被稱為“石油瀝青”，它們約占整個石油化工產量的15%，石油瀝青能廣泛地應用于道路和建筑行業(yè)，構成了石油化工業(yè)的完產業(yè)鏈，因而能使石油工業(yè)得到大規(guī)模開發(fā)和發(fā)展。與石油化工業(yè)類似，在生物化工中，也有約15% 的分鎦底物，稱為“植物瀝青”。20 萬噸級的生物質二元醇生產線將有年3 萬噸分鎦底物。只有開發(fā)并找到植物瀝青的應用市場，形成完整的生物化工產業(yè)鏈，生物質二元醇的更大規(guī)模的產業(yè)化才能實現(xiàn)。

發(fā)明內容

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種用植物瀝青與石油瀝青混合用于道路工程的方法，該方法成本低，降低了道路使工中的有害致癌物的揮發(fā)。

[0004] 本發(fā)明的一種用植物瀝青與石油瀝青混合用于道路工程的方法，包括：

[0005] （1）混合瀝青的制備：按照質量比為1:8-12 將植物瀝青和石油瀝青混合后，于155~165℃攪拌1-5 小時，得到混合瀝青；

[0006] （2）集料和礦料的選擇和篩分；礦料篩分時，篩孔尺寸為0.075-37.5mm ；

[0007] （3）混合料的制備：按油石比為4.5-5.5%，將步驟（1）得到的混合瀝青與步驟（2）得到的集料和礦料混合，配制AC-13 型密級式瀝青混凝土；

[0008] （4）道路鋪設：將上述AC-13 型密級式瀝青混凝土施工于路面表層，即可。

[0009] 步驟（1）中所述的植物瀝青和石油瀝青的質量比為1:10。

[0010] 步驟（3）中所述的油石比為4.9%。

[0011] 步驟（3）中所述的混合中拌和溫度為160~170℃，拌和時間為1-5 小時。

[0012] 步驟（4）所述的道路鋪設中路面底層以石油瀝青為原料，路面底層為粗粒式瀝青混凝土AC-25 型，路面中層為中粒式瀝青混凝土AC-16 型。

[0013] 本發(fā)明涉及的石油瀝青采用中國石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司生產的東海牌AH-70 重交道路石油瀝青，其技術要求及檢測結果如表1 所示。

[0014] 表1、AH-70 重交道路石油瀝青技術指標

[0015]

[0016] 集料和礦料的選擇和篩分。石灰?guī)r粗集料技術指標如表2，細集料技術指標如表3

所示。各種礦料的篩分數(shù)據(jù)如表5 ：

[0017] 表2 粗集料技術指標

[0018]

[0019] 表3 細集料技術指標

[0020]

[0021] 各種礦料的篩分數(shù)據(jù)如表4。

[0022] 表4 礦料篩分數(shù)據(jù)

[0023]

[0024] 本發(fā)明使用混合瀝青配置AC-13 中的密級配制瀝青混凝土，油石比確定為4.9%。

設計依據(jù)按照《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）中表5.3.2-2 規(guī)定的級配上下限范圍，級配設計表如表5 ：

[0025] 表5、瀝青混合料各種礦料的用量

[0026]

[0027] 根據(jù)《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004），將集料、礦粉、混合瀝青注入拌合樓，拌和溫度為160~170℃，拌和時間為3 小時。

[0028] 按照《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）道路。本發(fā)明是針對道路表層路面最易受到損害而提出的工藝，其特征是所配含植物瀝青的瀝青混凝土僅施工于路面表層的AC-13 型密級配瀝青混凝土。路面底層仍以基質石油瀝青為原料，路面底層為粗粒式瀝青混凝土AC-25 型，路面中層為中粒式瀝青混凝土AC-16 型。

[0029] 本發(fā)明的內容就是將環(huán)保828 植物瀝青如何與石油瀝青混合改性，應用于道路工程的方法。該方法的基本技術是在現(xiàn)有道路工程中的最易磨損的表層，采用含828 植物瀝青的AC-13 瀝青混合石料。

[0030] 本發(fā)明中所用的植物瀝青的制備方法，包括：

[0031] 在分鎦底物中加入占分鎦底物重量10-15% 的苯酐，然后在密閉條件下于190-210℃攪拌，進行酯化環(huán)化反應3-4 小時；當反應脫出的水的蒸汽壓力不再增加時，停止反應，卸壓，即得環(huán)保防水植物瀝青。

[0032] 所述的原始植物瀝青為制備二元醇的生產線上的鎦塔溫度為230-240 度的分鎦底物，具體是指，以植物淀粉質材料或玉米秸稈中的C5、C6 糖醇材料制備二元醇的生產線中的鎦塔溫度為230-240 度的分鎦底物。

[0033] 所述的酯化環(huán)化反應的起始壓力為零。

[0034] 所述的酯化環(huán)化反應時，反應釜的容積為分鎦底物體積的3-4 倍，其中反應釜為能耐壓0.8MPa(8Kg) 的常規(guī)反應釜。

[0035] 所述當反應脫出的水的蒸汽壓力不再增加時，壓力為3-4 公斤。

[0036] 所述的卸壓是將酯化出水管口打開，直接通入冷凝水中。

[0037] 所得的環(huán)保防水植物瀝青命名為828 的植物瀝青，為非親水性，在180-200℃下能與石油瀝青相容。

[0038] 上述的原始植物瀝青（分鎦底物）原料，是來自天津市昊祥化工所銷售的植物瀝青年產能20 萬噸級的生物質二元醇生產線上的多級分鎦后的低物，即被稱為親水的808 植物瀝青，比重：1.300-1.400，室溫（25 度）下溶于水，為淺棕黑色粘性液體，10 度以下成固體（固體也溶于水）；65-80 度下成流動液體；加熱到150 度時有異味氣體冒出，180-200 度時，冒泡和異味氣體現(xiàn)象。

[0039] 808 植物瀝青的主要組成為：含水率小于1% ；丙二醇、乙二醇、丁二醇等混合的小分子二元醇和小分子丙三醇的混合物（35 ～ 45%）；甲酸鈉、乙酸鈉和乳酸鈉等有機酸鹽（20 ～ 30%）；聚合度為2-3 聚合體的復雜聚醚多元醇（25 ～ 35%）。

[0040] 本發(fā)明涉及的植物瀝青原料，是由天津市昊祥化工銷售的828 型植物瀝青，其技術指標如下：運動粘度（60℃）≥ 230 帕秒（檢測標準GB/T

267）；揮發(fā)性（163℃，3h）≤ 1 ；密度(25℃ )=1.268g/cm3（檢測標準GB/T 8928）；水分≤ 1%。

[0041] 本發(fā)明就是將用玉米秸稈為原料制備植物基二元醇生產線上的分鎦底物制備的

環(huán)保828 植物瀝青，與石油瀝青混合改性，應用于道路工程的方法。

[0042] 本發(fā)明中植物瀝青是指一種在用玉米秸稈中的C5、C6 糖醇材料制備二元醇過程

中，將其分鎦底物制備成的產品；而混合瀝青是針對道路表層路面最易受到損害而提出的工藝，所配制的含植物瀝青的瀝青混凝土施工于路面表層。這是一種環(huán)保的、低成本的部分取代石油瀝青的方法，也在道路表層的修復工程中應用。

[0043] 混合瀝青測試數(shù)據(jù)如表6，由表中數(shù)據(jù)看以看出，與基質石油瀝青相比，混合瀝青技術指標數(shù)據(jù)均可達到《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）技術指標要求。

[0044] 表6 混和瀝青技術指標（植物瀝青：基質石油瀝青=1:10）

[0045]

[0046]

[0047] 對由混合瀝青（植物瀝青：基質石油瀝青=1:10）生產的AC-13 瀝青混合料的進行了幾項初步的檢驗，并同時對比了70# 基質瀝青AC-13 混合料的測試結果，測試數(shù)據(jù)如表7所示。數(shù)據(jù)表明其各項指標均可達到《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40-2004）技術指標要求。

[0048] 表7AC-13 瀝青混合料試驗結果

[0049]

[0050] 有益效果

[0051] 本發(fā)明的應用方法簡單，解決了在用植物原料制取二元化工醇的大規(guī)模工業(yè)化生產中，所遇到的植物瀝青大量積壓待開發(fā)的應用難題，同時也為部分取代石油瀝青短缺找到了低成本的環(huán)保替代產品；本發(fā)明的經濟效果和社會效果非常明顯，應用前景廣闊。

具體實施方式

[0052] 下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，其中包括對各種用于替代石油瀝青混凝土不同牌號的植物瀝青的命名，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。

[0053] 實施例1

[0054] 按照植物瀝青：石油瀝青為1 ：10 的比例，將2 噸828 植物瀝青和20 噸70# 石油瀝青混入容量為50 噸的臥式雙攪拌保溫儲罐中，溫度控制在155~165℃之間。攪拌3 小時，配制成混和瀝青，停放施工備用。技術指標為表6 所示。在城市交通要道處施工。施工路段長度為300 米，寬12 米單車道。按表5 級配，和《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTGF40-2004）

5.3.2-2 規(guī)定的級配上下限范圍，用混合瀝青配置AC-13 密級式瀝青混凝土，用于路表層，油石比為4.9%。路面底層仍為原基質石油瀝青為原料，路面底層為粗粒式瀝青混凝土AC-25 型，路面中層為中粒式瀝青混凝土AC-16 型。路表層AC-13 瀝青混合料的測試結果如表7 所示。

[0055] 路段施工結束后一小時內通車，路段的車流量約為70~80 輛/ 分，經常有重型車輛通過。通車50 天后，路面情況良好，無嚴重開裂、坑洞現(xiàn)象。

[0056] 實施例2

[0057] 按實施例1，按照植物瀝青：石油瀝青為1 ：10 的比例，將1.88 噸828 植物瀝青和20 噸70# 石油瀝青混入容量為50 噸的臥式雙攪拌保溫儲罐中，溫度控制在155~165℃之間。攪拌3 小時，配制成混和瀝青保溫備用。在中國北方一城市工業(yè)開發(fā)區(qū)受損的一段交通公路上作路面修復工程。施工路段長度約為150 米，寬約16 米。同實施例1，現(xiàn)場用混合瀝青配置AC-13 密級瀝青混凝土，用于路表層修復，實際油石比為5.14%。路段施工結束后

24 小時后通車。經歷一個寒冬，通車123 天后，路面情況良好。