CN102061099B - 强粘结性乳化改性沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种强粘结性乳化改性沥青及其制备方法，乳化改性沥青组成按质量百分比为：SBS改性沥青62%～70%，调和剂0.5%～1.5%，乳化剂0.8%～1.5%，稳定剂1%～2%，增稠剂0.3%～0.5%，余量为水。首先制备SBS改性沥青，加入调和剂；将乳化剂、稳定剂和增稠剂加入到水中制备皂液；将改性沥青和皂液用胶体磨均匀分散得到乳化改性沥青。本发明方法原料易得，配制工艺简单，强粘结性乳化改性沥青路用性能优良，解决了常用超薄磨耗层用粘层油粘结效果不好、石屑封层易泛油和强度低的技术问题，用作粘层油时可以明显提高层间粘结力，用于石屑封层时可以明显提高封层强度及其抵抗变形的能力。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及路用沥青材料技术，具体涉及强粘结性乳化改性沥青及其制备方法。
背景技术
目前公路建设中普遍用作超薄磨耗层粘层油以及石屑封层的乳化沥青大都是快裂型的普通乳化改性沥青。超薄磨耗层用粘层油要求乳化沥青不单单起到粘结表面层与下承层的作用，更重要的是可以部分进入上部沥青混合料中，起到封层作用。然而普通乳化改性沥青往往很难满足实际的交通和气候条件，其路用性能较差。普通的乳化改性沥青用作超薄磨耗层粘层油或石屑封层粘结材料时，往往由于其粘度很小，喷洒量较大时会出现流淌，使乳化改性沥青不能或极少量进入热拌混合料中，导致封层效果很差，路面渗水严重，通车后不久便会出现推移、剥离、坑槽、裂缝等路面病害。即使有些乳化改性沥青的粘度满足使用要求，但其破乳后的改性沥青高温、低温、弹性恢复等指标达不到超薄磨耗层技术要求，最终仍会出现上述路面病害。普通乳化改性沥青用于石屑封层时，封层强度较低，路面高温变形严重，温缩裂缝较多。就乳化改性沥青的应用来说，目前存在以下不足：(1)SBR乳化改性沥青虽然制备工艺比较简单，但SBR胶乳主要改善沥青的低温性能，对沥青的高温性能改善不明显；(2)对掺量大于2%的SBS改性沥青进行乳化比较困难，制备出的乳化沥青储存稳定性差，实际路用性能不理想。因此，急需提供一种高性能强粘结性乳化改性沥青，用作超薄磨耗层粘层油时，在路面喷洒量达到1.0L/m2以上不出现流淌，明显提高超薄磨耗层层间粘结力，并且进入沥青混合料后可辅助提高其路用性能。用于石屑封层时可以明显提高封层强度及其抗变形能力。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种强粘结性乳化改性沥青及其制备方法。
本发明的强粘结性乳化改性沥青，组成按质量百分比如下：
SBS改性沥青：62% ～70%；
调和剂：0.5%～1.5%；
乳化剂：0.8% ～ 1.5%；
稳定剂：1% ～2%；
增稠剂：0.3 %～0.5%；
水：余量。
其中SBS改性沥青由SBS (苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)和基质沥青组成，按质量百分比，SBS 为基质沥青质量的3% ~ 5%，基质沥青选用90号道路石油沥青。
调和剂为脂肪酸下脚料、石油炼制减压蒸馏侧线油或润滑油糠醛精制抽出油。
乳化剂的组成按质量百分比为：荷兰AkzoNobel公司生产的REDICOTE EM44或REDICOTE E-4819 50% ~ 90%，其余为美国MeadWestvaco公司生产的INDULIN AA57或INDULIN AA-63D。
稳定剂为CaCl2、NaCl或NH4C1。
增稠剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素或甲基羟乙基纤维素。
本发明的强粘结性乳化改性沥青的制备方法如下。
原料配比按质量百分比为：SBS和基质沥青62% ～70%，调和剂0.5% ～1.5%，乳化剂0.8% ～1.5%，稳定剂1% ～2%，增稠剂0.3% ～0.5%，余量为水。
按质量百分比，SBS 为基质沥青质量的3% ～ 5%，基质沥青选用90号道路石油沥青。
调和剂为脂肪酸下脚料、石油炼制减压蒸馏侧线油或润滑油糠醛精制抽出油。
乳化剂的组成按质量百分比为：荷兰AkzoNobel公司生产的REDICOTE EM44或REDICOTE E-4819 50% ~ 90%，其余为美国MeadWestvaco公司生产的INDULIN AA57或INDULIN AA-63D。
稳定剂为CaCl2、NaCl或NH4C1。
增稠剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素或甲基羟乙基纤维素。
制备强粘结性乳化改性沥青的步骤如下。
(1)将基质沥青加热到175 ~ 190℃，将SBS加入到基质沥青中，经过沥青胶体磨，循环剪切20 ~ 30min得到改性沥青；
向改性沥青中加入调和剂，控制温度为160 ~ 170℃，搅拌均匀，待用。
(2) 将水加热到40 ~ 50℃，将乳化剂、稳定剂和增稠剂加入到水中，搅拌均匀，得到皂液；调节皂液的ｐH值为1.5 ~ 2.5，将皂液加热到50~60℃，待用。
(3) 将上述配制好的改性沥青和皂液输送到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨后，成为水包油型乳液，当乳液温度降到90℃以下时，将乳液输出胶体磨，得到乳化改性沥青。
当乳液温度未降到90℃以下时，采用自然冷却或控制冷却方法进行降温。控制冷却采用常用的换热器换热即可。
本发明的强粘结性乳化改性沥青可以用作超薄磨耗层粘层油或石屑封层粘结材料。本发明方法原料易得，配制工艺简单，强粘结性乳化改性沥青路用性能优良，各项技术指标均明显优于普通的乳化改性沥青，解决了常用超薄磨耗层用粘层油粘结效果不好、石屑封层易泛油和强度低(尤其是低温抗裂性能)的技术问题，用作粘层油时可以明显提高层间粘结力，用于石屑封层时可以明显提高封层强度及其抵抗变形的能力，具有很好的应用前景。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明方法。实施例采用的原料说明如下。
实施例采用的基质沥青为90号道路石油沥青，常规工艺获得，具体性能指标满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的要求。
SBS为中国石化巴陵石化公司生产的YH-791或YH-791H。
调和剂为脂肪酸下脚料、石油炼制减压蒸馏侧线油或润滑油糠醛精制抽出油，本发明对其组成不作要求，常用的产品均可采用，实施例采用的调和剂组成的分析结果为：按质量百分比，脂肪酸下脚料的主要成分为脂肪酸，其中饱和脂肪酸15~35%、单不饱和脂肪酸25 ~ 45%、多不饱和脂肪酸10 ~ 20%，其余为杂质；石油炼制减压蒸馏侧线油的成分为饱和份10 ~ 30%、芳香份40~70%、胶质 10~30%、沥青质0~1%、蜡0~1%；润滑油糠醛精制抽出油的成分为芳烃50 ~ 70%、烷烃10 ~ 30%、焦质10 ~ 30%。
实施例１
强粘结性乳化改性沥青，组成按质量百分比如下：
SBS改性沥青：66%；
调和剂：1.0%；
乳化剂：1.2%；
稳定剂：1.5%；
增稠剂：0.4%；
水：余量。
其中SBS改性沥青由SBS (苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)和基质沥青组成，按质量百分比，SBS 为基质沥青质量的4%，基质沥青选用90号道路石油沥青，SBS为中国石化巴陵石化公司生产的YH-791。
调和剂为脂肪酸下脚料，主要成分为脂肪酸，其中饱和脂肪酸25%、单不饱和脂肪酸35%、多不饱和脂肪酸15%，其余为杂质。
乳化剂的组成按质量百分比为：荷兰AkzoNobel公司生产的REDICOTE EM44 75%，其余为美国MeadWestvaco公司生产的INDULIN AA57。
稳定剂为CaCl2。
增稠剂为甲基纤维素。
强粘结性乳化改性沥青的制备方法如下。
原料配比按质量百分比为：SBS和基质沥青66%，调和剂1.0%，乳化剂1.2%，稳定剂1.5%，增稠剂0.4%，余量为水。
按质量百分比，SBS 为基质沥青质量的4%，基质沥青选用90号道路石油沥青，SBS为中国石化巴陵石化公司生产的YH-791。
调和剂为脂肪酸下脚料，主要成分为脂肪酸，其中饱和脂肪酸25%、单不饱和脂肪酸35%、多不饱和脂肪酸15%，其余为杂质。
乳化剂的组成按质量百分比为：荷兰AkzoNobel公司生产的REDICOTE EM44 75%，其余为美国MeadWestvaco公司生产的INDULIN AA57。
稳定剂为CaCl2。
增稠剂为甲基纤维素。
制备强粘结性乳化改性沥青的步骤如下。
(1)将基质沥青加热到182℃， 将SBS加入到基质沥青中，经过沥青胶体磨，循环剪切25min得到改性沥青；
向改性沥青中加入调和剂，控制温度为165℃，搅拌均匀，待用。
(2) 将水加热到45℃，将乳化剂、稳定剂和增稠剂加入到水中，搅拌均匀，得到皂液；调节皂液的ｐH值为2.0，将皂液加热到55℃，待用。
(3) 将上述配制好的改性沥青和皂液分别输送到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨后，成为水包油型乳液，当乳液温度降到90℃以下时，将乳液输出胶体磨，得到乳化改性沥青。
当乳液温度未降到90℃以下时，采用自然冷却方法进行降温。
实施例２
强粘结性乳化改性沥青，组成按质量百分比如下：
SBS改性沥青： 70%；
调和剂： 1.5%；
乳化剂： 1.5%；
稳定剂： 2%；
增稠剂： 0.5%；
水：余量。
其中SBS改性沥青由SBS (苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)和基质沥青组成，按质量百分比，SBS 为基质沥青质量的5%，基质沥青选用90号道路石油沥青，SBS为中国石化巴陵石化公司生产的YH-791H。
调和剂为石油炼制减压蒸馏侧线油，成分为饱和份25%、芳香份50%、胶质 24%、沥青质0.5%、蜡0.5%。
乳化剂的组成按质量百分比为：荷兰AkzoNobel公司生产的REDICOTE E-4819 90%，其余为美国MeadWestvaco公司生产的INDULIN AA-63D。
稳定剂为NaCl。
增稠剂为羟甲基纤维素。
强粘结性乳化改性沥青的制备方法如下。
原料配比按质量百分比为：SBS和基质沥青70%，调和剂1.5%，乳化剂1.5%，稳定剂2%，增稠剂0.5%，余量为水。
按质量百分比，SBS 为基质沥青质量的5%，基质沥青选用90号道路石油沥青，SBS为中国石化巴陵石化公司生产的YH-791H。
调和剂为石油炼制减压蒸馏侧线油，成分为饱和份25%、芳香份50%、胶质 24%、沥青质0.5%、蜡0.5%。
乳化剂的组成按质量百分比为：荷兰AkzoNobel公司生产的REDICOTE E-4819 90%，其余为美国MeadWestvaco公司生产的INDULIN AA-63D。
稳定剂为NaCl。
增稠剂为羟甲基纤维素。
制备强粘结性乳化改性沥青的步骤如下。
(1)将基质沥青加热到190℃， 将SBS加入到基质沥青中，经过沥青胶体磨，循环剪切30min得到改性沥青；
向改性沥青中加入调和剂，控制温度为170℃，搅拌均匀，待用。
(2) 将水加热到50℃，将乳化剂、稳定剂和增稠剂加入到水中，搅拌均匀，得到皂液；调节皂液的ｐH值为2.5，将皂液加热到60℃，待用。
(3) 将上述配制好的改性沥青和皂液分别输送到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨后，成为水包油型乳液，当乳液温度降到90℃以下时，将乳液输出胶体磨，得到乳化改性沥青。
当乳液温度未降到90℃以下时，采用自然冷却方法进行降温。
实施例３
强粘结性乳化改性沥青，组成按质量百分比如下：
SBS改性沥青：62%；
调和剂：0.5；
乳化剂：0.8%；
稳定剂：1%；
增稠剂：0.3；
水：余量。
其中SBS改性沥青由SBS (苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)和基质沥青组成，按质量百分比，SBS 为基质沥青质量的3%，基质沥青选用90号道路石油沥青，SBS为中国石化巴陵石化公司生产的YH-791。
调和剂为润滑油糠醛精制抽出油，成分为芳烃60%、烷烃20%、焦质20%。
乳化剂的组成按质量百分比为：荷兰AkzoNobel公司生产的REDICOTE EM44 50%，其余为美国MeadWestvaco公司生产的INDULIN AA-63D。
稳定剂为NH4C1。
增稠剂为羟乙基纤维素。
强粘结性乳化改性沥青的制备方法如下。
原料配比按质量百分比为：SBS和基质沥青62%，调和剂0.5 %，乳化剂0.8%，稳定剂1%，增稠剂0.3 %，余量为水。
按质量百分比，SBS 为基质沥青质量的3%，基质沥青选用90号道路石油沥青，SBS为中国石化巴陵石化公司生产的YH-791。
调和剂为润滑油糠醛精制抽出油，成分为芳烃60%、烷烃20%、焦质20%。
乳化剂的组成按质量百分比为：荷兰AkzoNobel公司生产的REDICOTE EM44 50%，其余为美国MeadWestvaco公司生产的INDULIN AA-63D。
稳定剂为NH4C1。
增稠剂为羟乙基纤维素。
制备强粘结性乳化改性沥青的步骤如下。
(1)将基质沥青加热到175℃， 将SBS加入到基质沥青中，经过沥青胶体磨，循环剪切20 min得到改性沥青；
向改性沥青中加入调和剂，控制温度为160℃，搅拌均匀，待用。
(2) 将水加热到40℃，将乳化剂、稳定剂和增稠剂加入到水中，搅拌均匀，得到皂液；调节皂液的ｐH值为1.5，将皂液加热到50℃，待用。
(3) 将上述配制好的改性沥青和皂液分别输送到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨后，成为水包油型乳液，当乳液温度降到90℃以下时，将乳液输出胶体磨，得到乳化改性沥青。
当乳液温度未降到90℃以下时，采用控制冷却方法进行降温。控制冷却采用常用的换热器换热即可。
表1 实施例１、２和３制备的强粘结性乳化改性沥青性能检测结果
注：表中“%”表示质量百分比。
由表1可以看出：实施例1、实施例2、实施例3乳化改性沥青25℃恩格拉粘度均大于10，说明其稠度大，满足超薄磨耗层粘层油和石屑封层粘结材料技术要求；实施例1、实施例2、实施例3筛上剩余量较小，贮存稳定性好，说明其乳化效果较好；实施例1、实施例2、实施例3与矿料裹覆面积均大于2/3，说明其粘附性较好。实施例1、实施例2、实施例3蒸发残留物的软化点在65℃以上，5℃延度均大于45cm，弹性恢复在85%以上，说明其已达到热拌沥青混合料中胶结料的要求，而且由DSR和BBR指标可以看出，蒸发残留物的高温稳定性和低温延展性较好。综上所述，本发明提供的强粘结性乳化改性沥青是一种可以用作超薄磨耗层粘层油或石屑封层粘结料的优质材料。
Claims (2)
1.一种强粘结性乳化改性沥青，组成按质量百分比为：SBS改性沥青62％～70％，调和剂0.5％～1.5％，乳化剂0.8％～1.5％，稳定剂1％～2％，增稠剂0.3％～0.5％，余量为水；其中SBS改性沥青由SBS和基质沥青组成，按质量百分比，SBS为基质沥青质量的3％～5％，基质沥青选用道路石油沥青；调和剂为脂肪酸下脚料、石油炼制减压蒸馏侧线油或润滑油糠醛精制抽出油，所述脂肪酸下脚料主要成分为脂肪酸，其中饱和脂肪酸15～35％，单不饱和脂肪酸25～45％，多不饱和脂肪酸10～20％，其余为杂质；乳化剂的组成按质量百分比为：荷兰AkzoNobel公司生产的REDICOTE EM44或REDICOTE E-481950％～90％，其余为美国MeadWestvaco公司生产的INDULIN AA57或INDULIN AA-63D；稳定剂为CaCl2、NaCl或NH4-Cl；增稠剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素或甲基羟乙基纤维素。
2.权利要求1所述的强粘结性乳化改性沥青的制备方法，其特征在于：原料配比按质量百分比为：SBS和基质沥青62％～70％，调和剂0.5％～1.5％，乳化剂0.8％～1.5％，稳定剂1％～2％，增稠剂0.3％～0.5％，余量为水；按质量百分比，SBS为基质沥青质量的3％～5％，基质沥青选用道路石油沥青；调和剂为脂肪酸下脚料、石油炼制减压蒸馏侧线油或润滑油糠醛精制抽出油，所述脂肪酸下脚料主要成分为脂肪酸，其中饱和脂肪酸15～35％，单不饱和脂肪酸25～45％，多不饱和脂肪酸10～20％，其余为杂质；乳化剂的组成按质量百分比为：荷兰AkzoNobel公司生产的REDICOTE EM44或REDICOTEE-4819 50％～90％，其余为美国MeadWestvaco公司生产的INDULIN AA57或INDULINAA-63D；稳定剂为CaCl2、NaCl或NH4-Cl；增稠剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素或甲基羟乙基纤维素；
制备强粘结性乳化改性沥青的步骤如下：
(1)将基质沥青加热到175～190℃，将SBS加入到基质沥青中，经过沥青胶体磨，循环剪切20～30min得到改性沥青；
向改性沥青中加入调和剂，控制温度为160～170℃，搅拌均匀，待用；
(2)将水加热到40～50℃，将乳化剂、稳定剂和增稠剂加入到水中，搅拌均匀，得到皂液；调节皂液的p H值为1.5～2.5，将皂液加热到50～60℃，待用；
(3)将上述配制好的改性沥青和皂液输送到胶体磨中，经胶体磨均匀分散及研磨后，成为水包油型乳液，当乳液温度降到90℃以下时，将乳液输出胶体磨，得到乳化改性沥青。
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