CN102206064B

CN102206064B - 一种冷补沥青混合料及其制备方法

Info

Publication number: CN102206064B
Application number: CN 201110074475
Authority: CN
Inventors: 曹宏; 吴江渝; 孟文专; 薛俊; 向厚奎; 王学华; 杨亮
Original assignee: Chongqing Xin'an Cleaning Environment Engineering (group) Co Ltd
Current assignee: Chongqing Xin'an Cleaning Environment Engineering (group) Co Ltd
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2031-03-25
Also published as: CN101956377A; CN102206064A; CN101956377B

Abstract

本发明属于道路施工的修补材料及其制备方法。一种冷补沥青混合料，其特征在于它是由集料、填料、沥青、稀释剂、增强剂组成，各组分的质量比是：集料∶填料∶沥青∶稀释剂∶增强剂＝100∶(1～10)∶(3～6)∶(0.5～2)∶(0.1～2)。该方法制备工艺简单、成本低，所制备的冷补沥青混合料具有强度高、使用寿命长的特点。这种冷补沥青混合料特别适宜于道路坑槽的修补，施工方便，快捷，不封闭交通，不污染环境，不受气候条件限制。

Description

一种冷补沥青混合料及其制备方法

技术领域

本发明属于沥青路面的修补材料及其制备方法，特别是适用于常温修补施工的沥青混合料的制备方法。

背景技术

目前用于道路施工的沥青修补材料主要为热拌沥青混合料，其次是乳化沥青混合料和冷补沥青混合料。热拌沥青混合料的生产方法有三种：第一种是在沥青混合料拌和场用拌和机生产出成品混合料，运到养护现场施工；第二种是在养护现场使用小型可移动式拌和机或综合养护车生产出成品沥青混和料进行施工；第三种是需求量较小时，在养护现场支锅加热，拌和沥青混合料进行施工。这三种方法的共同缺点是：热补沥青混合料的生产、运输、施工都需要高温，受施工季节的影响较大，沥青混和料在气温较低时不易压实；同时还会污染环境，影响施工人员的身心健康；在整个修补过程中需要较长时间封闭交通。采用乳化沥青混合料修补，必须等待混合料中的乳液破乳后才能开放交通，一般需要3～5天，因此存在封闭交通时间长的缺点。以上两种修补材料都必须一次性使用完，不能二次使用；当材料被雨水淋湿后便不能使用。因此，在实际的道路维修中这两种材料受到了诸多的限制。冷补沥青混合料对于常温施工甚至低温施工有较大优势，受施工季节和气候变化的影响较小。

现阶段的冷补沥青混合料大多是采用稀释沥青以及掺入石油树脂的方法来制备。在CN1152591A中公开了用溶剂油和植物油稀释沥青的方法来生产低温沥青混合料，所制备沥青混合料的作业稳定度1.89～2.83kN，初期稳定度2.6～6.1kN，使用稳定度3.4～5.3kN；专利CN1640939A中公开了一种用柴油，汽油，乙二醇，SBS和老化剂制成的冷拌SBS沥青液修补料，用此沥青液配制的拌和料其马歇尔稳定度＞4.0kN，水煮法测试的沥青裹覆石料面积＞2/3；在专利CN1195021C中公开了一种用重油，石油树脂，溶剂油，丁苯橡胶，柴油，煤油或汽油，环烷油和矿物油已及沥青制得的冷补沥青结合料，但此法制备工艺较复杂，需先制得预聚体A，B和C，之后这三者再与集料拌和得到冷补料，通过马歇尔试验测得该冷补料的初始稳定度＞2.5kN，成型稳定度＞5.0kN；在CN1554708A中公开了一种由石油沥青，聚氨脂，树脂，防冻剂，稀释剂和促凝剂组成的冷补沥青料，该冷补沥青混合料的初始稳定度≥2.5kN，成型稳定度≥5.0kN，水煮法测试的沥青裹覆石料的面积＞80％；专利CN1198879C中给出了一种用柴油，煤油，汽油和环烷酸混配的隔离剂以及沥青，集料来制备的冷施工沥青混合料，该混合料在0℃成型马歇尔试件测试其稳定度为1.5kN。纵观现有的各种冷补沥青材料，大多制备工艺较复杂，因而成本较高，且因强度不够高，抗水剥落性和粘聚性不足，从而抗水性不好，修补处容易出现松散，开裂，坑槽等破损，最终使用寿命较短，尤其在高温环境下使用性能更为不佳。

发明内容

为了克服上述不足，本发明的目的在于提供一种冷补沥青混合料及其制备方法，该方法制备工艺简单，所制备的冷补沥青混合料具有强度高、使用寿命长的特点。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种冷补沥青混合料，其特征在于它是由集料、填料、沥青、稀释剂、增强剂组成，各组分的质量比是：集料∶填料∶沥青∶稀释剂∶增强剂＝100∶(1～10)∶(3～6)∶(0.5～2)∶(0.1～2)。

所述的集料为玄武岩或辉长岩或石灰岩，级配为AC-13型或AC-16型。集料应高度粉碎、洁净(泥砂含量≤2％)、无风化、无杂质、表面粗糙，颗粒接近立方体形状。

所述的填料是水泥或者石灰。

所述的沥青可以是改性沥青。

所述的稀释剂是由溶剂和添加剂组成，其质量比是溶剂∶添加剂＝1∶(0.05～0.5)；其中溶剂是柴油或者煤油，添加剂是豆油或者棉籽油。

所述的柴油或煤油为交通及工业用油，可根据冷补沥青混合料使用季节温度的要求，选择相应的标号。

所述的豆油或棉籽油为日常生活中的食用油，加入豆油或棉籽油可使整个体系更稳定，并增强冷补沥青混合料的强度。

所述的增强剂是胺类化合物，该胺类化合物是由酚类、醛类溶液和胺类合成得到。

所述的胺类化合物的合成是：按胺类、酚类、醛类的摩尔比为：(0.5-1.3)∶1∶(0.8-1.1)，选取胺类、酚类和醛类，醛类配制成醛类溶液，醛类溶液浓度为20-45wt％，备用；在附有搅拌器、冷凝器、滴液漏斗、温度计的反应器中，加入胺类和酚类，搅拌均匀并加热至40-120℃后，恒温30-90分钟，再滴加醛类溶液，加完后，升高反应温度为80-150℃继续反应1-4h，降温至室温，最后真空脱水，即得到胺类化合物。

所述的胺类化合物的合成还可以是：按胺类、酚类、醛类的摩尔比为：(0.5-1.3)∶1∶(0.8-1.1)，选取胺类、酚类和醛类，醛类配制成醛类溶液，醛类溶液浓度为20-45wt％，备用；在附有搅拌器、冷凝器、滴液漏斗、温度计的反应器中，加入酚类和醛类溶液的混合溶，搅拌均匀并加热至60-100℃后，恒温30-90分钟，滴加胺类，加完后，升高反应温度至90-150℃继续反应1-4h，降温至室温，最后真空脱水，即得到胺类化合物。

所述的酚类可以是苯酚、辛基酚、壬基酚、腰果酚或甲酚等烷基酚。

所述的醛类可以是甲醛、乙醛、水杨醛、对羟基苯甲醛或丁醛。

所述的胺类包括脂肪胺、脂环胺或芳香胺。

所述的脂肪胺可以是乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯回胺、四乙烯五胺、尿素、(2，3二甲基)二亚丁基三胺(TAB)、多乙烯多胺或多元胺。

所述的脂环胺可以是(4，4-二氨基)二苯基甲烷(MDA)、异佛尔酮二胺(IPDA)、甲基环戊二胺(TAC)或邻二胺甲基环戊烷(TDC)。

所述的芳香胺可以是间苯二胺、间苯二甲胺或DDM(75wt％左右的4，4-二氨基二苯基甲烷和25wt％左右的多苯基多氨基甲烷的混合物)。

上述冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)按各组分的质量比是：集料∶填料∶沥青∶稀释剂∶增强剂＝100∶(1～10)∶(3～6)∶(0.5～2)∶(0.1～2)，选取集料、填料、沥青、稀释剂和增强剂，备用；

2)将集料和填料搅拌成集料混合物；

3)将沥青加热到100～140℃，加入稀释剂搅拌均匀，沥青液降温至60～90℃时加入增强剂搅拌均匀，得到沥青混合液；沥青混合液的温度降至28～32℃时，再将集料混合物和沥青混合液搅拌均匀，得到冷补沥青混合料。

增强剂在混合料中可形成空间网状的高强度固化物，大大提高了混合料的强度；同时增强剂和填料的引入可增强沥青基质之间以及沥青基质和无机集料之间的黏结强度，减少溶剂及微量水分对沥青混合料的影响，明显的提高混合料的抗水性，大幅度提升沥青混合料对道路的修补效果，推迟路面修补处出现松散，开裂和坑槽等破损现象出现的时间，进而延长沥青混合料的使用寿命，克服冷补沥青材料在高温环境下使用性能不佳的通病，具有显著的经济效益。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该方法制备工艺简单；

2、所制备的冷补沥青混合料性能为：

①、抗水剥落性：水浸法测试(60℃水浴24h)表明石料所裹覆的沥青膜基本没有剥落，沥青裹覆率为99％。

②、低温工作度和抗冻性：在-10℃的冰箱中保持24h，取出后在室温下放置达到室温后，用铝铲拌和操作，铲子能容易插入试样中，拌和方便，冷补沥青混合料没有发生凝聚结块现象，使用效能良好。

③、粘聚性：将800g冷补沥青混合料装入马歇尔试模中，放入4℃恒温室中2-3h，取出后双面各击实5次，制作马歇尔试件，脱模后放在筛孔25mm的筛子上，将筛子竖立滚动20次，试样保留率大于85％。

④、马歇尔稳定度：按照JTJ 052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T 0709的方法进行测试，击实次数为75次，测得的结果为：初始稳定度＞3.5kN，成型稳定度＞5.5kN。

3、采用本发明的方法所制备的冷补沥青混合料的强度高，水稳性好，可以抵抗较长时间的雨水的侵蚀，大大推迟路面修补处出现松散，开裂和坑槽等破损现象出现的时间，因而使用寿命长，可以满足日益增长的汽车荷载对路面的要求，具有显著的经济效益。

本发明的冷补沥青混合料特别适宜于道路坑槽的修补，施工方便，快捷，不封闭交通，不污染环境，不受气候条件限制。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

表1为6个实施例的组成质量配比：

表1

以上6个实施例所用的集料为玄武岩，级配为AC-13型；填料为水泥；沥青为70#沥青；稀释剂是由溶剂和添加剂组成，其质量比是溶剂∶添加剂＝1∶0.3，溶剂为0#柴油，添加剂为食用豆油。

所述的增强剂是胺类化合物，该胺类化合物的具体合成工艺及参数如下：按(2，3二甲基)二亚丁基三胺、苯酚、甲醛的摩尔比为：1∶1.05∶0.95，选取(2，3二甲基)二亚丁基三胺、苯酚和甲醛，甲醛配制成甲醛溶液，甲醛溶液浓度为37wt％，备用；在附有搅拌器、冷凝器、滴液漏斗、温度计的反应器中，加入(2，3二甲基)二亚丁基三胺和苯酚，搅拌均匀并加热至115℃，恒温60分钟，滴加甲醛溶液(浓度为37wt％)，加完后，升高反应温度至145℃继续反应3.5h，降温，最后真空脱水，即得胺类化合物。该化合物常温下为淡黄色透明液体，25℃的粘度为4～10Pa.s。

上述实施例1-6的一种冷补沥青混合料的制备方法，它包括如下步骤：

1)按照表1所示进行配料(集料为1100g)，

2)将集料和填料搅拌成集料混合物；

3)将沥青加热到120℃，加入0#柴油和食用豆油搅拌3min，沥青液降温至70℃时加入增强剂搅拌4min，得到沥青混合液；沥青混合液的温度降至30℃时，再将集料混合物和沥青混合液搅拌均匀，得到冷补沥青混合料。

实施例1-6所制备的冷补沥青混合料性能为：

①、抗水剥落性：水浸法测试(60℃水浴24h)表明石料表明所裹覆的沥青膜几乎没有剥落，沥青裹覆率为99％。

将实施例1-6制得的冷补沥青混合料进行粘聚性和马歇尔稳定度试验，数据如表2：

表2

实施例7：

与实施例1-6基本相同，不同之处在于：胺类化合物的具体合成工艺及参数如下：按己二胺、辛基酚、乙醛的摩尔比为：0.5∶1∶0.8，选取己二胺、辛基酚和乙醛，乙醛配制成乙醛溶液，乙醛溶液浓度为20wt％，备用；在附有搅拌器、冷凝器、滴液漏斗、温度计的反应器中，加入己二胺和辛基酚，搅拌均匀并加热至40℃后，恒温30分钟，再滴加乙醛溶液，加完后，升高反应温度为80℃继续反应1h，降温至室温，最后真空脱水，即得到胺类化合物。

所制备的冷补沥青混合料性能在实施例1-6范围内，具有强度高、使用寿命长的特点。

实施例8：

与实施例1-6基本相同，不同之处在于：胺类化合物的具体合成工艺及参数如下：按(4，4-二氨基)二苯基甲烷(MDA)、壬基酚、水杨醛的摩尔比为：1.3∶1∶1.1，选取(4，4-二氨基)二苯基甲烷(MDA)、壬基酚和水杨醛，水杨醛配制成水杨醛溶液，水杨醛溶液浓度为45wt％，备用；在附有搅拌器、冷凝器、滴液漏斗、温度计的反应器中，加入(4，4-二氨基)二苯基甲烷(MDA)和壬基酚，搅拌均匀并加热至120℃后，恒温90分钟，再滴加水杨醛溶液，加完后，升高反应温度为150℃继续反应4h，降温至室温，最后真空脱水，即得到胺类化合物。

实施例9：

所述的胺类化合物的合成还可以是：按间苯二胺、甲酚、丁醛的摩尔比为：0.5∶1∶0.8，选取间苯二胺、甲酚和丁醛，丁醛配制成丁醛溶液，丁醛溶液浓度为20wt％，备用；在附有搅拌器、冷凝器、滴液漏斗、温度计的反应器中，加入甲酚和丁醛溶液的混合溶，搅拌均匀并加热至60℃后，恒温90分钟，滴加间苯二胺，加完后，升高反应温度至150℃继续反应1h，降温至室温，最后真空脱水，即得到胺类化合物。

实施例10：

与实施例1-6基本相同，不同之处在于：胺类化合物的具体合成工艺及参数如下：按乙二胺、苯酚、甲醛的摩尔比为：0.8∶1∶1.05，选取乙二胺、苯酚和甲醛，甲醛配制成甲醛溶液，甲醛溶液浓度为36wt％，备用；在附有搅拌器、冷凝器、滴液漏斗、温度计的反应器中，加入甲醛溶液(浓度为36wt％)和苯酚，搅拌均匀并加热至98℃，恒温40分钟，滴加乙二胺，加完后，升高反应温度至105℃继续反应1.5h，降温，最后真空脱水，即得胺类化合物。

胺类化合物的具体合成工艺参数的上下限值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

实施例11：

与实施例1-6基本相同，不同之处在于：甲醛由乙醛、水杨醛、对羟基苯甲醛或丁醛替换；苯酚由辛基酚、壬基酚、腰果酚或甲酚等烷基酚替换；(2，3二甲基)二亚丁基三胺(TAB)由乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯回胺、四乙烯五胺、尿素、多乙烯多胺或多元胺替换。

本发明中所有原料上下限值都能实现本发明；本发明所列举的各原料都能实现本发明；及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。

Claims

1.一种冷补沥青混合料，其特征在于它是由集料、填料、沥青、稀释剂、增强剂组成，各组分的质量比是：集料：填料：沥青：稀释剂：增强剂=100：（1～10）：（3～6）：（0.5～2）：（0.1～2）；

所述的集料为玄武岩或辉长岩或石灰岩，级配为AC-13型或AC-16型；

所述的填料是水泥或者石灰；

所述的稀释剂是由溶剂和添加剂组成，其质量比是溶剂：添加剂=1：（0.05～0.5）；其中溶剂是柴油或者煤油，添加剂是豆油或者棉籽油；

所述的增强剂是胺类化合物。

2.如权利要求1所述的一种冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1）按各组分的质量比是：集料：填料：沥青：稀释剂：增强剂=100：（1～10）：（3～6）：（0.5～2）：（0.1～2），选取集料、填料、沥青、稀释剂和增强剂，备用；

所述的填料是水泥或者石灰；

所述的增强剂是胺类化合物；

2）将集料和填料搅拌成集料混合物；

3）将沥青加热到100～140℃，加入稀释剂搅拌均匀，沥青液降温至60～90℃时加入增强剂搅拌均匀，得到沥青混合液；沥青混合液的温度降至28～32℃时，再将集料混合物和沥青混合液搅拌均匀，得到冷补沥青混合料。

3.根据权利要求2所述的一种冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述的胺类化合物的合成是：按胺类、酚类、醛类的摩尔比为：(0.5-1.3):1:(0.8-1.1)，选取胺类、酚类和醛类，醛类配制成醛类溶液，醛类溶液浓度为20－45wt%，备用；在附有搅拌器、冷凝器、滴液漏斗、温度计的反应器中，加入胺类和酚类，搅拌均匀并加热至40－120℃后，恒温30－90分钟，再滴加醛类溶液，加完后，升高反应温度为80－150℃继续反应1－4h，降温至室温，最后真空脱水，即得到胺类化合物。

4.根据权利要求2所述的一种冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述的胺类化合物的合成是：按胺类、酚类、醛类的摩尔比为：(0.5-1.3):1:(0.8-1.1)，选取胺类、酚类和醛类，醛类配制成醛类溶液，醛类溶液浓度为20－45wt%，备用；在附有搅拌器、冷凝器、滴液漏斗、温度计的反应器中，加入酚类和醛类溶液的混合溶液，搅拌均匀并加热至60－100℃后，恒温30－90分钟，滴加胺类，加完后，升高反应温度至90－150℃继续反应1－4h，降温至室温，最后真空脱水，即得到胺类化合物。

5.根据权利要求3或4所述的一种冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述的酚类是苯酚、辛基酚、壬基酚、腰果酚或甲酚；所述的醛类是甲醛、乙醛、水杨醛、对羟基苯甲醛或丁醛；所述的胺类为脂肪胺、脂环胺或芳香胺。

6.根据权利要求5所述的一种冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述的脂肪胺是乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、尿素、（2，3二甲基）二亚丁基三胺（TAB）、多乙烯多胺或多元胺；所述的脂环胺是4，4-二氨基二苯基甲烷（MDA）、异佛尔酮二胺、甲基环戊二胺或邻二胺甲基环戊烷；所述的芳香胺是间苯二胺、间苯二甲胺或DDM。