CN103951323A - 一种路用增强型乳化沥青混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种路用增强型乳化沥青混凝土及其制备方法，所述路用增强型乳化沥青混凝土包括集料、水性环氧树脂乳液、乳化沥青，所述集料、水性环氧树脂乳液、乳化沥青的重量之比为90-110∶0.1-10∶7-20。本发明的增强型乳化沥青混凝土，可作为冷拌冷铺式沥青混凝土，应用于沥青路面的摊铺或修补等，解决了传统沥青类材料温度感温性高、粘结能力不足、耐久性不佳等问题，同时保留乳化沥青的低污染、易于施工操作的优点，通过水性环氧树脂获得高强度、高粘接力以及使用耐久性等优良性能。

Description

一种路用增强型乳化沥青混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于道路工程领域，涉及一种乳化沥青混凝土及其制备方法，特别涉及一种路用增强型乳化沥青混凝土及其制备方法。

背景技术

近年来市场上广泛推广应用的成型产品大都是溶剂型冷拌冷铺沥青混合料，需要大量的汽油、煤油、柴油等作为溶剂，并且稀释沥青摊铺后，要挥发掉这些溶剂才能成型，不仅污染环境，而且会造成巨大的资源浪费。另外，由于柴油的挥发十分缓慢，混合料成型之后的强度低，初期粘结性能较差，在行车荷载作用下极易飞散。

水性环氧树脂作为一种热固性的水性材料，会随着时间的增长其强度逐渐增加，它是通过一系列的化学和物理方法将环氧树脂水性化，降低环氧树脂的粘度，其几乎不含有机挥发物（VOC）或者VOC含量极低，对环境的污染很小，具有广阔的应用前景。

水性环氧树脂乳液作为一种乳化沥青改性剂，具有优良的物化性能，能明显改善乳化沥青的路用性能。近几年国内已有相关的研究，例如：专利号为200610036564.6的中国专利公开了一种水性环氧树脂改性的乳化沥青制备方法，所用固化剂中含有改性的芳香胺，固化产物含大量刚性苯环基团，性能硬脆，柔韧性很低，在实际应用过程中易出现开裂的现象。申请号为201110188772.9的中国专利公开了一种水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青制备方法，其合成聚氨酯环氧树脂和脂肪胺固化剂所需的反应时间长，操作复杂；申请号为201210089357.2的中国专利公开了一种水性环氧树脂改性的乳化沥青及其制备和应用，其制备工艺复杂且需要有机溶剂。

目前的研究多集中在对水性环氧树脂改性乳化沥青材料上，而对水性环氧树脂乳化沥青混合料及其制备方法的研究还未见报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的技术难题，提供一种路用增强型乳化沥青混凝土及其制备方法，针对混合料的关键性能指标，制备阴离子乳化沥青，使用水性环氧树脂改性，提高了阴离子乳化沥青与石料的粘附性，大大提高了混合料的关键性能。

为实现上述目的，本发明一方面提供一种路用增强型乳化沥青混凝土，包括原料：集料、水性环氧树脂乳液、乳化沥青。

其中，所述集料、水性环氧树脂乳液、乳化沥青的重量之比为90-110：0.1-10：7-20。

其中，所述集料为玄武岩或石灰岩；所述集料由粗集料和细集料组成。

特别是，所述粗集料与细集料的重量之比为50-70:30-50。

尤其是，所述粗集料的公称粒径为：4.74mm＜δ≤13.2mm；所述细集料的公称粒径为：δ≤4.74mm。

其中，所述水性环氧树脂乳液包括水性环氧树脂、水性环氧固化剂、水。

特别是，所述水性环氧树脂、水性环氧固化剂、水的重量之比为1:1-2：0-5。

其中，所述水性环氧树脂乳液中，水可以选择加入，也可以不加入。

其中，所述水性环氧树脂为水溶性环氧树脂或标准液体环氧树脂，其固含量为50-100%。

其中，所述水性环氧固化剂为水性胺类固化剂。

特别是，所述水性胺类固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺中的一种或多种。

特别是，所述水性胺类固化剂的固含量为30-70%。

其中，所述乳化沥青为阴离子乳化沥青。

本发明另一方面提供一种上述路用增强型乳化沥青混凝土的制备方法，包括如下步骤：

1）将水性环氧树脂乳液和乳化沥青混合，搅拌均匀，得到水性环氧树脂改性乳化沥青，备用；

2）向集料中加入水性环氧树脂改性乳化沥青，搅拌均匀，养护，即得；

其中，步骤1）中所述集料、水性环氧树脂乳液、乳化沥青的重量之比为90-110：0.1-10：7-20。

其中，步骤1）中所述水性环氧树脂乳液按照如下方法制备而成：

1A）搅拌条件下，将水性环氧树脂和水性环氧固化剂混合，搅拌均匀，得到混合液；

1B）向混合液中加入水，搅拌均匀，即得；

其中，所述水性环氧树脂、水性环氧固化剂、水的重量之比为1：1-2：0-5。

其中，在水性环氧树脂乳液中，水可以选择加入，也可以不加入。

其中，步骤1A）中所述搅拌时间为5-10min。

其中，步骤2）中所述搅拌时间为130-150s。

本发明又一方面提供一种上述路用增强型乳化沥青混凝土的制备方法，将水性环氧树脂乳液、乳化沥青、集料混合，搅拌均匀，养护，即得。

其中，所述集料、水性环氧树脂乳液、乳化沥青的重量之比为90-110：0.1-10：7-20。

其中，所述搅拌时间为130-200s。

其中，所述水性环氧树脂乳液按照如下方法制备而成：

A）搅拌条件下，将水性环氧树脂和水性环氧固化剂混合，搅拌均匀，得到混合液；

B）向混合液中加入水，搅拌均匀，即得；

其中，所述水性环氧树脂、水性环氧固化剂、水的重量之比为1：1-2：0-5。

其中，在水性环氧树脂乳液中，水可以选择加入，也可以不加入。

其中，步骤A）中所述搅拌时间为5-10min。

本发明方法具有如下优点：

1、本发明的增强型乳化沥青混凝土，可以避免传统沥青类材料温度感温性高、粘结能力不足、耐久性不佳等缺点，同时保留乳化沥青的低污染、易于施工操作的优点，相对于传统的热拌混合料，具有施工速度快，固化时间短，减少环境污染，改善施工条件等优势。

2、本发明可以根据施工需要采用一步法或两步法制备路用增强型乳化沥青混凝土，其中，一步法是直接将水性环氧树脂乳液改性剂、乳化沥青和集料混合，属于干法改性，该方法不需要单独设备制备、贮存改性沥青，还可以避免由于改性沥青不稳定而造成沥青混合料性能下降的缺陷；两步法是先制备水性环氧树脂改性乳化沥青，然后再与集料混合，属于湿法改性，可以使改性后的乳化沥青均匀的分散在集料表面，制备的混合料性能优异。

3、本发明的增强型乳化沥青混凝土是一种新型路面环保材料，在常温环境下水性环氧树脂乳化沥青即可发生固化反应，使沥青混凝土形成较大的强度。通过水性环氧树脂获得高强度、高粘接力以及使用耐久性等优良性能，大大延长了路面使用寿命，在冷拌冷铺混凝土领域如稀浆封层，微表处等具有很大的应用前景。

4、本发明的增强型乳化沥青混凝土制备方法简单，其在生产和施工中操作简便，效率高，不受运输，修补分散等条件的限制。

5、采用本发明制备的增强型乳化沥青混凝土对沥青路面进行摊铺、修补，不仅成本低廉、而且路用性能优异，养护时间短，1-3天即可开放交通。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

本发明实施例中的水性环氧树脂为水溶性环氧树脂或标准液体环氧树脂，其固含量为50-100%；水性环氧固化剂为水性胺类固化剂，其固含量为30-70%。

本发明实施例中的集料为玄武岩或石灰岩；所述集料由粗集料和细集料组成，所述粗集料与细集料的重量之比为50-70:30-50；，所述粗集料的公称粒径为：4.74mm＜δ≤13.2mm；所述细集料的公称粒径为：δ≤4.74mm。

本发明实施例中的乳化沥青为阴离子乳化沥青。

实施例1

1）制备水性环氧树脂乳液

按照如下重量配比备料：

水性环氧树脂 43.69g     水性环氧固化剂 65.5g

水           120g

将水性环氧树脂与水性环氧固化剂混合，使用低速搅拌器充分搅拌8分钟，得到白色且均匀的混合物；

向混合物中加入水，搅拌均匀，即得。

其中，所述水性环氧固化剂选择二乙烯三胺，其固含量为30%。

2）制备水性环氧树脂乳化沥青混凝土

将364g阴离子乳化沥青与步骤1）制备的水性环氧树脂乳液混合，搅拌均匀，制得水性环氧树脂改性乳化沥青；

将水性环氧树脂改性乳化沥青置于拌合锅中，加入5000g集料，常温下搅拌130s，养护，即得。

其中，所述集料为玄武岩；所述集料由粗集料和细集料组成，所述粗集料与细集料的重量之比为50:50；，所述粗集料的公称粒径为：4.74mm＜δ≤13.2mm；所述细集料的公称粒径为：δ≤4.74mm。

实施例2

1）制备水性环氧树脂乳液

按照如下重量配比备料：

水性环氧树脂 42.2g     水性环氧固化剂 42.2g

水           135g

将水性环氧树脂与水性环氧固化剂混合，使用低速搅拌器充分搅拌5分钟，得到白色且均匀的混合物；

向混合物中加入水，搅拌均匀，即得。

其中，所述水性环氧固化剂选择三乙烯四胺，其固含量为70%。

2）制备水性环氧树脂乳化沥青混凝土

将483g阴离子乳化沥青与步骤1）制备的水性环氧树脂乳液混合，搅拌均匀，制得水性环氧树脂改性乳化沥青；

将水性环氧树脂改性乳化沥青置于拌合锅中，加入5000g集料，常温下搅拌140s，养护，即得。

其中，所述集料为石灰岩；所述集料由粗集料和细集料组成，所述粗集料与细集料的重量之比为70:30；，所述粗集料的公称粒径为：4.74mm＜δ≤13.2mm；所述细集料的公称粒径为：δ≤4.74mm。

实施例3

1）制备水性环氧树脂乳液

按照如下重量配比备料：

水性环氧树脂 59.14g     水性环氧固化剂 88.71g

水           150g

将水性环氧树脂与水性环氧固化剂混合，使用低速搅拌器充分搅拌10分钟，得到白色且均匀的混合物；

向混合物中加入水，搅拌均匀，即得。

其中，所述水性环氧固化剂选择四乙烯五胺，其固含量为30%。

2）制备水性环氧树脂乳化沥青混凝土

将483g乳化沥青与步骤1）制备的水性环氧树脂乳液混合，搅拌均匀，制得水性环氧树脂改性乳化沥青；

将水性环氧树脂改性乳化沥青置于拌合锅中，加入5000g集料，常温下搅拌145s，养护，即得。

其中，集料为石灰岩；所述集料由粗集料和细集料组成，所述粗集料与细集料的重量之比为60:40；，所述粗集料的公称粒径为：4.74mm＜δ≤13.2mm；所述细集料的公称粒径为：δ≤4.74mm。

实施例4

1）制备水性环氧树脂乳液

按照如下重量配比备料：

水性环氧树脂 62.5g     水性环氧固化剂 125g

水           312.5g

将水性环氧树脂与水性环氧固化剂混合，使用低速搅拌器充分搅拌10分钟，得到白色且均匀的混合物；

向混合物中加入水，搅拌均匀，即得。

其中，所述水性环氧固化剂选择四乙烯五胺，其固含量为50%。

2）制备水性环氧树脂乳化沥青混凝土

将1000g乳化沥青与步骤1）制备的水性环氧树脂乳液混合，搅拌均匀，制得水性环氧树脂改性乳化沥青；

将水性环氧树脂改性乳化沥青置于拌合锅中，加入5000g集料，常温下搅拌130s，养护，即得。

其中，集料为石灰岩；所述集料由粗集料和细集料组成，所述粗集料与细集料的重量之比为60:40；，所述粗集料的公称粒径为：4.74mm＜δ≤13.2mm；所述细集料的公称粒径为：δ≤4.74mm。

实施例5

1）制备水性环氧树脂乳液

按照如下重量配比备料：

水性环氧树脂 1.7g     水性环氧固化剂 3.3g

将水性环氧树脂与水性环氧固化剂混合，使用低速搅拌器充分搅拌5分钟，得到白色且均匀的混合物，即得。

其中，所述水性环氧固化剂选择三乙烯四胺，其固含量为70%。

2）制备水性环氧树脂乳化沥青混凝土

将350g阴离子乳化沥青与步骤1）制备的水性环氧树脂乳液混合，搅拌均匀，制得水性环氧树脂改性乳化沥青；

将水性环氧树脂改性乳化沥青置于拌合锅中，加入5000g集料，常温下搅拌150s，养护，即得。

其中，所述集料为石灰岩；所述集料由粗集料和细集料组成，所述粗集料与细集料的重量之比为70:30；，所述粗集料的公称粒径为：4.74mm＜δ≤13.2mm；所述细集料的公称粒径为：δ≤4.74mm。

实施例6

1）制备水性环氧树脂乳液

按照如下重量配比备料：

水性环氧树脂 43.69g     水性环氧固化剂 65.5g

水           120g

将水性环氧树脂与水性环氧固化剂混合，使用低速搅拌器充分搅拌10分钟，得到白色且均匀的混合物；

向混合物中加入水，搅拌均匀，即得。

其中，其中，所述水性环氧固化剂选择二乙烯三胺，其固含量为30%。

2）制备水性环氧树脂乳化沥青混凝土

将728g阴离子乳化沥青、步骤1）制备的水性环氧树脂乳液、5000g集料同时加入到拌合锅中，常温下搅拌200s，养护，即得。

其中，所述集料为石灰岩；所述集料由粗集料和细集料组成，所述粗集料与细集料的重量之比为60:40；，所述粗集料的公称粒径为：4.74mm＜δ≤13.2mm；所述细集料的公称粒径为：δ≤4.74mm。

实施例7

1）制备水性环氧树脂乳液

按照如下重量配比备料：

水性环氧树脂42.20g     水性环氧固化剂 42.20g

水           135g

将水性环氧树脂与水性环氧固化剂混合，使用低速搅拌器充分搅拌5分钟，得到白色且均匀的混合物；

向混合物中加入水，搅拌均匀，即得。

其中，所述水性环氧固化剂选择三乙烯四胺，其固含量为70%。

2）制备水性环氧树脂乳化沥青混凝土

将483g乳化沥青、步骤1）制备的水性环氧树脂乳液、5000g集料同时加入到拌合锅中，常温下搅拌130s，养护，即得。

其中，所述集料为玄武岩；所述集料由粗集料和细集料组成，所述粗集料与细集料的重量之比为50:50；，所述粗集料的公称粒径为：4.74mm＜δ≤13.2mm；所述细集料的公称粒径为：δ≤4.74mm。

实施例8

1）制备水性环氧树脂乳液

按照如下重量配比备料：

水性环氧树脂59.14g     水性环氧固化剂 88.71g

水           150g

将水性环氧树脂与水性环氧固化剂混合，使用低速搅拌器充分搅拌8分钟，得到白色且均匀的混合物；

向混合物中加入水，搅拌均匀，即得。

其中，所述水性环氧固化剂选择四乙烯五胺，其固含量为50%。

2）制备水性环氧树脂乳化沥青混凝土

将483g乳化沥青、步骤1）制备的水性环氧树脂乳液、5000g集料同时置于拌合锅中，常温下搅拌150s，养护，即得。

其中，所述集料为石灰岩；所述集料由粗集料和细集料组成，所述粗集料与细集料的重量之比为70:30；，所述粗集料的公称粒径为：4.74mm＜δ≤13.2mm；所述细集料的公称粒径为：δ≤4.74mm。

试验例1

将实施例1-3制备的水性环氧乳化沥青混凝土按照规范《公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ E20-2011）》成型试件、养护和进行马歇尔性能测试。测试结果如表1所示。

表1马歇尔性能测试结果

	实施例1	实施例2	实施例3
				稳定度/kN	9.07	7.71	13.82
流值/mm	3.13	3.6	2.9

Claims (10)

1.一种路用增强型乳化沥青混凝土，其特征在于，包括原料：集料、水性环氧树脂乳液、乳化沥青，其中，所述集料、水性环氧树脂乳液、乳化沥青的重量之比为90-110：0.1-10：7-20。

2.如权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述集料为玄武岩或石灰岩；所述集料由粗集料和细集料组成；所述粗集料与细集料的重量之比为50-70:30-50；所述粗集料的公称粒径为：4.74mm＜δ≤13.2mm；所述细集料的公称粒径为：δ≤4.74mm。

3.如权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述水性环氧树脂乳液包括水性环氧树脂、水性环氧固化剂、水，其中，所述水性环氧树脂、水性环氧固化剂、水的重量之比为1:1-2：0-5。

4.如权利要求3所述的混凝土，其特征在于，所述水性环氧树脂为水溶性环氧树脂或标准液体环氧树脂，其固含量为50-100%；所述水性环氧固化剂为水性胺类固化剂，其固含量为30-70%。

5.如权利要求4所述的混凝土，其特征在于，所述水性胺类固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的混凝土，其特征在于，所述乳化沥青为阴离子乳化沥青。

7.一种制备如权利要求1-6任一所述的混凝土的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将水性环氧树脂乳液和乳化沥青混合，搅拌均匀，得到水性环氧树脂改性乳化沥青，备用；

2）向集料中加入水性环氧树脂改性乳化沥青，搅拌均匀，养护，即得；

其中，所述集料、水性环氧树脂乳液、乳化沥青的重量之比为90-110：0.1-10：7-20；

其中，步骤2）中所述搅拌时间为130-150s。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤1）中所述水性环氧树脂乳液按照如下方法制备而成：

1A）搅拌条件下，将水性环氧树脂和水性环氧固化剂混合，搅拌均匀，得到混合液；

1B）向混合液中加入水，搅拌均匀，即得；

其中，所述水性环氧树脂、水性环氧固化剂、水的重量之比为1：1-2：0-5；

其中，步骤1A）中所述搅拌时间为5-10min。

9.一种制备如权利要求1-6任一所述的混凝土的方法，其特征在于，将水性环氧树脂乳液、乳化沥青、集料混合，搅拌均匀，养护，即得；

其中，所述集料、水性环氧树脂乳液、乳化沥青的重量之比为90-110：0.1-10：7-20；

其中，所述搅拌时间为130-200s。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述水性环氧树脂乳液按照如下方法制备而成：

A）搅拌条件下，将水性环氧树脂和水性环氧固化剂混合，搅拌均匀，得到混合液；

B）向混合液中加入水，搅拌均匀，即得；

其中，所述水性环氧树脂、水性环氧固化剂、水的重量之比为1：1-2：0-5；

其中，步骤A）中所述搅拌时间为5-10min。