CN104292860B - 用于道路、停车场和行车表面的组合物和方法 - Google Patents

用于道路、停车场和行车表面的组合物和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104292860B
CN104292860B CN201410230061.7A CN201410230061A CN104292860B CN 104292860 B CN104292860 B CN 104292860B CN 201410230061 A CN201410230061 A CN 201410230061A CN 104292860 B CN104292860 B CN 104292860B
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight
added
amount
asphalt
aqueous suspension
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410230061.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104292860A (zh
Inventor
T.M.奥康奈尔
R.J.普赖斯
D.J.诺尔思拉普二世
A.C.福克斯
J.J.罗伦奇
A.T.比克福德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eng Viti South Carolina limited liability company
Original Assignee
Eng Viti South Carolina LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eng Viti South Carolina LLC filed Critical Eng Viti South Carolina LLC
Publication of CN104292860A publication Critical patent/CN104292860A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104292860B publication Critical patent/CN104292860B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D195/00—Coating compositions based on bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
    • C09D195/005—Aqueous compositions, e.g. emulsions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/346—Clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
    • C08L95/005—Aqueous compositions, e.g. emulsions
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C7/00—Coherent pavings made in situ
    • E01C7/08—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders
    • E01C7/18—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders of road-metal and bituminous binders
    • E01C7/187—Repairing bituminous covers, e.g. regeneration of the covering material in situ, application of a new bituminous topping
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
    • C08L2555/20—Mixtures of bitumen and aggregate defined by their production temperatures, e.g. production of asphalt for road or pavement applications
    • C08L2555/28—Asphalt produced between 0°C and below 65°C, e.g. cold mix asphalt produced between 0°C and 35°C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
    • C08L2555/40—Mixtures based upon bitumen or asphalt containing functional additives
    • C08L2555/50—Inorganic non-macromolecular ingredients
    • C08L2555/52—Aggregate, e.g. crushed stone, sand, gravel or cement

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Road Paving Structures (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Sealing Material Composition (AREA)

Abstract

本发明提供用于道路、停车场和行车表面的组合物和方法。本发明提供制备阳离子沥青浆料组合物的方法，所述阳离子沥青浆料组合物可作为沥青铺路密封剂或铺路或修复组合物使用。在该方法和组合物中，使用胶乳及其他聚合物来增加粘度且加入pH缓冲填料以防止絮凝。因此，所述阳离子组合物可在没有不可逆的沉降或分离的情况下且在使用前数天不会破乳的情况下储存。另外，使用非膨胀性粘土和极性聚合物硬化剂，从而在施用时该组合物将凝固并非常迅速地发展强度。

Description

用于道路、停车场和行车表面的组合物和方法
技术领域
本发明涉及用于密封道路、停车场及其他行车表面的组合物和方法。
背景技术
众所周知，可使用铺沥青来构建道路、停车场、车道和小路。在用沥青铺路3-5年之后，通常将对铺路表面施用预防性维护处理，如密封剂，以(a) 密封表面防止渗水、(b) 改善路面外观、(c) 防止下层沥青路面氧化和UV损坏、(d) 防止路面受油和汽油溢出影响和(e) 提供更易于清扫、清洁、锹铲和维护的表面。所有这些益处都增加路面的使用寿命。
随后，优选大约每2-3年对沥青路面表面施用密封剂材料的新涂层。另外，随着在铺路表面中出现裂缝或其他危险区域，且特别是在施用沥青铺路密封剂的新涂层之前，这些危险区域应该通过对其施用沥青填料材料来修复。
传统上，用于沥青路面裂缝修复和预防性维护的材料为液态沥青组合物。然而，这些液态沥青组合物的不利之处在于(1) 它们必须在施用场所与聚集物或其他填料混合，(2) 它们需要许多小时或许多天来充分固化并干燥，(3) 在延长的固化和干燥时间期间交通必须改线或减慢，(3) 所得表面缺乏足够的防滑性，(4) 该材料释放挥发性有机化合物到环境中，和(5) 该材料在炎热的气候条件下可变得具有粘性且在路面和其他地方留下痕迹，直至表面充分氧化。
作为热沥青填充和密封的替代，用于裂缝修复和表面密封的另一技术已经是施用环境乳化沥青。然而，除了具有如上文对于热沥青所列出的相同问题和缺点中的许多之外，在本领域中目前使用的现有的环境乳化沥青组合物和技术通常已知它们的不良品质和缺乏对现有路面的粘合性。现今使用的环境乳化材料过软，且正如热倾注材料一样，通常缺乏集料框架(aggregate framework)。另外，与热沥青相比较，在用于道路修复或密封之前向环境乳化沥青中加入集料(aggregate)的任何努力都特别成问题，因为在集料与乳化沥青之间的接触导致乳液破乳并开始凝固。
此外，现今用于覆盖例如停车场、车道或人行道的整个表面的环境沥青路面密封剂在刮磨、涂层损耗、粘性和足迹方面，特别是在施用路面密封剂之后的热天特别不足。
如本领域已知，环境乳化沥青组合物(ambient asphalt emulsion)通常分类为阴离子或阳离子的。在本领域中现今在商业上用于路面密封和修复的环境乳化沥青通常为阴离子组合物。虽然如上文论述这些现有技术的阴离子环境乳化沥青修复和密封剂组合物的性质和性能在几乎最温和的气候中令人失望，但阴离子环境乳化沥青产物相对稳定且相对易于制备和使用。
另一方面，阳离子乳化沥青通常并未用于制备商业密封剂或修复组合物，主要原因在于所得阳离子环境乳化沥青组合物现今都不如阴离子组合物稳定。实际上，当形成通常含有任何量的集料的阳离子乳化浆液时，一旦乳化沥青与集料接触，乳液通常就将破乳并在仅仅5-120分钟内凝固。
例如在专利申请公告US 2006/0088379号中说明了在本领域中未能有效且实际地使用阳离子环境乳化组合物用于路面修复和密封。US 2006/0088379记载了研发用于制备并施用一批阳离子环境乳化沥青组合物以便填充道路表面中的车辙或凹陷的体系的现有技术尝试。US 2006/0088379尝试通过以下来在某种程度上调和现有技术的阳离子环境乳化沥青组合物的不稳定性及其他缺点：(1) 将显著量的增量剂(即，反应迟延剂)加到环境乳化沥青组合物中以延迟凝固过程和(2) 减小各批料的规模以使得全部批料可在其制备之后的几分钟内用完。
具体地讲，US 2006/0088379公开了装载在拖车上的装置，可将其带到工地上以便共混各批环境乳化沥青补缀浆料。一旦制备，则将完成了的补缀浆料批料倾注到摊铺箱式车(spreader box vehicle)的料斗中并快速送到修复场所。随后，该车必须返回到共混拖车，以便可制备并迅速传送另一小批料。此外，如上所述，现有技术的阳离子环境乳化沥青组合物的批料还必须包含显著量的迟延剂。
在不加入迟延剂的情况下，即使在以这种小批量生成时，摊铺箱式车也不能在破乳时间内将US 2006/0088379的现有技术的阳离子乳化沥青组合物传送到修复场所。然而，遗憾的是延迟剂的加入不合需要地促使(a) 沥青材料的胶合性质减弱、(b) 性能降级、(c)材料对水的敏感性增加和(d) 修复处的寿命减小。
因此，需要改善的环境沥青浆料组合物和制备所述组合物的方法，其中(a) 所述组合物将提供比现有技术目前已知的阴离子组合物和阳离子组合物显著更好的性质和性能，(b) 可将所述组合物预混合、运输和储存数天，(c) 所述组合物将经受住在储存期间的温度改变和高温条件，和(d) 所述组合物可配制成沥青路面密封剂或作为沥青路面密封剂施用并且还可优选如果需要的话供选地适应用作修复组合物或铺路组合物。
另外，需要该类型的预混合环境乳化沥青密封剂，其将允许喷淋施用该材料的两个涂层(例如到整个停车场)并在一天或一夜期内加上条纹且随后投入通行(released totraffic)。所述环境乳化沥青密封剂还将优选迅速地发展表面强度，使得所述表面不会被在所述表面上行车并转向的车辆所损坏。此外，所述材料将提供用于车辆和行人交通的韧性、耐用、不粘(即，不粘结)的表面。另外，所述组合物将在储存期间优选保持完全混合(均匀)且在施用时提供良好的颜色、表面质地和防滑性。
发明内容
本发明提供了阳离子沥青浆料组合物和制备所述组合物的方法，所述组合物令人惊奇且出乎意料地满足了上述需要并缓解了上文论述的问题。本发明的方法可用于制备特别是非常适合作为沥青路面密封剂施用和使用的本发明阳离子沥青浆料组合物。另外，本发明的方法可用于制备适应作为沥青修复或铺路组合物使用的类似的本发明阳离子沥青浆料组合物。
制备阳离子沥青浆料组合物的本发明方法优选以如下方式进行：在整个共混过程中增加并维持所述浆料组合物的粘度从而将所述组合物的组分保持悬浮并生成基本不会不可逆地沉降或分离的均匀混合物。在这方面，本发明方法以独特的方式增加并维持所述浆料悬浮液的粘度，该方式缘于本发明组合物的各组分由于所使用组分的性质和它们的加入顺序和方式所引起的相互作用。
另外，本发明的组分配方优选包括一或多种pH缓冲填料，该pH缓冲填料在所述共混过程期间或之后将帮助防止所述悬浮液絮凝和随后的粘度损失。所述pH缓冲填料用以(a) 使得所述体系能够更好地承受随着加入各组分和随着各组分相互作用和/或彼此化学反应而发生的pH突然摆动，和(b) 使得本发明的浆料组合物产物的pH在将使所述阳离子组合物对于储存和运输足够稳定的所要范围内平衡。
一方面，提供了制备沥青浆料组合物的方法，其包括以下步骤：(a) 将非膨胀性粘土加到水中以形成水性悬浮液；(b) 将pH缓冲填料加到所述水性悬浮液中；(c) 将胶乳聚合物加到所述水性悬浮液中；(d) 在步骤(b)和(c)之后，将极性聚合物硬化剂加到所述水性悬浮液中；随后(e) 将阳离子乳化沥青加到所述水性悬浮液中；和随后(f) 将集料加到所述水性悬浮液中。所述pH缓冲填料在步骤(b)中以足以防止所述水性悬浮液在存在所述极性聚合物硬化剂和在步骤(f)中加入所述集料时絮凝的量加入。并且，在步骤(c)中加入的胶乳聚合物优选为将用以通过与在所述阳离子乳化沥青中包含的胺乳化剂反应而增加所述水性悬浮液的粘度的聚合物。
另外，优选步骤(a)-(f)以一定的方式进行，且所述pH缓冲填料、所述胶乳聚合物、所述极性聚合物硬化剂、所述阳离子乳化沥青和所述集料以一定的量加入，使得通过所述方法制备的沥青浆料组合物当在封闭容器中在50-125℉的温度下储存时将保持悬浮而不破乳历时至少14天。
所述方法优选还包含在步骤(f)之后的另一步骤(g)，将缔合型增稠剂加到所述水性悬浮液中，所述缔合型增稠剂将与在所述阳离子乳液中的胺乳化剂反应以进一步增加所述沥青浆料组合物的粘度。
另一方面，提供了制备沥青密封剂浆料组合物的方法，其中通过所述方法制备的沥青密封剂组合物具有总最后重量且所述方法包括以下步骤：(a) 通过将选自高岭石粘土、球粘土或其组合的粘土材料以所述总最后重量的约10重量%-约22重量%的量加入水中形成水性悬浮液；(b) 将包含碳酸钙、碳酸镁、热解硅石(silica fume)、煅烧板岩、煅烧页岩、氧化铝或其组合的pH缓冲填料以所述总最后重量的约1重量%-约15重量%的量的加到所述水性悬浮液中；(c) 将苯乙烯丙烯酸类聚合物以所述总最后重量的约2重量%-约7重量%的量加到所述水性悬浮液中；(d) 在步骤(b)和(c)之后，将聚乙烯醇以所述总最后重量的约2重量%-约10重量%的量加到所述水性悬浮液中；随后(e) 将阳离子乳化沥青以所述总最后重量的约22重量%-约33重量%的量加到所述水性悬浮液中；和随后(f) 将集料以所述总最后重量的约9重量%-约20重量%的量加到所述水性悬浮液中。
在该方法中，所述阳离子乳化沥青包含胺乳化剂，所述胺乳化剂与所述苯乙烯丙烯酸类聚合物反应以增加所述水性悬浮液的粘度。另外，在步骤(b)中加入的所述pH缓冲填料的量为有效防止所述水性悬浮液在存在所述聚乙烯醇时絮凝的量。此外，用于制备所述阳离子乳化沥青的基础沥青优选具有约20-约75的针入度值。并且，基本上100%的所述集料将优选通过8号US筛。
还优选所述方法还包括在步骤(f)之后的步骤(g)，向所述水性悬浮液中加入基于所述总最后重量计至少0.05重量%的量的丙烯酸类添加剂，所述丙烯酸类添加剂将与所述胺乳化剂反应以进一步增加所述水性悬浮液的粘度。此外，在步骤(c)中加入的所述量的所述苯乙烯丙烯酸类聚合物和在步骤(g)中加入的所述量的所述丙烯酸胶乳聚合物优选将共同生效，以使得通过本发明方法制备的沥青密封剂浆料组合物在20rpm下将具有约1000-约7000厘泊的最后旋转粘度。
另一方面，还提供了密封沥青路面表面的方法，其包括以下步骤：(a) 使用上述方法制备沥青密封剂浆料组合物和(b) 将所述沥青密封剂浆料组合物施用到所述沥青路面的表面。所述沥青密封剂浆料组合物优选通过喷淋施用到所述沥青路面的表面。
因此，鉴于上述，本领域技术人员将显而易见，本发明提供了现今尚不明确类型的阳离子沥青浆料组合物。此外，本发明的组合物及制造和使用本发明组合物的本发明方法违背了例如指出为了增加乳化沥青的粘度应该增加固含量和/或包含在与水混合时将水合并溶胀的膨润土或类似添加剂的本领域常规智慧。
因此，由本发明的阳离子沥青浆料组合物及制造和使用本发明组合物的本发明方法提供的性能、特性、性质、益处和优点都是令人惊奇且出乎意料的。和与本领域现今已知的阳离子组合物相关的显著问题和缺点形成对比，本发明的阳离子沥青浆料产物：
1.即使在低于45℉和高于125℉的温度下也保持悬浮以便储存和运输历时多达28天或更久；
2.比先前体系更迅速地放出水，因此导致更快的凝固、干燥和固化时间和快速的强度发展；
3.提供坚固、坚硬且耐用的产物，该产物不粘且提供改善的防滑性；
4.不需要且优选不包含将有损于所述产物的性质且在施用之后延迟所述产物的凝固、固化和硬化的任何反应迟延剂或其他添加剂；
5.可配制成使用常规喷淋器、铺路机或其他设备施用；和
6.可分两个涂层施用为密封剂材料且如果需要的话在一天或一夜时间内加上条纹且随后投入车辆或行人交通。
本领域普通技术人员在查看附图时和在阅读优选实施方案的以下详述时将显而易见本发明的其他方面、特点和优点。
附图说明
该图为表示根据本文所述的实施例进行的试验的结果的条形图。
具体实施方式
本发明提供了阳离子沥青浆料组合物及制备和使用本发明组合物的方法。本发明的阳离子沥青浆料组合物非常适合作为沥青路面密封剂施用和使用。另外，本发明的方法可用于制备作为沥青修复或铺路组合物使用的类似的本发明阳离子沥青浆料组合物。
根据本发明方法的步骤，优选将以下组分以所列出的量以及优选以所列出的顺序加到水中。所给出的所有量都是以基于通过本发明方法制备的阳离子沥青浆料组合物的总最后重量计的重量百分数：
1) 非膨胀性粘土(优选约10重量%-约22重量%)；
2) pH缓冲填料(优选约1重量%-约15重量%)；
3) 着色剂(优选约2重量%)；
4) 胶乳聚合物(优选约2重量%-约7重量%)；
5) 极性聚合物硬化剂(优选约2重量%到约10重量%)；
6) 包含基于胺的乳化剂的阳离子乳化沥青(优选约22重量%-约33重量%)；
7) 聚集物(优选约9重量%-约20重量%)；和
8) 缔合型增稠剂(优选约0.05-约1重量%)。
在本发明方法的第一步骤中，将所述非膨胀性粘土加到水中。在形成本发明的阳离子沥青浆料组合物中提供的水的总量将优选为基于所述沥青浆料组合物产物的总最后重量计在约45重量%-约55重量%范围内的量。在搅拌下优选将所述非膨胀性粘土加到水中且搅拌约1小时-约4小时的时间以形成水性悬浮液。
所述非膨胀性粘土和本发明组合物的其他组分的加入和搅拌将优选在具有合适搅拌的混合槽如双螺旋带式共混器中进行。或者，所述非膨胀性粘土可在使用例如Cowle混合器的剪切下与所述水组合。
与将与水化合以形成水合物的斑脱土及其他材料形成对比，在本发明方法和组合物中使用的非膨胀性粘土为当与水混合时基本不会水合和溶胀的粘土材料。在本文中和在权利要求书中使用的术语“非膨胀性粘土”是指在70℉下在没有其他添加剂的情况下将50g粘土加到450g水中产生在20rpm下用布氏粘度计的RV4定子测定的小于500cps的旋转粘度。
所述非膨胀性粘土也将优选有效使得当以施用比率加到水中时所得悬浮液的pH将优选在约4-约9范围内且将更优选在约4.2-约7范围内。所述粘土悬浮液的pH将最优选在约4.5-约5.5范围内。
所述非膨胀性粘土将优选为高岭石粘土、球粘土或其组合且将最优选为高岭石粘土。另外，在本发明方法的该步骤中加入的非膨胀性粘土的量将最优选为基于所述阳离子沥青浆料组合物的总最后重量计约13重量%-约14重量%的量。
在本发明方法的下一步骤中加到所述粘土悬浮液中的pH缓冲填料材料可为一种类型的一种或多种材料，且将优选以一定的量加入，该类型和该量有效(1) 防止悬浮体系在储存中和随着在制造中加入各种随后的组合物组分而絮凝和不可逆的沉降和(2) 使最后的阳离子沥青浆料产物在约4-约9、更优选约5-约8.5且最优选约6-约8的pH下平衡。
合适pH缓冲填料的实例包括但不限于碳酸钙、碳酸镁、热解硅石、煅烧板岩、煅烧页岩、氧化铝及其组合。所述pH缓冲填料将优选为颗粒状碳酸钙。另外，所述pH缓冲填料将更优选以本发明阳离子沥青浆料产物总最后重量的约2%-约10%、最优选约3%-约5%的量加到所述粘土悬浮液中。
适合在本发明方法和组合物中使用的具有有限水溶性的市售填料的实例包括：由JM Huber制造的Hubercarb M4；由JM Huber制造的Hubercarb Q4；和Elkem EMS965微米二氧化硅。
为了提供还将产生用于加条纹的高对比度背景的耐用、视觉吸引的沥青样颜色，在本发明程序的下一步骤中加到所述粘土悬浮液中的着色剂将优选为碳黑。虽然通常可使用任何有效量，但是加到所述粘土悬浮液中的碳黑的量将优选为本发明阳离子沥青浆料产物总最后重量的约2重量%。适合在本发明方法和组合物中使用的市售碳黑分散体的实例为由Solution Dispersions制造的Midnight Blak C。
在本发明方法的下一步骤中加到所述粘土浆料中的胶乳聚合物将优选为将与在随后加入的阳离子乳化沥青中包含的基于胺的乳化剂反应以增加水性悬浮液的粘度的阴离子胶乳聚合物。所述阴离子胶乳聚合物可具有多达1微米但优选不超过350纳米的细粒度且将优选以一定的量加入，使得所述胶乳聚合物连同随后在本发明方法中加入的缔合型增稠剂(如果有的话)将促使本发明的阳离子沥青浆料产物在约1000-约7000厘泊、更优选约2000-约5000厘泊且最优选约3000厘泊的旋转粘度(20rpm)下平衡。所述阴离子胶乳聚合物优选将以本发明阳离子沥青浆料产物总最后重量的约2%-约7%的量加入且更优选将以本发明阳离子沥青浆料产物总最后重量的约3重量%-约5重量%的量加入。
所述阴离子胶乳聚合物优选为苯乙烯丙烯酸类聚合物且最优选具有约38℃的玻璃化转变温度(Tg)和约8的pH。在本发明方法和组合物中优选使用的苯乙烯丙烯酸类聚合物的实例包括但不限于自Invia Pavement Technologies, LLC购得的Tegra GT。
所述阴离子胶乳聚合物还增加了本发明的阳离子沥青浆料产物的合乎需要的触变粘度性质，使得当暴露于喷淋施用喷嘴的高剪切条件时，所述材料易于排出。然而，本发明组合物的粘度将迅速重建，使得所述组合物不会滴流或在施用其的衬底上行进。
接着加到所述浆料悬浮液中的极性聚合物硬化剂将优选为聚乙烯醇或类似添加剂，当施用本发明的组合物且其开始脱水并固化时，即使在所述组合物中仍然存在显著量的水，所述极性聚合物硬化剂将促使本发明组合物非常快速地增加优异的强度。经由与所述粘土的极性位点(polar cites)和与所述阴离子胶乳聚合物的离子相互作用以及因为其希望脱水及其自身交联的能力，所述聚乙烯醇或其他硬化剂用以在喷淋应用之后非常迅速地将组合物结合在一起形成非常坚固的三维网络。此外，所得结构没有粘性且提供优异的耐擦伤性。
如上所述，所述极性聚合物硬化剂将优选以本发明阳离子沥青浆料产物总最后重量的约2%-约10%的量且将更优选以本发明阳离子沥青浆料产物总最后重量的约5重量%的量加到所述浆料悬浮液中。市售极性聚合物硬化剂的实例包括聚丙烯酸、聚丙烯酸酯和聚乙烯醇。在本发明方法中使用的优选材料为自Invia Pavement Technologies, LLC购得的Tegra OJ聚乙烯醇。
在本发明方法和组合物中使用的阳离子乳化沥青包含一种或多种基于胺的乳化剂且优选具有约2.1-约4.5的pH。所述阳离子乳化沥青更优选具有约2.5-约3的pH。另外，特别是对于本发明组合物作为沥青路面密封剂使用，所述阳离子乳化沥青的基础沥青的穿透性使得针入度值将在约20-约75范围内且将更优选在约30-约50范围内。
对于本发明的目的，适合在所述阳离子乳液中使用的基于胺的乳化剂的实例包括但不限于二季胺、木质素胺、牛油二元胺、牛油-二季胺、酰胺基胺、牛油四胺和咪唑啉。
适合在本发明方法和组合物中使用的市售阳离子乳化沥青组合物的实例包括：由Invia Pavement Technologies, LLC制造的CSS-1HH和由Vance Brothers, Inc制造的CSS-1HH。
在本发明方法的下一步骤中、特别是在本发明组合物意欲作为喷涂型路面密封剂使用时加入的所述集料的粒度将优选使得100%或基本上100%的所述集料将通过8号US筛或更优选16号US筛。所述集料的粒度还将优选使得不超过20%的所述材料将通过200号US筛。
适合在本发明方法和组合物中使用的市售集料的实例为由Harsco制造的BlackBeauty XFine 30-60。
可在本发明方法的结尾加入的缔合型增稠剂将优选为也将与所述阳离子乳化沥青的基于胺的乳化剂反应以增加所述阳离子沥青浆料产物的粘度的丙烯酸类增稠剂。所述丙烯酸类增稠剂还优选为对在组合物中为阳离子的对碱敏感的聚合物。
优选在本发明方法的该步骤中使用的丙烯酸类增稠剂的实例为得自InviaPavement Technologies, LLC的Tegra LZ。
如果使用的话，则所述缔合型增稠剂将优选以本发明阳离子沥青浆料组合物产物总最后重量的约0.05%-约3%、更优选约0.1%-约1%且最优选约0.5%的量加到所述浆料悬浮液中。另外，如上所述，所述加入量的缔合型增稠剂与在本发明方法的较早步骤中加入量的胶乳聚合物将优选生效，使得本发明的阳离子沥青浆料产物将在约1000-约7000厘泊、更优选约2000-约5000厘泊且最优选约3000厘泊的旋转粘度(20rpm)下平衡。
与在本领域中现今制备的阳离子沥青浆料组合物相反，特别是在本发明阳离子沥青浆料组合物的pH范围内，本发明的组合物可在不破乳且不凝固的情况下在封闭容器中在多达125℉的温度下且甚至在多达140℉或更高的温度下储存多达14天，更优选多达28天或更久。另外，所述组合物将在储存期间在没有不可逆的分离或沉降且没有任何显著的性能损失的情况下保持均匀悬浮。
通过本发明提供的阳离子沥青浆料产物可使用常规喷杆式喷淋器、常规密封剂喷淋机或其他常规设备施用。在施用时，本发明组合物将由于脱水和交联而固化，且如上论述将快速凝固且将迅速地产生足够的强度以恢复车辆或行人通行。
以下实施例意欲说明而决不限制所要求保护的发明。
实施例
阳离子沥青密封剂组合物通过将以下组分以所给出的量且以所列出的顺序加到水中来制备。
。
当在试验开始之前仅让材料老化4小时且随后让其固化4天(组合物A)时，硬化密封剂的复数模量为2300kPa。当在储存11天之后施用且让其固化17小时(组合物B)时，硬化密封剂的复数模量基本相同。结果示于附图中。
紧接着如下制备包含极性聚合物硬化剂(聚乙烯醇)的密封剂组合物：
。
当在4小时内施用且让其固化4天(组合物C)时，硬化的密封剂的复数模量猛涨到5900kPa。然而，当将组合物(组合物D)储存11天时，该组合物沉降到仅仅通过混合或搅拌不能逆转的点，由此粘度松弛(loosing viscosity)且结果在固化17小时之后仅具有1300kPa的复数模量。结果也示于附图中。
组合物E通过用0.5% Tegra LZ处理组合物D来制备。在加入之后，测量组合物E的复数模量的即时增加。(参见附图)
如下制备包含聚乙烯醇并且还包含缓冲填料(Hubercarb M4)的另一改进的阳离子沥青密封剂组合物F。在该情况下，在4天老化下所测量的复数模量为6730kPa。(参见附图)
。
因此，本发明非常适合实现这些目的且获得上述结果和优势以及在其中固有的那些结果和优势。虽然已经出于本发明的目的而描述了本发明优选的实施方案，但是本领域技术人员将显而易见许多改变和改进。这些改变和改进都涵盖在如由权利要求书限定的本发明的精神内。

Claims (40)

1.制备沥青浆料组合物的方法，其包括以下步骤：
(a) 将非膨胀性粘土加到水中以形成水性悬浮液；
(b) 将pH缓冲填料加到所述水性悬浮液中；
(c) 将胶乳聚合物加到所述水性悬浮液中；
(d) 在步骤(b)和(c)之后将极性聚合物硬化剂加到所述水性悬浮液中；随后
(e) 将阳离子乳化沥青加到所述水性悬浮液中，所述阳离子乳化沥青包含胺乳化剂；和随后
(f) 将集料加到所述水性悬浮液中，其中
所述非膨胀性粘土为高岭石粘土、球粘土或其组合，
所述胶乳聚合物为阴离子苯乙烯丙烯酸类聚合物，
所述极性聚合物硬化剂为聚乙烯醇、聚丙烯酸或聚丙烯酸酯，
所述pH缓冲填料为碳酸钙、碳酸镁、热解硅石、煅烧板岩、煅烧页岩、氧化铝或其组合，
所述pH缓冲填料在步骤(b)中以足以防止所述水性悬浮液在存在所述极性聚合物硬化剂时絮凝的量加入，且
所述胶乳聚合物为将与在所述阳离子乳化沥青中的所述胺乳化剂反应以增加所述水性悬浮液的粘度的聚合物。
2.权利要求1的方法，其中所述阴离子苯乙烯丙烯酸类聚合物具有小于350纳米的粒度。
3.权利要求1的方法，其中所述阴离子苯乙烯丙烯酸类聚合物在步骤(c)中以足够的量加到所述水性悬浮液中，使得所述沥青浆料组合物在步骤(f)之后的其最后平衡形式下将在20rpm下具有1000-7000厘泊的最后旋转粘度。
4.权利要求3的方法，其中所述在20rpm下的最后旋转粘度将为2000-5000厘泊。
5.权利要求1的方法，其中所述极性聚合物硬化剂为聚乙烯醇。
6.权利要求1的方法，其中所述pH缓冲填料为颗粒状碳酸钙。
7.权利要求1的方法，其中在步骤(b)中加入的所述量的所述pH缓冲填料也有效地使所述沥青浆料组合物在步骤(f)之后的其最后平衡形式下将具有4-9的最后pH。
8.权利要求7的方法，其中所述沥青浆料组合物将具有6-8.5的最后pH。
9.权利要求1的方法，其中所述阳离子乳化沥青包含具有20-75的针入度值的基础沥青。
10.权利要求1的方法，其中所述阳离子乳化沥青的基础沥青具有30-50的针入度值。
11.权利要求1的方法，其中100%的所述集料将通过8号US筛。
12.权利要求11的方法，其中不超过20%的所述集料将通过200号US筛。
13.权利要求1的方法，其中：
所述沥青浆料组合物具有最后总重量，
所述非膨胀性粘土在步骤(a)中以所述最后总重量的10重量%-22重量%的量加入，
在步骤(b)中加入的所述pH缓冲填料的所述量为所述最后总重量的1重量%-15重量%，
所述胶乳聚合物在步骤(c)中以所述最后总重量的至少2重量%的量加入，
所述极性聚合物硬化剂在步骤(d)中以所述最后总重量的2重量%-10重量%的量加入，
所述阳离子乳化沥青在步骤(c)中以所述最后总重量的22重量%-33重量%的量加入，且
所述集料在步骤(f)中以所述最后总重量的9重量%-20重量%的量加入。
14.权利要求1的方法，其还包括在步骤(f)之后的步骤(g)，将缔合型增稠剂加到所述水性悬浮液中，所述缔合型增稠剂将与在所述阳离子乳化沥青中的所述胺乳化剂反应以增加所述沥青浆料组合物的所述粘度。
15.权利要求14的方法，其中所述缔合型增稠剂为对碱敏感的丙烯酸类增稠剂。
16.权利要求15的方法，其中：
在步骤(c)中加入的所述胶乳聚合物为苯乙烯丙烯酸类聚合物，
所述苯乙烯丙烯酸类聚合物在步骤(c)中以所述沥青浆料组合物的最后总重量的至少2重量%的量加入，
所述缔合型增稠剂在步骤(g)中以所述沥青浆料组合物的所述最后总重量的至少0.05重量%的量加入，
在步骤(c)中加入的所述量的所述苯乙烯丙烯酸类聚合物和在步骤(g)中加入的所述量的所述缔合型增稠剂共同生效，以使得所述沥青浆料组合物在步骤(g)之后的其最后平衡形式下将在20rpm下具有1000-7000厘泊的最后旋转粘度。
17.权利要求16的方法，其中在20rpm下的所述最后旋转粘度将为2000-5000厘泊。
18.权利要求1的方法，其中步骤(a)-(f)以一定的方式进行且所述非膨胀性粘土、所述pH缓冲填料、所述胶乳聚合物、所述极性聚合物硬化剂、所述阳离子乳化沥青和所述集料以一定的量加入，使得通过所述方法制备的所述沥青浆料组合物可在封闭容器中在125℉的温度下储存至少14天而不破乳。
19.通过权利要求1的方法制备的沥青浆料组合物。
20.通过权利要求3的方法制备的沥青浆料组合物。
21.通过权利要求4的方法制备的沥青浆料组合物。
22.通过权利要求7的方法制备的沥青浆料组合物。
23.通过权利要求8的方法制备的沥青浆料组合物。
24.通过权利要求9的方法制备的沥青浆料组合物。
25.通过权利要求11的方法制备的沥青浆料组合物。
26.通过权利要求13的方法制备的沥青浆料组合物。
27.通过权利要求16的方法制备的沥青浆料组合物。
28.通过权利要求18的方法制备的沥青浆料组合物。
29.制备沥青浆料密封剂组合物的方法，其中通过所述方法制备的所述沥青浆料密封剂组合物具有总最后重量且所述方法包括以下步骤：
(a) 通过将选自高岭石粘土、球粘土或其组合的粘土材料以所述总最后重量的10重量%-22重量%的量加到水中来形成水性悬浮液；
(b) 将包含碳酸钙、碳酸镁、热解硅石、煅烧板岩、煅烧页岩、氧化铝或其组合的pH缓冲填料以所述总最后重量的1重量%-15重量%的量加到所述水性悬浮液中；
(c) 将苯乙烯丙烯酸类聚合物以所述总最后重量的2重量%-7重量%的量加到所述水性悬浮液中；
(d) 在步骤(b)和(c)之后，将聚乙烯醇以所述总最后重量的2重量%-10重量%的量加到所述水性悬浮液中；随后
(e) 将阳离子乳化沥青以所述总最后重量的22重量%-33重量%的量加到所述水性悬浮液中；和随后
(f) 将集料以所述总最后重量的9重量%-20重量%的量加到所述水性悬浮液中，其中：
所述阳离子乳化沥青包含与所述苯乙烯丙烯酸类聚合物反应以增加所述水性悬浮液的粘度的胺乳化剂，
所述阳离子乳化沥青包含具有20-75的针入度值的基础沥青，且
100%的所述集料将通过8号US筛。
30.权利要求29的方法，其还包括在步骤(f)之后的步骤(g)，向所述水性悬浮液中加入所述总最后重量的至少0.05重量%的量的丙烯酸类添加剂，所述丙烯酸类添加剂将与所述胺乳化剂反应以进一步增加所述水性悬浮液的所述粘度，其中在步骤(c)中加入的所述量的所述苯乙烯丙烯酸类聚合物和在步骤(g)中加入的所述量的所述丙烯酸类添加剂共同生效，以使得通过所述方法制备的所述沥青密封剂浆料组合物将在20rpm下具有1000-7000厘泊的最后旋转粘度。
31.权利要求30的方法，其中在20rpm下的所述最后旋转粘度将为2000-5000厘泊。
32.权利要求29的方法，其中步骤(a)-(f)以一定的方式进行且所述量的所述粘土材料、所述pH缓冲填料、所述苯乙烯丙烯酸类聚合物、所述聚乙烯醇、所述阳离子乳化沥青和所述集料有效使得通过所述方法制备的所述沥青密封剂浆料组合物可在封闭容器中在125℉的温度下储存至少14天而不破乳。
33.通过权利要求29的方法制备的沥青浆料密封剂组合物。
34.通过权利要求30的方法制备发沥青浆料密封剂组合物。
35.通过权利要求31的方法制备的沥青浆料密封剂组合物。
36.通过权利要求32的方法制备的沥青浆料密封剂组合物。
37.施用沥青密封剂到沥青路面的方法，其包括以下步骤：
(a) 使用权利要求29的方法制备沥青密封剂浆料组合物，和
(b) 施用所述沥青密封剂浆料组合物到所述沥青路面的表面。
38.权利要求37的方法，其中所述沥青密封剂浆料组合物通过喷淋施用到所述沥青路面的所述表面。
39.施用沥青密封剂到沥青路面的方法，其包括以下步骤：
(a) 使用权利要求30的方法制备沥青密封剂浆料组合物，和
(b) 施用所述沥青密封剂浆料组合物到所述沥青路面的表面。
40.权利要求39的方法，其中所述沥青密封剂浆料组合物通过喷淋施用到所述沥青路面的所述表面。
CN201410230061.7A 2013-05-28 2014-05-28 用于道路、停车场和行车表面的组合物和方法 Active CN104292860B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361827855P 2013-05-28 2013-05-28
US61/827855 2013-05-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104292860A CN104292860A (zh) 2015-01-21
CN104292860B true CN104292860B (zh) 2019-05-14

Family

ID=51985393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410230061.7A Active CN104292860B (zh) 2013-05-28 2014-05-28 用于道路、停车场和行车表面的组合物和方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20140356526A1 (zh)
CN (1) CN104292860B (zh)
BR (1) BR102014012743A2 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10899929B2 (en) * 2014-07-10 2021-01-26 Lhoist Recherche Et Development Calcium/magnesium compound slurry for bituminous road material
WO2016210379A1 (en) * 2015-06-24 2016-12-29 Ingevity South Carolina, Llc Heat-activated adhesive compositions
WO2017011384A1 (en) * 2015-07-11 2017-01-19 Invia Pavement Technologies, LLC Cold applied asphalt coating composition and associated methods of use
CN107386040B (zh) * 2017-07-25 2019-07-19 西部机场集团建设工程(西安)有限公司 一种阳离子高分子聚合物沥青机场道面封层养护方法
US10982097B2 (en) * 2017-08-30 2021-04-20 Asphalt Systems, Inc. Coating system for asphalt and related methods
US11447637B2 (en) 2019-03-15 2022-09-20 Ecolab Usa Inc. Asphalt emulsion composition and method of treating a pavement surface
US11814506B2 (en) 2019-07-02 2023-11-14 Marathon Petroleum Company Lp Modified asphalts with enhanced rheological properties and associated methods

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6706787B1 (en) * 2000-12-05 2004-03-16 Flex Products, Inc. Method for preparing asphalt/polymer emulsion-rubber paving composition
CN101735624A (zh) * 2009-12-25 2010-06-16 李国涛 一种阻燃型常温拌合型沥青混凝土专用改性冷拌沥青
CN101760031A (zh) * 2009-10-27 2010-06-30 济南开发区星火科学技术研究院 丁苯胶乳改性乳化沥青的生产方法
CN102190897A (zh) * 2011-03-19 2011-09-21 重庆诚邦科技发展有限公司 一种水性道路沥青复原剂及其制备方法
CN102898850A (zh) * 2012-11-10 2013-01-30 广西金雨伞防水装饰有限公司 改性乳化沥青防水密封膏及其制备方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4056401A (en) * 1973-07-05 1977-11-01 Debough Bjorn N Asphalt emulsion and manufacture thereof
US4592507A (en) * 1983-10-05 1986-06-03 Benedict Charles R Apparatus and method for producing and uniformly applying foamed bituminous binders to road surfaces
US7134806B2 (en) * 2004-10-26 2006-11-14 Her Majesty the Queen in right of the Province of Saskatchewan, as represented by the Minister of Highways and Transportation Repairing road surfaces
US20080008828A1 (en) * 2006-07-07 2008-01-10 Dawson Delbert L Method of sealing joints in road surfaces and subsurfaces
RU2469050C2 (ru) * 2007-12-21 2012-12-10 Басф Се Водные полимерные дисперсии, способ их получения и их применение
US9309351B2 (en) * 2010-12-16 2016-04-12 Basf Se Styrene-acrylic-based binders and methods of preparing and using same
US8814464B2 (en) * 2012-01-27 2014-08-26 Western Emulsions, Inc. Recycled reclaimed asphalt pavement

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6706787B1 (en) * 2000-12-05 2004-03-16 Flex Products, Inc. Method for preparing asphalt/polymer emulsion-rubber paving composition
CN101760031A (zh) * 2009-10-27 2010-06-30 济南开发区星火科学技术研究院 丁苯胶乳改性乳化沥青的生产方法
CN101735624A (zh) * 2009-12-25 2010-06-16 李国涛 一种阻燃型常温拌合型沥青混凝土专用改性冷拌沥青
CN102190897A (zh) * 2011-03-19 2011-09-21 重庆诚邦科技发展有限公司 一种水性道路沥青复原剂及其制备方法
CN102898850A (zh) * 2012-11-10 2013-01-30 广西金雨伞防水装饰有限公司 改性乳化沥青防水密封膏及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
BR102014012743A2 (pt) 2016-05-24
US20140356526A1 (en) 2014-12-04
CN104292860A (zh) 2015-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104292860B (zh) 用于道路、停车场和行车表面的组合物和方法
CA2606751C (en) Modified asphalt binder material using crosslinked crumb rubber and methods of manufacturing the modified asphalt binder
ES2394404T3 (es) Procedimiento para producir composiciones bituminosas
EP0866837B1 (en) Rubber base asphalt emulsion additive and method
CN105985656A (zh) 一种水性环氧树脂改性乳化沥青、制备方法及其应用
CN105645850A (zh) 一种路面快速修补沥青混合料及其制备方法、使用方法
WO2007061947A2 (en) Method for bonding prepared substrates for roadways using a low-tracking asphalt emulsion coating
US5503871A (en) Method for sealing and priming prepared substrates for roadways and substrate thereof
CN106149500B (zh) 一种水泥乳化沥青砂浆贯入式半柔性路面的施工方法
CA3095587A1 (en) Dual emulsion system for asphalt rejuvenation
US5296264A (en) Method for sealing and priming prepared substrates for roadways
KR100651531B1 (ko) 고분자가 함유된 도로포장용 개질유제 조성물과 이를슬래그 혼합골재와 배합하여 시공하는 박층포장 및미끄럼방지 복합공법
CN106047283B (zh) 一种水乳基树脂改性灌缝材料及其制备方法
US10138376B2 (en) Reduced tracking, reduced curing time asphalt emulsion and method of making and using same
DE102010053406B4 (de) Verfahren zur Herstellung und zum Einbau eines zum Kalteinbau geeigneten Asphaltbaustoffes sowie entsprechender Asphaltbaustoff
CA2953254C (en) Modified asphalt binders and compositions
US7312262B2 (en) Methods and compositions for microsurfacing
US20120267565A1 (en) Road and soil treatment applications
US8080597B2 (en) Composition and a process thereof
WO2018127837A1 (en) Asphalt mixture additive
US20240026612A1 (en) Layered material
US9249543B2 (en) Surfacing compositions and methods
Kuennen Pavement Preservation Compendium II
CN116589866A (zh) 一种水性环氧复配芦苇秸秆改性的乳化沥青及其制备方法和应用
Kuennen Emulsions Key to Preserving Low-Volume Pavements

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20190328

Address after: south carolina

Applicant after: Eng Viti South Carolina limited liability company

Address before: Oklahoma

Applicant before: INVIA PAVEMENT TECHNOLOGIES,LLC

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant