CN104326699A

CN104326699A - 用于沥青表面的可喷涂涂料组合物及方法

Info

Publication number: CN104326699A
Application number: CN201410336420.7A
Authority: CN
Inventors: T·M·奥康奈尔; R·J·普赖斯; A·C·福克斯; R·K·斯特格
Original assignee: Invia Pavement Technologies LLC
Current assignee: Eng Viti South Carolina limited liability company
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2034-06-24
Also published as: US20140373750A1; US9896602B2; US9388327B2; BR102014015628A2; CN104326699B; US20160289452A1

Abstract

一种用于涂敷沥青铺筑表面的可喷涂涂料组合物以及涂敷方法。在涂料组合物中，可喷涂颗粒尺寸的低体积密度集料材料以足够量悬浮于可喷涂沥青乳液来提高固化涂层的微纹理表面粗糙度。

Description

用于沥青表面的可喷涂涂料组合物及方法

发明领域

本申请涉及用于涂敷道路、停车场和其他驾驶路面的可喷涂沥青和集料组合物以及方法。

发明背景

众所周知，对于沥青停车场，通常在每2-5年左右将预防性维护处理(通常是称为“密封剂”的沥青涂料组合物)应用于铺筑路面。涂层材料通常包括液体沥青或阴离子沥青乳液，以及采用棒型喷雾器或喷涂机涂敷。涂层期望地起以下作用：(a)密封表面防止入水，(b)改善路面的外观，(c)保护底层沥青路面以防氧化和紫外线伤害，(d)保护路面以防油和汽油溢流，以及(e)提供更易于打扫、清理、铲除和维持的表面。所有这些益处都提高了路面的服务寿命。

不幸的是，本领域迄今已知的沥青喷涂涂层的微纹理在固化后已经比底层路面表面的微纹理光滑得多，使得沥青喷涂涂层提供的摩擦阻力明显低于地层路面的摩擦阻力。这种摩擦阻力的减少在低速环境不被关注。然而，因为这种表面摩擦阻力的显著减少，这种类型的沥青喷涂维护涂料不曾被用于车辆在其上高速行驶的沥青道路路面或其他沥青铺筑表面之上。

而且，迄今为止也没有提供改进和显著提高固化喷涂涂料的微纹理粗糙度和表面摩擦阻力的成功手段。典型的密封剂不配制为具有一定粘度以使选为提高其他典型铺筑应用中的摩擦力的典型集料悬浮。用于其他应用的摩擦集料从以下两者得到其摩擦特性：不能喷涂的较大颗粒，以及选为具有硬度和密度最大值的材料性质。

因此，需要一种改善的可喷涂沥青和集料涂料组合物，其(a)提供固化时显著提高的表面微纹理粗糙度，(b)优选地，表面微纹理粗糙度不低于其涂敷到的底层路面，(c)可以用常规设备喷涂，(d)高度耐用，(e)在喷涂涂层寿命期间提供改善的微纹理，(f)提供优越的停车场密封涂层的所有其他优势，以及(g)可以预混合、储存并运输供随后使用。

沥青表面的微纹理粗糙度可以测量，例如使用如ASTM E1911所说明的动态摩擦测试(Dynamic Friction Test，DFT)。这种测试提供表面摩擦力测量作为滑动速度函数。DFT设备由配有弹簧负载的橡胶滑块的水平旋转圆盘组成，橡胶滑块与铺筑表面接触，旋转速度由于滑块和铺筑表面之间产生的摩擦力而减小。将测得的滑动力产生的扭矩用于计算表面摩擦值作为速度的函数。

发明概述

本发明提供一种可喷涂沥青和集料涂料组合物，以及涂敷方法，其满足上述需求和缓解了上述问题。本发明可喷涂涂料组合物是一种易于储存、运输和涂敷的流体沥青和集料组合物，所述组合物包含微细的低体积密度集料材料，其意外和出乎意料地有效提高涂层的表面微纹理粗糙度，同时还提供高耐久性。而且，本发明可喷涂涂层提供的表面微纹理的显著改善使得本发明组合物不仅提供作为用于沥青停车场的喷涂密封剂的优异性能，也可以用作沥青道路以及用于高速车辆交通的其他沥青道路表面上的维护涂层。

用于沥青铺筑表面的本发明可喷涂涂料组合物优选包含：(a)可喷涂沥青乳液，和(b)AASHTO T-19松散体积单位重量不高于115磅每立方英尺的集料材料或者ASTM C-29松散体积单位重量不高于115磅每立方英尺的集料材料。应理解，可以将国际标准ASTM C-29用于测量每立方英尺的磅重量或可以将AASHTO T-19标准用于测量每立方英尺的磅重量。该集料材料优选悬浮于可喷涂沥青乳液中，其量以可喷涂涂料组合物最终总重量计为约9％-27％。另外，还优选可喷涂沥青乳液包含阳离子沥青乳液，且集料材料尺寸足够小，使得集料材料的100％可通过16号US筛。

通过查看附图和阅读以下优选实施方案的详细描述，本发明的其他方面、特征和优点对本领域普通技术人员显而易见。

附图简要说明

图1图示通过如以下实施例1描述而制备和测试的涂料组合物得到的动态摩擦测试(DFT)结果。

图2图示通过如以下实施例2描述而制备和测试的涂料组合物得到的动态摩擦测试(DFT)结果。

图3图示通过如以下实施例3描述而制备和测试的涂料组合物得到的动态摩擦测试(DFT)结果。

图4图示通过如以下实施例4描述而制备和测试的涂料组合物得到的动态摩擦测试(DFT)结果。

优选实施方案的详细描述

本发明提供了一种可喷涂涂料组合物以及涂敷方法，用于喷涂密封或喷涂涂敷所有形式的沥青停车表面、行驶表面或行走表面。

用于沥青铺筑表面的本发明可喷涂涂料组合物优选包含：(a)可喷涂沥青乳液，和(b)AASHTO T-19松散体积单位重量少于90磅每立方英尺的集料材料。应理解，在整个本申请中，可以将国际标准ASTM C-29用于测量每立方英尺的磅重量或可以将AASHTO T-19标准用于测量每立方英尺的磅重量。优选地，集料材料的100％可以通过16号US筛。而且集料材料优选以约9重量％-27重量％的量悬浮于可喷涂沥青乳液中，以可喷涂涂料组合物的最终总重量计。

另外，可喷涂沥青乳液优选具有触变性质，有效使得集料材料在摩擦密封剂组合物的制备、运输和喷涂到路面表面的时间内保持悬浮在可喷涂沥青乳液中，直至摩擦密封剂组合物硬化。

用于本发明涂料组合物的经选定尺寸和分级集料材料提供完成的路面膜中的微纹理，以提高涂层的测量动态摩擦力。我们发现的正确的比重、体积重量(bulk gravity)、尺寸、分级和几何形状在提供可按实用式应用并产生期望的表面微纹理性能的可喷涂涂料组合物方面发挥了显著的作用。

出乎意料地，我们发现有效提高本发明喷涂涂层的表面微纹理的集料材料是上面描述的具有较低AASHTO T-19松散体积密度的集料材料，而非具有高体积单位密度的非常硬的材料。这种集料材料可以在本发明喷涂涂料组合物的制备、运输和应用期间维持悬浮直至使其硬化和固化。作为结果，显著比例的悬浮集料材料变得结合在涂层表面。

另外，因为可以加入到可喷涂沥青组合物的集料材料的量通常由重量限制，所以用于本发明组合物的集料材料的较低松散体积密度允许较大体积量的集料物包含于组合物中，这样进一步提高了可悬浮在本发明涂料组合物中的集料材料的量和最终变得结合在涂层表面的颗粒的数量。

用于本发明涂料组合物的集料材料的AASHTO T-19松散体积重量优选为45-90磅每立方英尺。该材料的松散体积重量更优选为约55磅每立方英尺-约85磅每立方英尺，以及最优选为约55磅-约84磅每立方英尺。另外，该集料材料还优选具有AASHTO T-19捣实(即，压实)体积单位重量，其不高于98磅每立方英尺并且更优选为约66磅每立方英尺-约94磅每立方英尺。

该集料材料还优选具有细小粒径分布，其中材料的100％重量可以通过16号US筛，而仅少于20％重量可以通过200号US筛。更优选地，该集料材料是具有以下粒径分布的分级材料，其中：(a)分级集料材料的100％重量可通过16号US筛和(b)分级集料材料的最高5％重量可通过200号US筛。

用于本发明可喷涂涂料组合物的优选集料材料的实例包括但不限于：膨胀煅烧板岩、煅烧页岩、碎炉渣、碎暗色岩、或它们的组合。集料材料最优选为破碎的膨胀煅烧板岩。

如上所述，集料材料优选以约9重量％-约27重量％的量存在于本发明可喷涂涂料组合物中，以组合物最终总重量计。所用集料材料的量更优选为约11％-约25％重量以及最优选约18％重量，以喷涂涂料组合物最终总重计。

本发明涂料中，集料材料悬浮于其中的可喷涂沥青乳液组合物包含沥青乳液。该沥青乳液优选为阳离子沥青乳液。另外，可喷涂沥青乳液组合物还优选包含一种或多种或所有以下成分：

1)粘土，

2)矿物填料，

3)聚合物乳胶，

4)流变增强剂和稳定剂，

5)生物杀灭剂或防腐剂，和/或

6)水

本发明可喷涂涂料组合物被配制成允许使用路面密封剂行业的常规设备进行运输、贮存和应用。如本领域技术人员理解的，沥青乳液提供了主要载体作为粘合剂，使得涂料组合物可以附着于路面，保护表面免受环境劣化，以及固定摩擦集料到路面表面。

粘土组分可以为非膨胀粘土或膨胀粘土。所述粘土提供了一种方式，使得沥青乳液和集料混合物以及其他组分在防止快速分离的触变(剪切变薄)流体中悬浮，同时还使得材料可以不过度费力地泵送、喷涂以及涂敷。粘土还在干涂料膜中发挥作用，提高刚性和降低交通情况下留下印迹和变形的倾向。

矿物填料可以用于提供干燥密封膜的额外强度。

聚合物乳胶可以用于显著提高完成的沥青涂料膜的刚性和韧性以及减少涂层在高路面温度下变软的趋势。

流变增强剂和稳定剂可以用于提供和/或维持在储存、运输和应用中密封剂的触变性质并且因此防止组分分离。

生物杀灭剂或防腐剂组分防止或减少涂层中可能发生的生物学生长，这样就减少产品劣化和气味产生的可能性。

本发明的涂敷方法中，本发明涂料组合物可以使用常规的棒型喷雾器、常规密封喷涂机或其他常规设备涂敷。

以下实施例旨在用来说明而绝非限制要求保护的发明。

实施例1

制备包含11％重量、18％重量和25％重量的Black Magnum30(BM30)集料材料的三种本发明阳离子沥青喷涂涂料组合物用于测试。BM30是由碳酸盐氧化硅形成的细碎炉渣材料。BM30具有79磅每立方英尺的AASHTO T-19松散体积单位重量，90磅每立方英尺的AASHTO T-19捣实体积单位重量，以及其中100％的材料通过16号US筛且少于1％的材料通过200号US筛的分级粒径分布。

11重量％组合物以外的其他组分的组成(identities)和相对量为：34.9重量％水、29重量％CSS-1HH、18重量％Dunn B球形粘土、2.0重量％碳、5.0重量％Tegra GT和0.06重量％PCMX杀菌剂。与用于11％集料组合物相同的非集料组分和相同的非集料组分相对重量比例份数也用于18％和25％的集料材料。

三种涂料组合物分别涂敷于沥青路面表面，其在涂敷前具有0.5020Km/h的ASTM E1911动态摩擦测试(DFT)值。如前面所解释，该测试用于评价表面的微纹理粗糙度，提供对表面摩擦力的测量作为滑动速度的函数。

涂敷和干燥后，三种BM30测试组合物的各自的表面微纹理也使用ASTM E1911DFT程序评价。这些测试的结果说明于图1中。涂敷后的测量DFT值对于11重量％BM30涂层为0.3720Km/h，对于18重量％BM30涂层为0.4220Km/h，和对于25重量％BM30涂层为0.5020Km/h。因此，沥青乳液的非集料组分引起的损失微纹理的显著回复通过加入18重量％的BM30集料而实现，并且原始微纹理表面摩擦值的完全回复在25重量％的BM30浓度下实现。

实施例2

在与实施例1所述相同的方式下，制备、涂敷和测试包含5重量％、8重量％、11重量％、18重量％和25重量％的集料材料的五种本发明涂料组合物，除了在这些涂料组合物中使用的集料材料为Buildex1/16(BX)。BX(Buildex1/16)集料材料的测试结果在图2中说明。

BX集料材料具有58磅每立方英尺的AASHTO T-19松散体积单位重量和64磅每立方英尺的AASHTO T-19捣实体积单位重量。该BX集料材料也具有其中100％的材料通过1/16″US筛的分级粒径分布。

用于测试的路面表面具有0.5020Km/h的未涂敷DFT值。涂敷和干燥后，测量的涂层DFT值对于5重量％BX涂层为0.3720Km/h，对于8重量％BX涂层为0.4420Km/h，对于11重量％BX涂层为0.4220Km/h，对于18重量％BX涂层为0.5120Km/h，和对于25重量％BX涂层为0.562Km/h。因此，沥青乳液的非集料组分引起的损失微纹理的显著回复通过加入仅8-11重量％的BX集料而实现，并且原始微纹理表面摩擦值的完全回复在18重量％BX浓度下实现。

实施例3

在与实施例1所述相同的方式下，制备、涂敷和测试包含11重量％、18重量％和25重量％的集料材料的三种本发明涂料组合物，除了在这些涂料组合物中使用的集料材料为TXI。TXI材料的测试结果在图3中说明。

TXI集料材料由破碎的膨胀煅烧板岩形成和具有57磅每立方英尺的AASHTO T-19松散体积单位重量和66磅每立方英尺的经捣实的松散重量。TXI集料材料也具有通过16号US筛且19.6％的材料通过200号US筛的分级粒径分布。

用于测试的路面表面具有0.5020Km/h的未涂敷DFT值。涂敷和干燥后，测量的涂层DFT值对于11重量％TXI涂层为0.4220Km/h，对于18重量％TXI涂层为0.5320Km/h，和对于25重量％TXI涂层为0.5520Km/h。因此，沥青乳液的非集料组分引起的损失微纹理的显著回复通过加入仅11重量％的TXI集料而实现。而且在18重量％的TXI浓度下的微纹理表面摩擦值超过原始未涂敷沥青路面的DFT值。

实施例4

在与实施例1所述相同的方式下，制备、涂敷和测试包含11重量％和18重量％的集料材料的两种本发明涂料组合物，除了在这些涂料组合物中使用的集料材料为另一批的TXI材料，其称为TXR。TXR材料的测试结果在图4中说明。

TXR集料材料也由破碎的膨胀煅烧板岩形成。TXR材料具有57磅每立方英尺的AASHTO T-19松散体积单位重量和66磅每立方英尺的AASHTO T-19捣实体积单位重量。另外，TXR集料材料具有通过16号US筛且19.6％的材料通过200号US筛的分级粒径分布。

用于测试的路面表面具有0.69-0.7020Km/h的未涂敷DFT值。涂敷和干燥后，测量的涂层DFT值对于11重量％TXR涂层为0.5620Km/h，和对于18重量％TXR涂层为0.7320Km/h。因此，同样地，非集料沥青乳液组分引起的损失微纹理的显著回复通过加入仅11重量％的TXR集料而实现，并且完全回复在18重量％TXR浓度下实现。

因此，本发明很好地适用于实施上述目的并获得上述以及固有的目标和优势。虽然已经就本发明的目的描述了当前优选的实施方案，但多种变化和修改对于本领域普通技术人员是显而易见的。这些变化和修改包括在由权利要求所限定的本发明之内。

Claims

1.一种用于沥青铺筑表面的可喷涂涂料组合物，其包括：

可喷涂沥青乳液和

AASHTO T-19松散体积单位重量不高于115磅每立方英尺的集料材料，

其中所述集料材料以约9重量％-约27重量％的量悬浮于所述可喷涂沥青乳液中，以所述可喷涂涂料组合物最终总重计。

2.权利要求1的可喷涂涂料组合物，其中所述可喷涂沥青乳液包括阳离子沥青乳液。

3.权利要求1的可喷涂涂料组合物，其中所述集料材料的100％可以通过16号US筛。

4.权利要求1的可喷涂涂料组合物，其进一步包含粘土。

5.权利要求1的可喷涂涂料组合物，其中所述集料材料选自膨胀煅烧板岩、煅烧页岩、碎炉渣、碎暗色岩、或它们的组合。

6.权利要求1的可喷涂涂料组合物，其中所述集料材料为破碎的膨胀煅烧板岩。

7.权利要求1的可喷涂涂料组合物，其中所述集料材料的100％可以通过16号US筛且所述集料材料的不高于20％重量可以通过200号US筛。

8.权利要求1的可喷涂涂料组合物，其中所述集料材料以约11重量％-约25重量％的量悬浮于所述可喷涂沥青乳液中，以所述可喷涂涂料组合物的所述最终总重计。

9.权利要求1的可喷涂涂料组合物，其中所述集料材料以约18重量％的量悬浮于所述可喷涂沥青乳液中，以所述可喷涂涂料组合物的所述最终总重计。

10.一种涂敷沥青表面的方法，其包括喷涂涂料组合物在所述沥青表面上的步骤，所述涂料组合物包含：

可喷涂沥青乳液和

AASHTO T-19松散体积单位重量少于90磅每立方英尺的集料材料，

其中所述集料材料以约9重量％-约27重量％的量悬浮于所述可喷涂沥青乳液中，以所述涂料组合物最终总重计。

11.权利要求10的方法，其中所述可喷涂沥青乳液包括阳离子沥青乳液。

12.权利要求10的方法，其中所述集料材料的100％可以通过16号US筛。

13.权利要求10的方法，所述涂料组合物进一步包含粘土。

14.权利要求10的方法，其中所述集料材料选自膨胀煅烧板岩、煅烧页岩、碎炉渣、碎暗色岩、或它们的组合。

15.权利要求10的方法，其中所述集料材料为破碎的膨胀煅烧板岩。

16.权利要求10的方法，其中：

所述分级集料材料的100％可以通过16号US筛，且

所述分级集料材料的0％-10％重量可以通过200号US筛。

17.权利要求10的方法，其中所述集料材料以约11重量％-约25重量％的量悬浮于所述可喷涂沥青乳液中，以所述涂料组合物的所述最终总重计。

18.权利要求10的方法，其中所述集料材料以约18重量％的量悬浮于所述可喷涂沥青乳液中，以所述涂料组合物的所述最终总重计。