CN104403335B - 一种黏层乳化沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种黏层乳化沥青及其制备方法，所述乳化沥青包括占其总质量百分比的下列各组分：40%～60%低标号沥青，0～3%促乳化添加剂，0～3%改性剂，0.2%～2%沥青乳化剂，0.2～2%酸碱调节剂，余为水。制备方法包括：首先是制备易乳化改性低标号沥青和皂液两种中间材料，接着是对所中间材料的高速研磨，形成未稳型乳化沥青；最后对未稳型乳化沥青进行恒温搅拌，得到黏层乳化沥青。本发明的有益效果是，破乳速度快、成型快，从而大大提高施工效率；具有不粘轮轮特性，避免了施工设备、运输车辆对黏层材料的破坏，提高了粘结效率和粘结强度，从而提高了路面的耐久性；沥青的高温性能好；同时工艺简单实用，有利于推广应用。

Description

一种黏层乳化沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路材料领域，尤其涉及用于新建或养护路面中结构层之间粘结层的一种快凝、不粘轮黏层乳化沥青及其制备方法。

背景技术

在道路建设和养护工程中，相邻结构层间通常采用撒布黏层材料的工艺，促使层与层之间形成整体的受力结构，从而减少由交通荷载引起的层间结构推移、拥抱等病害。黏层材料提供的层间粘结强度和抗滑能力能够将路面结构层间粘结形成一个整体，提高路面的耐久性。

然而，在实际施工过程中，现有的黏层材料，在撒布完成后，破乳速度慢，形成强度慢，施工单位通常会等待数小时，才能允许摊铺设备进场，进行上层混合料的摊铺，导致施工效率降低。有的甚至为了保证充分的破乳，提前一天进行撒布，第二天进行上层摊铺。更严重的问题在于，现有的黏层材料即使完全破乳，在进行摊铺时，施工设备、运料车辆的车轮仍会带起大量的黏层材料，造成粘结层的损伤，破坏了黏层的均一性和粘结性，降低了粘结效率，进而影响路面的耐久性。因此，目前黏层材料粘轮的问题，一直是施工单位无法避免的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种快凝、不粘轮的黏层乳化沥青及其制备方法，以解决路面结构层施工中破乳速度慢、成型慢而引起的施工效率低问题和粘轮引起的路面耐久性低的问题。

为实现上述目的，本发明的黏层乳化沥青包括占所述乳化沥青总质量百分比的下列各组分：30%～60%低标号沥青，0～3%促乳化添加剂，0～3%改性剂，0.2%～2%沥青乳化剂，0.2～2%酸碱调节剂，余为水。

进一步的，所述低标号沥青采用石油沥青，且沥青针入度为10dmm～30dmm。

进一步的，所述促乳化添加剂为多聚磷酸、且多聚磷酸中H₃PO₄含量为105～115%。

进一步的，所述改性剂为亚甲基聚合物，且其熔点为90～140℃。

进一步的，所述沥青乳化剂为快裂快凝型沥青乳化剂。

进一步的，所述沥青乳化剂为：所述沥青乳化剂为，阳离子沥青乳化剂或阴离子沥青乳化剂其中的一种。

进一步的，所述酸碱调节剂为盐酸、磷酸、硫酸、氢氧化钠中的一种。

所述黏层乳化沥青的制备包括下述步骤：

1）中间材料制备

将低标号沥青加热至170～175℃，在该温度环境下并在搅拌状态中，加入促乳化添加剂，使促乳化添加剂剂均匀分布在低标号沥青中，恒温170～175℃，并保持搅拌状态，继续加入改性剂，使得改性剂均匀分布于低标号沥青中，最终得到易乳化改性低标号沥青；将沥青乳化剂溶于50～60℃水中，再加入酸碱调节剂，形成皂液；

2）材料高速研磨

将所述易乳化改性低标号沥青和皂液同时通过高速研磨的磨具，形成未稳型乳化沥青；

3）恒温搅拌

将未稳型乳化沥青在55～70℃下，恒温搅拌16～48小时，得到所述黏层乳化沥青。

进一步的，所述高速研磨的磨具为胶体磨，其转速为3600～9000转/分钟。

所述乳化沥青用于沥青路面层间或水泥路面加铺沥青层之间的黏层撒布。

本发明采用低标号沥青作为基质沥青，解决了普通沥青在常温（25℃）或更高的温度下（60℃），其中的轻质组分常常被软化，即使在破乳后仍然会产生粘轮的问题；本发明还通过添加促乳化添加剂，使得低标号沥青中沥青质团簇被充分分散，克服了重质组分中沥青质容易聚集而导致沥青粘度大，乳化困难的问题，从而使得低标号沥青易乳化；本发明还通过改性剂的加入使沥青粘度降低，进一步提高低标号沥青的可乳化性，同时其敏感组分不会增加，从而使得本发明的乳化沥青破乳后具有不粘轮特性。由此，采用本发明将会产生下述的有益效果：

1） 可乳化性好、破乳速度快、成型快，从而大大提高施工效率；

2） 具有不粘轮轮特性，避免了施工设备、运输车辆对黏层材料的破坏，提高了粘结效率和粘结强度，从而提高了路面的耐久性。

3） 沥青的高温性能好；

4） 工艺简单实用，有利于推广应用。

附图说明

图1是制备实施例1制得的黏层乳化沥青与普通黏层乳化沥青在沥青层撒布的效果对比照片，其中图a）是所述实施例1的黏层乳化沥青撒布后，在10min内即破乳硬化，硬化后不粘手的情形；图b）是普通黏层乳化沥青撒布后30min才破乳硬化，破乳后，手指按压路面黏层材料被手粘带起的情形。

图2是制备实施例2制得的黏层乳化沥青与普通黏层乳化沥青在沥青层撒布的效果对比照片，其中图a）是所述实施例2的黏层乳化沥青撒布后，在10min内即破乳硬化，硬化后不粘手的情形；图b）是普通黏层乳化沥青撒布后30min才破乳硬化，破乳后，手指按压路面黏层材料被手粘带起的情形。

具体实施方式

本发明的黏层乳化沥青，包括下列质量百分比的组分：40%～60%低标号沥青，0～2%促乳化添加剂，0～3%改性剂，0.2%～2%沥青乳化剂，0.2～2%酸碱调节剂，余为水。下面结合实施例对该乳化沥青的制备过程及具体使用材料做详细说明，以进一步解释本发明。

一、制备实施例

实施例1

首先是中间材料的制备，选取：30号石油沥青作为低标号沥青；H₃PO₄含量为105%的多聚磷酸作为促乳化添加剂；熔点为135℃的聚乙烯蜡作为改性剂；沥青乳化剂选用快裂快凝型，本实施例选用Akzo Nobel 公司的阳离子沥青乳化剂EM44；酸碱调节剂选用浓度为90%的正磷酸。上述各材料及水按下述重量称取：

30号石油沥青 60kg

H₃PO₄含量为105%的多聚磷酸 1kg

熔点为135℃的聚乙烯蜡 3kg

EM44 0.2kg

正磷酸 0.2kg

水 35.6kg

将称取的30号石油沥青置于搅拌器中，并对其加热至170℃，开始搅拌，同时加入称取的H₃PO₄含量为105%的多聚磷酸，连续搅拌2h，使多聚磷酸与沥青充分反应，保持相同温度170摄氏度，搅拌下加入聚乙烯蜡，得到易乳化改性低标号沥青，保持该材料基本在170℃，以备用。

将称取的水加热至55℃，再将称取的EM44溶于该60℃的水中，之后加入正磷酸，注意检测水溶液的PH值达，应为2.0～2.5，从而形成皂液。

接着是对所制备的中间材料的高速研磨，将所述易乳化改性低标号沥青和皂液同时通过转速为9000转/分钟胶体磨，形成未稳型乳化沥青。

最后对未稳型乳化沥青进行恒温搅拌，将高速研磨得到的未稳型乳化沥青置于搅拌器中，该未稳型乳化沥青起先的温度较高，在温度降至基本为60℃时，进行恒温搅拌16小时，最终得到本实施例的黏层乳化沥青。

实施例2

首先是中间材料的制备，选取：10号石油沥青作为低标号沥青；熔点为90℃的聚乙烯蜡作为改性剂；沥青乳化剂选用快裂快凝型，本实施例选用Akzo Nobel 公司的阳离子沥青乳化剂E4819；酸碱调节剂选用浓度为36%的氯化氢水溶液的浓盐酸。上述各材料及水按下述重量称取：

10号石油沥青 40kg

促乳化添加剂 0kg

熔点为90℃的聚乙烯蜡 2kg

E4819 1.0kg

浓盐酸 1.0kg

水 56.0kg

将称取的10号石油沥青置于搅拌器中，并对其加热至175℃，开始搅拌，同时加入称取的聚乙烯蜡，连续搅拌3h，使得聚乙烯蜡与沥青充分溶解，得到易乳化改性低标号沥青，保持该材料基本在175℃，以备用。

将称取的水加热至55℃，再将称取的E4819溶于该60℃的水中，之后加入浓盐酸，注意检测水溶液的PH值达，应为2.0～2.5，从而形成皂液。

接着是对所制备的中间材料的高速研磨，将所述易乳化改性低标号沥青和皂液同时通过转速为9000转/分钟胶体磨，形成未稳型乳化沥青。

最后对未稳型乳化沥青进行恒温搅拌，将高速研磨得到的未稳型乳化沥青置于搅拌器中，该未稳型乳化沥青起先的温度较高，在温度降至基本为60℃时，进行恒温搅拌16小时，最终得到本实施例的黏层乳化沥青。

实施例3

首先是中间材料的制备，选取：20号石油沥青作为低标号沥青；H₃PO₄含量为110%的多聚磷酸作为促乳化添加剂；熔点为105℃的聚乙烯蜡作为改性剂；沥青乳化剂选用快裂快凝型，本实施例选用河南封丘太行化工有限责任公司的阴离子沥青乳化剂GTA-A02；酸碱调节剂选用浓度为100%氢氧化钠颗粒。上述各材料及水按下述重量称取：

30号石油沥青 50kg

H₃PO₄含量为110%的多聚磷酸 0.5kg

熔点为105℃的聚乙烯蜡 0kg

GTA-A02 2.0kg

氢氧化钠 0.5kg

水 47kg

将称取的20号石油沥青置于搅拌器中，并对其加热至170℃，开始搅拌，同时加入称取的H₃PO₄含量为110%的多聚磷酸，连续搅拌2h，使多聚磷酸与沥青充分反应，保持相同温度170℃，搅拌下加入聚乙烯蜡，得到易乳化改性低标号沥青，保持该材料基本在170℃，以备用。

将称取的水加热至55℃，再将称取的GTA-A02溶于该60℃的水中，之后加入氢氧化钠，注意检测水溶液的PH值达，应为10.5～11，从而形成皂液。

接着是对所制备的中间材料的高速研磨，将所述易乳化改性低标号沥青和皂液同时通过转速为9000转/分钟胶体磨，形成未稳型乳化沥青。

最后对未稳型乳化沥青进行恒温搅拌，将高速研磨得到的未稳型乳化沥青置于搅拌器中，该未稳型乳化沥青起先的温度较高，在温度降至基本为60℃时，进行恒温搅拌16小时，最终得到本实施例的黏层乳化沥青。

二、应用实施例

实施例1

将上述制备实施例1所得黏层乳化沥青用于沥青路面层间的黏层撒布，以此作为层间粘结层，按照撒布量为0.7千克/平方米，撒布于沥青路面，与普通乳化沥青黏层材料对比图片见图1。

由图1中的（a）图可以看出，在晴好的天气下，空气温度在25℃，本实施例所得黏层乳化沥青在5min内即破乳硬化，硬化后不粘手；而普通黏层乳化沥青，则在20min才破乳硬化，破乳后，手指按压路面，黏层材料被手粘带起，参见图1中的（b）图。

实施例2

将上述制备实施例2所得黏层乳化沥青用于水泥路面加铺沥青层之间黏层撒布，以此作为层间粘结层，按照撒布量为0.9千克/平方米，撒布于沥青路面，与普通乳化沥青黏层材料对比图片见图2。

由图2中的（a）图可以看出，在晴好的天气下，空气温度在15℃，本实施例所得黏层乳化沥青在15min内即破乳硬化，硬化后不粘手；而（b）图中的普通黏层乳化沥青，则在40min才破乳硬化，破乳后，手指按压路面，黏层材料被手粘带起。

Claims (6)

1.一种快凝、不粘轮黏层乳化沥青，其特征在于：包括占所述乳化沥青总质量百分比的下列各组分：40%～60%低标号沥青，0.5～3%促乳化添加剂，2～3%改性剂，0.2%～2%快裂快凝型沥青乳化剂，0.2～2%酸碱调节剂，余为水；所述低标号沥青包括10号或20号或30号沥青，且针入度为10dmm～30dmm；所述促乳化添加剂为多聚磷酸；所述改性剂为亚甲基聚合物，且熔点为90～140℃。

2.根据权利要求1所述的黏层乳化沥青，其特征在于：所述多聚磷酸中H₃PO₄含量为105～115%。

3.根据权利要求2所述的黏层乳化沥青，其特征在于：所述沥青乳化剂为阳离子沥青乳化剂或阴离子沥青乳化剂其中的一种。

4.根据权利要求1所述的黏层乳化沥青，其特征在于：所述酸碱调节剂为盐酸、磷酸、硫酸、氢氧化钠中的一种。

5.根据权利要求1所述的黏层乳化沥青，其特征在于：黏层乳化沥青的制备方法包括下述步骤：

1）中间材料制备

将低标号沥青加热至170～175℃，在该温度环境下并在搅拌状态中，加入促乳化添加剂，使促乳化添加剂均匀分布在低标号沥青中，恒温170～175℃，并保持搅拌状态，继续加入改性剂，使得改性剂均匀分布于低标号沥青中，最终得到易乳化改性低标号沥青；将沥青乳化剂溶于50～60℃水中，再加入酸碱调节剂，形成皂液；

2）材料高速研磨

将所述易乳化改性低标号沥青和皂液同时通过转速为3600～9000转/分钟高速研磨的磨具的研磨，形成未稳型乳化沥青；

3）恒温搅拌

将未稳型乳化沥青在55～70℃下，恒温搅拌16～48小时，得到所述黏层乳化沥青。

6.如权利要求1所述黏层乳化沥青的应用：其特征在于：所述乳化沥青用于沥青路面层间或水泥路面加铺沥青层之间的黏层撒布。