CN104448865A - 一种发泡改性沥青组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发泡改性沥青组合物,本发明包括:60-130份基质沥青和3-15份水性乳液;其中水性乳液由35-65wt%的沥青改性剂、1-8 wt%的乳化剂、1-2 wt%的泡沫稳定剂、0.01-3 wt%偶联剂和23-63 wt%水乳化而成。本发明采用基质沥青和含有改性剂的水性乳液,在对基质沥青发泡的同时实现对沥青的改性,发泡改性沥青具有泡沫沥青材料和改性沥青材料的双重特性,节省改性沥青的生产步骤,降低沥青混合料施工温度30-50℃,防止沥青混合料老化,优于热拌改性沥青混合料并明显优于普通泡沫沥青的路用性能。节约改性沥青设备投入和生产成本,节能、减排、工艺简便。
Description
技术领域
本发明涉及道路石油沥青的改性,特别涉及一种发泡与改性同时进行的发泡改性沥青组合物制备方法,不同于现有高温熔融沥青乳化后再改性的形式。
背景技术
我国的交通呈现大流量、重载和渠化交通的特点,随着路龄的增长,沥青逐渐老化,沥青混凝土的抗车辙能力、抗裂能力、抗疲劳破坏能力、耐磨性能都逐渐减弱。沥青路面在使用过程中,结构性破坏、严重水破坏、严重车辙、表面开裂等早期破坏现象越来越严重。如何因地制宜选择合理科学的公路管理和养护、延长路面使用期成为亟待解决的问题。
沥青发泡技术是采取一定措施使沥青膨胀,从而降低其表面粘度,使其更容易裹覆石料,改善较低温度下沥青的可工作性,因而采用沥青发泡技术实现温拌时,可在比现有温拌技术更低温度下存储更长时间,而且具有很好的可压实性。同时由于混合料生产温度低,具有更长的使用寿命。
公开号为“CN103102108A”的发明专利公开了一种泡沫温拌沥青混合料及其制备方法,其将2%-8.5%的泡沫沥青、2%-90%的新集料(或6%-90%的旧沥青路面材料) 与1%-15%的矿粉按照特定工艺进行处理,获得泡沫温拌沥青混合料。其制备泡沫沥青的方法仍采用热沥青与水混合后发泡的传统方法制备,沥青加热所需温度较高。而且在混合料制备时也没有添加能够促进沥青与石料粘结提升混合料性能的添加剂。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足,用水性乳液作为沥青发泡剂和改性剂,提供了一种发泡与改性同时进行的发泡改性沥青组合物及制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的:
一种发泡改性沥青组合物,按照重量份数计,包括:60-130份基质沥青和3-15份水性乳液;其中所述水性乳液由35-65wt%的沥青改性剂、1-8 wt%的乳化剂、1-2 wt%的泡沫稳定剂、0.01-3 wt%偶联剂和23-63 wt%水乳化而成。泡沫稳定剂具有稳定泡沫的作用,偶联剂可以改善沥青与石料界面特性。
优选的,按照重量份数计,包括:90-110份基质沥青和10-14份水性乳液。
优选的,所述沥青改性剂为丁苯橡胶、氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-乙酸乙烯聚合物中的至少一种,所述沥青改性剂的相对分子量大于10万。
优选的,所述泡沫稳定剂为表面活性剂。
进一步的,所述泡沫稳定剂为酯类表面活性剂、酰胺类表面活性剂、咪唑啉类表面活性剂、季铵盐类表面活性剂、松香酸钠、妥尔油磺酸盐类表面活性剂、烷基磺酸盐类表面活性剂、烷基苯磺酸盐类表面活性剂、烷基硫酸盐类表面活性剂、木质素磺酸盐类表面活性剂、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、多元醇与脂肪酸的酯化产物、十二烷基氨基丙酸钠、甜菜碱型表面活性剂中的一种或多种。
优选的,所述乳化剂为Span-20、Span-60、Span-80的一种或多种。
优选的,所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种。
所述的发泡改性沥青组合物的制备方法,包括以下步骤: 1)加热基质沥青至140-170℃,保温待用;2)将水性乳液与热沥青同时泵送至具有剪切、研磨双重功能的胶体磨混合均匀,并通过发泡喷嘴喷以不低于0.4Mpa的压力分散,即得本发明的发泡改性沥青组合物。
本发明的有益效果:
本发明的发泡改性沥青组合物,采用基质沥青和含有改性剂的水性乳液,在对基质沥青发泡的同时实现对沥青的改性,发泡改性沥青具有泡沫沥青材料和改性沥青材料的双重特性,节省改性沥青的生产步骤,降低沥青混合料施工温度30-50℃,防止沥青混合料老化,优于或达到热拌改性沥青混合料的路用性能,明显优于普通泡沫沥青温拌混合料性能。节约改性沥青设备投入和生产成本,节能、减排、工艺简便。
具体实施方式
对比例1
普通发泡沥青的制备方法,包括以下步骤:
1)称0.1-0.3kg水,调温至15-40℃;
2)加热10kg基质沥青至150℃,保温待用;
3)将步骤2)中的热基质沥青与步骤1)的调温水通过具有剪切、研磨双重功能的胶体磨剪切、研磨均匀,并在不低于0.4MPa压力下通过喷嘴喷出得到普通发泡沥青。
对比例2
常规改性沥青的制备方法,包括以下步骤:
1)加热基质沥青到170-190℃;
2)加入4%SBS改性剂,剪切20-60min;
3)在170-180℃发育4-7h。
对比例3
采用对比例2制备的改性沥青,按照传统工艺制备发泡改性沥青,包括以下步骤:
1)称0.1-0.3kg水,调温至15-40℃;
2)加热10kg改性沥青至170℃,保温待用;
3)将步骤2)中的热改性沥青与步骤1)的调温水通过泡沫沥青发生器混合均匀,并在不低于0.4MPa压力下通过喷嘴喷出得到发泡改性沥青。
实施例1
本实施例的发泡改性沥青组合物包括10kg基质沥青和1.1kg水性乳液,其中水性乳液的包括:
35wt%的丁苯橡胶
2 wt%的Span-80乳化剂
1 wt%的季铵盐表面活性剂
1 wt%硅烷偶联剂
61 wt%水。
本发明发泡改性沥青的制备方法,包括以下步骤:
1)加热10kg基质沥青至150℃,保温待用;
2)将步骤1)中的热基质沥青与1.1kg水性乳液通过具有剪切、研磨双重功能的胶体磨剪切、研磨均匀,并在不低于0.4MPa压力下喷出得到的产品。
实施例2
本实施例的发泡改性沥青组合物包括10kg基质沥青和1.2kg水性乳液,其中水性乳液的包括:
38wt%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)
2 wt%的Span-60乳化剂
1 wt%的酰胺表面活性剂
1 wt%铝酸酯偶联剂
58 wt%水。
本发明发泡改性沥青的制备方法,包括以下步骤:
1)加热10kg基质沥青至160℃,保温待用;
2)将步骤1)中的热基质沥青与1.2kg水性乳液通过具有剪切、研磨双重功能的胶体磨剪切、研磨均匀,并在不低于0.4MPa压力下喷出得到的产品。
实施例3
本实施例的发泡改性沥青组合物包括10kg基质沥青和1.0kg水性乳液,其中水性乳液的包括:
44wt%的氯丁橡胶
4 wt%的Span-20乳化剂
1.5 wt%的松香酸钠
1.5 wt%钛酸酯偶联剂
49 wt%水。
本发明发泡改性沥青的制备方法,包括以下步骤:
1)加热10kg基质沥青至170℃,保温待用;
2)将步骤1)中的热基质沥青与1.0kg水性乳液通过具有剪切、研磨双重功能的胶体磨剪切、研磨均匀,并在不低于0.4MPa压力下喷出得到的产品。
实施例4
本实施例的发泡改性沥青组合物包括10kg基质沥青和1.4kg水性乳液,其中水性乳液的包括:
20wt%的氯丁橡胶
21wt%的丁苯橡胶
5 wt%的Span-20乳化剂
1.0 wt%的烷基酚聚氧乙烯醚
1.0 wt%钛酸酯偶联剂
52 wt%水。
本发明发泡改性沥青的制备方法,包括以下步骤:
1)加热10kg基质沥青至170℃,保温待用;
2)将步骤1)中的热基质沥青与1.4kg水性乳液通过具有剪切、研磨双重功能的胶体磨剪切、研磨均匀,并在不低于0.4MPa压力下喷出得到的产品。
实施例5
本实施例的发泡改性沥青组合物包括10kg基质沥青和1.1kg水性乳液,其中水性乳液的包括:
50 wt%的乙烯-乙酸乙烯聚合物
6 wt%的Span-60乳化剂
3.0 wt%的烷基酚聚氧乙烯醚
2.0 wt%硅烷偶联剂
39 wt%水。
本发明发泡改性沥青的制备方法,包括以下步骤:
1)加热10kg基质沥青至150℃,保温待用;
2)将步骤1)中的热基质沥青与1.1kg水性乳液通过具有剪切、研磨双重功能的胶体磨剪切、研磨均匀,并在不低于0.4MPa压力下喷出得到的产品。
实施例6
本实施例的发泡改性沥青组合物包括10kg基质沥青和1.0kg水性乳液,其中水性乳液的包括:
42wt%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)
4 wt%的Span-80乳化剂
3.0 wt%的甜菜碱型表面活性剂
1.0 wt%硅烷偶联剂
1.0 wt%钛酸酯偶联剂
49 wt%水。
本发明发泡改性沥青的制备方法,包括以下步骤:
1)加热10kg基质沥青至150℃,保温待用;
2)将步骤1)中的热基质沥青与1.0kg水性乳液通过具有剪切、研磨双重功能的胶体磨剪切、研磨均匀,并在不低于0.4MPa压力下喷出得到的产品。
实施例1-实施例6给出了采用水性乳液与基质沥青通过胶体磨剪切、研磨均匀,并在不低于0.4MPa压力下喷出,在实现沥青发泡的同时实现了沥青改性。相比对比例1中的普通泡沫沥青,本发明的发泡改性沥青技术指标更优,具体体现在膨胀率、半衰期、针入度、延度、软化点指标更优。而与对比例2中的热拌改性沥青相比,在沥青及混合料技术指标上也有优势。与对比例3中的传统发泡改性沥青混合料相比,沥青加热温度降低,更环保。
选用AC-13型级配石料分别与本发明的发泡改性沥青组合物、传统的发泡改性沥青、以及普通泡沫沥青和热拌改性沥青拌合检测性能,相比普通泡沫沥青拌制的混合料,本发明的发泡改性沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性更好,具体体现在动稳定度、低温弯拉应变、浸水马歇尔稳定度指标更高。
表1 对比例与实施例沥青指标对比
表2 对比例与实施例混合料性能对比
Claims (7)
1.一种发泡改性沥青组合物,其特征在于,按照重量份数计,包括:60-130份基质沥青和3-15份水性乳液;其中所述水性乳液由35-65wt%的沥青改性剂、1-8 wt%的乳化剂、1-2 wt%的泡沫稳定剂、0.01-3 wt%偶联剂和23-63 wt%水乳化而成。
2.如权利要求1所述的发泡改性沥青组合物,其特征在于:按照重量份数计,包括:90-110份基质沥青和10-14份水性乳液。
3.如权利要求1所述的发泡改性沥青组合物,其特征在于:所述沥青改性剂为丁苯橡胶、氯丁橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-乙酸乙烯聚合物中的至少一种,所述沥青改性剂的相对分子量大于10万。
4.如权利要求1所述的发泡改性沥青组合物,其特征在于:所述泡沫稳定剂为表面活性剂。
5.如权利要求1所述的发泡改性沥青组合物,其特征在于:所述乳化剂为Span-20、Span-60、Span-80的一种或多种。
6.如权利要求5所述的发泡改性沥青组合物,其特征在于:所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂中的至少一种。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的发泡改性沥青组合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: 1)加热基质沥青至140-170℃,保温待用;2)将水性乳液与热沥青同时泵送至具有剪切、研磨双重功能的胶体磨混合均匀,并通过发泡喷嘴喷以不低于0.4Mpa的压力分散,即得本发明的发泡改性沥青组合物。
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