CN104773974A - 一种含砂雾封层所使用的特种沥青混合料 - Google Patents

Abstract

本案公开了一种含砂雾封层所使用的特种沥青混合料，其由以下重量份的材料组成：乳化沥青、聚氨酯树脂、聚硅氧烷树脂、碳纤维、促进剂、丁苯胶液和填充油；其中，所述促进剂为硫代乙酰胺或环丁砜。本案通过对特种沥青配方进行优化，在微观程度上改进沥青的内部结构，添加的聚氨酯树脂和聚硅氧烷树脂可有效增加沥青混合料的耐候性、粘结强度和韧性，添加的碳纤维可增加沥青混合料的结构强度和耐高低温性能，添加的促进剂相对于传统的硫粉、胺类、咪唑类促进剂，具有更高的耐热稳定性，同时，添加的金属氧化物或烧结物，可增加沥青的抗老化、抗腐蚀、抗开裂性能，能够大大提高沥青路面的使用寿命。

Description

一种含砂雾封层所使用的特种沥青混合料

技术领域

本发明涉及一种特种沥青材料，特别是涉及一种含砂雾封层所使用的特种沥青混合料。

背景技术

含砂雾封层由特种沥青、细集料、聚合物改性剂和催化剂等组成，可渗入到骨料缝中去，流入到孔隙中去，对路面“输血”，从而恢复路表沥青粘附力，填补微小裂缝和空隙，防止路表水下渗，同时喷洒的细集料提供了很好的抗滑能力。含砂雾封层作为一种预防性路面养护技术，在公路、城市道路及停车场各种路面中，防止路表沥青膜剥落引起的各种病害，并起到美化路面的作用。含砂雾封层中起粘结作用的沥青材料多为改性乳化沥青，但现有技术中的改性沥青依然在抗滑、抗磨损，抗老化，抗极端气候等性能方面存在一定的不足之处，且无法实现一款产品能够兼顾这些特性。

发明内容

针对上述不足之处，本发明的目的在于开发一款针对含砂雾封层所使用的特种沥青材料，通过对沥青配方进行优化，以可以在微观程度上改进沥青的内部结构，达到提高沥青耐候、耐高低温、抗老化和抗开裂性能的目的。

本发明的技术方案概述如下：

一种含砂雾封层所使用的特种沥青混合料，其包括以下重量份的材料：

其中，所述促进剂为硫代乙酰胺或环丁砜。

优选的是，所述的含砂雾封层所使用的特种沥青混合料，所述聚硅氧烷树脂的数均分子量为1400～1600g/mol。

优选的是，所述的含砂雾封层所使用的特种沥青混合料，所述聚氨酯树脂的数均分子量为12000～14000g/mol。

优选的是，所述的含砂雾封层所使用的特种沥青混合料，所述填充油选自机油、重油或其组合。

优选的是，所述的含砂雾封层所使用的特种沥青混合料，还包括以下重量份的材料：

优选的是，所述的含砂雾封层所使用的特种沥青混合料，所述氧化铍、氧化锆、氧化镁、氧化硼和氧化硅的粒径为150～200nm。

优选的是，所述的含砂雾封层所使用的特种沥青混合料，还包括4～9重量份的烧结物，所述烧结物由以下方法制得：

步骤1)分别称取1～2重量份的氧化铍、0.5～1.5重量份的氧化锆、0.5～1.5重量份的氧化镁、1.5～2.5重量份的氧化硼和0.5～1.5重量份的氧化硅；

步骤2)混匀，研磨1小时，得到混合粉末；

步骤3)将混合粉末在350℃下预热1小时；

步骤4)将混合粉末在1000℃下，氮气/氢气(v/v：98％/2％)氛围中灼烧3小时；

步骤5)冷却，湿法球磨2小时，水洗2次，烘干即得所述烧结物。

本发明的有益效果是：通过对特种沥青配方进行优化，在微观程度上改进沥青的内部结构，添加的聚氨酯树脂和聚硅氧烷树脂可有效增加沥青混合料的耐候性、粘结强度和韧性，添加的碳纤维可增加沥青混合料的结构强度和耐高低温性能，添加的促进剂相对于传统的硫粉、胺类、咪唑类促进剂，具有更高的耐热稳定性，同时，添加的金属氧化物或烧结物，可增加沥青的抗老化、抗腐蚀、抗开裂性能，能够大大提高沥青路面的使用寿命。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

本案提出一种含砂雾封层所使用的特种沥青混合料，其包括以下重量份的材料：

其中，促进剂为硫代乙酰胺或环丁砜。

乳化沥青是现有技术，它由基质沥青、乳化剂和水组成，乳化沥青的具体成分不受限制。填充油可优选选自机油、重油或其组合，填充油的要求不高，可使用废旧回收的机油或重油。

聚氨酯树脂和聚硅氧烷树脂都是热固性树脂。聚氨酯树脂可以改善沥青的韧性、耐磨损性、耐老化性、高稳定性和粘结性能，同时，它的多孔结构还可调节沥青的针入度，并具有一定的吸音作用。考虑到它与沥青的相容性问题，聚氨酯树脂的添加量和聚氨酯树脂的数均分子量均应被限制；若聚氨酯树脂的添加量小于4重量份，则不足以使得最终的沥青混合料的韧性、耐磨损性、耐老化性、高稳定性和粘结性能得到明显提高；若聚氨酯树脂的添加量大于6重量份，则会增加沥青体系对它的溶解压力，并增加最终沥青混合料的针入度。聚氨酯树脂的数均分子量应被限制，其优选为12000～14000g/mol；若聚氨酯树脂的数均分子量小于12000g/mol，则导致其黏度下降，从而影响了其与沥青混合体系的粘结强度和粘结稳定性，并使得最终的沥青混合料的针入度上升；若聚氨酯树脂的数均分子量大于14000g/mol，则使得少量聚氨酯树脂易从沥青体系中析出，或是增加了聚氨酯树脂与沥青的混匀难度。

聚硅氧烷树脂可调节沥青混合料的柔韧性和强度，可明显提高沥青混合料的耐热性、耐热开裂和耐冷开裂性。在一般情况下，聚硅氧烷树脂和乳化沥青的互溶性不佳，因此，在本案提出的上述特种沥青混合料的配方中，在其他配方成分种类、含量不变的情况下，聚硅氧烷树脂的添加量须被限制。若聚硅氧烷树脂的添加量小于8重量份，则会影响最终沥青混合料的耐热性、耐热开裂和耐冷开裂性；若聚硅氧烷树脂的添加量大于10重量份，则会打破聚硅氧烷树脂在沥青体系中的溶解平衡，使得聚硅氧烷树脂从沥青体系中析出，从而影响了沥青混合料的品质。不仅如此，聚硅氧烷树脂的数均分子量也不是任意选择的，该值优选为1400～1600g/mol。若聚硅氧烷树脂的数均分子量小于1400g/mol，则聚硅氧烷树脂由于分子量的下降，其粘结性能降低，导致其耐冷开裂性能降低；若聚硅氧烷树脂的数均分子量大于1600g/mol，则聚硅氧烷树脂由于分子量的升高，其柔韧性下降，热固后硬度增加，导致其耐热开裂性能受到影响。

碳纤维机械强度高，无蠕变，热膨胀系数小，散热快。它用于改善沥青时，可提高沥青混合料的耐高温、耐疲劳性和耐腐蚀性。但碳纤维的添加量不是随意设定的，若碳纤维的添加量小于5重量份，则沥青混合料的耐疲劳性和耐腐蚀性能提升不明显，若碳纤维的添加量大于7重量份，则会增加沥青混合料的生产成本。

传统的促进剂主要是硫粉、胺类、咪唑类有机物，它们主要是一种稳定交联剂，但传统促进剂在对沥青耐热稳定性和结构稳定性方面尚有一段可进步空间，本案对促进剂进行了改进，当采用硫代乙酰胺或环丁砜作促进剂后，可提高沥青的抗剥离性能，沥青冷却凝固后的结构稳定性和韧性得到较大提升，同时对耐热稳定性也有小幅提高。

作为本方案的改进，在上述沥青混合料的基础配方中还可额外加入以下重量份的材料：

其中，氧化铍、氧化锆、氧化镁、氧化硼和氧化硅的粒径优选为150～200nm。添加这些纳米级的金属氧化物后，沥青混合料的性能得到进一步提升，进一步的说，主要是提高了沥青混合料凝固后的使用寿命，更具体的说，是提高了沥青的耐低温开裂性能和耐高温软化性能，使得沥青在极限气候下依然能保持不膨胀，不收缩，不开裂。在上述基础配方配比不变的情况下，这些金属氧化物的添加量应被限制，同时考虑到实际有效的应用结果和制造成本，这些金属氧化物的粒径也应被限制。

作为本方案的另一改进，在上述沥青混合料的基础配方中还可额外加入4～9重量份的烧结物，该烧结物由以下方法制得：

步骤1)分别称取1～2重量份的氧化铍、0.5～1.5重量份的氧化锆、0.5～1.5重量份的氧化镁、1.5～2.5重量份的氧化硼和0.5～1.5重量份的氧化硅；

步骤2)混匀，研磨1小时，得到混合粉末；

步骤3)将混合粉末在350℃下预热1小时；

步骤4)将混合粉末在1000℃下，氮气/氢气(v/v：98％/2％)氛围中灼烧3小时；

步骤5)冷却，湿法球磨2小时，水洗2次，烘干即得烧结物。

本案当将上述改进的方案中的金属氧化物先制成烧结物后，再添加入基础配方中，发现该方案对沥青的改进效果更佳。

下表列出一些具体的实施例：

实施例1

实施例2

实施例3

实施例4

实施例5

实施例6

乳化沥青

100g

100g

100g

100g

100g

100g

聚氨酯树脂

4g

6g

4g

6g

4g

6g

聚氨酯树脂分子量/g/mol

12000

14000

12000

14000

12000

14000

聚硅氧烷树脂

8g

10g

8g

10g

8g

10g

聚硅氧烷树脂分子量/g/mol

1400

1600

1400

1600

1400

1600

碳纤维

5g

7g

5g

7g

5g

7g

硫代乙酰胺/环丁砜

2g

4g

2g

4g

2g

4g

丁苯胶液

13g

15g

13g

15g

13g

15g

填充油

6g

8g

6g

8g

6g

8g

氧化铍

0

0

1g

2g

0

0

氧化锆

0

0

0.5g

1.5g

0

0

氧化镁

0

0

0.5g

1.5g

0

0

氧化硼

0

0

1.5g

2.5g

0

0

氧化硅

0

0

0.5g

1.5g

0

0

烧结物

0

0

0

0

4g

9g

下表是实施例1～6的性能测试结果：

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	测试方法
								针入度25℃、100g、5s(0.1mm)	32.2	31.6	30.5	29.9	29.6	28.8	T0604-2000
延度5℃(cm)	42.7	43.4	48.2	49.3	51.6	53.1	T0605-1993
								软化点(℃)	101	102	106	107	111	112	T0606-2000
粘度175℃(mPa·s)	2068	2124	2087	2133	2089	2130	T0625-2000
								弹性恢复25℃(％)	93	94	95	95	96	97	T0662-2000

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (7)

1.一种含砂雾封层所使用的特种沥青混合料，其包括以下重量份的材料：

其中，所述促进剂为硫代乙酰胺或环丁砜。

2.根据权利要求1所述的含砂雾封层所使用的特种沥青混合料，其特征在于，所述聚硅氧烷树脂的数均分子量为1400～1600g/mol。

3.根据权利要求1所述的含砂雾封层所使用的特种沥青混合料，其特征在于，所述聚氨酯树脂的数均分子量为12000～14000g/mol。

4.根据权利要求1所述的含砂雾封层所使用的特种沥青混合料，其特征在于，所述填充油选自机油、重油或其组合。

5.根据权利要求1所述的含砂雾封层所使用的特种沥青混合料，其特征在于，还包括以下重量份的材料：

6.根据权利要求5所述的含砂雾封层所使用的特种沥青混合料，其特征在于，所述氧化铍、氧化锆、氧化镁、氧化硼和氧化硅的粒径为150～200nm。

7.根据权利要求1所述的含砂雾封层所使用的特种沥青混合料，其特征在于，还包括4～9重量份的烧结物，所述烧结物由以下方法制得：

步骤1)分别称取1～2重量份的氧化铍、0.5～1.5重量份的氧化锆、0.5～ 1.5重量份的氧化镁、1.5～2.5重量份的氧化硼和0.5～1.5重量份的氧化硅；

步骤2)混匀，研磨1小时，得到混合粉末；

步骤3)将混合粉末在350℃下预热1小时；

步骤4)将混合粉末在1000℃下，氮气/氢气(v/v:98％/2％)氛围中灼烧3小时；

步骤5)冷却，湿法球磨2小时，水洗2次，烘干即得所述烧结物。