CN105348827A - 一种溶剂型冷补沥青液及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种溶剂型冷补沥青液及其制备工艺，按重量份计，包括以下物质：石油沥青100份，稀释剂10～15份，重油10～15份，溶剂油10～15份，增粘剂1～5份，补强剂1～5份，表面活性剂0.2～0.8份以及抗剥落剂0.5～0.8份，以上物质分别形成预聚体再混合均匀，使得到的冷补液具有良好的分散性，利于提高所得的冷补沥青液的稳定性，储存稳定性优良，其中采用的增粘剂、补强剂和抗剥落剂可提高沥青的粘附性和补强效果，表面活性剂能显著改善沥青的流动性，使用时可以直接与集料拌合制备成冷补沥青混合料，对路面坑槽进行修补，拌合过程中无需加热，制得的冷补沥青混合料具有非常好的初始及成型强度、抗水损性，同时其施工和易性也较好。
Description
【技术领域】
本发明涉及路面坑槽修补材料领域，尤其涉及一种溶剂型冷补沥青液及其制备工艺。
【背景技术】
我国超过90％的高速公路都采用了沥青路面，但随交通业的发展，交通量与日俱增，路面就会不可避免的出现坑槽破坏。以往的道路修补材料主要有热拌沥青混合料、乳化沥青混合料和冷再生混合料。但这几种修补料受季节和施工条件限制大，施工时需要加热、污染环境且影响施工人员身体健康，不能储存、不能及时修补路面破损等。因此，传统方法对道路养护受到多方面限制。
冷补沥青混合料可以在常温和低温情况下对路面坑槽进行修补，具有不受天气季节影响，节约能源，降低污染等优点，因此在沥青路面养护方面有着广泛的前景。但是目前常用的LBR冷补添加剂所制成的冷补沥青混合料粘滞性和流动性较差，强度较差。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种溶剂型冷补沥青液及其制备工艺，制得的冷补沥青液能够储存且施工无需加热。
为了达到上述目的，本发明冷补沥青液采用如下技术方案：
按重量份计，包括以下物质：
石油沥青100份，稀释剂10～15份，重油10～15份，溶剂油10～15份，增粘剂1～5份，补强剂1～5份，表面活性剂0.2～0.8份以及抗剥落剂0.5～0.8份。
进一步地，所述的石油沥青为70#道路石油沥青或90#道路石油沥青。
进一步地，所述的稀释剂为10#柴油、0#柴油、-10#柴油或航空煤油。
进一步地，所述的溶剂油采用C1-C10芳烃溶剂油中的一种。
进一步地，所述的增粘剂采用古马隆树脂和C5芳烃石油树脂中的一种或两种任意比例的混合物。
进一步地，所述的补强剂采用木质纤维素或硅灰石粉。
进一步地，所述的表面活性剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚或十八烷基三甲基氯化铵。
进一步地，所述的抗剥落剂采用PA-1型抗剥落剂、AMR-Ⅱ型抗剥落剂或HT-09型抗剥落剂。
本发明冷补沥青液的制备工艺采用如下技术方案：包括以下步骤：
(1)按重量份计，将100份石油沥青加热至熔融状态，然后向其中添加10～15份稀释剂，混合均匀制成预聚体A；
(2)将10～15份重油升温至75～85℃，加入1～5份增粘剂，混合均匀制成预聚体B；
(3)将10～15份溶剂油升温至45～55℃，按照顺序依次加入1～5份补强剂、0.2～0.8份表面活性剂和0.5～0.8份抗剥落剂，混合均匀制成预聚体C；
(4)将预聚体A、预聚体B和预聚体C混合均匀，制成溶剂型冷补沥青液。
进一步地，混合均匀均是利用转速为1500～3000r/min的高速剪切机进行搅拌，且步骤(1)、步骤(2)和步骤(4)中均搅拌10min，步骤(3)中搅拌时间为12～20min。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
本发明的冷补沥青液中采用的增粘剂、补强剂和抗剥落剂可显著提高沥青的粘附性和补强效果，表面活性剂能显著改善沥青的流动性，使冷补沥青液具有非常好的粘滞性和流动性，粘度可达1.7Pa.s，流动性达到230s；性能稳定，储存稳定性优良，长期储存时不会发生性能改变，3天挥发仅造成0.27％的质量损失，且储存前后粘度差仅为0.025Pa.s，均明显优于已有的LBR冷补添加剂，所以本发明使用时可以直接与集料拌合制备成冷补沥青混合料，对路面坑槽进行修补，在进行坑槽修补时可实现随用随取，是一种性能稳定的道路修补材料，能够有效节约能源。同时拌合过程中无需加热，可采用冷拌工艺，方便快捷，施工时无污染，无需长时间封闭交通等；而且本发明制得的冷补沥青混合料具有非常好的初始及成型强度、抗水损性，同时其施工和易性也较好，具有优良的高温稳定性、低温抗裂性和强度。
本发明的制备工艺简单，先将石油沥青用稀释剂进行稀释制备成预聚体A；然后将树脂溶于重油中制备成预聚体B；最后将添加剂与溶剂油均匀混合制备成预聚体C；最后将预聚体A与预聚体B、预聚体C利用高速剪切机均匀混合制备成溶剂型冷补沥青液，分别形成预聚体，有利于各添加成分均匀混合，使得到的冷补液具有良好的分散性，利于提高所得的冷补沥青液的稳定性。
【具体实施方式】
本发明冷补沥青液按重量份计，包括以下物质：
石油沥青100份，稀释剂10～15份，重油10～15份，溶剂油10～15份，增粘剂1～5份，补强剂1～5份，表面活性剂0.2～0.8份，抗剥落剂0.5～0.8份。
其中：石油沥青为70#道路石油沥青或90#道路石油沥青，性能满足“道路石油沥青技术”要求；稀释剂为10#柴油、0#柴油、-10#柴油或航空煤油；溶剂油采用C1-C10芳烃溶剂油中的一种；增粘剂采用古马隆树脂和C5芳烃石油树脂中的一种或两种任意比例的混合物；补强剂采用木质纤维素或硅灰石粉；表面活性剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚或十八烷基三甲基氯化铵；抗剥落剂都为非胺类有机化合物，采用PA-1型抗剥落剂、AMR-Ⅱ型抗剥落剂或HT-09型抗剥落剂。
本发明的制备工艺包括以下步骤：
(1)按重量份计，将100份石油沥青加热至熔融状态，然后向其中添加10～15份稀释剂，混合均匀制成预聚体A；
(2)将10～15份重油在反应釜中升温至75～85℃，加入1～5份增粘剂，混合均匀制成预聚体B；
(3)将10～15份溶剂油升温至45～55℃，按照顺序依次加入1～5份补强剂、0.2～0.8份表面活性剂和0.5～0.8份抗剥落剂，混合均匀制成预聚体C；
(4)将预聚体A、预聚体B和预聚体C混合均匀，制成溶剂型冷补沥青液。
以上混合料均是利用高速剪切机进行搅拌混合，转速为1500～3000r/min，且步骤(1)、步骤(2)和步骤(4)中均搅拌10min，步骤(3)中由于加入添加剂过多，为混合均匀，搅拌时间采用12～20min。
本发明冷补沥青液的使用方法为：将溶剂型冷补沥青液搅拌均匀后，直接与集料搅拌均匀制成冷补沥青混合料，其中冷补沥青液与集料的质量比为(4.05～4.15)：100，最后可将其修补到路面坑槽破损处，充分压实并达到《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004)规定的标准后可直接开放交通。
下面利用实施例对本发明作进一步阐述：
实施例1：
(1)制备预聚体A按照所述的重量份，将100份70#石油沥青加热至熔融状态，然后向其中添加10份10#柴油，利用转速为2000r/min的高速剪切机将沥青稀释，时间约为10min，制成预聚体A；
(2)制备预聚体B按照所述的重量份，将10份重油在反应釜中升温至80℃，加入1份古马隆树脂，均匀搅拌制成预聚体B，剪切时间约为10min；
(3)制备预聚体C按照所述的重量份，将10份C1芳烃溶剂油在反应釜中升温至50℃，按照顺序依次加入所述重量份的1份木质纤维素、0.2份脂肪醇聚氧乙烯醚和0.5份PA-1型抗剥落剂，均匀搅拌制成预聚体C，剪切时间约为15min；
(4)制备溶剂型冷补沥青液将上述预聚体A、B、C的混合物在反应釜中均匀搅拌，时间约为10min，制成冷补沥青液。
将本实施例制得的冷补沥青液与常规LBR冷补添加剂分别进行性能测定，其数据如下表1所示：
表1溶剂型冷补沥青液性能指标
由上可知，本发明溶剂型沥青液与市场上已有的LBR冷补添加剂相比，所制成的冷补沥青混合料粘滞性和流动性更好，初始及成型强度、施工和易性更好，高温抗车辙稳定性更优，低温抗裂性、抗水损性相当，经济效益更好。因此更能适用于目前我国沥青路面养护工作中。
实施例2：
(1)制备预聚体A按照所述的重量份，将100份90#石油沥青加热至熔融状态，然后向其中添加10份0#柴油，利用转速为2000r/min的高速剪切机将沥青稀释，时间约为10min，制成预聚体A；
(2)制备预聚体B按照所述的重量份，将10份重油在反应釜中升温至80℃，加入1份C5芳烃石油树脂，均匀搅拌制成预聚体B，剪切时间约为10min；
(3)制备预聚体C按照所述的重量份，将13份C2芳烃溶剂油在反应釜中升温至50℃，按照顺序依次加入所述重量份的3份硅灰石粉、0.5份十八烷基三甲基氯化铵和0.5份AMR-Ⅱ型抗剥落剂，均匀搅拌制成预聚体C，剪切时间约为15min；
(4)制备溶剂型冷补沥青液将上述预聚体A、B、C的混合物在反应釜中均匀搅拌，时间约为10min，制成冷补沥青液。
将实施例1、实施例2的冷补沥青液和已有的LBR冷补添加剂分别制成冷补沥青混合料，所制成的冷补沥青混合料性能及其它数据见表2至表10：
表2冷补沥青混合料的初始及成型强度
表3冷补沥青混合料粘聚性及挥发性试验
表4冷补沥青混合料粘附性试验结果
表5冷补沥青混合料浸水马歇尔试验结果
注：A、B、C分别表示实施例1的冷补沥青液制得的冷补沥青混合料、实施例2的冷补沥青液制得的冷补沥青混合料、LBR冷补添加剂制得的冷补沥青混合料。
表6冷补沥青混合料冻融劈裂试验结果
表7冷补沥青混合料车辙试验结果
表8溶剂型冷补液和LBR冷补添加剂储存稳定性试验结果
表9生产1t冷补料所需各材料用量
表10生产1t冷补料所需各材料费用及总费用
数据分析可知，由实施例1和实施例2的溶剂型冷补沥青液制成的冷补沥青混合料和LBR冷补添加剂所制成的冷补沥青混合料相比，初始稳定度分别提高了6.37％、4.9％；成型稳定度分别提高了21.44％、21.11％；粘聚性分别提高了41.67％、48.25％，粘附性均提高了一个等级；残留稳定度均满足热拌料施工规范中大于75％的要求；冻融劈裂试验结果满足热拌料施工规范中大于70％的规定，三者水稳性相当；40℃动稳定度分别提高了30.77％、52.83％，60℃动稳定度分别提高了5.95％、9.70％；储存稳定性分别提高了44.44％、28.89％；生产每吨冷补混合料总费用分别减少了18.00％、13.86％。
实施例3：
(1)制备预聚体A按照所述的重量份，将100份70#石油沥青加热至熔融状态，然后向其中添加10份-10#柴油，利用转速为2000r/min的高速剪切机将沥青稀释，时间约为10min，制成预聚体A；
(2)制备预聚体B按照所述的重量份，将10份重油在反应釜中升温至85℃，加入1份古马隆树脂和C5芳烃石油树脂的混合物，均匀搅拌制成预聚体B，剪切时间约为10min；
(3)制备预聚体C按照所述的重量份，将15份C3芳烃溶剂油在反应釜中升温至55℃，按照顺序依次加入所述重量份的3份木质纤维素、0.5份脂肪醇聚氧乙烯醚和0.5份HT-09型抗剥落剂，均匀搅拌制成预聚体C，剪切时间约为20min；
(4)制备溶剂型冷补沥青液将上述预聚体A、B、C的混合物在反应釜中均匀搅拌，时间约为10min，制成冷补沥青液。
实施例4：
(1)制备预聚体A按照所述的重量份，将100份90#石油沥青加热至熔融状态，然后向其中添加10份航空煤油，利用转速为2000r/min的高速剪切机将沥青稀释，时间约为10min，制成预聚体A；
(2)制备预聚体B按照所述的重量份，将13份重油在反应釜中升温至78℃，加入3份古马隆树脂，均匀搅拌制成预聚体B，剪切时间约为10min；
(3)制备预聚体C按照所述的重量份，将15份C4芳烃溶剂油在反应釜中升温至53℃，按照顺序依次加入所述重量份的5份硅灰石粉、0.8份十八烷基三甲基氯化铵和0.8份PA-1型抗剥落剂，均匀搅拌制成预聚体C，剪切时间约为16min；
(4)制备溶剂型冷补沥青液将上述预聚体A、B、C的混合物在反应釜中均匀搅拌，时间约为10min，制成冷补沥青液。
实施例5：
(1)制备预聚体A按照所述的重量份，将100份70#石油沥青加热至熔融状态，然后向其中添加15份10#柴油，利用转速为2000r/min的高速剪切机将沥青稀释，时间约为10min，制成预聚体A；
(2)制备预聚体B按照所述的重量份，将13份重油在反应釜中升温至82℃，加入3份C5芳烃石油树脂，均匀搅拌制成预聚体B，剪切时间约为10min；
(3)制备预聚体C按照所述的重量份，将15份C5芳烃溶剂油在反应釜中升温至48℃，按照顺序依次加入所述重量份的5份木质纤维素、0.8份脂肪醇聚氧乙烯醚和0.8份AMR-Ⅱ型抗剥落剂，均匀搅拌制成预聚体C，剪切时间约为18min；
(4)制备溶剂型冷补沥青液将上述预聚体A、B、C的混合物在反应釜中均匀搅拌，时间约为10min，制成冷补沥青液。
实施例6：
(1)制备预聚体A按照所述的重量份，将100份90#石油沥青加热至熔融状态，然后向其中添加15份0#柴油，利用转速为2000r/min的高速剪切机将沥青稀释，时间约为10min，制成预聚体A；
(2)制备预聚体B按照所述的重量份，将13份重油在反应釜中升温至75℃，加入3份古马隆树脂和C5芳烃石油树脂的混合物，均匀搅拌制成预聚体B，剪切时间约为10min；
(3)制备预聚体C按照所述的重量份，将13份C6芳烃溶剂油在反应釜中升温至45℃，按照顺序依次加入所述重量份的1份硅灰石粉、0.2份十八烷基三甲基氯化铵和0.8份HT-09型抗剥落剂，均匀搅拌制成预聚体C，剪切时间约为12min；
(4)制备溶剂型冷补沥青液将上述预聚体A、B、C的混合物在反应釜中均匀搅拌，时间约为10min，制成冷补沥青液。
实施例7：
(1)制备预聚体A按照所述的重量份，将100份70#石油沥青加热至熔融状态，然后向其中添加15份-10#柴油，利用转速为2000r/min的高速剪切机将沥青稀释，时间约为10min，制成预聚体A；
(2)制备预聚体B按照所述的重量份，将15份重油在反应釜中升温至80℃，加入5份古马隆树脂，均匀搅拌制成预聚体B，剪切时间约为10min；
(3)制备预聚体C按照所述的重量份，将13份C7芳烃溶剂油在反应釜中升温至50℃，按照顺序依次加入所述重量份的3份木质纤维素、0.5份脂肪醇聚氧乙烯醚和0.5份PA-1型抗剥落剂，均匀搅拌制成预聚体C，剪切时间约为15min；
(4)制备溶剂型冷补沥青液将上述预聚体A、B、C的混合物在反应釜中均匀搅拌，时间约为10min，制成冷补沥青液。
实施例8：
(1)制备预聚体A按照所述的重量份，将100份90#石油沥青加热至熔融状态，然后向其中添加15份航空煤油，利用转速为2500r/min的高速剪切机将沥青稀释，时间约为10min，制成预聚体A；
(2)制备预聚体B按照所述的重量份，将15份重油在反应釜中升温至80℃，加入5份C5芳烃石油树脂，均匀搅拌制成预聚体B，剪切时间约为10min；
(3)制备预聚体C按照所述的重量份，将15份C8芳烃溶剂油在反应釜中升温至50℃，按照顺序依次加入所述重量份的5份硅灰石粉、0.8份十八烷基三甲基氯化铵和0.5份AMR-Ⅱ型抗剥落剂，均匀搅拌制成预聚体C，剪切时间约为15min；
(4)制备溶剂型冷补沥青液将上述预聚体A、B、C的混合物在反应釜中均匀搅拌，时间约为10min，制成冷补沥青液。
实施例9：
(1)制备预聚体A按照所述的重量份，将100份70#石油沥青加热至熔融状态，然后向其中添加13份0#柴油，利用转速为1500r/min的高速剪切机将沥青稀释，时间约为10min，制成预聚体A；
(2)制备预聚体B按照所述的重量份，将15份重油在反应釜中升温至80℃，加入5份古马隆树脂和C5芳烃石油树脂的混合物，均匀搅拌制成预聚体B，剪切时间约为10min；
(3)制备预聚体C按照所述的重量份，将10份C9芳烃溶剂油在反应釜中升温至50℃，按照顺序依次加入所述重量份的1份木质纤维素、0.8份脂肪醇聚氧乙烯醚和0.5份HT-09型抗剥落剂，均匀搅拌制成预聚体C，剪切时间约为15min；
(4)制备溶剂型冷补沥青液将上述预聚体A、B、C的混合物在反应釜中均匀搅拌，时间约为10min，制成冷补沥青液。
实施例10：
(1)制备预聚体A按照所述的重量份，将100份90#石油沥青加热至熔融状态，然后向其中添加13份航空煤油，利用转速为3000r/min的高速剪切机将沥青稀释，时间约为10min，制成预聚体A；
(2)制备预聚体B按照所述的重量份，将15份重油在反应釜中升温至80℃，加入3份古马隆树脂和C5芳烃石油树脂的混合物，均匀搅拌制成预聚体B，剪切时间约为10min；
(3)制备预聚体C按照所述的重量份，将10份C10溶剂油在反应釜中升温至50℃，按照顺序依次加入所述重量份的1份硅灰石粉、0.5份十八烷基三甲基氯化铵和0.5份AMR-Ⅱ型抗剥落剂，均匀搅拌制成预聚体C，剪切时间约为15min；
(4)制备溶剂型冷补沥青液将上述预聚体A、B、C的混合物在反应釜中均匀搅拌，时间约为10min，制成冷补沥青液。
本发明先将石油沥青用稀释剂进行稀释制备成预聚体A；然后将树脂溶于重油中制备成预聚体B；最后将添加剂与溶剂油均匀混合制备成预聚体C；最后将预聚体A与预聚体B、预聚体C利用高速剪切机均匀混合制备成溶剂型冷补沥青液。再将冷补沥青液与矿料搅拌均匀，制备成冷补沥青混合料，用于路面坑槽修补，不需加热处理就可直接与矿料进行拌合施工，同时不需封闭交通、不需使用大量机械、不污染环境、能够在低温及雨雪环境施工，且能储存、开放交通快。该产品制备过程简单，容易生产，科学合理，随用随取，方便快捷，能适宜不同季节，制备成的冷补沥青混合料节能环保，还具有如下优点：
(1)本发明中采用的增粘剂、补强剂和抗剥落剂可显著提高沥青的粘附性和补强效果，表面活性剂能显著改善沥青的流动性，使冷补沥青液具有非常好的粘滞性和流动性。
(2)本发明的冷补沥青液的制备工艺简单，只需使用高速剪切机对其进行均匀搅拌即可制成，且其性能稳定，储存稳定性优良，长期储存时不会发生性能改变，制备冷补沥青混合料可随时取用。
(3)本发明的冷补沥青液制备冷补沥青混合料时无需加热，可采用冷拌工艺，方便快捷，施工时无污染，无需长时间封闭交通等；在进行路面修补时可根据路面坑槽状态，确定所需冷补沥青混合料的用量，随用随取，不浪费料，多余料可储存，节约能源。
(4)本发明的冷补沥青液制备的冷补沥青混合料储存稳定性优良，储存时间长且性能稳定，在进行坑槽修补时可实现随用随取，是一种性能稳定的道路修补材料。
(5)其拌合而成的冷补沥青混合料具有非常好的初始及成型强度、抗水损性，同时其施工和易性也较好。即本发明的冷补沥青液制备而成的冷补沥青混合料具有优良的高温稳定性、低温抗裂性、抗水损性和强度。
Claims (10)
1.一种溶剂型冷补沥青液，其特征在于：按重量份计，包括以下物质：
石油沥青100份，稀释剂10～15份，重油10～15份，溶剂油10～15份，增粘剂1～5份，补强剂1～5份，表面活性剂0.2～0.8份以及抗剥落剂0.5～0.8份。
2.根据权利要求1所述的一种溶剂型冷补沥青液，其特征在于：所述的石油沥青为70#道路石油沥青或90#道路石油沥青。
3.根据权利要求1所述的一种溶剂型冷补沥青液，其特征在于：所述的稀释剂为10#柴油、0#柴油、-10#柴油或航空煤油。
4.根据权利要求1所述的一种溶剂型冷补沥青液，其特征在于：所述的溶剂油采用C1-C10芳烃溶剂油中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种溶剂型冷补沥青液，其特征在于：所述的增粘剂采用古马隆树脂和C5芳烃石油树脂中的一种或两种任意比例的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种溶剂型冷补沥青液，其特征在于：所述的补强剂采用木质纤维素或硅灰石粉。
7.根据权利要求1所述的一种溶剂型冷补沥青液，其特征在于：所述的表面活性剂采用脂肪醇聚氧乙烯醚或十八烷基三甲基氯化铵。
8.根据权利要求1所述的一种溶剂型冷补沥青液，其特征在于：所述的抗剥落剂采用PA-1型抗剥落剂、AMR-Ⅱ型抗剥落剂或HT-09型抗剥落剂。
9.一种溶剂型冷补沥青液的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按重量份计，将100份石油沥青加热至熔融状态，然后向其中添加10～15份稀释剂，混合均匀制成预聚体A；
(2)将10～15份重油升温至75～85℃，加入1～5份增粘剂，混合均匀制成预聚体B；
(3)将10～15份溶剂油升温至45～55℃，按照顺序依次加入1～5份补强剂、0.2～0.8份表面活性剂和0.5～0.8份抗剥落剂，混合均匀制成预聚体C；
(4)将预聚体A、预聚体B和预聚体C混合均匀，制成溶剂型冷补沥青液。
10.根据权利要求9所述的一种溶剂型冷补沥青液的制备工艺，其特征在于：混合均匀均是利用转速为1500～3000r/min的高速剪切机进行搅拌，且步骤(1)、步骤(2)和步骤(4)中均搅拌10min，步骤(3)中搅拌时间为12～20min。
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