CN105802259B - 一种ca砂浆用高耐候性乳化沥青及其制备方法 - Google Patents

一种ca砂浆用高耐候性乳化沥青及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CA砂浆用高耐候性乳化沥青，以重量份计，包括以下组分：沥青40‑60份，SBR 1‑3份，SBS 1.5‑4份，SIS 0.5‑1.5份，乳化剂2‑4份，蔗糖0.5‑1份，羧甲基纤维素钠0.1‑0.5份，羟甲基纤维素醚0.25‑0.8份，聚羧酸系减水剂0.5‑0.8份，二烷基二硫代磷酸锌0.3‑0.5份，明胶2‑5份，流变助剂1‑2份，pH调节剂0.5‑1.2份，去离子水20‑30份。本发明还公开了该CA砂浆用高耐候性乳化沥青的制备方法。本发明公开的CA砂浆用高耐候性乳化沥青可以有效提高沥青乳化液的耐高温抗低温能力，耐候性能优异，与水泥的相容性好，稳定性优异，且其制备方法简单，工艺条件温和，生产成本低。

Description

一种CA砂浆用高耐候性乳化沥青及其制备方法
技术领域：
本发明涉及道路材料技术领域，具体的涉及一种CA砂浆用高耐候性乳化沥青。
背景技术：
CA砂浆，即水泥沥青砂浆，由乳化沥青、水泥、骨料和水等混合而成，是一种介于水泥基和沥青基材料之间的半刚性胶凝材料。作为缓冲填充材料，既是有一定的弹性，又是有一定的强度。水泥砂浆强度高但弹性不足，沥青弹性好但强度不足，且受温度影响大。而砂浆固化后，既能提供无碴轨道结构所需的必要强度，又能为结构提供一定的弹性，在无碴轨道结构中起着重要的作用，因其良好的工作性能，已逐渐成为无碴轨道道床材料的最佳选择。
板式轨道的关键是CA砂浆，而CA砂浆的关键是乳化沥青乳剂，因此，乳化沥青乳剂的质量决定着CA砂浆的质量，CA砂浆的核心技术决定着板式轨道应用的成败。沥青是沥青乳剂的基本组成成分，沥青中各组分的含量对沥青乳化的难易及乳化后性能的影响很大，并随着针入度变化、化学结构和胶体结构的不同有较大差别。研究认为：直接采用常规沥青乳剂和水泥混合不能得到适于注入和达到流动性等指标的CA砂浆，故需要对沥青进行改性。
中国专利(200910099084.8)公开了一种CA砂浆用高粘乳化沥青，其包括沥青、改性剂、乳化剂、稳定剂、添加剂和水，改性剂为SBS与SBR的混合物，乳化剂为阳离子型乳化剂和非离子型乳化剂的混合物。该乳化沥青配方设计合理，能有效提高沥青乳化液耐高温抗低温能力。但是其稳定性不好，耐候性差，且与水泥的相容性不好。
发明内容：
本发明的目的是提供一种CA砂浆用高耐候性乳化沥青，其可以有效提高沥青乳化液的耐高温抗低温能力，耐候性能优异，与水泥的相容性好，稳定性优异。
本发明的另一个目的是提供该CA砂浆用高耐候性乳化沥青的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种CA砂浆用高耐候性乳化沥青，以重量份计，包括以下组分：
沥青40-60份，SBR 1-3份，
SBS 1.5-4份，SIS 0.5-1.5份，
乳化剂2-4份，蔗糖0.5-1份，
羧甲基纤维素钠0.1-0.5份，
羟甲基纤维素醚0.25-0.8份，
聚羧酸系减水剂0.5-0.8份，
二烷基二硫代磷酸锌0.3-0.5份，
明胶2-5份，流变助剂1-2份，
pH调节剂0.5-1.2份，
去离子水20-30份。
作为上述技术方案的优选，一种CA砂浆用高耐候性乳化沥青，以重量份计，包括以下组分：
沥青55份，SBR 1.5份，
SBS 2份，SIS 1.2份，
乳化剂3份，蔗糖0.7份，
羧甲基纤维素钠0.35份，
羟甲基纤维素醚0.5份，
聚羧酸系减水剂0.55份，
二烷基二硫代磷酸锌0.4份，
明胶2份，流变助剂1.2份，
pH调节剂1.2份，
去离子水25份。
作为上述技术方案的优选，所述SBR的固含量为30-50％。
作为上述技术方案的优选，所述乳化剂为阳离子型乳化剂、非离子型乳化剂、阴离子型乳化剂的混合物，三者质量比为2:1-3:1。
作为上述技术方案的优选，所述阳离子型乳化剂为甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、阳离子Gemini乳化剂、中裂阳离子沥青乳化剂BH-Z2中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，所述非离子型乳化剂为硬脂酸聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，所述阴离子型乳化剂为烷基酚聚氧乙烯硫酸钠、壬基酚聚氧乙烯硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，所述流变助剂为聚氨酯类缔合型增稠剂ZJ-T、有机膨润土、硅藻土中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，所述pH调节剂为柠檬酸、水杨酸中的一种或两种混合。
一种CA砂浆用高耐候性乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：
(1)将沥青加入到高速捏合机中，升温至170-190℃，加入SBS、SIS，捏合5-10min，然后转移至研磨机中研磨，得到改性沥青；
(2)将乳化剂、蔗糖、羧甲基纤维素钠、二烷基二硫代磷酸锌、流变助剂和去离子水混合搅拌均匀，继续加入羟甲基纤维素醚、聚羧酸系减水剂和明胶，800W的功率下超声1-3h，然后通过研磨机研磨，加入pH调节剂，混合搅拌均匀，得到乳化液；
(3)将步骤(1)得到的改性沥青和步骤(2)得到的乳化液混合均匀，通过乳化装置制备得到乳化改性沥青；
(4)向步骤(3)得到的乳化改性沥青中加入SBR乳液，通过搅拌和静态混合器混合均匀，得到CA砂浆用高耐候性乳化沥青。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用SBR、SBS、SIS的混合物作为改性剂对基质沥青进行改性，并合理控制SBR、SBS、SIS的比例，使得改性后得到的乳化沥青耐候性好，与水泥的相容性好；
(2)本发明采用聚羧酸系减水剂，并合理添加蔗糖、二烷基二硫代磷酸锌，其与减水剂相互协同，可以使得水泥表面憎水性明显，从而有效提高水泥与沥青乳液的相容性；
(3)明胶的加入使得改性后的乳化沥青耐高温与抗低温性能更为优异，力学性能好，本发明制备的CA砂浆用高耐候性乳化沥青无毒，对环境无害。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种CA砂浆用高耐候性乳化沥青，以重量份计，包括以下组分：
沥青40份，SBR 1份，
SBS 1.5份，SIS 0.5份，
乳化剂2份，蔗糖0.5份，
羧甲基纤维素钠0.1份，
羟甲基纤维素醚0.25份，
聚羧酸系减水剂0.5份，
二烷基二硫代磷酸锌0.3份，
明胶2份，流变助剂1份，
pH调节剂0.5份，
去离子水20份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将沥青加入到高速捏合机中，升温至170℃，加入SBS、SIS，捏合5min，然后转移至研磨机中研磨，得到改性沥青；
(2)将乳化剂、蔗糖、羧甲基纤维素钠、二烷基二硫代磷酸锌、流变助剂和去离子水混合搅拌均匀，继续加入羟甲基纤维素醚、聚羧酸系减水剂和明胶，800W的功率下超声1h，然后通过研磨机研磨，加入pH调节剂，混合搅拌均匀，得到乳化液；
(3)将步骤(1)得到的改性沥青和步骤(2)得到的乳化液混合均匀，通过乳化装置制备得到乳化改性沥青；
(4)向步骤(3)得到的乳化改性沥青中加入SBR乳液，通过搅拌和静态混合器混合均匀，得到CA砂浆用高耐候性乳化沥青。
实施例2
一种CA砂浆用高耐候性乳化沥青，以重量份计，包括以下组分：
沥青60份，SBR 3份，
SBS 4份，SIS 1.5份，
乳化剂4份，蔗糖1份，
羧甲基纤维素钠0.5份，
羟甲基纤维素醚0.8份，
聚羧酸系减水剂0.8份，
二烷基二硫代磷酸锌0.5份，
明胶5份，流变助剂2份，
pH调节剂1.2份，
去离子水30份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将沥青加入到高速捏合机中，升温至190℃，加入SBS、SIS，捏合10min，然后转移至研磨机中研磨，得到改性沥青；
(2)将乳化剂、蔗糖、羧甲基纤维素钠、二烷基二硫代磷酸锌、流变助剂和去离子水混合搅拌均匀，继续加入羟甲基纤维素醚、聚羧酸系减水剂和明胶，800W的功率下超声3h，然后通过研磨机研磨，加入pH调节剂，混合搅拌均匀，得到乳化液；
(3)将步骤(1)得到的改性沥青和步骤(2)得到的乳化液混合均匀，通过乳化装置制备得到乳化改性沥青；
(4)向步骤(3)得到的乳化改性沥青中加入SBR乳液，通过搅拌和静态混合器混合均匀，得到CA砂浆用高耐候性乳化沥青。
实施例3
一种CA砂浆用高耐候性乳化沥青，以重量份计，包括以下组分：
沥青55份，SBR 1.5份，
SBS 2份，SIS 1.2份，
乳化剂3份，蔗糖0.7份，
羧甲基纤维素钠0.35份，
羟甲基纤维素醚0.5份，
聚羧酸系减水剂0.55份，
二烷基二硫代磷酸锌0.4份，
明胶2份，流变助剂1.2份，
pH调节剂1.2份，
去离子水25份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将沥青加入到高速捏合机中，升温至175℃，加入SBS、SIS，捏合6min，然后转移至研磨机中研磨，得到改性沥青；
(2)将乳化剂、蔗糖、羧甲基纤维素钠、二烷基二硫代磷酸锌、流变助剂和去离子水混合搅拌均匀，继续加入羟甲基纤维素醚、聚羧酸系减水剂和明胶，800W的功率下超声1.5h，然后通过研磨机研磨，加入pH调节剂，混合搅拌均匀，得到乳化液；
(3)将步骤(1)得到的改性沥青和步骤(2)得到的乳化液混合均匀，通过乳化装置制备得到乳化改性沥青；
(4)向步骤(3)得到的乳化改性沥青中加入SBR乳液，通过搅拌和静态混合器混合均匀，得到CA砂浆用高耐候性乳化沥青。
实施例4
一种CA砂浆用高耐候性乳化沥青，以重量份计，包括以下组分：
沥青45份，SBR 1.5份，
SBS2份，SIS 0.7份，
乳化剂3份，蔗糖0.6份，
羧甲基纤维素钠0.2份，
羟甲基纤维素醚0.35份，
聚羧酸系减水剂0.6份，
二烷基二硫代磷酸锌0.35份，
明胶3份，流变助剂1.2份，
pH调节剂0.7份，
去离子水22份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将沥青加入到高速捏合机中，升温至180℃，加入SBS、SIS，捏合7min，然后转移至研磨机中研磨，得到改性沥青；
(2)将乳化剂、蔗糖、羧甲基纤维素钠、二烷基二硫代磷酸锌、流变助剂和去离子水混合搅拌均匀，继续加入羟甲基纤维素醚、聚羧酸系减水剂和明胶，800W的功率下超声2h，然后通过研磨机研磨，加入pH调节剂，混合搅拌均匀，得到乳化液；
(3)将步骤(1)得到的改性沥青和步骤(2)得到的乳化液混合均匀，通过乳化装置制备得到乳化改性沥青；
(4)向步骤(3)得到的乳化改性沥青中加入SBR乳液，通过搅拌和静态混合器混合均匀，得到CA砂浆用高耐候性乳化沥青。
实施例5
一种CA砂浆用高耐候性乳化沥青，以重量份计，包括以下组分：
沥青50份，SBR2份，
SBS 3份，SIS 0.9份，
乳化剂3份，蔗糖0.7份，
羧甲基纤维素钠0.3份，
羟甲基纤维素醚0.45份，
聚羧酸系减水剂0.7份，
二烷基二硫代磷酸锌0.4份，
明胶4份，流变助剂1.4份，
pH调节剂0.9份，
去离子水24份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将沥青加入到高速捏合机中，升温至185℃，加入SBS、SIS，捏合8min，然后转移至研磨机中研磨，得到改性沥青；
(2)将乳化剂、蔗糖、羧甲基纤维素钠、二烷基二硫代磷酸锌、流变助剂和去离子水混合搅拌均匀，继续加入羟甲基纤维素醚、聚羧酸系减水剂和明胶，800W的功率下超声2.5h，然后通过研磨机研磨，加入pH调节剂，混合搅拌均匀，得到乳化液；
(3)将步骤(1)得到的改性沥青和步骤(2)得到的乳化液混合均匀，通过乳化装置制备得到乳化改性沥青；
(4)向步骤(3)得到的乳化改性沥青中加入SBR乳液，通过搅拌和静态混合器混合均匀，得到CA砂浆用高耐候性乳化沥青。
实施例6
一种CA砂浆用高耐候性乳化沥青，以重量份计，包括以下组分：
沥青55份，SBR 2.5份，
SBS 3.5份，SIS 1.2份，
乳化剂3.5份，蔗糖0.8份，
羧甲基纤维素钠0.4份，
羟甲基纤维素醚0.65份，
聚羧酸系减水剂0.75份，
二烷基二硫代磷酸锌0.45份，
明胶4.5份，流变助剂1.6份，
pH调节剂1.1份，
去离子水26份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将沥青加入到高速捏合机中，升温至190℃，加入SBS、SIS，捏合9min，然后转移至研磨机中研磨，得到改性沥青；
(2)将乳化剂、蔗糖、羧甲基纤维素钠、二烷基二硫代磷酸锌、流变助剂和去离子水混合搅拌均匀，继续加入羟甲基纤维素醚、聚羧酸系减水剂和明胶，800W的功率下超声3h，然后通过研磨机研磨，加入pH调节剂，混合搅拌均匀，得到乳化液；
(3)将步骤(1)得到的改性沥青和步骤(2)得到的乳化液混合均匀，通过乳化装置制备得到乳化改性沥青；
(4)向步骤(3)得到的乳化改性沥青中加入SBR乳液，通过搅拌和静态混合器混合均匀，得到CA砂浆用高耐候性乳化沥青。
将本发明实施例1-6制备得到的CA砂浆用高耐候性乳化沥青进行性能测试，技术性能指标如下：
从上述表格来看，本发明制备得到的CA砂浆用高耐候性乳化沥青，性能优异。

Claims (2)

1.一种CA砂浆用高耐候性乳化沥青，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
沥青55份，SBR 1.5份，
SBS 2份，SIS 1.2份，
乳化剂3份，蔗糖0.7份，
羧甲基纤维素钠0.35份，
羟甲基纤维素醚0.5份，
聚羧酸系减水剂0.55份，
二烷基二硫代磷酸锌0.4份，
明胶2份，流变助剂1.2份，
pH调节剂1.2份，
去离子水25份；
所述SBR的固含量为30-50%；
所述乳化剂为阳离子型乳化剂、非离子型乳化剂、阴离子型乳化剂的混合物，三者质量比为2:1-3:1；
所述阳离子型乳化剂为甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、阳离子Gemini乳化剂、中裂阳离子沥青乳化剂BH-Z2中的一种或多种混合；
所述非离子型乳化剂为脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种混合；
所述阴离子型乳化剂为烷基酚聚氧乙烯硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的一种或多种混合；
所述流变助剂为聚氨酯类缔合型增稠剂ZJ-T、有机膨润土、硅藻土中的一种或多种混合；
所述pH调节剂为柠檬酸、水杨酸中的一种或两种混合。
2.如权利要求1所述的一种CA砂浆用高耐候性乳化沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将沥青加入到高速捏合机中，升温至170-190℃，加入SBS、SIS，捏合5-10min，然后转移至研磨机中研磨，得到改性沥青；
（2）将乳化剂、蔗糖、羧甲基纤维素钠、二烷基二硫代磷酸锌、流变助剂和去离子水混合搅拌均匀，继续加入羟甲基纤维素醚、聚羧酸系减水剂和明胶，800W的功率下超声1-3h，然后通过研磨机研磨，加入pH调节剂，混合搅拌均匀，得到乳化液；
（3）将步骤（1）得到的改性沥青和步骤（2）得到的乳化液混合均匀，通过乳化装置制备得到乳化改性沥青；
（4）向步骤（3）得到的乳化改性沥青中加入SBR乳液，通过搅拌和静态混合器混合均匀，得到CA砂浆用高耐候性乳化沥青。
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