CN106189286A - 排水沥青路面预防性养护材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种排水沥青路面预防性养护材料及其制备方法和应用,属于排水沥青路面养护技术领域。所述排水沥青路面预防性养护材料主要包括沥青、阴离子乳化剂、醇和水，优选还包括SBS改性胶乳、SBR改性胶乳或水性高分子乳液。本发明所述预防性养护材料，具有良好的低温柔韧性及高温稳定性，本身具有较好的粘聚力，与石料及路面粘附性好。作为排水沥青路面的预防性养护材料，可有效防止排水沥青路面的飞散掉粒，提高排水沥青混合料的抗飞散能力，延长排水沥青路面的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种排水沥青路面预防性养护材料及其制备方法和应用，属于排水沥青路面预防性养护技术领域。
背景技术
沥青路面预防性养护主要针对己建的公路系统，延缓道路发生破坏的时间，并保持或提高路用性能，但不增加结构承载力。预防性养护实质上就是一种早期的防御性养护，是路面结构一种补强，在只有表面功能衰减的情况下，为了恢复公路表面的服务功能用的一种周期性的养护措施。
排水沥青路面是一种典型的骨架孔隙结构，在路面内部存在大量的连通空隙，形成充裕的排水网路，雨水可通过此排水网路由路表渗至防水层，再沿道路横坡流向路缘排水沟。虽然此路面结构类型具有排水、抗滑、抗车辙、降噪等诸多性能优势。但由于其大孔隙特征，雨水或杂物长期侵蚀，路面会出现不同程度的损坏。飞散及飞散引发的坑槽是排水沥青路面最容易出现的结构性破坏形式。这种病害的出现会严重影响路面的使用寿命、行车舒适度和安全性。根据经验，一旦局部发生病害，后续的石料飞散会加快，呈现“多米诺效应”。在排水路面的应用推广过程中，行业专家最为关心的就是这种病害的出现和防治问题。
目前，排水沥青路面作为一种新型的路面结构已在国内逐渐推广，但其飞散掉粒等病害问题尚未得到有效解决。
发明内容
本发明旨在提供一种排水沥青路面预防性养护材料及其制备方法和在新型排水沥青路面养护的应用，该排水沥青路面预防性养护材料具有较强的黏聚力和抗剥离能力，良好的低温柔韧性和高温稳定性，可有效降低排水沥青路面的飞散掉粒，提高排水沥青混合料的抗飞散能力，延长排水沥青路面的使用寿命。
一种排水沥青路面预防性养护材料，组分主要包括沥青、阴离子乳化剂、醇和水；优选所述乳化剂为十二烷基磺酸钠、双十二烷基苯基醚二磺酸钠和二丁基萘磺酸钠的一种或多种；优选所述的醇为乙醇、丙醇、异丙醇和叔丁醇中的一种或几种。
按重量份计，优选所述排水沥青路面预防性养护材料组分主要包括沥青40.0-65.0份、阴离子乳化剂0.2-8.0份、醇10.0-20.0份、水24.8-32.0份；更优选所述排水沥青路面预防性养护材料组分主要包括沥青50-60份、阴离子乳化剂1-3份、醇13-18份、水25-30份；
上述排水沥青路面预防性养护材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将水、阴离子乳化剂、醇混合，并在55-65℃(优选60℃)下搅拌，充分溶解为均一乳液；
2)将沥青加热至120-160℃(优选135℃)；
3)将加热后的沥青倒入上述均一乳液中进行乳化，乳化时间为2-5min。
进一步地，优选所述排水沥青路面预防性养护材料组分还包括改性剂
SBS改性胶乳、SBR改性胶乳或水性高分子乳液；所述SBS改性胶乳即苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；SBR改性胶乳即丁苯橡胶；优选所述水性高分子乳液包括水性聚氨酯、水性环氧树脂、水性丙烯酸中的一种。
按重量份计，优选所述排水沥青路面预防性养护材料包括沥青40.0-65.0份、阴离子乳化剂0.2-8.0份、醇10.0-20.0份、水24.8-32.0份，以及SBS改性胶乳3-5份或SBR改性胶乳3-5份；更优选包括沥青50-60份、阴离子乳化剂1-3份、醇13-18份、水25-30份，以及SBS改性胶乳3-5份或SBR改性胶乳3-5份。
上述含有SBS改性胶乳或含有SBR改性胶乳的排水沥青路面预防性养护材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将水、阴离子乳化剂、醇，以及SBS改性胶乳或SBR改性胶乳混合，并在55-65℃(优选60℃)下搅拌，充分溶解为均一乳液；
2)将沥青加热至120-160℃(优选135℃)；
3)将加热后的沥青倒入上述均一乳液中进行乳化，乳化时间为2-5min。
按重量份计，另一种优选所述排水沥青路面预防性养护材料组分包括沥青25.0-65.0份、阴离子乳化剂0.2-8.0份、醇7.0-20.0份、水17.8-32.0份、水性高分子乳液5-50.0份；更优选包括沥青25-35份、阴离子乳化剂0.5-1.5份、醇7-12份、水18.5-25份、水性高分子乳液25-50份；优选所述水性高分子乳液包括水性聚氨酯、水性环氧树脂、水性丙烯酸中的一种；优选水性高分子乳液固含量为50％。
上述含有水性高分子乳液的排水沥青路面预防性养护材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将水、阴离子乳化剂、醇混合，并在55-65℃(优选60℃)下搅拌，充分溶解为均一乳液；
2)将沥青加热至120-160℃(优选135℃)；
3)将加热后的沥青倒入上述均一乳液中进行乳化，乳化时间为2-5min；得沥青基乳液；
4)将上述所得沥青基乳液与水性高分子乳液混合，充分搅拌均匀。
本发明还包括上述排水沥青路面预防性养护材料在新型排水沥青路面预防性养护方面的应用，。
本发明所述排水沥青路面预防性养护材料的施工方法，包括如下步骤：
1)将上述排水沥青路面预防性养护材料充分搅拌混匀(可用电动搅拌机)；
2)采用超薄洒布、超薄涂刷或快速辊刷的方式在排水沥青路面于施工时限内进行施工；施工用量优选为0.5-0.6kg/m2；
3)施工后进行养生，养生时间优选为3-5h。
本发明还包括上述预防性养护材料用于排水沥青路面预防性养护的方法。
本发明所述排水沥青路面预防性养护材料，具有良好的低温柔韧性及高温稳定性，本身具有较强的黏聚力和较强的抗剥离能力，与石料及路面粘附性好。其作为排水沥青路面的预防性养护材料，可有效降低排水沥青路面的飞散掉粒，提高排水沥青混合料的抗飞散能力，延长排水沥青路面的使用寿命。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。如无特殊说明，以下实施例所述水性高分子乳液固含量为50％。
实施例1
本实施例提供一种排水沥青路面预防性养护材料；按重量份计其组分主要包括沥青52.3份，十二烷基磺酸钠2.7份，乙醇17.0份，水28份。
实施例2
本实施例提供一种排水沥青路面预防性养护材料；按重量份计其组分主要包括沥青60.0份，十二烷基磺酸钠2.5份，乙醇11.5份，水26.0份。
实施例3
本实施例提供一种排水沥青路面预防性养护材料；按重量份计其组分包括沥青50.0份，十二烷基磺酸钠2.8份，乙醇14.0份，水30.0份和SBS改性胶乳3.2份。
实施例4
本实施例提供一种排水沥青路面预防性养护材料；按重量份计其组分主要包括沥青50.0份，十二烷基磺酸钠2.8份，乙醇14.0份，水30.0份和SBR改性胶乳3.2份。
实施例5
本实施例提供一种排水沥青路面预防性养护材料；按重量份计其组分包括沥青27份，十二烷基磺酸钠0.9份，乙醇10份，水19份和改性剂水性聚氨酯乳液43.1份。
实施例6
本实施例提供一种排水沥青路面预防性养护材料；按重量份计其组分包括沥青27份，十二烷基磺酸钠0.9份，乙醇10份，水19份和改性剂水性环氧树脂乳液43.1份；
实施例7
本实施例提供一种排水沥青路面预防性养护材料；按重量份计其组分包括沥青27份，十二烷基磺酸钠0.9份，乙醇10份，水19份和改性剂水性丙烯酸乳液43.1份。
实施例8
本实施例提供一种排水沥青路面预防性养护材料，按重量份计其组分主要包括沥青40.0份，双十二烷基苯基醚二磺酸钠0.2份，丙醇10.0份，水24.8份。
实施例9
本实施例提供一种排水沥青路面预防性养护材料，按重量份计其组分主要包括沥青65.0份，二丁基萘磺酸钠8.0份，异丙醇20.0份，水32.0份。
实施例10
本实施例提供一种排水沥青路面预防性养护材料；与实施例6相比，区别点在于，将十二烷基磺酸钠替换为十二烷基磺酸钠与双十二烷基苯基醚二磺酸钠重量等比例混合物，将乙醇替换为叔丁醇。
实施例11
本实施例提供一种排水沥青路面预防性养护材料；与实施例7相比，区别点在于，将十二烷基磺酸钠替换为十二烷基磺酸钠与二丁基萘磺酸钠按重量5比1配制的混合物，将乙醇替换为叔丁醇。
实施例12
实施例1所述的排水沥青路面预防性养护材料，制备方法包括如下步骤：将水、十二烷基磺酸钠、乙醇混合，并在55℃下搅拌，充分溶解为均一乳液；将沥青加热至160℃；将加热后的沥青倒入上述均一乳液中进行乳化，乳化时间为2min。
实施例13
实施例2所述的排水沥青路面预防性养护材料，制备方法包括如下步骤：将水、十二烷基磺酸钠、乙醇混合，并在65℃下搅拌，充分溶解为均一乳液；将沥青加热至120℃；将加热后的沥青倒入上述均一乳液中进行乳化，乳化时间为5min。
实施例14
实施例3所述的排水沥青路面预防性养护材料，制备过程包括如下步骤：首先将水、十二烷基磺酸钠、乙醇、SBS改性胶乳混合，并在60℃下搅拌，充分溶解为均一乳液；再将沥青加热至135℃；最后将加热后的沥青倒入所述均一乳液中进行乳化，乳化时间为5min，即得排水沥青路面预防性养护材料。
实施例15
实施例4所述的排水沥青路面预防性养护材料，制备过程包括如下步骤：首先将水、十二烷基磺酸钠、乙醇、SBR改性胶乳混合，并在60℃下搅拌，充分溶解为均一乳液；再将沥青加热至135℃；最后将加热后的沥青倒入所述均一乳液中进行乳化，乳化时间为5min，即得排水沥青路面预防性养护材料。
实施例16
实施例5所述的排水沥青路面预防性养护材料，制备方法包括如下步骤：将水、十二烷基磺酸钠、乙醇混合，并在55℃下搅拌，充分溶解为均一乳液；将沥青加热至160℃；将加热后的沥青倒入上述均一乳液中进行乳化，乳化时间为5min；得沥青基乳液；将上述所得沥青基乳液与水性聚氨酯乳液混合，充分搅拌均匀。
实施例17
实施例6所述的排水沥青路面预防性养护材料，除改性剂为水性环氧树脂乳液外，制备方法同实施例16。
实施例18
实施例7所述的排水沥青路面预防性养护材料，除改性剂为水性丙烯酸乳液外，制备方法同实施例16。
实施例19
实施例1所述排水沥青路面预防性养护材料的施工方法，包括如下步骤：
1)将上述排水沥青路面预防性养护材料用电动搅拌机充分搅拌混匀；
2)采用超薄洒布、超薄涂刷或快速辊刷的方式在排水沥青路面于施工时限内进行施工；施工用量为0.573kg/m2。
3)施工后进行养生，养生时间为5h。
实施例20
实施例2所述排水沥青路面预防性养护材料的施工方法，包括如下步骤：
1)将上述排水沥青路面预防性养护材料用电动搅拌机充分搅拌混匀；
2)采用超薄洒布、超薄涂刷或快速辊刷的方式在排水沥青路面于施工时限内进行施工；施工用量为0.5kg/m2。
3)施工后进行养生，养生时间为3h。
应用实验1
1)实施例1排水沥青路面预防性养护材料粘结性能测试：
黏附性测试，按照《公路工程沥青基混合料试验规程》T0616-1993中所述的水浸法试验步骤进行实验。实验结果为4，满足养护材料的性能要求。
黏聚力测试，采用COOPER-Vialit Cohesion Pendulum黏聚力测试仪(英国Cooper公司生产的CRT-VCP型Vialit粘结力测试冲击摆)按照欧标EN13588进行黏聚力大小测定试验。结果如下表：
| 温度(℃) | 黏聚力(J/cm2) |
| 5 | 0.1063 |
| 25 | 0.1435 |
| 40 | 0.0825 |
2)实施例1排水沥青路面预防性养护材料在排水沥青路面进行预防性养护实验：
采用小型喷洒设备超薄洒布的工艺，将材料洒布在排水沥青路面上，控制材料洒布量0.573kg/m2。对预防性养护后的排水沥青路面进行性能检测：
抗滑性能检测：BPN＝49(优)。方法参照《公路沥青路面养护技术规范》。
渗水性能检测：下降15％，对排水路面的固有渗水能力影响不大。
飞散损失检测：养护前后取芯进行飞散损失对比。
应用实验2
1)实施例2排水沥青路面预防性养护材料粘结性能测试：
黏附性测试，方法同应用实验1。实验结果为4，满足养护材料的性能要求。
黏聚力测试，方法同应用实验1。结果如下表：
| 温度(℃) | 黏聚力(J/cm2) |
| 5 | 0.1572 |
| 25 | 0.1897 |
| 40 | 0.1085 |
2)实施例2排水沥青路面预防性养护材料在排水沥青路面进行预防性养护实验：
采用小型喷洒设备超薄洒布的工艺，将材料洒布在排水沥青路面上，控制材料洒布量0.5kg/m2。
对预防性养护后的排水沥青路面进行性能检测：
抗滑性能检测：BPN＝52(优)。方法同应用实验1。
渗水性能检测：下降20％，对排水路面的固有渗水能力影响不大。
飞散损失检测：养护前后取芯进行飞散损失对比。
应用实验3
1)实施例3排水沥青路面预防性养护材料粘结性能测试：
黏附性测试，方法同应用实验1。实验结果为5，满足规范的性能要求。
黏聚力测试，方法同应用实验1。结果如下表：
| 温度(℃) | 黏聚力(J/cm2) |
| 5 | 0.1896 |
| 25 | 0.2563 |
| 40 | 0.2018 |
2)实施例3排水沥青路面预防性养护材料在排水沥青路面进行预防性养护实验：
采用小型喷洒设备超薄洒布的工艺，将材料洒布在排水沥青路面上，控制材料洒布量0.564kg/m2。
对预防性养护后的排水沥青路面进行性能检测：
抗滑性能检测：BPN＝53(优)。方法同应用实验1。渗水性能检测：下降18％，对排水路面的固有渗水能力影响不大。
飞散损失检测：养护前后取芯进行飞散损失对比。
应用实验4
1)实施例4排水沥青路面预防性养护材料粘结性能测试：
黏附性测试，方法同应用实验1。实验结果为5，满足规范的性能要求。
黏聚力测试，方法同应用实验1。结果如下表：
| 温度(℃) | 黏聚力(J/cm2) |
| 5 | 0.1938 |
| 25 | 0.2421 |
| 40 | 0.2765 |
2)实施例4排水沥青路面预防性养护材料在排水沥青路面进行预防性养护实验：
采用小型喷洒设备超薄洒布的工艺，将材料洒布在排水沥青路面上，控制材料洒布量0.564kg/m2。
对预防性养护后的排水沥青路面进行性能检测
抗滑性能检测：BPN＝51(优)。方法同应用实验1。渗水性能检测：下降22％，对排水路面的固有渗水能力影响不大。
飞散损失检测：养护前后取芯进行飞散损失对比。
应用实验5
1)实施例5排水沥青路面预防性养护材料粘结性能测试：
黏附性测试，方法同应用实验1。实验结果为4，满足规范的性能要求。
黏聚力测试，方法同应用实验1。。结果如下表：
| 温度(℃) | 黏聚力(J/cm2) |
| 5 | 0.9727 |
| 25 | 0.6321 |
| 40 | 0.3476 |
2)实施例5排水沥青路面预防性养护材料在排水沥青路面进行预防性养护实验：
采用小型喷洒设备超薄洒布的工艺，将材料洒布在排水沥青路面上，控制材料洒布量0.588kg/m2。
对预防性养护后的排水沥青路面进行性能检测：
抗滑性能检测：BPN＝50(优)。方法同应用实验1。
渗水性能检测：下降25％，对排水路面的固有渗水能力影响不大。
飞散损失检测：养护前后取芯进行飞散损失对比。
应用实验6
1)实施例6排水沥青路面预防性养护材料粘结性能测试：
黏附性测试，方法同应用实验1。实验结果为5，满足规范的性能要求。
黏聚力测试，方法同应用实验1。结果如下表：
| 温度(℃) | 黏聚力(J/cm2) |
| 5 | 0.9863 |
| 25 | 0.8679 |
| 40 | 0.3218 |
2)实施例6排水沥青路面预防性养护材料在排水沥青路面进行预防性养护实验：
采用小型喷洒设备超薄洒布的工艺，将材料洒布在排水沥青路面上，控制材料洒布量0.581kg/m2。
对预防性养护后的排水沥青路面进行性能检测：
抗滑性能检测：BPN＝48(优)。方法同应用实验1。渗水性能检测：下降23％，对排水路面的固有渗水能力影响不大。
飞散损失检测：养护前后取芯进行飞散损失对比。
应用实验7
1)实施例7排水沥青路面预防性养护材料粘结性能测试：
黏附性测试，方法同应用实验1。实验结果为5，满足规范的性能要求。
黏聚力测试，方法同应用实验1。结果如下表：
| 温度(℃) | 黏聚力(J/cm2) |
| 5 | 0.9863 |
| 25 | 0.8679 |
| 40 | 0.3218 |
2)实施例7排水沥青路面预防性养护材料在排水沥青路面进行预防性养护实验：
采用小型喷洒设备超薄洒布的工艺，将材料洒布在排水沥青路面上，控制材料洒布量0.581kg/m2。
对预防性养护后的排水沥青路面进行性能检测
抗滑性能检测：BPN＝48(优)。方法同应用实验1。
渗水性能检测：下降23％，对排水路面的固有渗水能力影响不大。
飞散损失检测：养护前后取芯进行飞散损失对比。
对照试验1
1)养护材料：普通乳化沥青(市售)。其质量标准：固含量50％；软化点大于65℃；针入度50～80；5℃延度>25cm。
2)普通乳化沥青粘结性能测试：
黏附性测试，方法同应用实验1。实验结果为3，粘附性较差，不满足排水沥青路面预防性养护的性能要求。
黏聚力测试，方法同应用实验1。结果如下表：
| 温度(℃) | 黏聚力(J/cm2) |
| 5 | 0.1063 |
| 25 | 0.1435 |
| 40 | 0.0825 |
其测试结果上述应用试验1～7相比，该普通乳化沥青的粘附性较差，自身黏聚力也相对较低，将其用于排水沥青路面预防性养护效果不佳。
3)普通乳化沥青在排水沥青路面进行预防性养护实验：
采用小型喷洒设备超薄洒布的工艺，将材料洒布在排水沥青路面上，控制材料洒布量0.6kg/m2。
对预防性养护后的排水沥青路面进行性能检测：
抗滑性能检测：BPN＝35(一般)。方法同应用实验1。
渗水性能检测：下降25％，对排水路面的固有渗水能力有一定影响。
飞散损失检测：养护前后取芯进行飞散损失对比。
将本对照试验结果与应用试验1～7进行对比发现，使用普通乳化沥青其抗滑性能和渗水性能均有不同程度下降，相对于本发明专用养护材料对原路面影响较大；而且其提高飞散损失的能力也较差，甚至对于破坏较严重的重车道其飞散损失养护后居然提高，不能满足预防性养护的要求。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种排水沥青路面预防性养护材料，其特征在于，组分主要包括沥青、阴离子乳化剂、醇和水；所述阴离子乳化剂为十二烷基磺酸钠、双十二烷基苯基醚二磺酸钠和二丁基萘磺酸钠的一种或多种；所述的醇为乙醇、丙醇、异丙醇和叔丁醇中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的排水沥青路面预防性养护材料，其特征在于，按重量份计，主要包括沥青40.0-65.0份、阴离子乳化剂0.2-8.0份、醇10.0-20.0份、水24.8-32.0份；更优选主要包括沥青50-60份、阴离子乳化剂1-3份、醇13-18份、水25-30份。
3.根据权利要求1或2所述排水沥青路面预防性养护材料，其特征在于，还包括SBS改性胶乳或SBR改性胶乳。
4.根据权利要求3所述排水沥青路面预防性养护材料，其特征在于，按重量份计，包括沥青40.0-65.0份、阴离子乳化剂0.2-8.0份、醇10.0-20.0份、水24.8-32.0份，以及SBS改性胶乳3-5份或SBR改性胶乳3-5份。
5.根据权利要求1所述排水沥青路面预防性养护材料，其特征在于，还包括水性高分子乳液；优选所述水性高分子乳液包括水性聚氨酯、水性环氧树脂或水性丙烯酸的一种。
6.根据权利要求5所述排水沥青路面预防性养护材料，其特征在于，按重量份计，包括沥青25.0-65.0份、阴离子乳化剂0.2-8.0份、醇7.0-20.0份、水17.8-32.0份、水性高分子乳液5-50.0份；优选包括沥青25-35份、阴离子乳化剂0.5-1.5份、醇7-12份、水18.5-25份、水性高分子乳液25-50份。
7.权利要求1或2所述排水沥青路面预防性养护材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将水、阴离子乳化剂、醇混合，并在55-65℃(优选60℃)下搅拌，充分溶解为均一乳液；
2)将沥青加热至120-160℃(优选135℃)；
3)将加热后的沥青倒入上述均一乳液中进行乳化，乳化时间为2-5min。
8.权利要求3或4所述排水沥青路面预防性养护材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将水、阴离子乳化剂、醇，以及SBS改性胶乳或SBR改性胶乳混合，并在55-65℃(优选60℃)下搅拌，充分溶解为均一乳液；
2)将沥青加热至120-160℃(优选135℃)；
3)将加热后的沥青倒入上述均一乳液中进行乳化，乳化时间为2-5min。
9.权利要求5或6所述排水沥青路面预防性养护材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将水、阴离子乳化剂、醇混合，并在55-65℃(优选60℃)下搅拌，充分溶解为均一乳液；
2)将沥青加热至120-160℃(优选135℃)；
3)将加热后的沥青倒入上述均一乳液中进行乳化，乳化时间为2-5min；得沥青基乳液；
4)将上述所得沥青基乳液与水性高分子乳液混合，充分搅拌均匀。
10.权利要求1-6任一所述的排水沥青路面预防性养护材料的施工方法，包括如下步骤：
1)将所述排水沥青路面预防性养护材料充分搅拌混匀；
2)采用超薄洒布、超薄涂刷或快速辊刷的方式在排水沥青路面于施工时限内进行施工；施工用量优选为0.5-0.6kg/m2；
3)施工后进行养生，养生时间优选为3-5h。
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| CN201510224004.2A CN106189286A (zh) | 2015-05-05 | 2015-05-05 | 排水沥青路面预防性养护材料及其制备方法和应用 |
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