CN106810127A - 一种乳化沥青混合料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种乳化沥青混合料及其制备方法和应用。该乳化沥青混合料含有集料、填料和乳化沥青，其中，以该乳化沥青的总量为基准，该乳化沥青含有60-70重量％的聚合物改性沥青、1-4重量％的乳化剂、0.1-0.5重量％的抗剥落剂和28-38重量％的水，其中，所述乳化剂含有第一乳化剂和第二乳化剂，第一乳化剂为木质素胺、烷基酰胺多胺和多乙烯多胺中的一种或多种，第二乳化剂为烷基胺、烷基丙烯二胺和烷基季铵盐中的一种或多种，第一乳化剂和第二乳化剂的重量比为1-9：1。本发明提供的乳化沥青混合料常温拌和成型，具有较高的高温性能和良好的抗水稳定性能路用性能，适用于沥青路面磨耗层。

Description

一种乳化沥青混合料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种乳化沥青混合料及其制备方法，以及所述乳化沥青混合料在制备路面磨耗层中的应用。

背景技术

随着国内经济的发展，公路建设也在飞速增长，日新月异，目前绝大多数的公路路面是通过热拌沥青混合料实现的，面对如此数量的公路里程、如此巨大的资产投入和热拌路面带来的资源及环境方面的压力，为了更好地保持路面运行状态、保证路面的使用寿命和质量、保护环境、节约资源，实现资金最小化，效益最大化，预防性养护是沥青路面维护最佳的手段。

各种养维护技术得到了广泛应用，目前应用较多的例如碎石封层技术、稀浆封层、微表处技术和超薄磨耗层等。然而这些技术仍然存在一些不足：碎石封层、稀浆封层、微表处技术均属于冷拌和冷摊铺技术，但是施工厚度薄、无碾压、路面使用寿命短、综合性能较差、行车噪音较大；超薄磨耗层，尽管性能较好，但仍属热施工养维护的范畴，存在着能耗高的不足。因此，研究开发一种能够常温施工而且综合性能接近或达到热沥青薄层罩面性能的高等级路面养维护技术具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供克服现有技术的上述缺陷，提供一种乳化沥青混合料及其制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明提供一种乳化沥青混合料，该乳化沥青混合料含有集料、填料和乳化沥青，其中，以所述乳化沥青的总量为基准，所述乳化沥青含有60-70重量％的聚合物改性沥青、1-4重量％的乳化剂、0.1-0.5重量％的抗剥落剂和28-38重量％的水，其中，所述乳化剂含有第一乳化剂和第二乳化剂，所述第一乳化剂含有木质素胺、烷基酰胺多胺和多乙烯多胺中的一种或多种，所述第二乳化剂为烷基胺、烷基丙烯二胺和烷基季铵盐中的一种或多种，所述第一乳化剂和第二乳化剂的重量比为1-9：1。

本发明还提供了上述乳化沥青混合料的制备方法，该方法包括将集料、填料和乳化沥青进行混合。

此外，本发明还提供了上述乳化沥青混合料在制备路面磨耗层中的应用。

本发明提供的乳化沥青与石料具有较强的粘结强度，避免了石料的松散，从而提高了由本发明提供的乳化沥青形成的混合料的使用寿命；并提高了混合料在摊铺压实过程中的破乳固化速度，加快成型，快速开放交通。

由本发明提供乳化沥青形成的乳化沥青混合料常温拌和成型，具有较高的高温性能和良好的抗水稳定性能，在冷拌冷铺施工条件下，能够具有良好的路用性能，加快了成型速度，增加了路面使用寿命，降低噪音，节能环保，可广泛应用于各种等级公路铺摊的沥青路面磨耗层。

此外，由本发明的乳化沥青形成的乳化沥青混合料的级配设计，结合连续级配与间断级配的特点，增加了路面厚度和构造深度，能够提高路面层的表面特性，提高行车安全性，增强路面综合性能。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种乳化沥青混合料，该乳化沥青混合料含有集料、填料、和乳化沥青。

根据本发明，所述乳化沥青含有聚合物改性沥青、乳化剂、抗剥落剂和水。以该乳化沥青的总量为基准，所述聚合物改性沥青的含量为60-70重量％，优选为60-65重量％；所述乳化剂的含量为1-4重量％，优选为1-3重量％；所述抗剥落剂的含量为0.1-0.5重量％，优选为0.1-0.3重量％；所述水的含量为28-38重量％，优选为32-38重量％。

根据本发明，以所述乳化沥青混合料的总量为基准，所述集料的含量可以为80-90重量％，优选为83-89重量％；所述填料的含量可以为2-7重量％，优选为4-8重量％；所述乳化沥青的含量可以为5-15重量％，优选为6-9重量％。

根据本发明，为了使乳化沥青混合料具有更优良的高温性能和抗水稳定性能，优选情况下，所述乳化沥青混合料中还含有由制备乳化沥青混合料时外掺的水。即，所述乳化沥青混合料中含有所述乳化沥青形式引入的水和制备乳化沥青混合料时外掺的水。以所述乳化沥青混合料的总量为基准，所述水的总量可以为1.4-11重量％，优选为2.9-5.5重量％。

根据本发明，所述乳化剂含有第一乳化剂和第二乳化剂，所述第一乳化剂为木质素胺、烷基酰胺多胺和多乙烯多胺，所述第二乳化剂为烷基胺、烷基丙烯二胺和烷基季铵盐中的一种或多种，上述乳化剂可以通过商购获得，例如，商购自天津康泽威科技有限公司的牌号为801U的烷基酰胺多胺乳化剂和牌号为802D的烷基丙烯二胺乳化剂，商购自美德维实伟克(中国)投资有限公司的牌号为AA63D的烷基胺乳化剂、牌号为MQ3的木质素胺乳化剂和牌号为W5的木质素胺乳化剂。

根据本发明，所述第一乳化剂和第二乳化剂的重量比为1-9：1，优选为2-7：1。本发明通过采用以特定的用量配比形成的包括第一乳化剂(慢裂型阳离子乳化剂)和第二乳化剂(快裂型阳离子乳化剂和/或中裂型阳离子乳化剂)的复合型阳离子乳化，提高了混合料在摊铺压实过程中的破乳固化速度，加快成型；并提高了由该乳化沥青形成的混合料的使用寿命，并且使得由该乳化沥青形成的乳化沥青混合料还具有较高的高温性能和良好的抗水稳定性。

为了获得更好的乳化效果，优选情况下，所述第一乳化剂为木质素三甲胺、木质素二甲胺、十二烷基酰胺基多胺、十八烷基酰胺基多胺和多乙烯多胺中的一种或多种；所述第二乳化剂为十六烷基胺、十八烷基胺、十六烷基丙烯二胺、十八烷基丙烯二胺、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵和十八烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。更优选的情况下，所述第一乳化剂为多乙烯多胺、木质素三甲胺和十八烷基酰胺基多胺中的一种或多种，所述第二乳化剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基丙烯二胺和十八烷基三甲基氯化铵中的一种或多种。

在本发明的一种优选实施方式中，当所述第一乳化剂为多乙烯多胺、木质素三甲胺和十八烷基酰胺基多胺中的一种或多种，所述第二乳化剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基丙烯二胺和十八烷基三甲基氯化铵中的一种或多种，且所述第一乳化剂和第二乳化剂的重量比为2-7：1时，根据本发明的乳化沥青与石料具有较强的粘结强度，避免了石料的松散，从而提高了由本发明乳化沥青形成的混合料的使用寿命；并提高了混合料在摊铺压实过程中的破乳固化速度，加快成型，快速开放交通；并且使得由该乳化沥青制得的乳化沥青混合料具有较高的高温性能和良好的抗水稳定性，适用于沥青路面磨耗层。

根据本发明，所述抗剥落剂为本领域中常用的能够起到增强乳化沥青与集料中间的粘附力的各种抗剥落剂。例如可以为烷基吡咯、烷基咪唑、烷基噻唑、烷基咪唑啉、烷基喹啉、塔尔油脂肪胺、塔尔油咪唑、塔尔油吡咯和塔尔油噻唑中的一种或多种。其中，烷基吡咯、烷基咪唑、烷基噻唑、烷基咪唑啉和烷基喹啉中的所述烷基是指碳原子数为12-22的饱和烷烃或不饱和烃基。优选情况下，所述抗剥落剂为十八烷基咪唑啉和/或塔尔油咪唑。

根据本发明的乳化沥青含有聚合物改性沥青，所述聚合物改性沥青可以为本领域常用的各种以基质沥青作为基料，采用聚合物改性剂对基质沥青进行改性而得到的沥青。

根据本发明，所述聚合物改性剂的量可以为本领域的常规选择。一般地，相对于100重量份的所述基质沥青，所述聚合物改性剂的用量可以为1.5-10重量份，优选为2-8重量份。

根据本发明的乳化沥青含有高分子聚合物改性剂和抗剥落剂，使得根据本发明的乳化沥青与石料具有较强的粘结强度，避免了石料的松散，从而提高了由本发明乳化沥青形成的混合料的使用寿命。

根据本发明，所述基质沥青可以为本领域常用的各种来源的沥青(如煤焦沥青、石油沥青和天然沥青)。具体地，所述基质沥青可以为针入度为60-100的石油沥青，如能够商购得到的70号道路沥青和/或90号道路沥青。

所述聚合物改性沥青中的聚合物改性剂可以为各种能够用于对基质沥青进行改性，从而制备聚合物改性沥青的聚合物改性剂。例如，所述聚合物改性剂可以选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物和/或聚乙烯。优选地，所述聚合物改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物。

根据本发明，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物可以为本领域常用的各种能够作为基质沥青的聚合物改性剂的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物。优选地，以所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物的总量为基准，由苯乙烯形成的结构单元的含量为20-40重量％，由丁二烯形成的结构单元的含量为60-80重量％，由此形成的乳化沥青能够与石料具有较强的粘结强度，避免了石料的松散，并且延长了由本发明乳化沥青形成的混合料的使用寿命；同时，由本发明的乳化沥青形成的乳化沥青混合料还具有较高的高温性能和良好的抗水稳定性。

根据本发明，对所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物的分子量没有特别的限定，优选情况下，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物的平均分子量为8-13万，更优选为10-12万。

根据本发明，考虑到增加基质沥青与聚合物的相容性以及提高聚合物改性沥青的稳定性，在所述聚合物改性沥青的制备过程中，还可以引入稳定剂和/或相容剂。优选情况下，在所述聚合物改性沥青的制备过程中，还可以引入稳定剂和相容剂。

本发明对所述相容剂的用量没有特定地限定，一般地，相对于100重量份的所述基质沥青，所述相容剂的用量可以为0-10重量份，优选为1-9.5重量份。

本发明对所述稳定剂的用量没有特定地限定，一般地，相对于100重量份的所述基质沥青，所述稳定剂的用量可以为0.1-1重量份，优选为0.2-0.6重量份。

所述相容剂可以为本领域常用的各种能够提高基质沥青与聚合物改性剂之间的相容性的物质，例如：所述相容剂可以为反序工艺精制润滑油时的副产物溶剂抽出油和/或石油催化裂化回炼油的溶剂抽出油，其中溶剂指N-甲基吡咯烷酮、糠醛或酚类溶剂，抽出油中的芳香烃含量大于80重量％。具体地，所述相容剂可以为芳烃抽出油和/或糠醛抽出油。

所述稳定剂可以为本领域常用的各种能够提高聚合物改性沥青稳定性的物质，例如所述稳定剂可以为单质硫、含硫化合物、聚烯烃、无机酸、无机金属氧化物和无机黏土中的一种和多种。其中，所述含硫化合物可以为聚硫化物和/或二芳基二硫化物；所述聚烯烃可以为丁二烯-丙烯腈共聚物和/或聚异丁烯；所述无机酸可以为磷酸，所述无机金属氧化物可以为氧化锌；所述无机黏土可以为蒙脱土和/或高岭土。

根据本发明，制备上述乳化沥青的方法包括：将聚合物改性沥青、乳化剂、抗剥落剂和水进行混合和乳化。

根据本发明，优选情况下，将聚合物改性沥青、乳化剂、抗剥落剂和水进行混合和乳化的过程包括：

(1)在含或不含的稳定剂和/或相容剂的情况下，将基质沥青与聚合物改性剂混合，以制备170-180℃的聚合物改性沥青；

(2)将乳化剂、抗剥落剂和水混合，得到55-65℃的皂液；

(3)将步骤(1)得到的聚合物改性沥青与步骤(2)得到的皂液混合和乳化。

根据本发明，步骤(1)中，所述聚合物改性沥青可以采用本领域常用的各种方法制得。例如，将基质沥青加热至170-180℃的温度，然后与聚合物改性剂混合，从而制备170-180℃的聚合物改性沥青。所述混合的时间可以为3-5小时。

从进一步提高基质沥青与所述聚合物改性剂的相容性以及提高聚合物改性沥青的稳定性的角度出发，步骤(1)中所述混合优选在相容剂和/或稳定剂的存在下进行，进一步优选在相容剂和稳定剂的存在下进行。例如，可以先后向温度为170-180℃的基质沥青中添加聚合物改性剂、相容剂和稳定剂，经剪切混合均匀，从而得到聚合物改性沥青。

为了使基质沥青与聚合物改性剂具有更好的相容性，步骤(1)用聚合物改性剂对基质沥青进行改性的方法还包括将基质沥青、聚合物改性剂、相容剂和稳定剂混合所得的混合物置于170-180℃的烘箱中进行充分溶胀发育2-5小时。

根据本发明，步骤(2)中，将所述乳化剂、抗剥落剂与水混合，得到55-65℃的皂液。

根据本发明的方法，将乳化剂、抗剥落剂和水混合形成皂液时，为了获得更好的乳化效果，优选所述皂液的pH值为酸性。一般地，所述混合物的pH值为1.8-2.2。可以采用本领域常用的各种方法来调节所述皂液的pH值，没有特别限定，本文不再赘述。

根据本发明，步骤(3)中，将所述聚合物改性沥青和步骤(2)所得的皂液进行混合和乳化的条件没有特别限定，只要确保能够制备乳化沥青即可。一般地，所述乳化的条件包括：乳化时间为5-15s，转速为3000-5000rpm。

根据本发明，所述乳化可以在本领域中常用能够实现混合和乳化功能的乳化装置中进行。例如：胶体磨乳化器。

根据本发明的一种优选方式，所述乳化沥青的制备方法包括：

(1)在相容剂和稳定剂的存在下，将基质沥青与聚合物改性剂混合，以制备170-180℃的聚合物改性沥青；

(2)将乳化剂、抗剥落剂和水混合，得到55-65℃的皂液，调节所得皂液的pH值为1.8-2.2；

(3)将步骤(1)得到的聚合物改性沥青与步骤(2)得到的皂液进行混合和乳化。

根据本发明，所述基质沥青、聚合物改性剂、乳化剂、抗剥落剂、稳定剂和相容剂的种类与前文所述相同，在此不再赘述。所述基质沥青、聚合物改性剂、乳化剂、抗剥落剂、稳定剂、水和相容剂的用量以使得最终制备的乳化沥青中各组分的含量能够满足前文所述的要求为准。

根据本发明，所述集料可以采用本领域常用的各种集料原料，例如，所述集料包括粗集料和细集料，所述粗集料为碎石、砾石和矿渣中的一种或多种；所述细集料为石屑和/或机制砂。优选地，所述粗集料与细集料的重量比为1-10：1，优选为2-6：1。

根据本发明，所述集料的级配范围可以根据本领域的常规进行选择，优选情况下，为了提高由本发明提供的乳化沥青混合料制备的磨耗层的表面特性，所述集料的级配为：13.2mm方孔筛通过率为100重量％，9.5mm方孔筛通过率为80-100重量％，4.75mm方孔筛通过率为28-60重量％，2.36mm方孔筛通过率为20-35重量％，1.18mm方孔筛通过率为14-26重量％，0.6mm方孔筛通过率为12-22重量％，0.3mm方孔筛通过率为7-20重量％，0.15mm方孔筛通过率为6-16重量％，0.075mm方孔筛通过率为4-8重量％。在这样的集料的级配范围内，可以使得由该集料形成的乳化沥青混合料能够提高路面的厚度和路面的构造深度、提高路面层的表面特性、提高行车安全以及增强路面综合性能。

根据本发明，所述填料可以为本领域中能够起到填充骨料间空隙、增加与沥青的接触面积的作用的各种物质，优选情况下，所述填料为矿粉和/或硅酸盐水泥。

根据本发明，所述矿粉优选为憎水性石料磨细得到的矿粉。例如，所述矿粉为采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉。

根据本发明，所述硅酸盐水泥优选为42.5号硅酸盐水泥。

此外，本发明还提供了上述乳化沥青混合料的制备方法，该方法包括：将集料、填料和乳化沥青进行混合。

优选情况下，为了使制备的乳化沥青混合料具有更优良的高温性能和抗水稳定性能，乳化沥青混合料的制备方法包括：将集料、填料、外掺的水和乳化沥青进行混合。即，根据本发明的乳化沥青混合料的制备过程中包括加入由制备乳化沥青过程中引入的水和制备乳化沥青混合料时外掺的水。

所述混合的条件可以根据本领域常规方法进行选择，例如在常温(25℃)下，将集料、填料和乳化沥青进行拌合1-4min。

所述混合的装置可以根据本领域的常规方法进行合理地选择，例如拌和机。

所述集料、填料和乳化沥青的种类与上文描述相同，在此不再赘述。所述集料、填料、额外添加的水和乳化沥青的用量以使最终制备的乳化沥青混合料中各组分的含量能够满足前文所述的要求为准。

此外，本发明还提供了上述乳化沥青混合料在制备各种等级公路铺摊的路面磨耗层中的应用。

根据本发明，所述乳化沥青混合料优选用于厚度为15-20mm的冷拌和冷摊铺路面磨耗层。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例和对比例中，

(1)采用T0658-1993中规定的方法测定乳化沥青的破乳速度；采用T0653-1993中规定的方法测定乳化沥青的微粒离子电荷；采用T0652-1993中规定的方法测定乳化沥青的筛上剩余量，测定条件为1.18mm；采用T0623-1993中规定的方法测定乳化沥青的蒸发残留物含量；采用T0623-1993中规定的方法测定乳化沥青的赛波特粘度；采用T0655-1993中规定的方法测定乳化沥青的储存稳定性；采用T0654-2011中规定的方法测定乳化沥青与矿料的粘附性(裹覆试验)；

(2)采用T0604-2011中规定的方法测定基质沥青、聚合物改性沥青和乳化沥青的蒸发残留物的针入度；采用T0606-2011中规定的沥青软化点试验(环球法)方法测定基质沥青、聚合物改性沥青和乳化沥青的蒸发残留物的软化点；采用T0605-2011中的方法测定基质沥青、聚合物改性沥青和乳化沥青的蒸发残留物的5℃延度；采用T0606-2011中的方法测定乳化沥青的蒸发残留物的15℃延度；采用T0662-2000中规定的方法测定基质沥青、聚合物改性沥青和乳化沥青的蒸发残留物的弹性恢复(10℃)；采用ASTM D226中规定的方法测定乳化沥青的测力延度比(4℃，5cm/min)；采用T0624-2011中规定的方法测定乳化沥青的蒸发残留物的粘韧性(25℃，5cm/min)；采用T0624-2011中规定的方法测定乳化沥青的蒸发残留物的韧性(25℃，5cm/min)；

(3)采用T0625-2011中规定的方法测定基质沥青、聚合物改性沥青的旋转粘度(135℃)；采用T0661-2011中规定的方法进行基质沥青、聚合物改性沥青的离析试验；采用T0610-2011中规定的方法测定基质沥青、聚合物改性沥青经旋转薄膜加热试验后残留物的质量损失；采用T0604-2011中规定的方法测定基质沥青、聚合物改性沥青经旋转薄膜加热试验后残留物的针入度比；采用T0610-2011中规定的方法测定基质沥青、聚合物改性沥青经旋转薄膜加热试验后残留物的5℃延度；

(4)根据JTG F40-2004中的方法，测定乳化沥青混合料空隙率、马歇尔稳定度、残留稳定度、冻融劈裂TSR以及动稳定度。其中，在指标要求范围内的空隙率越小表明根据本发明的乳化沥青与石料具有较强的粘结强度，压实效果好，避免了石料的松散；在指标要求范围内的马歇尔稳定度、残留稳定度、冻融劈裂TSR越大表明由本发明的乳化沥青形成的乳化沥青混合料具有良好的抗水稳定性；在指标要求范围内的动稳定度越大表明由本发明的乳化沥青形成的乳化沥青混合料具有较高的高温性能。

制备例1

本制备例用于提供本发明的乳化沥青及其制备方法。

乳化沥青的组成配方(以重量份计)：

其中，基质沥青为商购自镇海炼化的70号道路沥青，针入度为68.1；聚合物改性剂为商购自岳阳石化的牌号为SBS791H的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，其中，以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的总量为基准，由苯乙烯形成的结构单元的含量为30重量％，由丁二烯形成的结构单元的含量为70重量％；该苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的平均分子量为11万；

相容剂为芳烃含量为92重量％的芳烃抽出油(商购自济南炼油厂)；

乳化剂为慢裂快凝型阳离子乳化剂W5(商购自美德维实伟克(中国)投资有限公司，主要成分为木质素胺)和慢裂快凝型阳离子乳化剂MQ3(商购自美德维实伟克(中国)投资有限公司，主要成分为木质素胺)以及快裂型阳离子乳化剂AA63D(商购自美德维实伟克(中国)投资有限公司，主要成分为烷基胺)的复合乳化剂，其中，慢裂快凝型阳离子乳化剂的总量为2.0重量份，W5的用量为1.5重量份，MQ3的用量为0.5重量份；快裂型阳离子乳化剂AA63D的用量为0.3重量份；

硫化物稳定剂商购自上海博琪科国际贸易有限公司，牌号为MBS；十八烷基咪唑啉商购自上海敏昊精细化工有限公司。

乳化沥青的制备方法为：

第一步：提供聚合物改性沥青

将基质沥青加热至175℃，然后加入聚合物改性剂，接着加入相容剂和硫化物稳定剂，搅拌均匀后，经高速剪切3小时后，然后在175℃烘箱内搅拌状态下使所得混合物充分溶胀发育4小时，从而得到聚合物改性沥青。所得聚合物改性沥青的各项性能见表1。

第二步：制备乳化沥青

向55℃的水中加入乳化剂以及十八烷基咪唑啉，然后加入盐酸，调节溶液的pH值为2.0，搅拌均匀，得到皂液。

将皂液与聚合物改性沥青同时送入胶体磨乳化器中进行乳化，其中，聚合物改性沥青的温度为175℃，皂液的温度为55℃，胶体磨乳化器内的转速为3000rpm，进行10秒的剪切混合，制得本发明的乳化沥青A1。

测定制备的乳化沥青蒸发残留物的针入度、软化点、5℃延度、弹性恢复(10℃)、测力延度比(4℃，5cm/min)、粘韧性(25℃，5cm/min)和韧性(25℃，5cm/min)；以及乳化沥青的破乳速度、微粒离子电荷、筛上剩余量、蒸发残留物含量、赛波特粘度、储存稳定性、与粗集料的粘附性(裹覆试验)，结果在表2中给出。

制备对比例1

采用与制备例1相同的方法制备乳化沥青，不同的是，采用相同重量份的十六烷基三甲基溴化铵代替慢裂快凝型阳离子乳化剂W5、MQ3以及快裂型阳离子乳化剂AA63D的复合乳化剂，从而得到参比乳化沥青D1。所得聚合物改性沥青的各项性能见表1。所得参比乳化沥青的各项性能见表2。

制备对比例2

采用与制备例1相同的方法制备乳化沥青，不同的是，乳化沥青的组成配方中不含聚合物改性剂苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、相容剂和硫化物稳定剂。

参比乳化沥青的制备方法为：

(1)将基质沥青加热至175℃；

(2)向55℃的水中加入乳化剂以及十八烷基咪唑啉，然后加入盐酸，调节溶液的pH值为2.0，搅拌均匀，得到皂液；

(3)将步骤(2)得到的皂液与步骤(1)得到的基质沥青同时送入胶体磨乳化器中进行乳化，其中，聚合物改性沥青的温度为175℃，皂液的温度为55℃，胶体磨乳化器内的转速为3000rpm，进行10秒的剪切混合，制得参比乳化沥青D2。基质沥青的各项性能见表1，所得参比乳化沥青的各项性能见表2。

制备例2

本制备例用于说明根据本发明的乳化沥青及其制备方法。

乳化沥青的组成配方(以重量份计)：

其中，基质沥青为商购自镇海炼化的70号道路沥青，针入度为68.1；

聚合物改性剂为商购自岳阳石化的牌号为SBS791H的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，其中，以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的总量为基准，由苯乙烯形成的结构单元的含量为30重量％，由丁二烯形成的结构单元的含量为70重量％；该苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的平均分子量为11万；

相容剂为芳烃含量为92重量％的糠醛抽出油(商购自济南炼油厂)；

乳化剂为慢裂快凝型阳离子乳化剂801U(商购自天津康泽威科技有限公司，主要成分为烷基酰胺多胺)和慢裂快凝型阳离子乳化剂MQ3(商购自美德维实伟克(中国)投资有限公司，主要成分为木质素胺)以及快裂型阳离子乳化剂AA63D(商购自美德维实伟克(中国)投资有限公司，主要成分为烷基胺)的复合乳化剂，其中，慢裂快凝型阳离子乳化剂的总量为2.3重量份，801U的用量为1.2重量份，MQ3的用量为1.1重量份；快裂型阳离子乳化剂AA63D的用量为0.5重量份，

硫化物稳定剂商购自上海博琪科国际贸易有限公司，牌号为MBS；十八烷基咪唑啉商购自上海敏昊精细化工有限公司。

乳化沥青的制备方法为：

第一步：提供聚合物改性沥青

将基质沥青加热至170℃，然后加入聚合物改性剂，接着加入相容剂和硫化物稳定剂，搅拌均匀后，经高速剪切4小时后，然后在175℃烘箱内搅拌状态下使所得混合物充分溶胀发育4小时，从而得到聚合物改性沥青。所得聚合物改性沥青的各项性能见表3。

第二步：制备乳化沥青

向60℃的水中加入乳化剂、以及十八烷基咪唑啉，然后加入盐酸，调节溶液的pH值为2.0，搅拌均匀，得到皂液。

将皂液与聚合物改性沥青同时送入胶体磨乳化器中进行乳化，其中，聚合物改性沥青的温度为170℃，皂液的温度为60℃，胶体磨乳化器内的转速为4000rpm，进行15秒的剪切混合，制得本发明的乳化沥青A2。

测定制备的乳化沥青蒸发残留物的针入度、软化点、5℃延度、弹性恢复(10℃)、测力延度比(4℃，5cm/min)、粘韧性(25℃，5cm/min)和韧性(25℃，5cm/min)；以及乳化沥青的破乳速度、微粒离子电荷、筛上剩余量、蒸发残留物含量、赛波特粘度、储存稳定性、与粗集料的粘附性(裹覆试验)，结果在表4中给出。

制备对比例3

采用与制备例2相同的配方制备乳化沥青，不同的是，采用相同重量份的SBS胶乳代替聚合物改性剂苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物。

SBS胶乳为商购自山西喜跃发路桥建筑材料有限公司的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物胶乳，其中，以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的总量为基准，由苯乙烯形成的结构单元的含量为30重量％，由丁二烯形成的结构单元的含量为70重量％；固含量为52重量％；SBS胶乳的平均分子量为11万；

参比乳化沥青的制备方法为：

第一步：

向60℃的水中加入乳化剂、以及十八烷基咪唑啉，然后加入盐酸，调节溶液的pH值为2.0，搅拌均匀，得到皂液；然后将所得皂液与加热至170℃的基质沥青同时送入胶体磨乳化器中进行乳化，胶体磨乳化器内的转速为4000rpm，进行15秒的剪切混合，制得乳化沥青。所得乳化沥青的各项性能见表3。

第二步：聚合物改性

将第一步得到的乳化沥青和SBS胶乳混合，搅拌均匀后，经高速剪切3小时，制得参比乳化沥青D3。所得参比乳化沥青的各项性能见表4。

制备例3

本制备例用于说明根据本发明的乳化沥青及其制备方法。

乳化沥青的组成配方(以重量份计)：

其中，基质沥青为商购自镇海炼化的90号道路沥青，该基质沥青的针入度为91；

聚合物改性剂为商购自天津乐金渤天化学有限责任公司的牌号为LG501的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，其中，以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的总量为基准，由苯乙烯形成的结构单元的含量为31重量％，由丁二烯形成的结构单元的含量为69重量％；该苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的平均分子量为10万；

相容剂为芳烃含量为92重量％的糠醛抽出油(商购自济南炼油厂)；

乳化剂为慢裂快凝型阳离子乳化剂多乙烯多胺(商购自河南漯河天龙化工集团有限公司)以及中裂型阳离子乳化剂802D(商购自天津康泽威科技有限公司，主要成分为烷基丙烯二胺)和十六烷基三甲溴化铵(商购自天津康泽威科技有限公司)的复合乳化剂，其中，慢裂快凝型阳离子乳化剂多乙烯多胺的用量为1.4重量份，802D的用量为0.3重量份，十六烷基三甲溴化铵为0.3重量份；

硫化物稳定剂商购自上海博琪科国际贸易有限公司，牌号为MBS；十八烷基咪唑啉商购自上海敏昊精细化工有限公司。

乳化沥青的制备方法为：

第一步：提供聚合物改性沥青

将基质沥青加热至180℃，然后加入聚合物改性剂，接着加入相容剂和硫化物稳定剂，搅拌均匀后，经高速剪切5小时后，然后在180℃烘箱内搅拌状态下使所得混合物充分溶胀发育4小时，从而得到聚合物改性沥青。所得聚合物改性沥青的各项性能见表5。

第二步：制备乳化沥青

向65℃的水中加入乳化剂、以及十八烷基咪唑啉，然后加入盐酸，调节溶液的pH值为2.0，搅拌均匀，得到皂液。

将皂液与聚合物改性沥青同时送入胶体磨乳化器中进行乳化，其中，聚合物改性沥青的温度为180℃，皂液的温度为65℃，胶体磨乳化器内的转速为3000rpm，进行12秒的剪切混合，制得本发明的乳化沥青A3。

测定制备的乳化沥青蒸发残留物的针入度、软化点、5℃延度、弹性恢复(10℃)、测力延度比(4℃，5cm/min)、粘韧性(25℃，5cm/min)和韧性(25℃，5cm/min)；以及乳化沥青的破乳速度、微粒离子电荷、筛上剩余量、蒸发残留物含量、赛波特粘度、储存稳定性、与粗集料的粘附性(裹覆试验)、测力延度比(4℃，5cm/min)、粘韧性(25℃，5cm/min)和韧性(25℃，5cm/min)，结果在表6中给出。

制备对比例4

采用与制备例3相同的方法制备乳化沥青，不同的是，乳化沥青的组成配方中不加入抗剥落剂十八烷基咪唑啉。得到参比乳化沥青D4。所得聚合物改性沥青的各项性能见表5，所得参比乳化沥青的各项性能见表6。

制备对比例5

采用与制备例1相同的配方和方法制备乳化沥青，不同的是，慢裂快凝型阳离子乳化剂(W5和MQ3)与快凝型乳化剂(AA63D)的用量的重量比为13：1，其中，W5的用量与MQ3的用量比为3:1。得到参比乳化沥青D5。结果表明，由于得到的参比乳化沥青破乳速度过慢，当参比乳化沥青形成混合料时，不能快速成型。

实施例1

本实施例用于说明本发明的乳化沥青混合料。

混合料的配制方法：将制备例1制备的乳化沥青A1与集料J1、填料T1和水在25℃下进行拌合2min，其中，集料J1包括粗集料和细集料，粗集料为碎石(3-5mm玄武岩和5-10mm玄武岩)，细集料为石屑(0-3mm石灰岩)，粗集料与细集料的重量比为4.3:1，填料T1由石灰岩矿粉和42.5号硅酸盐水泥S1组成。采用马歇尔击实仪(无锡石油仪器设备有限公司，型号WSY-103)成型，在60℃的鼓风烘箱中养生24h后，脱模形成马歇尔试件。

乳化沥青混合料的配方：以乳化沥青混合料的总量为基准，所述集料J1的用量为88.4重量％，所述填料T1的用量为4.1重量％，外掺的水的用量为1.1重量％，所述乳化沥青A1的用量为6.4重量％。

石灰岩、玄武岩、石灰岩矿粉、硅酸盐水泥均购自上海宝金道路施工工程有限公司。集料J1、42.5号硅酸盐水泥S1的性能测试分别见表7和表8，集料J1的级配范围见表9，乳化沥青混合料的具体配比见表10。

为了模拟现场条件，车辙成型后，常温养护3天后进行车辙实验，根据JTG F40-2004中的方法，测定乳化沥青混合料的空隙率、马歇尔稳定度、残留稳定度、冻融劈裂TSR以及动稳定度，结果见表19。

对比例1

采用与实施例1的方法制备乳化沥青混合料，所不同的是，使用对比制备例1中的参比乳化沥青D1代替乳化沥青A1，从而得到参比沥青混合料，性能测试见表19。

对比例2

采用与实施例1的方法制备乳化沥青混合料，所不同的是，使用制备对比例2中的参比乳化沥青D2代替乳化沥青A1，从而得到参比沥青混合料，性能测试见表19。

实施例2

本实施例用于说明本发明的乳化沥青混合料。

混合料的配制方法：将制备例2制备的乳化沥青A2与集料J2、填料T2和水在25℃下进行拌合2min，其中，集料包括粗集料和细集料，粗集料为碎石(3-5mm玄武岩和5-10mm玄武岩)，细集料为石屑(0-3mm石灰岩)，粗集料与细集料的重量比为2.6:1；填料T2由石灰岩矿粉和42.5号硅酸盐水泥S2组成。采用马歇尔击实仪(无锡石油仪器设备有限公司，型号WSY-103)成型，在60℃的鼓风烘箱中养生24h后，脱模形成马歇尔试件。

乳化沥青混合料的配方：以乳化沥青混合料的总重量为基准，所述集料J2的用量为85.8重量％，所述填料T2的用量为5.5重量％，外掺的水的用量为1.4重量％，所述乳化沥青A2的用量为7.3重量％。

石灰岩、玄武岩、石灰岩矿粉、硅酸盐水泥均购自上海宝金道路施工工程有限公司。集料J2、42.5号硅酸盐水泥S2的性能测试分别见表11和表12，集料J2的级配范围见表13，乳化沥青混合料的具体配比见表14。

为了模拟限产条件，车辙成型后，常温养护3天后进行车辙实验，根据JTG F40-2004中的方法，测定乳化沥青混合料的空隙率、马歇尔稳定度、残留稳定度、冻融劈裂TSR以及动稳定度，结果见表19。

对比例3

采用与实施例2的方法制备乳化沥青混合料，所不同的是，使用对比制备例3中的参比乳化沥青D3代替乳化沥青A2，从而得到参比沥青混合料，性能测试见表19。

实施例3

本实施例用于说明本发明的乳化沥青混合料。

混合料的配制方法：将制备例3制备的乳化沥青A3与集料J3、填料T3和水在25℃下进行拌合2min，其中，集料J3包括粗集料和细集料，粗集料为碎石(3-5mm玄武岩和5-10mm玄武岩)，细集料为石屑(0-3mm石灰岩)，粗集料与细集料的重量比为2.4:1；填料T3由石灰岩矿粉、42.5号硅酸盐水泥S3组成。采用马歇尔击实仪(无锡石油仪器设备有限公司，型号WSY-103)成型，在60℃的鼓风烘箱中养生24h后，脱模形成马歇尔试件。

乳化沥青混合料的配方：以乳化沥青混合料的总重量为基准，所述集料J3的用量为83.3重量％，所述填料T3的用量为6.8重量％，外掺的水的用量为1.8重量％，所述乳化沥青A3的用量为8.1重量％。

石灰岩、玄武岩、石灰岩矿粉、硅酸盐水泥均购自上海城建场道工程技术有限公司。集料J3、42.5号硅酸盐水泥S3的性能测试分别见表15和表16，集料J3的级配范围见表17，乳化沥青混合料的具体配比见表18。

为了模拟限产条件，车辙成型后，常温养护3天后进行车辙实验，根据JTG F40-2004中的方法，测定乳化沥青混合料的空隙率、马歇尔稳定度、残留稳定度、冻融劈裂TSR以及动稳定度，结果见表19。

对比例4

采用与实施例3的方法制备乳化沥青混合料，所不同的是，使用对比制备例4中的参比乳化沥青D4代替乳化沥青A3，从而得到参比沥青混合料，性能测试见表19。

对比例5

采用与实施例3的方法制备乳化沥青混合料，所不同的是，使用对比制备例5中的参比乳化沥青D5代替乳化沥青A3，从而得到参比沥青混合料，性能测试见表19。

表1

表2

由表2的数据可以看出，当采用的乳化剂为本发明提供的第一乳化剂和第二乳化剂形成的复合型乳化剂时，由本发明提供的方法获得的乳化沥青具有良好的储存稳定性、良好的韧性和粘韧性。

表3

表4

由表4的数据可以看出，当采用的聚合物改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物时，由本发明提供的乳化沥青具有良好的储存稳定性、良好的韧性和粘韧性。

表5

表6

表7

表8

表9

筛孔尺寸/mm	13.2	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.3	0.15	0.075
										通过率/重量％	100	80.7	30.8	22.4	16.5	13.5	8.6	6.5	4.4

表10

表11

表12

表13

表14

表15

表16

表17

表18

表19

注：为了模拟现场条件，车辙成型后，常温养护3d后进行车辙试验。

通过表19的数据，将实施例1与对比例1比较可以看出，当采用单一乳化剂十六烷基三甲基溴化铵时，由参比乳化沥青形成的乳化沥青混合料的与石料的粘结强度变差，并且该乳化沥青混合料的抗水稳定和高温性能变差；将实施例1与对比例2的数据比较可以看出，当在制备聚合物改性沥青的过程中不加入聚合物改性剂苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物时，由参比乳化沥青形成的乳化沥青混合料的与石料的粘结强度变差，并且该乳化沥青混合料的抗水稳定和高温性能变差；将实施例1与对比例5的数据比较可以看出，将第一乳化剂和第二乳化剂的重量比为1-9：1时，根据本发明的乳化沥青与石料具有较强的粘结强度，压实效果好，避免了石料的松散；由本发明的乳化沥青形成的乳化沥青混合料具有良好的抗水稳定性和较高的高温性能；将实施例2与对比例3的数据比较可以看出，在制备乳化沥青的过程中采用SBS胶乳代替聚合物改性剂苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，由参比乳化沥青形成的乳化沥青混合料的与石料的粘结强度变差，并且该乳化沥青混合料的抗水稳定和高温性能变差；将实施例3与对比例4的数据比较可以看出，当制备乳化沥青的过程中不加入抗剥落剂，由参比乳化沥青形成的乳化沥青混合料的与石料的粘结强度变差，并且该乳化沥青混合料的抗水稳定和高温性能变差。因此，由本发明提供的乳化沥青混合料适用于制备沥青路面磨耗层。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种乳化沥青混合料，该乳化沥青混合料含有集料、填料和乳化沥青，其特征在于，以所述乳化沥青的总量为基准，所述乳化沥青含有60-70重量％的聚合物改性沥青、1-4重量％的乳化剂和0.1-0.5重量％的抗剥落剂和28-38重量％的水，其中，所述乳化剂含有第一乳化剂和第二乳化剂，所述第一乳化剂为木质素胺、烷基酰胺多胺和多乙烯多胺中的一种或多种，所述第二乳化剂为烷基胺、烷基丙烯二胺和烷基季铵盐中的一种或多种，所述第一乳化剂和第二乳化剂的重量比为1-9：1。

2.根据权利要求1所述的乳化沥青混合料，其中，以所述乳化沥青混合料的总量为基准，所述集料的含量为80-90重量％，所述填料的含量为2-7重量％，所述乳化沥青的含量为5-15重量％。

3.根据权利要求1所述的乳化沥青混合料，其中，所述第一乳化剂为木质素三甲胺、木质素二甲胺、十二烷基酰胺基多胺、十八烷基酰胺基多胺和多乙烯多胺中的一种或多种；所述第二乳化剂为十六烷基胺、十八烷基胺、十六烷基丙烯二胺、十八烷基丙烯二胺、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵和十八烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。

4.根据权利要求1或4所述的乳化沥青混合料，其中，所述第一乳化剂和第二乳化剂的重量比为2-7：1。

5.根据权利要求1所述的乳化沥青混合料，其中，所述抗剥落剂为烷基吡咯、烷基咪唑、烷基噻唑、烷基咪唑啉、烷基喹啉、塔尔油脂肪胺、塔尔油咪唑、塔尔油吡咯和塔尔油噻唑中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的乳化沥青混合料，其中，所述聚合物改性沥青通过用聚合物改性剂对基质沥青进行改性而制得，相对于100重量份的所述基质沥青，所述聚合物改性剂的用量为1.5-10重量份。

7.根据权利要求6所述的乳化沥青混合料，其中，所述聚合物改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物。

8.根据权利要求7所述的乳化沥青混合料，其中，以所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物的总量为基准，由苯乙烯形成的结构单元的含量为20-40重量％，由丁二烯形成的结构单元的含量为60-80重量％。

9.根据权利要求6所述的乳化沥青混合料，其中，在所述聚合物改性沥青的制备过程中引入稳定剂和/或相容剂。

10.根据权利要求9所述的乳化沥青混合料，其中，相对于100重量份的所述基质沥青，所述相容剂的用量为0-10重量份，所述稳定剂的用量为0.1-1重量份。

11.根据权利要求1或2所述的乳化沥青混合料，其中，所述填料为矿粉和/或硅酸盐水泥；所述集料包括粗集料和细集料，所述粗集料为碎石、砾石和矿渣中的一种或多种，所述细集料为石屑和/或机制砂。

12.根据权利要求11所述的乳化沥青混合料，其中，所述集料的级配为：13.2mm方孔筛通过率为100重量％，9.5mm方孔筛通过率为80-100重量％，4.75mm方孔筛通过率为28-60重量％，2.36mm方孔筛通过率为20-35重量％，1.18mm方孔筛通过率为14-26重量％，0.6mm方孔筛通过率为12-22重量％，0.3mm方孔筛通过率为7-20重量％，0.15mm方孔筛通过率为6-16重量％，0.075mm方孔筛通过率为4-8重量％。

13.一种制备权利要求1-12中任意一项所述的乳化沥青混合料的方法，该方法包括将集料、填料和乳化沥青进行混合。

14.权利要求1-12中任意一项所述的乳化沥青混合料在制备路面磨耗层中的应用。