CN106810889A - 一种冷补沥青及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冷补沥青，包括基质沥青和冷补沥青添加剂；所述基质沥青和冷补沥青添加剂的质量比为5:1。所述冷补沥青添加剂由以下重量份的组分制备而成：轻质柴油100份；乙烯基类硅氧烷15～20份；不饱和酸60～80份；润湿剂5～8份；引发剂母液0.2～1份；链终止剂母液0.15～0.8份。本发明冷补沥青中添加了冷补沥青添加剂，冷补沥青添加剂中各组分相互作用，性能优越，可使基质沥青具有合适的黏度，在常温状态下即可快速与集料混合均匀，无需把沥青或集料先加热，并且具有较强的抗水剥离性能，相对于目前热混沥青而言，节省了修补路面时现场所需的大量施工设备，快速方便。

Description

一种冷补沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及沥青路面修补应用沥青领域，具体涉及一种冷补沥青及其制备方法。
背景技术
在道路养护工程中，坑槽修补是一项重要的工作内容。路面坑槽修补可分为热补法和冷补法2种类型。相对于传统的热态、高温修补的热补方法而言，采用常温或低温冷态材料进行修补的方法即为冷补,其所用的修补材料即冷补沥青混合料，简称为冷补料。
冷补沥青添加剂是制备冷补沥青混合材料的关键原料，它可以改善沥青冷补液与骨料之间的粘附性能，提高与原有多“尘”或潮湿的路面材料之间的粘结能力，提高水稳性能。它提供的凝胶结构可使冷补液青低温增粘，并有助于冷补料初期强度的形成。目前市面上的冷补沥青添加剂其主要成分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、石油树脂、萜烯树脂、聚酰胺、矿物油、苯乙烯、柴油、沥青等。由于石油树脂和萜烯树脂分子量比较小，熔点比较低，低温下容易发脆，对石子的粘合性较差，因此国内冷补沥青添加剂虽然具有一定的抗水剥离性能，其效果仍然较差，制备的冷补沥青混合料使用寿命较短，有些地方使用1年就开裂了。
发明内容
本发明开发一种沥青路面修补用冷补沥青及其制备方法，基质沥青中添加冷补沥青添加剂，用该添加剂配置的冷补沥青具有抗水剥离能力强，施工时无需干燥集料，常温下可以施工，可存放的特点。本发明通过以下技术方案实现：
一种冷补沥青，包括基质沥青和冷补沥青添加剂；所述基质沥青和冷补沥青添加剂的质量比为5:1。
在上述方案的基础上，所述冷补沥青添加剂由以下重量份的组分制备而成：
轻质柴油100份；乙烯基类硅氧烷15～20份；不饱和酸60～80份；润湿剂5～8份；引发剂母液0.2～1份；链终止剂母液0.15～0.8份。
在上述方案的基础上，所述轻质柴油，凝固点为-20～-35℃。
在上述方案的基础上，所述乙烯基类硅氧烷为含有一个双键的不饱和硅氧烷，分子式为Si-(OR)3，其中R为甲基、乙基或丁基，数均分子量≤400；优选的，所述乙烯基类硅氧烷为乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
在上述方案的基础上，所述不饱和酸为只含一个双键的不饱和脂肪酸，熔点≤20℃，数均分子量≤400；优选的，所述不饱和酸为肉豆蔻油酸、棕榈油酸，反式油酸，蓖麻油酸，油酸，亚油酸，芥酸中的一种或几种。
在上述方案的基础上，所述润湿剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、季戊四醇、新戊二醇、聚乙二醇和聚四氢呋喃醚中的一种或几种。
在上述方案的基础上，所述引发剂母液为质量浓度10％的偶氮类引发剂的丙酮溶液，其中偶氮类引发剂优选偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。
在上述方案的基础上，所述链终止剂母液为质量浓度5％的叔丁基对苯二酚的轻质柴油溶液。
在上述方案的基础上，所述冷补沥青添加剂由以下方法制备而成：
(1)在反应釜中依次加入轻质柴油总量的60～80％、不饱和酸，搅拌至不饱和酸溶解均匀，抽真空至-0.08MPa，充入氮气置换三次；加入乙烯基类硅氧烷并再次抽真空，氮气置换，确保体系干燥无氧，搅拌均匀；
(2)向密闭反应釜中加入引发剂母液，升压至0.3～0.4MPa，并升温至80-120℃，反应搅拌速度120rpm；直至压力下降0.1MPa；
(3)保持搅拌速度120rpm不变，加入剩余轻质柴油稀释反应物，并在反应温度下继续反应熟化3小时；当压力继续下降0.05MPa时表明反应结束；
(4)当反应结束后，在反应温度下依次加入链终止剂和润湿剂，继续搅拌均匀，降至室温，得到冷补沥青添加剂。
一种如上所述冷补沥青的制备方法，步骤如下：
常温条件下，将冷补沥青添加剂与基质沥青搅拌0.5h，即得冷补沥青。
本发明的有益效果是：
本发明冷补沥青中添加了冷补沥青添加剂，冷补沥青添加剂中各组分相互作用，性能优越，可使基质沥青具有合适的黏度，在常温状态下即可快速与集料混合均匀，无需把沥青或集料先加热，并且具有较强的抗水剥离性能，相对于目前热混沥青而言，节省了修补路面时现场所需的大量施工设备，快速方便。
具体实施方式
以下部分是优选的具体实施方式对本发明做进一步说明，但以下实施方式仅仅是对本发明的进一步解释，不代表本发明保护范围仅限于此，凡是以本发明的思路所做的等效替换，均在本发明的保护范围。
实施例1
在50L反应釜中加入加凝固点为-20℃轻质柴油14公斤、油酸14公斤，搅拌均匀，脱除氧气，水汽后并氮气置换三次，加入乙烯基三甲氧基硅烷3.5公斤并再次抽真空，氮气置换。
引发剂6g偶氮二异丁腈溶于54g丙酮中分三批30分钟内加完，升压至0.30MPa，并升温至80℃，在此温度下反应8小时，压力降至0.20MPa，体系变稠，加入轻质柴油6公斤稀释，继续反应3小时，压力降至0.15MPa时反应结束。
加入50g质量浓度5％的叔丁基对苯二酚的轻质柴油溶液和润湿剂聚乙二醇30001.5公斤，继续搅拌0.5-1小时，降至室温，得到冷补沥青添加剂38公斤。
使用时，在常温条件下，将冷补沥青添加剂与基质沥青按照1:5的质量比混合搅拌0.5h，即得冷补沥青。
实施例2
在10L高压高磁力反应釜中加凝固点为-35℃的轻质柴油2.1公斤、棕榈油酸2.1公斤搅拌均匀，脱除氧气，水汽后并氮气置换三次，加入乙烯基三乙氧基硅烷700g并再次抽真空，氮气置换。
引发剂3g偶氮二异庚腈溶于27mL丙酮中分三批30分钟内加完。继续搅拌并升温至120℃，压力升至0.38MPa，搅拌速度120r/min，保持此温度下下持续搅拌反应5小时，压力降至0.28MPa，体系变稠，加入轻质柴油1.4公斤稀释，继续反应3小时，压力降至0.23MPa时反应结束。
向上述反应体系中加入25g质量浓度5％的叔丁基对苯二酚的轻质柴油溶液和丙三醇200g，继续搅拌1h，搅拌速度不低于120r/min，降温至室温，得到冷补沥青添加剂6.5公斤。
使用时，在常温条件下，将冷补沥青添加剂与基质沥青按照1:5的质量比混合搅拌0.5h，即得冷补沥青。
实施例3
在100L高压高磁力反应釜中加凝固点为-35℃的轻质柴油30公斤、棕榈油酸3公斤，亚油酸6公斤，芥酸16公斤，豆蔻油酸5公斤搅拌均匀，脱除氧气，水汽后并氮气置换三次，加入乙烯基三乙氧基硅烷6公斤并再次抽真空，氮气置换。
引发剂20g偶氮二异庚腈溶于180mL丙酮中分三批30分钟内加完。继续搅拌并升温至120℃，压力升至0.35MPa，搅拌速度120r/min，保持此温度下下持续搅拌反应6小时，压力降至0.25MPa，体系变稠，加入轻质柴油8公斤稀释，继续反应3小时，压力降至0.20MPa时反应结束。
向上述反应体系中加入100g质量浓度5％的叔丁基对苯二酚的轻质柴油溶液和新戊二醇醇2.8公斤，继续搅拌1h，搅拌速度不低于120r/min，降温至室温，得到冷补沥青添加剂73公斤。
使用时，在常温条件下，将冷补沥青添加剂与基质沥青按照1:5的质量比混合搅拌0.5h，即得冷补沥青。
为了检验本发明一种冷补沥青的实际性能，先制备如下6个混凝土样品：
表1六种沥青混凝土的组分及制备方法
取上述1#，2#，3#，4#，5#，6#沥青混凝土60克，分别加入6个装有600克沸腾自来水的烧杯中，在自来水保持沸腾的状态下以50转/分钟的速度搅拌2分钟，立即倒掉沸水，加入23℃自来水冷却，用镊子随机从中取100颗集料颗粒，分别标记为“1号”，“2号”，“3号”，“4号”“5号”“6号”；
观察处理后集料颗粒的颜色，颜色呈浅棕色或褐色判定为剥离，颜色呈黑色判定未剥离，结果见下表：
表2六种沥青混凝土样的剥离情况
测试项目 1号 2号 3号 4号 5号 6号
剥离个数 12 67 0 0 1 14
实施例1对应表2中3号测试结果，实施例2对应表2中4号测试结果，实施例3对应表2中5号测试结果；从上表中可以看出加入本发明的冷补沥青添加剂可以有效提高沥青混凝土的抗水剥离能力，优于现有技术的沥青冷补添加剂，且优于正常高温下的混合沥青混凝土。此外，本发明的冷补沥青添加剂对集料是否含水要求低，集料中一定水份含量不影响施工，可常温下使用。

Claims (10)

1.一种冷补沥青，其特征在于：包括基质沥青和冷补沥青添加剂；所述基质沥青和冷补沥青添加剂的质量比为5:1。
2.根据权利要求1所述的冷补沥青，其特征在于：所述冷补沥青添加剂由以下重量份的组分制备而成：
轻质柴油100份；乙烯基类硅氧烷15～20份；不饱和酸60～80份；润湿剂5～8份；引发剂母液0.2～1份；链终止剂母液0.15～0.8份。
3.根据权利要求2所述的冷补沥青，其特征在于：所述轻质柴油，凝固点为-20～-35℃。
4.根据权利要求3所述的冷补沥青，其特征在于：所述乙烯基类硅氧烷为含有一个双键的不饱和硅氧烷，分子式为Si-(OR)3，其中R为甲基、乙基或丁基，数均分子量≤400；优选的，所述乙烯基类硅氧烷为乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
5.根据权利要求4所述的冷补沥青，其特征在于：所述不饱和酸为只含一个双键的不饱和脂肪酸，熔点≤20℃，数均分子量≤400；优选的，所述不饱和酸为肉豆蔻油酸、棕榈油酸，反式油酸，蓖麻油酸，油酸，亚油酸，芥酸中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的冷补沥青，其特征在于：所述润湿剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇、丁二醇、季戊四醇、新戊二醇、聚乙二醇和聚四氢呋喃醚中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的冷补沥青，其特征在于：所述引发剂母液为质量浓度10％的偶氮类引发剂的丙酮溶液，其中偶氮类引发剂优选偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。
8.根据权利要求7所述的冷补沥青，其特征在于：所述链终止剂母液为质量浓度5％的叔丁基对苯二酚的轻质柴油溶液。
9.根据权利要求2-8任一项所述冷补沥青，其特征在于：所述冷补沥青添加剂由以下方法制备而成：
(1)在反应釜中依次加入轻质柴油总量的60～80％、不饱和酸，搅拌至不饱和酸溶解均匀，抽真空至-0.08MPa，充入氮气置换三次；加入乙烯基类硅氧烷并再次抽真空，氮气置换，确保体系干燥无氧，搅拌均匀；
(2)向密闭反应釜中加入引发剂母液，升压至0.3～0.4MPa，并升温至80-120℃，反应搅拌速度120rpm；直至压力下降0.1MPa；
(3)保持搅拌速度120rpm不变，加入剩余轻质柴油稀释反应物，并在反应温度下继续反应熟化3小时；当压力继续下降0.05MPa时表明反应结束；
(4)当反应结束后，在反应温度下依次加入链终止剂和润湿剂，继续搅拌均匀，降至室温，得到冷补沥青添加剂。
10.一种根据权利要求9所述冷补沥青的制备方法，其特征在于：步骤如下：
常温条件下，将冷补沥青添加剂与基质沥青搅拌0.5h，即得冷补沥青。
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