CN107082591B - 一种市政施工、建筑工程用铺路材料及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种市政施工、建筑工程用铺路材料及其设计方法,所述铺路施工材料由沥青结合料和骨料组成;所述沥青结合料由以下原料制成:道路石油沥青80‑120份,乳化剂1‑4份,聚氨酯改性环氧树脂15‑25份,海泡石1‑10份,石墨烯粉3‑10份,抗紫外老化剂0.1‑0.5份,去离子水15‑30份;本发明铺路材料由于添加了聚氨酯改性环氧树脂、石墨烯粉、海泡石以及抗紫外老化剂进行改性,具有了防车辙、抗温变、耐老化、耐候性等优异的性能,能广泛应用于不同环境下市政、建筑的路面施工。
Description
技术领域
本发明属于市政、建筑工程技术领域,具体涉及一种市政施工、建筑工程用铺路材料及其设计方法。
背景技术
随着国民经济的不断发展,市政工程和建筑施工已成为国民基础建设的重要组成部分,其规模和要求也在不断的向高标准高要求方向发展,而铺路工程则是市政、建筑工程建设的重点对象,发展优质的铺路材料是铺路工程能否稳定、良好前进的重要因素之一。
沥青在很久之前已经被用于道路铺设,并且随着19世纪后期炼油工艺的引入和发展,铺设道路对作为炼油工艺副产品的沥青的需求急剧增加。目前,全世界大部分的道路都用沥青进行铺设,这在未来若干年内不会有太大的变化。但沥青作为一种典型的粘弹性材料,高温易发粘流淌,耐老化性能和疲劳性能差,易产生车辙等问题。因为,对沥青的改性是必须的。
中国专利申请CN1673281A公开了一种热储存稳定的聚乙烯改性沥青材料及制备方法,它是通过加入含磷化合物作为助剂,使聚乙烯改性沥青在热储存条件下不离析。所用的含磷化合物是多聚磷酸、磷酸、亚磷酸、改性多磷酸类化合物的一种或多种。这种生产方法需要加入磷酸这种中强酸,虽然能达到热储存稳定的目的,但酸加入后,在制各和储存改性沥青的过程中,都会腐蚀设备,不能长期应用。中国专利CN1837291A报导了一种将橡胶、热塑性弹性体、聚乙烯三者的混合物加入沥青中,分散均匀后,再加入二硫代吗琳或硫与二硫代吗琳的共混物,制得橡塑共混物改性沥青,达到热储存稳定的目的。但这种方法主要是针对橡胶改性沥青,聚乙烯质量含量只有0-20%,而且改性沥青制作工艺时间长,加入硫化剂后,还要继续搅拌100-120分钟才能完全完成硫化反应。采用二硫代吗琳虽然解决了使用硫黄时,体系交联过快,体系粘度变大问题,交联过程平稳,但生产周期太长,从开始剪切聚合物到制得改性沥青要两个小时以上。CN200610032241.X中的介绍了一种无机纳米粒子与聚合物复合改性乳化沥青,无机纳米粒子为纳米氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化铝等,虽然具有一定的改性效果,但是所使用的大部分添加剂的成本较高。因此,发展一种综合性能如:防车辙、耐温变、抗老化以及耐久性优异的沥青铺路材料是研究的重要方向。
发明内容
针对上述现有技术中的不足,本发明的目的是提供一种市政施工、建筑工程用铺路材料及其设计方法,该铺路材料具有防车辙、抗温变、耐老化、耐候性等优异的性能,能广泛应用于不同环境下市政、建筑的路面施工。
为解决上述问题,本发明采用的技术方案为:
一种市政施工、建筑工程用铺路材料,所述铺路施工材料由沥青结合料和骨料组成;所述沥青结合料由以下原料制成:道路石油沥青 80-120份,乳化剂 1-4份,聚氨酯改性环氧树脂 15-25份,海泡石1-10份,石墨烯粉 3-10份,抗紫外老化剂 0.1-0.5份,去离子水15-30份;。
其中,所述骨料为砂、砾石或碎石;所述铺路施工材料中沥青结合料占4-8wt%,其余为骨料。
另外,所述道路石油沥青为70#石油沥青、90#石油沥青、110#石油沥青或130#石油沥青。
所述的乳化剂为十八烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基溴化铵。
所述抗紫外老化剂为纳米二氧化钛粉末,其粒径为50-150nm。
所述聚氨酯改性环氧树脂的制备方法为:按4-6份的聚乙二醇加入到温度为100-120℃的反应釜中,抽真空脱水2-4h后再加入0.1-0.2份三乙醇胺及25-30份环氧树脂,控制温度为110-150℃,反应1-2h后,将温度降至70-90℃,并加入6-8份异氰酸酯反应2-3h制得聚氨酯改性环氧树脂。
另外,本发明还提供了所述市政施工、建筑工程用铺路材料的制备方法,其特征在于,具体为:(1)沥青结合料的制备:a.首先将道路石油沥青加热至150-160℃而熔融;b.在不断搅拌下将乳化剂在70-90℃温度下加入到水中形成溶液,并加入海泡石和抗紫外老化剂,在不断的搅拌下形成均匀分散的体系;c.在高速的搅拌下将步骤a中的熔融石油沥青、步骤b中的均匀分散的体系以及相应重量份数的聚氨酯改性环氧树脂、石墨烯粉进行混合反应2-3小时,所述反应的温度控制在90-100℃;(2)铺路材料的制备:在120-180℃的温度下将沥青结合料和骨料进行搅拌混合均匀即得所述铺路材料。
本发明还要求保护所述铺路材料在市政施工、建筑工程修建公路中的应用。
本发明的技术效果为:(1)本发明添加聚氨酯改性环氧树脂作为沥青的改性剂,由于聚氨酯改性环氧树脂高的相容性,并具有优异的附着力、柔韧性、强度以及耐化学品性和防腐性,能够极大的提高传统沥青铺路材料的柔韧性、强度、耐磨性及耐久性;(2)本发明在沥青中加入了石墨烯粉,是自然界最薄、强度最高的材料,同时有具有很好的弹性和拉伸性能,其由于纳米尺寸效应能很好的填充到沥青材料的骨架空隙中,从而改善沥青基质材料的高低温温变和柔韧性能,有效的阻止其在高温是软化在低温是裂变,防止长时间高重量车辆压过所带来的车辙;(3)本发明抗紫外老化剂能较好的吸收紫外光,从而避免沥青基质材料受到紫外光的长时间侵害,提高其抗老化性能,而海泡石分布在材料的表层能对紫外光起到屏蔽作用,与抗紫外老化剂共同作用起到提高其抗老化性能的效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的阐述:
实施例1
一种市政施工、建筑工程用铺路材料,所述铺路施工材料由5wt%沥青结合料和95wt%骨料砾石组成;所述沥青结合料由以下原料制成:90#道路石油沥青 100份,乳化剂十八烷基三甲基氯化铵 3份,聚氨酯改性环氧树脂 20份,海泡石6份,石墨烯粉 7份,抗紫外老化剂纳米二氧化钛粉末 0.2份,去离子水 20份。
实施例2
一种市政施工、建筑工程用铺路材料,所述铺路施工材料由6wt%沥青结合料和94wt%骨料砂组成;所述沥青结合料由以下原料制成:110#道路石油沥青 80份,乳化剂十八烷基三甲基溴化铵 1份,聚氨酯改性环氧树脂 15份,海泡石4份,石墨烯粉 4份,抗紫外老化剂纳米二氧化钛粉末 0.1份,去离子水 15份。
实施例3
一种市政施工、建筑工程用铺路材料,所述铺路施工材料由4wt%沥青结合料和96wt%骨料砂组成;所述沥青结合料由以下原料制成:130#道路石油沥青 120份,乳化剂十八烷基三甲基溴化铵 4份,聚氨酯改性环氧树脂 25份,海泡石8份,石墨烯粉10份,抗紫外老化剂纳米二氧化钛粉末 0.4份,去离子水30份。
实施例4
一种市政施工、建筑工程用铺路材料,所述铺路施工材料由8wt%沥青结合料和92wt%骨料砾石组成;所述沥青结合料由以下原料制成:70#道路石油沥青 90份,乳化剂十八烷基三甲基溴化铵 2份,聚氨酯改性环氧树脂 20份,海泡石5份,石墨烯粉6份,抗紫外老化剂纳米二氧化钛粉末 0.3份,去离子水20份。
实施例5
实施例1-4所述聚氨酯改性环氧树脂的制备:将5份的聚乙二醇加入到温度为110℃的反应釜中,抽真空脱水3h后再加入0.15份三乙醇胺及30份环氧树脂,控制温度为130℃,反应2h后,将温度降至80℃,并加入7份异氰酸酯反应3h制得聚氨酯改性环氧树脂。
实施例6
实施例1-4所述市政施工、建筑工程用铺路材料的制备方法,具体为:(1)沥青结合料的制备:a.首先将道路石油沥青加热至150℃而熔融;b.在不断搅拌下将乳化剂在80℃温度下加入到水中形成溶液,并加入海泡石和抗紫外老化剂,在不断的搅拌下形成均匀分散的体系;c.在高速的搅拌下将步骤a中的熔融石油沥青、步骤b中的均匀分散的体系以及相应重量份数的聚氨酯改性环氧树脂、石墨烯粉进行混合反应2.5小时,所述反应的温度控制在100℃;(2)铺路材料的制备:在160℃的温度下将沥青结合料和骨料进行搅拌混合均匀即得所述铺路材料。
比较例1
一种市政施工、建筑工程用铺路材料,所述铺路施工材料由5wt%沥青结合料和95wt%骨料砾石组成;所述沥青结合料由以下原料制成:90#道路石油沥青 100份,乳化剂十八烷基三甲基氯化铵 3份,海泡石6份,石墨烯粉 7份,抗紫外老化剂纳米二氧化钛粉末0.2份,去离子水 20份。
比较例2
一种市政施工、建筑工程用铺路材料,所述铺路施工材料由5wt%沥青结合料和95wt%骨料砾石组成;所述沥青结合料由以下原料制成:90#道路石油沥青 100份,乳化剂十八烷基三甲基氯化铵 3份,聚氨酯改性环氧树脂 20份,海泡石6份,抗紫外老化剂纳米二氧化钛粉末 0.2份,去离子水 20份。
比较例3
一种市政施工、建筑工程用铺路材料,所述铺路施工材料由5wt%沥青结合料和95wt%骨料砾石组成;所述沥青结合料由以下原料制成:90#道路石油沥青 100份,乳化剂十八烷基三甲基氯化铵 3份,聚氨酯改性环氧树脂 20份,石墨烯粉 7份,去离子水 20份。
其中,比较例1-3的制备方法与实施例类似。
本发明铺路材料的重点改进之处主要集中在对沥青结合料的改进,因此,本发明在性能评价方面主要在于评价先制备得到的沥青结合料;
I:沥青结合料的性能试验数据如表1所示,其中,粘度老化指数和软化点增量在紫外光老化条件下进行,紫外老化烘箱中紫外线辖射强度为1400μW/cm2,箱内部温度为70℃,烘烤7天)。
从表1的实验数据可以得出:本发明铺路材料所使用的沥青结合料具有优异的性能指标,在抗老化,抗高低温温变以及稳定性等各个方面均表现出优异性能,能够很好的应用于市政、建筑工程领域的铺路。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种市政施工、建筑工程用铺路材料,其特征在于,所述铺路施工材料由沥青结合料和骨料组成;所述沥青结合料由以下原料制成:道路石油沥青 80-120份,乳化剂 1-4份,聚氨酯改性环氧树脂 15-25份,海泡石1-10份,石墨烯粉 3-10份,抗紫外老化剂 0.1-0.5份,去离子水 15-30份。
2.根据权利要求1所述的市政施工、建筑工程用铺路材料,其特征在于,所述骨料为砂、砾石或碎石;所述铺路施工材料中沥青结合料占4-8wt%,其余为骨料。
3.根据权利要求1所述的市政施工、建筑工程用铺路材料,其特征在于,所述道路石油沥青为70#石油沥青、90#石油沥青、110#石油沥青或130#石油沥青。
4.根据权利要求2所述的市政施工、建筑工程用铺路材料,其特征在于,所述的乳化剂为十八烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基溴化铵。
5.根据权利要求3所述的市政施工、建筑工程用铺路材料,其特征在于,所述抗紫外老化剂为纳米二氧化钛粉末,其粒径为50-150nm。
6.根据权利要求4所述的市政施工、建筑工程用铺路材料,其特征在于,所述聚氨酯改性环氧树脂的制备方法为:将4-6份的聚乙二醇加入到温度为100-120℃的反应釜中,抽真空脱水2-4h后再加入0.1-0.2份三乙醇胺及25-30份环氧树脂,控制温度为110-150℃,反应1-2h后,将温度降至70-90℃,并加入6-8份异氰酸酯反应2-3h制得聚氨酯改性环氧树脂。
7.一种权利要求1-6任一项所述市政施工、建筑工程用铺路材料的制备方法,其特征在于,具体为: (1)沥青结合料的制备:a.首先将道路石油沥青加热至150-160℃而熔融;b.在不断搅拌下将乳化剂在70-90℃温度下加入到水中形成溶液,并加入海泡石和抗紫外老化剂,在不断的搅拌下形成均匀分散的体系;c.在高速的搅拌下将步骤a中的熔融石油沥青、步骤b中的均匀分散的体系以及相应重量份数的聚氨酯改性环氧树脂、石墨烯粉进行混合反应2-3小时,所述反应的温度控制在90-100℃; (2)铺路材料的制备:在120-180℃的温度下将沥青结合料和骨料进行搅拌混合均匀即得所述铺路材料。
8.一种权利要求1-6任一项所述铺路材料在市政施工、建筑工程修建公路中的应用。
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