CN107189464A - 一种用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂及其制备方法和应用，属于道路建筑材料技术领域。本发明的技术方案要点为：一种用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂，是由以下重量份的原料制备而成的：多聚磷酸3‑6份、橡胶粉18‑36份、非离子沥青乳化剂20‑25份和去离子水35‑45份。本发明还具体公开了该用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂的制备方法及其在制备改性乳化沥青中的应用。本发明的乳化沥青改性剂用于乳化沥青的改性可得到低温性能良好的改性乳化沥青，适用于高寒地区道路的建设和养护工程，而且本发明中乳化沥青改性剂的生产过程具有工艺简单、生产效率高的优点。

Description

一种用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂及其制备方法 和应用

技术领域

本发明属于道路建筑材料技术领域，具体涉及一种用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂及其制备方法和应用。

背景技术

根据《国家公路网规划（2013年-2030年）》的长期规划，到2030年末，国家公路网新增高速公路约3.3万公里，高原寒冷西部地区占其中的80%-90%；国网普通公路新增11万公里，高原寒冷西部地区占其中的60%-70%，高寒地区海拔高、低温时间长且温差大，沥青路面容易由于温度应力的作用而产生低温缩裂，这种低温缩裂是高寒地区沥青路面的主要破坏形式，严重危害道路的使用寿命和质量，这给我国的公路建设与养护带来极大挑战。

沥青路面的低温抗裂性能主要是由沥青来提供，所以在高寒地区沥青路面建设和养护工程中的沥青材料要具有良好的低温性能，以适应高寒地区的气候条件。研究人员尝试采用各种方法来改善沥青的低温性能，采用高分子聚合物对沥青进行改性则是近年来比较常用的一种方法。轮胎橡胶具有优异的力学性能，将它作为沥青的改性材料，可以大幅度改善沥青材料对自然环境温度的适应能力，提高低温抗开裂性能。因此橡胶沥青技术得到了广泛关注，橡胶沥青是利用废旧橡胶轮胎磨细制得橡胶粉进行改性的沥青，不仅具有非常突出的低温柔性和抗裂性能，而且可以大量回收利用废旧轮胎，有效缓解废弃轮胎导致的“黑色污染”问题。

在高寒地区沥青路面建设和养护工程中，热拌沥青混合料在运输、摊铺、压实过程中受到高寒气候的影响，极易发生温度离析以及压实度不均匀，施工质量难以保证。而乳化沥青混合料可以在常温条件下拌制，并且相比热拌沥青混合料施工可大量节约能源，减少环境污染，良好的常温和易性和节能减排特点使得乳化沥青材料在高寒地区沥青路面工程中凸显出技术优势。然而，橡胶沥青粘度高难以乳化，并且橡胶粉自身表面呈憎水特性，难以在乳化沥青中直接分散，这就限制了橡胶粉在高寒地区道路工程乳化沥青材料中的应用。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂及其制备方法，该制备方法工艺简单易行，用该乳化沥青改性剂制备的改性乳化沥青具有良好的低温抗裂性能。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂，其特征在于是由以下重量份的原料制备而成的：多聚磷酸3-6份、橡胶粉18-36份、非离子沥青乳化剂20-25份和去离子水35-45份，其中橡胶粉为子午线废旧轮胎生产的80目橡胶粉。

进一步优选，所述多聚磷酸与橡胶粉的质量比为1:6。

本发明所述的用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）将3-6重量份的多聚磷酸加热至105℃并保温；（2）将18-36重量份的橡胶粉加热至70℃，然后将其加入到步骤（1）保温的多聚磷酸中，升温至130℃并保温5h；（3）降至室温，然后加入20-25重量份的非离子沥青乳化剂，再以300r/min的转速搅拌30min；（4）边搅拌边加入35-45重量份的去离子水，持续搅拌直至均匀乳液形成即制得用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂。

本发明所述的用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂在制备改性乳化沥青中的应用，其特征在于具体过程为：将乳化沥青改性剂直接加入到固含量为60%的乳化沥青中搅拌均匀制得改性乳化沥青，其中乳化沥青改性剂与乳化沥青的质量比为1:50。

在上述用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂组分中，橡胶粉作为高聚物改性材料，可以赋予乳化沥青蒸发残留物良好的低温抗裂性质；多聚磷酸对橡胶粉进行化学接枝改性，使得橡胶粉具有亲水性质，并使其脱硫液化，从而提高其被乳化的能力，并使其在乳化沥青中具有良好的相容性，并且多聚磷酸作为无机聚合物，可有效提高乳化沥青蒸发残留物的高温性能；非离子沥青乳化剂不会在水里电解，制备的改性剂乳液不带有正负电荷，所以既能用于阳离子乳化沥青的改性，又能用于阴离子乳化沥青的改性，并且非离子沥青乳化剂与离子型乳化剂配伍性良好，可以有效提高改性乳化沥青的稳定性。这些组分的组合是通过大量试验确定的，可以使改性乳化沥青具有高温性能和低温性能的优良平衡。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂生产工艺中不使用溶剂，不仅避免了环境污染，而且避免了溶剂残留对乳化沥青蒸发物性能的负面影响，并具有简单便捷的技术优势；

2、本发明的用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂采用常规的方法对乳化沥青进行改性，即直接将乳化沥青改性剂加入到乳化沥青中，搅拌均匀即可完成乳化沥青的改性。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

在以下实施例和对比例中，通过改性乳化沥青的性能指标来反映乳化沥青改性剂的改性效果。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）中T0605-2011“沥青延度试验”、T0606-2011“沥青软化点试验（环球法）”分别获得改性乳化沥青以下指标： 5℃延度和软化点。5℃延度反映改性乳化沥青的低温性能，数值越大则说明低温性能越好；软化点是指在一定条件下，沥青达到某一稠度时的温度，数值越高则表明高温性能越好。

实施例

本发明实施例1-3乳化沥青改性剂的原料组成配比（Kg）见表1：

表1 乳化沥青改性剂的原料组成配比（Kg）

实施例	多聚磷酸	橡胶粉	非离子沥青乳化剂	去离子水
					1	3	18	20	35
2	4	24	23	39
					3	6	36	25	45

本发明实施例1-3乳化沥青改性剂的制备方法为：

（a）按照表1所述乳化沥青改性剂的原料组成配比分别准备各种原料；

（b）将多聚磷酸加热至105℃并保温；

（c）将橡胶粉加热至70℃，将其加入到步骤（b）保温的多聚磷酸中，升温至130℃并保温5h；

（d）降至室温，然后加入非离子沥青乳化剂，再以300r/min的转速搅拌30min；

（e）边搅拌边加入去离子水，然后持续搅拌直至均匀乳液形成即制得用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂。

将制得的乳化沥青改性剂40g直接加入到2000g固含量为60%的乳化沥青中搅拌均匀制得改性乳化沥青，测试改性乳化沥青的性能指标，测试结果见表2。

对比例

选用SBR胶乳作为乳化沥青改性剂。取SBR胶乳40g直接加入到2000g固含量为60%的乳化沥青中搅拌均匀制得改性乳化沥青，测试改性乳化沥青的性能指标，测试结果见表2：

表2 改性乳化沥青性能检测结果

例样	5℃延度	软化点
			实施例1	34	58.9
实施例2	37	60.5
			实施例3	43	64.6
对比例	28	53.6

上述表2中各实施例和对比例的测试数据说明，本发明的乳化沥青改性剂所改性的乳化沥青综合性能明显优于对比例的改性乳化沥青性能，尤其是5℃延度指标性能更为突出，说明本发明的乳化沥青改性剂十分适用于高寒地区道路工程。

以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (4)

1.一种用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂，其特征在于是由以下重量份的原料制备而成的：多聚磷酸3-6份、橡胶粉18-36份、非离子沥青乳化剂20-25份和去离子水35-45份，其中橡胶粉为子午线废旧轮胎生产的80目橡胶粉。

2.根据权利要求1所述的用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂，其特征在于：所述多聚磷酸与橡胶粉的质量比为1:6。

3.一种权利要求1-2中任意一项所述的用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）将3-6重量份的多聚磷酸加热至105℃并保温；（2）将18-36重量份的橡胶粉加热至70℃，然后将其加入到步骤（1）保温的多聚磷酸中，升温至130℃并保温5h；（3）降至室温，然后加入20-25重量份的非离子沥青乳化剂，再以300r/min的转速搅拌30min；（4）边搅拌边加入35-45重量份的去离子水，持续搅拌直至均匀乳液形成即制得用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂。

4.权利要求1-2中任意一项所述的用于高寒地区道路工程的乳化沥青改性剂在制备改性乳化沥青中的应用，其特征在于具体过程为：将乳化沥青改性剂直接加入到固含量为60%的乳化沥青中搅拌均匀制得改性乳化沥青，其中乳化沥青改性剂与乳化沥青的质量比为1:50。