CN107337999B - 一种沥青路面涂层材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沥青路面涂层材料及其制备方法,属于道路建筑材料技术领域。本发明的技术方案要点为:一种沥青路面涂层材料,是由以下重量份的原料制备而成的:沥青60‑80份、无机聚合物改性剂多聚磷酸4‑6份、酸度调节剂3‑9份、油性粘度调节剂4‑10份、增磨剂二氧化硅气溶胶2‑4份、水性粘度调节剂聚乙二醇2‑6份、稳定剂3‑9份、沥青乳化剂3‑4份和水50份。本发明还具体公开了该沥青路面涂层材料的制备方法。本发明沥青路面涂层材料在高温性能、低温性能、储存稳定性、粘附性和耐磨性方面均有较大优势,特别是粘附性和耐磨耗性方面更为突出,可有效提高沥青路面涂层的耐久性。
Description
技术领域
本发明属于道路建筑材料技术领域,具体涉及一种沥青路面涂层材料及其制备方法。
背景技术
沥青路面暴露于自然界中,路表材料受到光照、温度、氧气、水分等条件侵蚀,沥青失去原有的柔韧性和刚度,导致其粘附性和耐磨性下降,使得路表集料发生松动脱落,造成沥青路面松散、麻面或掉料等病害,影响了道路通行质量和路面使用寿命。沥青路面涂层材料是一种沥青路面预防性养护材料,是将涂层材料喷涂于现有沥青路面表层,用于粘结路表轻微松动或易脱落集料,并对沥青路面早期病害进行处治。该技术作为沥青路面早期预防性养护技术,对延长路面寿命和降低路面寿命周期养护费用具有重要意义。
由于原沥青路面的路表集料表面原始纹理深度已经在交通荷载磨耗作用下降低,这将不利于涂层材料在其表面的黏附,并且涂层材料喷涂路表之后的成膜物质直接承受行车碾压、磨耗等作用,所以开发一种具有良好黏附性和耐磨耗性沥青路面涂层材料,是当前沥青路面涂层材料技术所面临的挑战。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种具有良好黏附性和耐磨耗性的沥青路面涂层材料及其制备方法。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案,一种沥青路面涂层材料,其特征在于是由以下重量份的原料制备而成的:沥青60-80份、无机聚合物改性剂多聚磷酸4-6份、酸度调节剂3-9份、油性粘度调节剂4-10份、增磨剂二氧化硅气溶胶2-4份、水性粘度调节剂聚乙二醇2-6份、稳定剂3-9份、沥青乳化剂3-4份和水50份,其中酸度调节剂为磷酸二氢钾与氢氧化钠的混合物,油性粘度调节剂为芳烃油与煤油的混合物,稳定剂为丙三醇与藻酸丙二醇酯的混合物。
进一步优选,所述酸度调节剂中磷酸二氢钾与氢氧化钠的质量比为1:6。
进一步优选,所述油性粘度调节剂中芳烃油与煤油的质量比为6:1。
进一步优选,所述稳定剂中丙三醇与藻酸丙二醇酯的质量比为6:1。
进一步优选,所述增磨剂二氧化硅气溶胶的比表面积为500-800m2/g,粒径不大于2mm。
本发明所述的沥青路面涂层材料的制备方法,其特征在于具体步骤为:
(1)将50重量份的水加热至65℃,依次加入3-4重量份的沥青乳化剂、3-9重量份的稳定剂和2-6重量份的水性粘度调节剂聚乙二醇,搅拌均匀后制得65℃粘度为250±20mPa·s的皂液;
(2)将60-80重量份的沥青加热至135℃,加入4-6重量份的无机聚合物改性剂多聚磷酸,在135℃条件下以500r/min的速度搅拌50min制得预改性沥青;
(3)将步骤(2)所得预改性沥青保持135℃,依次加入2-4重量份的增磨剂二氧化硅气溶胶和4-10重量份的油性粘度调节剂,继续搅拌5min后,加入3-9重量份的酸度调节剂,继续搅拌15min,取样检测,当沥青酸值调节至1.5±0.3mgKOH/g时,制得特制改性沥青;
(4)将乳化沥青生产机预热至55℃,依次加入步骤(1)所得皂液和步骤(3)所得特制改性沥青,乳化1min后制得沥青路面涂层材料。
在上述沥青路面涂层材料组分中,无机聚合物改性剂多聚磷酸通过对沥青进行化学改性,磷酸根接枝于沥青分子结构,并且多聚磷酸的加入提高了沥青的酸值,这种综合作用可以有效提高沥青和集料之间的黏附性,并且多聚磷酸分子之间的缔合作用能够提高沥青的抗磨性能;酸度调节剂通过较为温和的中和作用,中和沥青中过多的自由多聚磷酸,使得沥青酸值达到设计范围以内,避免过多的自由多聚磷酸对沥青的乳化产生不利影响;油性粘度调节剂可以通过调节沥青粘度降低被沥青乳化时难度,同时通过渗透作用对沥青路面表层老化沥青进行修复;增磨剂二氧化硅气溶胶协同多聚磷酸提高沥青路面涂层材料的耐磨性,并且多聚磷酸根对二氧化硅微粒的吸附作用可以提高沥青路面涂层材料成膜物质的稳定性和自恢复性,进一步提升沥青路面涂层材料的黏附性和耐磨性能;水性粘度调节剂聚乙二醇调节沥青乳化时所需皂液粘度,另外满足了沥青路面涂层材料施工时喷涂要求;稳定剂协同沥青乳化剂对沥青的乳化稳定作用,提高涂层材料的贮存稳定性。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明的沥青路面涂层材料与集料黏附性强,耐磨性高,可有效抵抗涂层材料在行车碾压或磨耗作用,延长材料的使用寿命;
2、本发明的沥青路面涂层材料所用材料成本低廉,经济效益显著;
3、本发明的沥青路面涂层材料整体生产工艺简单,便于工业化生产;
4、本发明的沥青路面涂层材料常温施工,避免大量温室及毒害气体排放,实现节能减排,利于环境保护。
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。
实施例
本发明实施例1-9沥青路面涂层材料的原料组成配比详见表1:
表1实施例1-9所用沥青路面涂层材料原料组成配比(Kg)
本发明实施例1-9沥青路面涂层材料的制备方法为:
(a)按照上述原料组成配比分别准备各种原料;
(b)将水加热至65℃,依次加入沥青乳化剂、稳定剂和水性粘度调节剂聚乙二醇,搅拌均匀后制得65℃粘度为250±20mPa·s的皂液;
(c)将沥青加热至135℃,加入无机聚合物改性剂多聚磷酸,在135℃条件下以500r/min的速度搅拌50min制得预改性沥青;
(d)将步骤(c)所得预改性沥青保持135℃,依次加入增磨剂二氧化硅气溶胶和油性粘度调节剂,继续搅拌5min后加入酸度调节剂,继续搅拌15min,取样检测,当沥青酸值调节至1.5±0.3mgKOH/g时,制得特制改性沥青;
(e)将乳化沥青生产机预热至55℃,依次加入步骤(b)所得皂液和步骤(d)所得特制改性沥青,乳化1min后制得沥青路面涂层材料。
对比例
对比例由60Kg沥青、4Kg沥青乳化剂、6Kg SBR胶乳和50Kg水组成,具体制备方法为:
(a)将沥青加热至135℃;
(b)将水加热至65℃,加入沥青乳化剂搅拌均匀得到皂液;
(c)将乳化沥青生产机预热至55℃,加入步骤(b)所得皂液后循环,然后徐徐加入步骤(a)所得沥青,乳化1min后制得乳化沥青;
(d)将SBR胶乳加入到步骤(c)所得乳化沥青,搅拌均匀后制得沥青路面涂层材料。
参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0654-2011“乳化沥青与粗集料的黏附性试验”评定实施例和对比例的粘附性,试验过程如下:取5粒19.0-31.5mm集料洗净并烘干,将冷凉至室温后用细线逐个绑好,称取5粒集料合计质量m1后悬挂于支架上。准备800mL蒸馏水及经1.18mm滤筛过滤的300mL试样。将集料逐个放入盛水烧杯中浸泡1min后,随后立即放入试样中浸泡1min,将5粒集料在室温悬挂放置不少于24h,称取5粒集料恒重后的合计质量m2。将集料逐个用线提起,浸入盛有沸煮水的大烧杯中央,调整加热炉,使烧杯中的水保持微沸状态,浸煮3min后,将集料从水中荡洗后取出,然后将5粒集料在室温悬挂放置不少于24h,称取5粒集料恒重后的合计质量m3。粘附性指标F=(m3-m1)/(m2-m1)*100进行评价,该指标数值越大说明沥青路面涂层材料和集料粘附性越好。
参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0752-2011“稀浆混合料湿轮磨耗试验”评定实施例和对比例的耐磨性,试验过程如下:同批次制得的稀浆混合料试件浸水1h湿轮磨耗试验后并60℃烘干至恒重,称取冷凉至室温质量m1,选用磨耗值为250±30g/cm3试件进行沥青路面涂层材料耐磨性试验。将沥青路面涂层材料以0.25kg/m3的洒布量洒布于稀浆混合料试件已被磨耗位置,将该试件室温放置不小于24h至恒重,称取恒重后质量m2。将该试件在原位置再次进行浸水1h湿轮磨耗试验,然后60℃烘干至恒重,称取冷凉至室温质量m3。耐磨性用磨耗损失率M=(m3-m2)/(m2-m1)*100进行评价,该指标数值越小说明沥青路面涂层材料耐磨性越好。
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0606-2011“沥青软化点试验(环球法)”评价实施例和对比例的高温性能,软化点数值越高则表明高温性能越好;T0605-2011“沥青延度试验”评价实施例和对比例的低温性能,5℃延度数值越大则说明低温性能越好;T0655-1993“乳化沥青储存稳定性试验”评价实施例和对比例的储存稳定性能,储存稳定性数值越低则说明储存稳定性能越好。
通过以上评价方法,实施例和对比例的相关性能检测结果见表2:
表2实施例和对比例的性能检测结果
由表2可知,本发明沥青路面涂层材料在高温性能、低温性能、储存稳定性、粘附性和耐磨性方面均有较大优势,特别是粘附性和耐磨耗性方面更为突出,可有效提高沥青路面涂层的耐久性。
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)
1.一种沥青路面涂层材料的制备方法,其特征在于具体步骤为:
(1)将50重量份的水加热至65℃,依次加入3-4重量份的沥青乳化剂、3-9重量份的稳定剂和2-6重量份的水性粘度调节剂聚乙二醇,搅拌均匀后制得65℃粘度为250±20mPa·s的皂液,所述稳定剂为丙三醇与藻酸丙二醇酯的混合物;
(2)将60-80重量份的沥青加热至135℃,加入4-6重量份的无机聚合物改性剂多聚磷酸,在135℃条件下以500r/min的速度搅拌50min制得预改性沥青;
(3)将步骤(2)所得预改性沥青保持135℃,依次加入2-4重量份的增磨剂二氧化硅气溶胶和4-10重量份的油性粘度调节剂,继续搅拌5min后,加入3-9重量份的酸度调节剂,继续搅拌15min,取样检测,当沥青酸值调节至1.5±0.3mgKOH/g时,制得特制改性沥青,所述油性粘度调节剂为芳烃油与煤油的混合物,所述酸度调节剂为磷酸二氢钾与氢氧化钠的混合物,其中磷酸二氢钾与氢氧化钠的质量比为1:6;
(4)将乳化沥青生产机预热至55℃,依次加入步骤(1)所得皂液和步骤(3)所得特制改性沥青,乳化1min后制得沥青路面涂层材料。
2.根据权利要求1所述的沥青路面涂层材料的制备方法,其特征在于:所述油性粘度调节剂中芳烃油与煤油的质量比为6:1。
3.根据权利要求1所述的沥青路面涂层材料的制备方法,其特征在于:所述稳定剂中丙三醇与藻酸丙二醇酯的质量比为6:1。
4.根据权利要求1所述的沥青路面涂层材料的制备方法,其特征在于:所述增磨剂二氧化硅气溶胶的比表面积为500-800m2/g,粒径不大于2mm。
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