CN107418509A - 一种沥青路面灌缝胶 - Google Patents

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Abstract

本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种沥青路面灌缝胶。本发明将原油、蛋白胨、牛肉膏混合灭菌制得固体培养基，随后将炼油厂污水处理二沉池活性污泥涂布于培养基表面，并进行恒温培养，再用去离子水淋洗培养基表面，得菌丝悬浮液，将其与废机油混合发酵后静置分层，经去除水层，得改性废机油，随后将石油沥青加热后与石油树脂、改性废机油混合，再加入醇酸树脂、填料等加热混合，最后出料冷却，即得沥青路面灌缝胶，本发明制得的沥青路面灌缝胶具有较好的流动性能和渗透性能，可有效渗入路面裂缝中，达到填充密实裂缝的目的，同时灌缝胶力学性能优异，修补后的裂缝不易再次开裂，可有效延长高修补路面的使用寿命。

Description

一种沥青路面灌缝胶
技术领域
本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种沥青路面灌缝胶。
背景技术
路面裂缝是沥青混凝土路面最为常见的病害之一，在诸多道路病害中，属于危害较为严重的一种。如果不及时处理，在车辆载荷的作用下，再加上雨水的渗入，使裂缝进一步发展，最终形成龟裂，大大降低了路面的使用品质，而且增加了后期养护成本。因此，为了提高路面的路况质量，减少路面病害，加强路面预防性养护，必须加强路面早期横纵裂缝的防治。
目前，路面裂缝修补中采用的灌缝材料主要有热沥青类、乳化沥青类、常温型密封胶（硅酮、聚氨酯等）、路面专用灌缝胶等。其中，路面专用灌缝胶具有与缝壁粘结能力强、高温不流淌、低温不脆裂等优异性能，且价格适中。因此，路面专用灌缝胶是目前性价比最高的一种灌缝材料，也是路面灌缝材料发展的主流产品。如专利申请号CN200710157786.8公开了“一种路面填缝材料及其制备方法”，该材料是由石油沥青、抽出油、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物组成，该发明填缝材料具有较好的耐高、低温性能。又如专利申请号CN201610912185.2公开了一种“改性乳化沥青、含有该乳化沥青的灌缝胶及其制备方法”，该灌缝胶是由改性乳化沥青，促进剂，防水剂，再生剂，增粘剂，助溶剂，稳定剂，稀释剂，橡胶粉和添加剂组成。
从现有技术可以看出，目前灌缝胶主要以石油沥青为主要原料，而密度大、凝固点高、粘度大、流动困难是石油沥青的突出特点，将其作为主要成分用作沥青路面裂缝修补材料过程中，因粘度大，流动性和渗透性较差，产品仅能填补部分较大的裂缝，无法有效渗透进入路面裂缝狭窄缝隙中，从而导致路面修补效果不佳，修补后再次开裂的概率较大。因此，研发一种在具有较好渗透性能和流动性能的同时，又兼具良好力学性能和路面修补效果的灌缝胶的产品，成为道路工程材料技术领域迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对现有灌缝胶流动性和渗透性较差，产品仅能填补部分较大的裂缝，无法有效渗透进入路面裂缝狭窄缝隙中，从而导致路面修补效果不佳，修补后再次开裂概率较大的缺陷，提供了一种沥青路面灌缝胶。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种沥青路面灌缝胶，是由以下重量份数的原料组成：180～200份石油沥青，60～80份石油树脂，10～20份聚甲基丙烯酸甲酯，10～20份醇酸树脂，8～10份改性废机油，6～8份木蜡油，8～10份填料，1～3份偶联剂；
所述沥青路面灌缝胶的具体制备步骤为：
（1）改性废机油：将炼油厂污水处理二沉池活性污泥均匀涂布于固体培养基表面，再将培养基移入温室中，培养5～7天后，用去离子水淋洗培养基表面，得菌丝悬浮液，再将菌丝悬浮液与废机油按体积比为1：5～1：10混合，恒温搅拌发酵8～10天后，静置分层，去除水层，得油层，即为改性废机油；
（2）沥青路面灌缝胶：将石油沥青加热升温至160～180℃，再于恒温高速搅拌状态下，向石油沥青中依次加入石油树脂、改性废机油和木蜡油，继续恒温高速搅拌45～60min，随后加入聚甲基丙烯酸甲酯，醇酸树脂，填料和偶联剂，升温至185～200℃后，继续高速搅拌混合45～60min，出料，待冷却至室温，即得沥青路面灌缝胶。
所述的石油沥青为70#石油沥青、80#石油沥青或90#石油沥青中的任意一种。
所述石油树脂为C5石油树脂或C9石油树脂中的任意一种。
所述的醇酸树脂为醇酸树脂389-9、醇酸树脂3355或醇酸树脂3370中的任意一种。
所述的填料为纳米轻质碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米氧化铝或纳米氧化镁中的任意一种。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的任意一种。
步骤（1）所述的固体培养基是由以下重量份数的原料组成：20～30份原油，5～7份蛋白胨，30～40份牛肉膏，15～20份琼脂与1000～1200份去离子水。
本发明的有益效果是：
（1）本发明技术方案在产品中添加石油树脂、醇酸树脂和木蜡油，在加工过程中，三者配合一方面可达到稀释的目的，另一方面可有效降低石油沥青流动过程中油膜与油膜之间的摩擦力，从而达到降低石油沥青粘性，提高体系流动性的目的，且小分子的石油树脂和醇酸树脂的存在，可提高产品使用过程中，在沥青路面裂缝中的渗透性，并将稀释后的石油沥青携带进入裂缝狭小缝隙中，提高产品的渗透性，达到路面修补的效果；
（2）本发明在体系中添加改性的废机油，废机油经微生物改性后，借助改性废机油分子较强的形成氢键的能力和渗透、分散能力，可进入石油沥青片状分子之间，部分拆散平面重叠堆砌的沥青聚集体，从而进一步降低体系的粘度，达到提高产品流动性的目的；
（3）本发明技术方案通过添加聚甲基丙烯酸甲酯，其密度相对于石油沥青而言较低，在使用过程中，在高温条件下可逐渐上浮到裂缝表面，在路面形成耐磨和耐老化保护层，从而提高修补效果，避免裂缝修补失效。
具体实施方式
按重量份数计，依次取20～30份原油，5～7份蛋白胨，30～40份牛肉膏，15～20份琼脂与1000～1200份去离子水，用玻璃棒搅拌混合10～30min后，置于高压灭菌锅中，于温度为121℃条件下，灭菌处理15～20min后，冷却至室温，得固体培养基，随后将炼油厂污水处理二沉池活性污泥均匀涂布于所得固体培养基表面，控制涂布量为2～4g/cm2，再将培养基移入温室中，于温度为28～32℃条件下，恒温培养5～7天后，用去离子水淋洗培养基表面，得菌丝悬浮液，将菌丝悬浮液与废机油按体积比为1：5～1：10混合后倒入发酵罐中，于温度为28～32℃，转速为200～300r/min条件下，恒温搅拌发酵8～10天，待发酵结束，将发酵罐中物料转入分液漏斗，静置分层，去除水层，得油层，即为改性废机油，随后按重量份数计，依次取180～200份石油沥青，60～80份石油树脂，10～20份聚甲基丙烯酸甲酯，10～20份醇酸树脂，8～10份改性废机油，6～8份木蜡油，8～10份填料，1～3份偶联剂，先将石油沥青加入反应釜，加热升温至160～180℃，调节反应釜搅拌转速至1400～1600r/min，于恒温高速搅拌状态下，向反应釜中依次加入石油树脂、改性废机油和木蜡油，继续恒温高速搅拌45～60min，随后再向反应釜中加入聚甲基丙烯酸甲酯，醇酸树脂，填料和偶联剂，待加入结束，将反应釜内温度升至185～200℃，搅拌转速降低至800～1000r/min，恒温搅拌混合45～60min，出料，待冷却至室温，即得沥青路面灌缝胶。所述的石油沥青为70#石油沥青、80#石油沥青或90#石油沥青中的任意一种。所述石油树脂为C5石油树脂或C9石油树脂中的任意一种。所述的醇酸树脂为醇酸树脂389-9、醇酸树脂3355或醇酸树脂3370中的任意一种。所述的填料为纳米轻质碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米氧化铝或纳米氧化镁中的任意一种。所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的任意一种。
实例1
按重量份数计，依次取20份原油，5份蛋白胨，30份牛肉膏，15份琼脂与1000份去离子水，用玻璃棒搅拌混合10min后，置于高压灭菌锅中，于温度为121℃条件下，灭菌处理15min后，冷却至室温，得固体培养基，随后将炼油厂污水处理二沉池活性污泥均匀涂布于所得固体培养基表面，控制涂布量为2g/cm2，再将培养基移入温室中，于温度为28℃条件下，恒温培养5天后，用去离子水淋洗培养基表面，得菌丝悬浮液，将菌丝悬浮液与废机油按体积比为1：5混合后倒入发酵罐中，于温度为28℃，转速为200r/min条件下，恒温搅拌发酵8天，待发酵结束，将发酵罐中物料转入分液漏斗，静置分层，去除水层，得油层，即为改性废机油，随后按重量份数计，依次取180份石油沥青，60份石油树脂，10份聚甲基丙烯酸甲酯，10份醇酸树脂，8份改性废机油，6份木蜡油，8份填料，1份偶联剂，先将石油沥青加入反应釜，加热升温至160℃，调节反应釜搅拌转速至1400r/min，于恒温高速搅拌状态下，向反应釜中依次加入石油树脂、改性废机油和木蜡油，继续恒温高速搅拌45min，随后再向反应釜中加入聚甲基丙烯酸甲酯，醇酸树脂，填料和偶联剂，待加入结束，将反应釜内温度升至185℃，搅拌转速降低至800r/min，恒温搅拌混合45min，出料，待冷却至室温，即得沥青路面灌缝胶。所述的石油沥青为70#石油沥青。所述石油树脂为C5石油树脂。所述的醇酸树脂为醇酸树脂389-9。所述的填料为纳米轻质碳酸钙。所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
实例2
按重量份数计，依次取25份原油，6份蛋白胨，35份牛肉膏，18份琼脂与1100份去离子水，用玻璃棒搅拌混合20min后，置于高压灭菌锅中，于温度为121℃条件下，灭菌处理18min后，冷却至室温，得固体培养基，随后将炼油厂污水处理二沉池活性污泥均匀涂布于所得固体培养基表面，控制涂布量为3g/cm2，再将培养基移入温室中，于温度为30℃条件下，恒温培养6天后，用去离子水淋洗培养基表面，得菌丝悬浮液，将菌丝悬浮液与废机油按体积比为1：8混合后倒入发酵罐中，于温度为30℃，转速为250r/min条件下，恒温搅拌发酵9天，待发酵结束，将发酵罐中物料转入分液漏斗，静置分层，去除水层，得油层，即为改性废机油，随后按重量份数计，依次取190份石油沥青，70份石油树脂，15份聚甲基丙烯酸甲酯，15份醇酸树脂，9份改性废机油，7份木蜡油，9份填料，2份偶联剂，先将石油沥青加入反应釜，加热升温至170℃，调节反应釜搅拌转速至1500r/min，于恒温高速搅拌状态下，向反应釜中依次加入石油树脂、改性废机油和木蜡油，继续恒温高速搅拌53min，随后再向反应釜中加入聚甲基丙烯酸甲酯，醇酸树脂，填料和偶联剂，待加入结束，将反应釜内温度升至193℃，搅拌转速降低至900r/min，恒温搅拌混合53min，出料，待冷却至室温，即得沥青路面灌缝胶。所述的石油沥青为80#石油沥青。所述石油树脂为C5石油树脂。所述的醇酸树脂为醇酸树脂3355。所述的填料为纳米二氧化硅。所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂。
实例3
按重量份数计，依次取30份原油，7份蛋白胨，40份牛肉膏，20份琼脂与1200份去离子水，用玻璃棒搅拌混合30min后，置于高压灭菌锅中，于温度为121℃条件下，灭菌处理20min后，冷却至室温，得固体培养基，随后将炼油厂污水处理二沉池活性污泥均匀涂布于所得固体培养基表面，控制涂布量为4g/cm2，再将培养基移入温室中，于温度为32℃条件下，恒温培养7天后，用去离子水淋洗培养基表面，得菌丝悬浮液，将菌丝悬浮液与废机油按体积比为1：10混合后倒入发酵罐中，于温度为32℃，转速为300r/min条件下，恒温搅拌发酵10天，待发酵结束，将发酵罐中物料转入分液漏斗，静置分层，去除水层，得油层，即为改性废机油，随后按重量份数计，依次取200份石油沥青，80份石油树脂，20份聚甲基丙烯酸甲酯，20份醇酸树脂，10份改性废机油，8份木蜡油，10份填料，3份偶联剂，先将石油沥青加入反应釜，加热升温至180℃，调节反应釜搅拌转速至1600r/min，于恒温高速搅拌状态下，向反应釜中依次加入石油树脂、改性废机油和木蜡油，继续恒温高速搅拌60min，随后再向反应釜中加入聚甲基丙烯酸甲酯，醇酸树脂，填料和偶联剂，待加入结束，将反应釜内温度升至200℃，搅拌转速降低至1000r/min，恒温搅拌混合60min，出料，待冷却至室温，即得沥青路面灌缝胶。所述的石油沥青为90#石油沥青。所述石油树脂为C9石油树脂。所述的醇酸树脂为醇酸树脂3370。所述的填料为纳米氧化镁。所述的偶联剂为铝酸酯偶联剂。
对比例：泰安某工程材料有限公司生产的路面灌缝胶。
使用方法：将灌缝胶注入路面裂缝中，并用路面焊缝机燃气喷枪对准裂缝中的灌缝胶进行加热，使灌缝胶在缝隙中自由流动，填充裂缝，待裂缝被灌缝胶填充密实后，再用油灰刀刮平裂缝处多余灌缝胶，最后撒细沙覆盖裂缝即可完成路面裂缝修补。
根据上述使用方法，分别采用本发明实例1～3制得的沥青路面灌缝胶和对比例的路面灌缝胶对路面裂缝进行修补，并根据JT/T740标准，对灌缝胶使用性能进行检测，其检测结果如表1所示：
表1
综上所述，本发明制得的沥青路面灌缝胶具有较好的流动性能和渗透性能，可有效渗入路面裂缝中，达到填充密实裂缝的目的，同时灌缝胶力学性能优异，修补后的裂缝不易再次开裂，可有效延长高修补路面的使用寿命。

Claims (7)

1.一种沥青路面灌缝胶，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：180～200份石油沥青，60～80份石油树脂，10～20份聚甲基丙烯酸甲酯，10～20份醇酸树脂，8～10份改性废机油，6～8份木蜡油，8～10份填料，1～3份偶联剂；
所述沥青路面灌缝胶的具体制备步骤为：
（1）改性废机油：将炼油厂污水处理二沉池活性污泥均匀涂布于固体培养基表面，再将培养基移入温室中，培养5～7天后，用去离子水淋洗培养基表面，得菌丝悬浮液，再将菌丝悬浮液与废机油按体积比为1：5～1：10混合，恒温搅拌发酵8～10天后，静置分层，去除水层，得油层，即为改性废机油；
（2）沥青路面灌缝胶：将石油沥青加热升温至160～180℃，再于恒温高速搅拌状态下，向石油沥青中依次加入石油树脂、改性废机油和木蜡油，继续恒温高速搅拌45～60min，随后加入聚甲基丙烯酸甲酯，醇酸树脂，填料和偶联剂，升温至185～200℃后，继续高速搅拌混合45～60min，出料，待冷却至室温，即得沥青路面灌缝胶。
2.根据权利要求1所述的一种沥青路面灌缝胶，其特征在于：所述的石油沥青为70#石油沥青、80#石油沥青或90#石油沥青中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种沥青路面灌缝胶，其特征在于：所述石油树脂为C5石油树脂或C9石油树脂中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种沥青路面灌缝胶，其特征在于：所述的醇酸树脂为醇酸树脂389-9、醇酸树脂3355或醇酸树脂3370中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种沥青路面灌缝胶，其特征在于：所述的填料为纳米轻质碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米氧化铝或纳米氧化镁中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种沥青路面灌缝胶，其特征在于：所述的偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种沥青路面灌缝胶，其特征在于：步骤（1）所述的固体培养基是由以下重量份数的原料组成：20～30份原油，5～7份蛋白胨，30～40份牛肉膏，15～20份琼脂与1000～1200份去离子水。
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