CN107603249B - 一种适应高温环境的沥青灌缝胶浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适应高温环境的沥青灌缝胶浆及其制备工艺，由AH‑90沥青、SBS、助溶剂、稳定剂、软化剂、树脂、废旧胶粉制成。本发明中加入大量的废旧胶粉和岩沥青，不仅提高了灌缝胶的高温性能和粘附性能、还增强了其抗老化性能，并大幅度的降低了产品的成本；树脂的加入，大幅度提高了灌缝胶与裂缝之间的粘附作用；一定嵌段比和一定分子量的SBS的加入，作用明确的改善了灌缝胶的高温稳定性和低温延展性。此种材料与现有技术相比，不仅提高了灌缝胶的高温性能和粘附性能、还增强了其抗老化性能，并大幅度的降低了产品的成本，尤其提高了其高温性能，使得其能够成为一个在高温环境下使用的灌缝材料。

Description

一种适应高温环境的沥青灌缝胶浆及其制备方法

技术领域

本发明属于道路、铺装桥面的修补养护领域，适用于广大地区的沥青路面、水泥混凝土路面和桥梁铺装桥面上的裂缝和填缝处理。具体涉及一种适应高温环境的沥青灌缝胶浆及其制备工艺。

背景技术

路面(沥青路面、水泥混凝土路面和桥梁铺装路面)裂缝是我国乃至全世界道路最早出现、最为普遍存在且无法从根本上杜绝的一种病害形式。裂缝产生后如不进行及时处理，路表水会沿着裂缝深入基层导致产生不可逆的路面损坏。来自美国SHRP研究计划的数据显示，对路面裂缝进行及时的评估和尽早的修补养护不仅能延长路面使用寿命、提高路面行车安全性、而且能大幅度的降低养护费用，这对建设方、使用方和养护方都是十分有利的；数据还显示，所有的裂缝修补养护方式中最为常用、性价比最高的是灌缝处理。从目前灌缝材料实践应用来看，不论是国产材料还是进口材料，往往存在着三方面重要缺陷需要克服：高低温性能、抗老化性能和粘附性能。

1、高低温性能缺陷

高温性能缺陷：目前常用的路面灌缝材料在高温环境时，往往会产生“高温流淌现象”，流淌的灌缝胶会随着路面“热涨”导致的裂缝缝隙变小从而被挤出裂缝，瞬间被行驶的车辆带走，从而使得灌缝胶的有效期变短。这是所有以沥青为主要材料的灌缝胶材料都存在的重大缺陷。

低温性能缺陷：路面处于低温环境时，受环境温度的影响，裂缝宽度会随着路面的“冷缩”而变宽，此时要求灌缝胶具有一定的延展性，那样才能够满足裂缝变宽时灌缝胶与裂缝壁不会产生重新开裂。目前国外的灌缝胶材料由于大部分采用的是树脂类材料，其粘附性能较好，但其变形能力较差(低温延展性)，不能满足灌缝胶材料的低温性能要求。

2、抗老化性能缺陷

抗老化性能的好坏决定着灌缝材料本身能够持续进行路面裂缝处服役的寿命。抗老化性能强，处于裂缝处的灌缝材料不易破坏，能持续作用较长的时间；抗老化性能弱，裂缝处的灌缝材料易被破坏，能持续作用的时间短。目前所有的灌缝胶材料都面临着老化问题，相比而言，以沥青为主体灌缝材料的抗老化性能较以树脂为主体的灌缝材料的抗老化性能强。目前市场调研来看，沥青类灌缝胶的作用周期大概为1年，而树脂类灌缝胶的作用周期大概为0.5年。

3、粘附性能缺陷

粘附性能的好坏同样决定着灌缝材料服役寿命的长短。从目前实践应用的情况来看，树脂类灌缝胶材料相比其他的灌缝胶材料具有更强的粘附性能，市场调研的90％的灌缝材料存在着与裂缝壁粘附性能不强的缺陷，剩余10％的灌缝材料虽然与裂缝壁间粘附作用较强，但其又存在抗老化性能差的致命缺陷。

可见目前应用的灌缝材料不存在一种材料能够兼具高低温性能好、抗老化性能强和粘附性能强等所有优势。鉴于此种情况，本发明提出发明一种在兼具有高低温性能良好、抗老化性能强和粘附性能强等特点的基础之上，更着重改善其高温性能、能够适应高温环境的沥青灌缝胶浆，并确定其合适的制备工艺。

发明内容

本发明旨在提供一种适应高温环境的沥青灌缝胶浆及其制备工艺。此种材料能够兼具高低温性能好、抗老化性能强和粘附性能强等优势，特别改善灌缝胶材料的高温性能使其能够适应高温环境。SBS的加入(嵌段比S/B和分子量在特定范围内)，目的是改善灌缝胶的高温稳定性和低温延展性，特别是高温稳定性；树脂的加入，目的是改善灌缝胶与原路面的粘附性；废旧胶粉的加入，目的是改善灌缝胶的低温性能、耐老化性和降低成本；岩沥青的加入，目的是改善灌缝胶高温性能、抗老化性能、粘附性能和降低成本。

所述的适应高温环境的沥青灌缝胶浆材料依据《路面加热型灌缝胶》(JT/T740—2015)规范进行如下指标测试：(32℃甘油浴)软化点、(25℃)锥入度、弹性恢复率、60℃流动度、-10℃低温拉伸，并进行50℃的拉伸测试(表征高温性能指标)。

本发明的技术方案是这样实现的：一种适应高温环境的沥青灌缝胶浆，其特征在于：它是由下述原料及重量份数配比制成：

上述的适应高温环境的沥青灌缝胶浆，所述的AH-90沥青为符合JTG F40-2004标准要求的石油沥青。

上述的适应高温环境的沥青灌缝胶浆，所述的SBS的嵌段比(S/B)范围为20/80-10/90、分子量范围为30-50万。

上述的适应高温环境的沥青灌缝胶浆，所述的助溶剂为石油芳烃油。

上述的适应高温环境的沥青灌缝胶浆，所述的岩沥青为青川岩沥青、伊朗岩沥青、湖沥青、布敦岩沥青中的一种或两种以上的组合。

上述的适应高温环境的沥青灌缝胶浆，所述的岩沥青的添加过程为每间隔5min加入总量的1/8-1/2。

上述的适应高温环境的沥青灌缝胶浆，所述的稳定剂为有机酸酐类化合物或无机酸酐类化合物。

上述的适应高温环境的沥青灌缝胶浆，所述的软化剂为减二线抽出油或减三线抽出油中的一种或两种的混合物。

上述的普通型路面灌缝胶，所述的树脂为植物渗出物的无定形半固体或固体有机物形成的天然树脂。

上述的普通型路面灌缝胶，其特征在于：所述的废旧胶粉的目数为40-200目。

制备上述普通型路面灌缝胶的方法，其特征在于：它包括下述步骤：

(1)将AH-90沥青在135℃温度下加热至流动状态；

(2)在搅拌状态下升高到175℃时，依次加入SBS和助溶剂，进行搅拌约15min-30min，再进行30min-60min的剪切；

(3)搅拌进行到60-90min时，依次加入岩沥青、稳定剂、软化剂，树脂、废旧胶粉，即可得到适应高温环境的沥青灌缝胶浆材料。岩沥青的添加过程为每间隔5min加入总量的1/8-1/2。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明配比中使用了较大比例的岩沥青和废旧胶粉，不仅提高了灌缝胶的高温性能和粘附性能、还增强了其抗老化性能，并大幅度的降低了产品的成本，且废旧胶粉和岩沥青的加入拓宽了这些废物的处理范围，较少了环境污染。

本发明配比中特定嵌段比和分子量的SBS的加入，相比于市场常规的SBS能够大幅度的提高产品的高低温性能(高温性能尤为突出)；助溶剂、稳定剂和软化剂的加入，能够保证沥青与SBS之间形成一个均一稳定的体系；树脂的加入，能够保证灌缝胶与裂缝之间具有较强的粘附作用力。

采用本发明方法制备的适应高温环境的沥青灌缝胶浆材料，满足《路面加热型灌缝胶》(JT/T 740—2015)规范的如下指标：(32℃甘油浴)软化点、(25℃)锥入度、弹性恢复率、60℃流动度、-10℃低温拉伸和50℃高温拉伸的要求，可广泛适用于沥青路面和水泥混凝土路面裂缝的修补。

岩沥青的分段加入对最终产品的稳定性起到关键性作用。岩沥青加入过程分段有利于体系的均一稳定、有利于三维结构的形成，使得整个体系网络结构明显，化学稳定好，从而影响整个体系的抗老化性能。

具体实施方式

以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式详述如下：

实施例1：

将100份的AH-90石油沥青在135℃条件下加热至流动状态，在搅拌状态下升温至175℃时，加入0.5份的SBS(嵌段比20/80、分子量30万)和10份的助溶剂(石油芳烃油)，搅拌30min，再进行50min的剪切，再进行搅拌，当进行至85min时，依次加入30份的岩沥青(伊朗岩沥青)、0.1份的稳定剂(铬酸酐)、3份的软化剂(减二线抽出油)、5份的树脂和40份的废旧胶粉(100目)，即可得到适应高温环境的沥青灌缝胶浆。其中30份的伊朗岩沥青是分6次加入，每次5份。

对照例1

组份和方法等其他条件不变，只将其中的SBS(嵌段比20/80、分子量30万)替换成等量的嵌段比40/60、分子量30万的SBS。

实施例2：

将100份的AH-90石油沥青在135℃条件下加热至流动状态，在搅拌状态下升温至175℃时，加入0.5份的SBS(嵌段比10/90、分子量40万)和15份的助溶剂(石油芳烃油)，搅拌30min，再进行60min的剪切，再进行搅拌，当进行至90min时，依次加入40份的岩沥青(青川岩沥青)、0.15份的稳定剂(亚硫酸酐)、5份的软化剂(减三线抽出油)、3份的树脂和40份的废旧胶粉(200目)，即可得到适应高温环境的沥青灌缝胶浆。其中40份的青川岩沥青是分8次加入，每次5份。

对照例2：组份和方法等其他条件不变，只是将岩沥青去除。

实施例3：

将100份的AH-90石油沥青在135℃条件下加热至流动状态，在搅拌状态下升温至175℃时，加入0.5份的SBS(嵌段比10/90、分子量40万)和12份的助溶剂(石油芳烃油)，搅拌30min，再进行55min的剪切，再进行搅拌，当进行至80min时，依次加入30份的岩沥青(布敦岩沥青)、0.1份的稳定剂(乙酸酐)、4份的软化剂(减三线抽出油)、5份的树脂和20份的废旧胶粉(80目)，即可得到适应高温环境的沥青灌缝胶浆。其中30份的布敦岩沥青分6次加入，每次5份。

对照例3：组份和方法等其他条件不变，只是将岩沥青添加过程改为每间隔5min加入10份。

表1上述实施例产品的性能试验结果：

从上表可以看出，适应高温环境的沥青灌缝胶浆均满足灌缝材料产品的各项技术指标，兼具了优良的高低温性能、抗老化性能和粘附性能，尤其在高温性能方面完全满足广大地区对灌缝材料的要求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种适应高温环境的沥青灌缝胶浆，其特征在于：它是由下述原料及其重量份数配比制成：

所述的适应高温环境的沥青灌缝胶浆的制备方法，具体步骤如下：

(1)将AH-90沥青在135℃温度下加热至流动状态；

(2)在搅拌状态下升高到165℃-175℃时，依次加入SBS和助溶剂，进行搅拌15min-30min，再进行30min-60min的剪切，继续搅拌；

(3)搅拌进行到60-90min时，依次加入岩沥青、稳定剂、软化剂、 树脂、废旧胶粉，即可得到适应高温环境的沥青灌缝胶浆材料；

制备时岩沥青的加入方式是每间隔5min加入总量的1/8-1/6；

所述的SBS的嵌段比S/B范围为20/80-10/90、分子量范围为30-50万。

2.根据权利要求1所述的适应高温环境的沥青灌缝胶浆，其特征在于：所述的岩沥青为青川岩沥青、伊朗岩沥青、布敦岩沥青中的一种或两种以上的组合。

3.根据权利要求1所述的适应高温环境的沥青灌缝胶浆，其特征在于：所述的稳定剂为有机酸酐类化合物或无机酸酐类化合物。

4.根据权利要求1所述的适应高温环境的沥青灌缝胶浆，其特征在于：所述的树脂为植物渗出物的无定形半固体或固体有机物形成的天然树脂。

5.根据权利要求3所述的适应高温环境的沥青灌缝胶浆，其特征在于：所述稳定剂为：铬酸酐、亚硫酸酐和/或乙酸酐。