CN107721262A - 一种路用冷补沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种路用冷补沥青混合料及其制备方法，该冷补沥青混合料主要由矿料与沥青冷补液拌和而成；所述沥青冷补液由以下质量百分比的组分组成：基质沥青74.0％‑78.0％、柴油15.4％‑18.6％、二甲苯2.6％‑3.4％、SBS改性剂1.8％‑2.2％、萜烯树脂0.9％‑1.1％、C5石油树脂0.4％‑0.5％、古马隆树脂0.4％‑0.5％，粘土矿0.1％。该混合料具有良好的施工和易性以及优异的水稳定性、低温耐久性和高温稳定性，有效储存时间长，可一次大量制备后长期储存、随用随取，不受低温、雨雪等恶劣环境条件的限制，修补后可立即开放交通，使得冷补养护具有更强的即时性，适合推广使用。

Description

一种路用冷补沥青混合料及其制备方法

技术领域

本发明属于冷补沥青技术领域，具体涉及一种路用冷补沥青混合料，同时还涉及一种路用冷补沥青混合料的制备方法。

背景技术

沥青混凝土路面由于具有良好的力学强度、耐久性和行车舒适性能，成为高级公路的主要路面形式。随着车流量和交通载荷大量增加，由于长期受到繁重轴载负荷的反复碾压，以及自然环境中风霜雨雪侵蚀、不断变化的高低气温影响，或者自然灾害冲击或交通事故损害等，导致沥青混凝土路面在使用过程中出现各种各样的局部破损，如裂缝、松散、剥落、坑洞等，一方面影响路面行车的舒适性，带来极大的安全隐患，另一方面也会使地表雨水通过破损处渗入路基，降低路基的强度和稳定性，影响整段高级公路的使用寿命。因此，需要对沥青路面出现的局部破损及时加以修补。

目前，路面破损的修补通常采用热拌沥青混合料，这种修补方式技术成熟，材料来源广泛，新补材料与原路面粘结牢固，修补效果较好。但是热拌沥青混合料需要现拌现用，现场需要高效产热装置和大型施工设备，且对环境要求较高，在低温、雨雪天气不能正常施工，因此其对于工程量较大、地点集中的路面维修是可行的，但不适用于工程量小、地点分散或较为偏远的路面修补。

冷补沥青混合料是通过改变普通沥青混合料在常温或低温状态下硬化的性质，使其在常温或低温下不结块，并可密封储存，修补使用时直接铺在路面破损处，经碾压成型后，可短时间内开放交通的路面修补材料；其受温度、季节和气候的影响较小，修补施工现场不需要大型拌和与高温设备，适合工程量小、地点分散或较为偏远的路面修补。

冷补沥青混合料根据沥青结合料的不同可分为乳化型、反应型和溶剂型。其中，溶剂型是使用稀释剂将沥青稀释，外加一定添加剂，使沥青在低温条件下具有较低的粘度且保证沥青混合料具有一定的施工和易性；摊铺压实后，在行车和空气作用下，溶剂不断挥发，沥青变粘，混合料空隙变小，强度和稳定性逐渐增强。溶剂型冷补沥青混合料具有良好的储存性和强度稳定性，逐渐成为发展的重点。

但是，与普通热拌沥青混合料相比，现有的溶剂型冷补料通过掺入稀释剂实现了施工状态从热铺到冷铺转变的同时，不可避免的影响了混合料的路用性能，存在混合料质量不稳定、耐久性差、再损率高等问题，集中体现在施工和易性与路用耐久性的矛盾上，尤其是经过了长期储存的混合料，使用效果不理想，限制了其推广使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种路用冷补沥青混合料，兼顾良好的施工和易性与路用耐久性，能长期储存，使用方便。

同时还涉及一种路用冷补沥青混合料的制备方法。

一种路用冷补沥青混合料，主要由矿料与沥青冷补液拌和而成；其中，所述沥青冷补液由以下质量百分比的组分组成：基质沥青74.0％-78.0％、柴油15.4％-18.6％、二甲苯2.6％-3.4％、SBS改性剂1.8％-2.2％、萜烯树脂0.9％-1.1％、C5石油树脂0.4％-0.5％、古马隆树脂0.4％-0.5％，粘土矿0.1％；

所述矿料与沥青冷补液的质量比为100:5-6。

矿料在冷补沥青混合料中起到骨架作用，是受力的主体。所述矿料为玄武岩石料，级配为AC-13Ⅱ型或AC-16Ⅱ型。优选的，所述矿料为碱性玄武岩石料。所述矿料中，粒径小于0.075mm的矿粉的质量百分含量不大于4％。

所述柴油为0#柴油。为了使沥青粘度降低，满足工程上对和易性的要求，在基质沥青中加入柴油与二甲苯的混合物作为稀释剂。

所述基质沥青为A级70#基质沥青或A级90#基质沥青。沥青本身的粘结力及沥青与矿料之间的粘结力，关系到冷补沥青混合料强度的大小。不同标号的基质沥青可根据施工地的气候等因素进行选择，气温较高的情况应选用稠度较高的低标号沥青，反之选用稠度较低的高标号沥青。

所述SBS改性剂为线型SBS与星型SBS的质量比为3:1的混合物。

所述粘土矿为高岭土。

一种上述的路用冷补沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：

1)取配方量的柴油和二甲苯混合后，加入配方量的SBS改性剂、萜烯树脂、C5石油树脂、古马隆树脂，搅拌溶解再加入配方量的粘土矿，分散均匀得改性稀释剂；

2)将配方量的基质沥青加热至80-90℃，加入步骤1)所得改性稀释剂，搅拌混合均匀，即得沥青冷补液；

3)将矿料加热80-90℃，加入步骤2)所得沥青冷补液进行拌和，当体系温度低于70℃时，出料即得所述路用冷补沥青混合料。

步骤1)中，所述搅拌溶解的体系温度不高于90℃。

步骤3)中，加入的沥青冷补液的温度为80-90℃。

步骤3)中，所述拌和的时间不低于40s。

本发明制备所得路用冷补沥青混合料，如计划在两周内使用完毕，可在室内或室外有覆盖的情况下以散料形式存放，散料呈金字塔状堆积，每堆至少存储2吨。如储存期超过2周，需装袋密封储存。

本发明的路用冷补沥青混合料在使用时，可进行应急修补或常规修补。所述应急修补是指只对路面破损坑槽内进行简单清扫后，将所述冷补沥青混合料填入坑槽内，简单压实如用运料车的轮胎碾压或用铁锹人工拍打压实即可。常规修补是指按照“圆洞方补”原则进行坑槽开挖后，清理坑槽内及四周的碎石、废渣，涂刷界面剂，然后再填充所述冷补沥青混合料达到预定高度(坑槽中央稍高出路面)，压实。

本发明的路用冷补沥青混合料，采用柴油与二甲苯复配作为稀释剂，柴油与沥青的相溶性好、挥发速度慢，能显著降低沥青的粘度，使拌和后的冷补沥青混合料在常温下具有一定的疏松性和粘结性，保持良好的施工性能。在柴油中添加一定量的二甲苯，二甲苯溶解性强，溶点低，能加速沥青的低温溶解，满足路面修补的低温要求；二甲苯易流动且易挥发，冷补沥青混合料在刚制备完成后的短时间内，沥青膜表层的一部分二甲苯可快速挥发，使得沥青膜表面薄层粘稠度增大，使得内层沥青膜中溶剂挥发缓慢，在密封储存期间，能保持混合料内层沥青膜的低粘度，保持其施工和易性，延长其储存时间。

本发明的路用冷补沥青混合料，采用SBS改性剂和增粘树脂共同改性基质沥青，增粘树脂采用萜烯树脂、C5石油树脂与古马隆树脂合理复配，能够降低改性沥青的弹性模量和内聚强度，提高SBS弹性体的相容性和润湿性，增大SBS改性沥青液的粘性，增加沥青与矿料的粘结性能和剥离强度。同时，在改性沥青时加入少量的粘土矿，以细小颗粒形式均匀、稳定的分散在沥青内部，与有机物质形成均匀稳定的共混体系，增强沥青的抗磨损、抗老化、抗车辙性及抗低温开裂性能。

进一步的，所述SBS改性剂采用线型SBS与星型SBS的质量比为3:1的混合物，线型SBS容易达到均匀的浸胀溶融效果，加工性能优越，与沥青的相容性和稳定性较好，能显著改善沥青的低温性能；星型SBS的粘度高、强度大，能显著提高沥青的耐高温性能。本发明采用线型SBS与星型SBS的质量比为3:1的混合物作为SBS改性剂对基质沥青进行改性，发挥两者的优点，所得冷补沥青混合料具有优异的低温性能和一定的高温性能，满足路面冷补的施工和强度要求。

本发明的路用冷补沥青混合料的制备方法，由于在稀释剂柴油中掺入了一定量的二甲苯，溶解沥青的能力强，在不超过90℃的温度下即可完成沥青改性与矿料拌和；将SBS改性剂、增粘树脂和粘土矿事先分散在柴油与二甲苯的混合液中，一方面降低改性与拌和的温度，另一方面SBS改性剂和增粘树脂事先部分溶胀，能更好的与矿料混合均匀，获得更高的粘结强度。

本发明的路用冷补沥青混合料采用矿料与沥青冷补液拌和而成，沥青混合液采用基质沥青、柴油、二甲苯、SBS改性剂、萜烯树脂、C5石油树脂、古马隆树脂与粘土矿合理复配，该混合料不管是拌和后立即使用还是储存较长时间后使用，均具有较好的施工和易性、较高的强度和粘聚性，以及优异的水稳定性、低温耐久性和高温稳定性，路用性能好；该混合料的有效储存时间长，路用性能随储存时间的下降慢，可一次大量制备后长期储存、随用随取，即使在储存两年后，混合料仍满足路用的基本要求；该混合料可在任何天气条件下使用，不受低温、雨雪等恶劣环境条件的限制，其密封袋装储存方式可运送至偏远地区使用，不管是应急修补还是常规修补均具有良好的修补效果，修补后可立即开放交通，使得冷补养护具有更强的即时性，经济效益和社会效益显著，适合推广使用。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。

具体实施方式中，所用矿料为碱性玄武岩石料，表面干净、粗糙、无风化、无杂质且形状以方形为主，级配为AC-13Ⅱ型，具体如表1所示。

表1矿料级配表

具体实施方式中，所用基质沥青为A级70#普通沥青(市售商品)，主要性能如表2所示，符合《公路沥青路面施工技术规范》的要求。

表2基质沥青的性能指标

检测项目	测试结果
		针入度(25℃，100g，5s)(0.1mm)	68.0
延度(15℃，5m/min)(cm)	145
		软化点(℃)	47.2

具体实施方式中，所用柴油为0#柴油。所述SBS改性剂为线型SBS与星型SBS的质量比为3:1的混合物，其中线型SBS的嵌段比(PS/PB)为30/70，具体为岳阳石化的YH791；星型SBS的嵌段比(PS/PB)为30/70，具体为茂名石化的F411x。所用萜烯树脂的分子量为800-1000，购自濮阳市瑞成化工有限公司。所用C5石油树脂购自濮阳市瑞科化工有限公司，牌号为RK-A2100。所用古马隆树脂购自濮阳市瑞科化工有限公司，牌号为RK-P2100。

具体实施方式中，所用粘土矿为超细高岭土，平均粒度为0.5-1μm。

实施例1

本实施例的路用冷补沥青混合料，由矿料与沥青冷补液拌和而成；其中，所述沥青冷补液由以下质量百分比的组分组成：基质沥青76.0％、柴油17.0％、二甲苯3.0％、SBS改性剂1.8％、萜烯树脂1.1％、C5石油树脂0.5％、古马隆树脂0.5％、超细高岭土0.1％；

所述矿料与沥青冷补液的质量比为100:5.5。

本实施例的路用冷补沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：

1)取配方量的柴油和二甲苯混合后，加入配方量的SBS改性剂、萜烯树脂、C5石油树脂、古马隆树脂，加热至60℃搅拌溶解后再加入配方量的超细高岭土，分散均匀得改性稀释剂；

2)将配方量的基质沥青加热至80℃，加入步骤1)所得改性稀释剂，搅拌混合均匀，即得沥青冷补液；

3)将矿料加热80℃，加入步骤2)所得的90℃的沥青冷补液进行拌和，拌和时间为45s，当体系温度低于70℃时，出料即得所述路用冷补沥青混合料。

所得路用冷补沥青混合料冷却至常温后装入袋中密封，内袋采用聚氯乙烯袋，外袋采用普通编织袋；包装后的冷补沥青混合料可堆放于室内仓库或室外。

实施例2

本实施例的路用冷补沥青混合料，由矿料与沥青冷补液拌和而成；其中，所述沥青冷补液由以下质量百分比的组分组成：基质沥青78.0％、柴油15.4％、二甲苯2.6％、SBS改性剂2.0％、萜烯树脂1.0％、C5石油树脂0.5％、古马隆树脂0.4％、超细高岭土0.1％；

所述矿料与沥青冷补液的质量比为100:4。

本实施例的路用冷补沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：

1)取配方量的柴油和二甲苯混合后，加入配方量的SBS改性剂、萜烯树脂、C5石油树脂、古马隆树脂，加热至70℃搅拌溶解后再加入配方量的超细高岭土，分散均匀得改性稀释剂；

2)将配方量的基质沥青加热至85℃，加入步骤1)所得改性稀释剂，搅拌混合均匀，即得沥青冷补液；

3)将矿料加热85℃，加入步骤2)所得的90℃的沥青冷补液进行拌和，拌和时间为40s，当体系温度低于70℃时，出料即得所述路用冷补沥青混合料。

实施例3

本实施例的路用冷补沥青混合料，由矿料与沥青冷补液拌和而成；其中，所述沥青冷补液由以下质量百分比的组分组成：基质沥青74.0％、柴油18.6％、二甲苯3.4％、SBS改性剂2.2％、萜烯树脂0.9％、C5石油树脂0.4％、古马隆树脂0.4％、超细高岭土0.1％；

所述矿料与沥青冷补液的质量比为100:6。

本实施例的路用冷补沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：

1)取配方量的柴油和二甲苯混合后，加入配方量的SBS改性剂、萜烯树脂、C5石油树脂、古马隆树脂，加热至80℃搅拌溶解后再加入配方量的超细高岭土，分散均匀得改性稀释剂；

2)将配方量的基质沥青加热至90℃，加入步骤1)所得改性稀释剂，搅拌混合均匀，即得沥青冷补液；

3)将矿料加热90℃，加入步骤2)所得的90℃的沥青冷补液进行拌和，拌和时间为50s，当体系温度低于70℃时，出料即得所述路用冷补沥青混合料。

实施例1-3所得路用冷补沥青混合料冷却至常温后装入袋中密封，内袋采用聚氯乙烯袋，外袋采用普通编织袋；包装后的冷补沥青混合料可堆放于室内仓库或室外。经过袋装密封储存的冷补沥青混合料，在常温下储存时间可达2年，进行路面坑槽修补时可随用随取。用于应急修补时，只需将路面破损坑槽清理干净，填入所述冷补沥青混合料，用装料车轮胎碾压压实；压实后即可开放交通。

实验例1

为了评价本发明所得冷补沥青混合料的存储性能和路用性能，本实验例对实施例1-3所得冷补沥青混合料的强度、粘聚性、水稳性和高温性能进行检测。

具体为：分别将实施例1-3制备所得冷补沥青混合料分成A、B两组，A组在制成后的一周内进行性能评价,记为1-A、2-A、3-A；B组在装袋密封6个月后进行性能评价，记为1-B、2-B、3-B。性能评价是指分别进行初始及成型强度试验、粘聚性试验、水稳试验和高温抗车辙试验；其中，采用水煮法试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验评价水稳性。试验方法参考JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》。

检测结果如表3所示。

表3实施例1-3所得冷补沥青混合料的路用性能检测结果

从表3可以看出，实施例1-3所得冷补沥青混合料，不管是拌和后立即使用还是储存较长时间后使用，均具有较高的强度和粘聚性。新制备的混合料在经过浸水试验和冻融劈裂试验后，残留稳定度在95％以上，冻融劈裂抗拉强度比在86％以上，即使是储存半年之后，混合料的残留稳定度仍在90％以上，冻融劈裂抗拉强度比在81％以上，满足沥青路面冷补的使用要求，说明本发明的路用冷补沥青混合料具有优异的水稳定性和低温耐久性。不管是新制备还是储存半年以上的混合料，其60℃条件下的动稳定度均在400次/mm以上，说明其具有良好的高温稳定性。

Claims (9)

1.一种路用冷补沥青混合料，其特征在于：主要由矿料与沥青冷补液拌和而成；其中，所述沥青冷补液由以下质量百分比的组分组成：基质沥青74.0％-78.0％、柴油15.4％-18.6％、二甲苯2.6％-3.4％、SBS改性剂1.8％-2.2％、萜烯树脂0.9％-1.1％、C5石油树脂0.4％-0.5％、古马隆树脂0.4％-0.5％，粘土矿0.1％；

所述矿料与沥青冷补液的质量比为100:5-6。

2.根据权利要求1所述的路用冷补沥青混合料，其特征在于：所述矿料为玄武岩，级配为AC-13Ⅱ型或AC-16Ⅱ型。

3.根据权利要求1所述的路用冷补沥青混合料，其特征在于：所述柴油为0#柴油。

4.根据权利要求1所述的路用冷补沥青混合料，其特征在于：所述基质沥青为A级70#基质沥青或A级90#基质沥青。

5.根据权利要求1所述的路用冷补沥青混合料，其特征在于：所述SBS改性剂为线型SBS与星型SBS的质量比为3:1的混合物。

6.一种如权利要求1所述的路用冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)取配方量的柴油和二甲苯混合后，加入配方量的SBS改性剂、萜烯树脂、C5石油树脂、古马隆树脂，搅拌溶解后再加入配方量的粘土矿，分散均匀得改性稀释剂；

2)将配方量的基质沥青加热至80-90℃，加入步骤1)所得改性稀释剂，搅拌混合均匀，即得沥青冷补液；

3)将矿料加热80-90℃，加入步骤2)所得沥青冷补液进行拌和，当体系温度低于70℃时，出料即得所述路用冷补沥青混合料。

7.根据权利要求6所述的路用冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述搅拌溶解的体系温度不高于90℃。

8.根据权利要求6所述的路用冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于：步骤3)中，加入的沥青冷补液的温度为80-90℃。

9.根据权利要求6所述的路用冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述拌和的时间不低于40s。