CN108069661A - 一种水性冷补沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

一种水性冷补沥青混合料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性冷补沥青混合料及其制备方法，所述水性冷补沥青混合料由沥青胶结料和集料组成，二者的质量百分比如下：沥青胶结料：10%～20%，集料：80%～90%。制备方法为：（1）按重量称取沥青胶结料中的各原料，备用；向热水中加入柠檬酸溶液，然后加入黏土糊，混合均匀后保持温度为60～65℃；开启高速剪切搅拌机，将加热至100～170℃的沥青液缓慢加入搅拌装置，使其循环高速剪切8～12min，即得到沥青胶结料；（2）按重量称取集料中的各原料，搅拌均匀；（3）将制备好的沥青胶结料、集料按照重量称取即得水性冷补沥青混合料。本发明产品不含有机溶剂，在生产和使用过程中不会污染环境，属水性环保型材料。

Description

一种水性冷补沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性冷补沥青混合料及其制备方法，属于道路养护、修补技术领域。
背景技术
近年来，我国的公路网络不断完善，沥青路面凭借卓越的性能，广泛应用于各等级公路路面。同时，伴随着我国经济迅速发展，公路面临的交通压力越来越大。在环境因素和车辆荷载的综合作用下，造成我国沥青路面寿命偏低和各种病害逐渐增多的现象。如不能及时修补，这些病害会进一步加速道路的深层次破坏，降低道路的整体寿命，还会影响行车的舒适性和安全性。
路面坑槽作为常见沥青路面病害的典型，其危害不可小视，坑槽修补已成为道路养护工程中的一项重要工作。目前坑槽修补应用较多的就是冷补技术，所用冷补沥青混合料分为三大类：溶剂型、乳化沥青型和反应型。溶剂型冷补料成型过程中释放的溶剂会对环境造成污染；普通乳化沥青型冷补料成型破乳时间不易控制，影响存储性能和成型时间的稳定性；反应型冷补料成本相对较高。这使得各类型冷补材料在实际使用过程中都有一定的局限性，限制了冷补技术的推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种水性冷补沥青混合料及其制备方法，此材料可以克服现有坑槽冷补材料的不足。
本发明提供了一种水性冷补沥青混合料，由A组分、B组分组成，各组分的重量份数如下：
A组分：10%～20%
B组分：80%～90%
A组分为沥青胶结料，B组分为集料（即石料）。
所述A组分的原料配比如下：
水：25%～60%
柠檬酸：0.02%～0.3%
膨润土：6%～17%
沥青:30%～70%；
上述沥青为70#或者90#基质沥青的一种或者多种组合，或者人工合成彩色沥青。
所述B组分为集料，是由不同粒径的玄武岩或/和水泥组成，配制如下：
粒径10-15mm玄武岩：38%～49%
粒径5-10mm玄武岩：23%～37%
粒径3-5mm玄武岩：11%～18%
粒径0-3mm玄武岩：8%～14%
水泥：0%～7%；
所述水泥为PO42.5、PO42.5R、PO52.5、PO52.5R中的一种或者多种组成。也可不添加水泥。
本发明提供了上述水性环保冷补沥青混合料的制备方法，具体方法如下：
（1）A组分的制备：
按重量称取A组分中的各原料，将柠檬酸配制成5～10%的水溶液，备用；将膨润土和水配制成固含量40～80%的黏土糊，备用；将沥青加热到100℃～170℃，备用；
将称取的剩余水加热到60℃～80℃，向热水中加入柠檬酸溶液，开启搅拌，转速200～800r/min下搅拌1～3min，然后加入黏土糊，搅拌3～7min，混合均匀后保持液体温度为60～65℃；开启高速剪切搅拌机，转速2000～8000r/min，将加热至100℃～170℃的沥青液缓慢加入搅拌装置，使其循环高速剪切8～12min，确保沥青全部乳化呈胶体膏状物；即得到A组分；
（2）B组分的制备：
先将玄武岩进行破碎、筛分，分别得到粒径为10-15mm、5-10mm、3-5mm、0-3mm的石料；
按重量称取B组分中的各原料，并在搅拌机中搅拌均匀，即得B组分；
（3）将制备好的A、B组分按照重量称取，混合均匀，出料即得。
上述水性环保冷补沥青混合料，不添加水泥时，可以密封保存12个月以上，一次使用不完，密封下次继续使用。施工时按照传统坑槽施工方案，进行填坑施工，填坑后压实，成型开放交通。
上述水性环保冷补沥青混合料在使用时与现有的施工方案一样。
本发明所提供的冷补沥青混合料，加水泥时：水泥成分的引入可以调节材料的固化时间，增强后期强度及水稳定性。成型后材料既具有刚性也具有柔性，更好地起到对力的支撑和传递，使材料的路用性能更持久，有效期更长。不加水泥时：材料性能更稳定，储存期更长，可密封保存12个月以上，可随时取随时用，减少材料浪费，满足紧急修补，降低路面维护成本。
本发明的有益效果：
（1）该材料不含有机溶剂，在生产和使用过程中不会对环境造成污染，属于水性环保型材料；
（2）该材料的制备工艺和传统乳化沥青不同，制备出来的乳化沥青的结构也截然不同；所用活性黏土具有很强的吸附性和乳化效果，同时柠檬酸可以提高表面活性剂的性能，二者协同作用增强乳化效果，沥青微粒被黏土微粒包裹和分离，形成无数独立的团粒，且团粒可以在水介质中自由移动，不抱团，具有很好的稳定性；
（3）该材料的胶结料是胶体乳化沥青，不同于传统的离子型和非离子型乳化沥青，容易破乳造成存储性能和固化时间不稳定的缺点，该材料是一种特殊的不显电荷的乳化沥青，所以存储性能和固化时间稳定；
（4）材料的组成成分都是常见的普通材料，生产设备常见，生产工艺简单，成本低。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例1
A组份：称取柠檬酸300g加水3kg配制成10%的溶液，备用；称取15kg膨润土和37.5kg水配制成固含量40%的黏土糊，备用；将沥青加热到130℃，备用。
将称取19.2kg水加热到60℃，向热水中加入柠檬酸溶液，开启搅拌，转速200r/min下搅拌1min，然后加入黏土糊，搅拌3min，混合均匀后保持液体温度为65℃。开启高速剪切搅拌机，转速6000r/min，取加热至130℃的沥青液75kg,缓慢加入搅拌装置，使其循环高速剪切8min，确保沥青全部乳化呈胶体膏状物（150kg）。即得到A组分。
B组份：将粒径10～15mm玄武岩374kg,粒径5～15mm玄武岩212.5kg,粒径3～5mm玄武岩119kg,粒径0～3mm玄武岩93.5kg,PO42.5水泥51kg在搅拌器中搅拌均匀，控制转速70r/min，搅拌时间3min。即得到B组份（850kg）。
将制备好的A组份150kg和B组分850kg混合均匀，出料即得。控制转速70r/min，搅拌时间5min。使用时填补到坑槽深度小于8cm的坑槽中，振动夯实，成型开放交通即可。
实施例2
A组份：称取柠檬酸50g加水0.5kg配制成10%的溶液，备用；称取6kg膨润土和15kg水配制成固含量40%的黏土糊，备用；将沥青加热到130℃，备用。
将称取13.45kg水加热到60℃，向热水中加入柠檬酸溶液，开启搅拌，转速200r/min下搅拌2min，然后加入黏土糊，搅拌5min，混合均匀后保持液体温度为65℃。开启高速剪切搅拌机，转速6000r/min，取加热至130℃的沥青液65kg,缓慢加入搅拌装置，使其循环高速剪切8min，确保沥青全部乳化呈胶体膏状物（100kg）。即得到A组分。
B组份：将粒径10～15mm玄武岩360kg,粒径5～15mm玄武岩270kg,粒径3～5mm玄武岩135kg,粒径0～3mm玄武岩99kg,PO52.5水泥36kg在搅拌器中搅拌均匀，即得到B组份（900kg）。控制转速70r/min，搅拌时间3min。
将制备好的A组份100kg和B组分900kg混合均匀，出料即得。控制转速70r/min，搅拌时间5min。使用时填补到坑槽深度小于8cm的坑槽中，振动夯实，成型开放交通即可。
实施例3
A组份：称取柠檬酸180g加水3.6kg配制成5%的溶液，备用；称取15.6kg膨润土和26kg水配制成固含量60%的黏土糊，备用；将沥青加热到135℃，备用。
将称取2.62kg水加热到60℃，向热水中加入柠檬酸溶液，开启搅拌，转速300r/min下搅拌1.5min，然后加入黏土糊，搅拌5min，混合均匀后保持液体温度为63℃。开启高速剪切搅拌机，转速5000r/min，取加热至135℃的沥青液72kg,缓慢加入搅拌装置，使其循环高速剪切10min，确保沥青全部乳化呈胶体膏状物（120kg）。即得到A组分。
B组份：将粒径10～15mm玄武岩431.2kg,粒径5～10mm玄武岩255.2kg,粒径3～5mm玄武岩105.6kg,粒径0～3mm玄武岩70.4kg,PO52.5水泥17.6kg在搅拌器中搅拌均匀，即得到B组份（880kg）。控制转速70r/min，搅拌时间3min。
将制备好的A组份120kg和B组分880kg混合均匀，出料即得。控制转速70r/min，搅拌时间5min。使用时填补到坑槽深度小于8cm的坑槽中，振动夯实，成型开放交通即可。
实施例4
A组份：称取柠檬酸180g加水3.6kg配制成5%的溶液，备用；称取15.6kg膨润土和26kg水配制成固含量60%的黏土糊，备用；将沥青加热到135℃，备用。
将称取13.45kg水加热到60℃，向热水中加入柠檬酸溶液，开启搅拌，转速300r/min下搅拌1.5min，然后加入黏土糊，搅拌5min，混合均匀后保持液体温度为63℃。开启高速剪切搅拌机，转速5000r/min，取加热至135℃的沥青液72kg,缓慢加入搅拌装置，使其循环高速剪切10min，确保沥青全部乳化呈胶体膏状物（120kg）。即得到A组分。
B组份：将粒径10～15mm玄武岩431.2kg,粒径5～10mm玄武岩255kg,粒径3～5mm玄武岩114.4kg,粒径0～3mm玄武岩79.4kg在搅拌器中搅拌均匀，即得到B组份（880kg）。控制转速70r/min，搅拌时间3min。
将制备好的A组份120kg和B组分880kg混合均匀，出料即得。控制转速70r/min，搅拌时间5min。使用时填补到坑槽深度小于8cm的坑槽中，振动夯实，成型开放交通即可。
实施例5
A组份：称取柠檬酸50g加水0.5kg配制成10%的溶液，备用；称取6kg膨润土和15kg水配制成固含量40%的黏土糊，备用；将沥青加热到130℃，备用。
将称取13.45kg水加热到60℃，向热水中加入柠檬酸溶液，开启搅拌，转速200r/min下搅拌2min，然后加入黏土糊，搅拌5min，混合均匀后保持液体温度为65℃。开启高速剪切搅拌机，转速6000r/min，取加热至130℃的沥青液65kg,缓慢加入搅拌装置，使其循环高速剪切8min，确保沥青全部乳化呈胶体膏状物（100kg）。即得到A组分。
B组份：将粒径10～15mm玄武岩360kg,粒径5～15mm玄武岩270kg,粒径3～5mm玄武岩153kg,粒径0～3mm玄武岩117kg在搅拌器中搅拌均匀，即得到B组份（900kg）。控制转速70r/min，搅拌时间3min。
将制备好的A组份100kg和B组分900kg混合均匀，出料即得。控制转速70r/min，搅拌时间5min。使用时填补到坑槽深度小于8cm的坑槽中，振动夯实，成型开放交通即可。
参照JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》对实施例材料的各项指标进行测试，结果见表1所示：
表1
测试结果
从表1可以看出，通过本发明制备的水性冷补沥青混合料，不仅达到了使用要求，而且其稳定度、残留稳定度等指标很优异，说明该材料具体很好的稳定性。

Claims (6)

1.一种水性冷补沥青混合料，其特征在于：由沥青胶结料和集料组成，二者的质量百分比如下：
沥青胶结料：10%～20%，
集料：80%～90%。
2.根据权利要求1所述的水性冷补沥青混合料，其特征在于：
所述沥青胶结料包括以下重量百分比的原料：
水：25%～60%，
柠檬酸：0.02%～0.3%，
膨润土：6%～17%，
沥青:30%～70%；
所述集料包括以下重量百分比的原料：
粒径10-15mm玄武岩：38%～49%，
粒径5-10mm玄武岩：23%～37%，
粒径3-5mm玄武岩：11%～18%，
粒径0-3mm玄武岩：8%～14%，
水泥：0%～7%。
3.根据权利要求2所述的水性冷补沥青混合料，其特征在于：所述沥青为基质沥青或者人工合成彩色沥青；
所述基质沥青为70#或90#道路石油沥青。
4.根据权利要求2所述的水性冷补沥青混合料，其特征在于：所述水泥为PO42.5、PO42.5R、PO52.5、PO52.5R中的一种或多种组成。
5.一种权利要求1~4任一项所述的水性冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）沥青胶结料的制备：
按重量称取沥青胶结料中的各原料，将柠檬酸配制成5～10%的水溶液，备用；将膨润土和水配制成固含量20～40%的黏土糊，备用；将沥青加热到100～170℃，备用；
将称取的剩余水加热到60～80℃，向热水中加入柠檬酸溶液，开启搅拌，转速200～800r/min下搅拌1～3min，然后加入黏土糊，搅拌3～7min，混合均匀后保持液体温度为60～65℃；开启高速剪切搅拌机，转速2000～8000r/min，将加热至100～170℃的沥青液缓慢加入搅拌装置，使其循环高速剪切8～12min，确保沥青全部乳化呈胶体膏状物；即得到沥青胶结料；
（2）集料的制备：
按重量称取集料中的各原料，并在搅拌机中搅拌均匀，即得集料；
（3）将制备好的沥青胶结料、集料按照重量称取，混合均匀，出料即得水性冷补沥青混合料。
6.根据权利要求5所述的水性冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于：所述的水性环保冷补沥青混合料，不添加水泥时，可以密封保存12个月以上，一次使用不完时，密封下次继续使用。
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