CN108070269A - 一种环氧改性乳化沥青含砂雾封层材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种环氧改性乳化沥青含砂雾封层材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于沥青材料的组合物技术领域，具体涉及一种环氧改性乳化沥青含砂雾封层材料。所述含砂雾封层材料的主要组分为，乳化沥青、环氧树脂和水溶性固化剂。本发明的材料相容性好，制得的含砂雾封层均匀、无积油、无油斑；材料强度高；抗渗性能好；抗滑性好；耐磨性好；该材料制备的含砂雾封层对原路面具有良好的嵌固效果；其制备方法简单便捷、操作方便、适于工业化规模生产。

Description

一种环氧改性乳化沥青含砂雾封层材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于沥青材料的组合物技术领域，具体涉及一种环氧改性乳化沥青含砂雾封层材料及其制备方法和应用。
背景技术
截止2016年底，我国公路总里程达469.63万公里，公路养护里程达459.00万公里，占公路总里程的97.7％，其中，高速公路通车里程超过12万公里，居全球首位，庞大的公路总里程决定了养护行业的巨大市场需求。
含砂雾封层是以改性乳化沥青或煤沥青基料、陶土、聚合物添加剂为主要成分的雾封层材料与砂组成的混合料。采用专用的含砂雾封层高压喷洒车，在沥青路面上喷洒形成一薄层，能有效封闭路面微裂缝，阻止水分下渗，提高防水性能，还能够延缓路面沥青老化、降低沥青面层温度，保持路面防滑性能，防止路面老化，改善路表松散状况。
然而，当前我国传统的含砂雾封层普遍采用普通乳化沥青、SBR改性乳化沥青或SBS改性乳化沥青，胶结料与基面粘结强度低，耐磨性差，耐久性不足，难以满足我国现阶段高速公路沥青路面预防性养护要求。
为解决以上技术问题，公开号CN105985656A的发明专利申请公开了一种采用水性环氧树脂乳液对掺加有胺类固化剂的乳化沥青进行改性的乳化沥青，能有效提高乳化沥青的基面粘接性能，但阳离子乳化沥青与水性环氧乳液相容性不好，掺入含有胺类固化剂的水性环氧乳液会导致乳化沥青提前破乳结团。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环氧改性乳化沥青含砂雾封层材料。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
含砂雾封层材料，其主要组分为，乳化沥青、环氧树脂和水溶性固化剂。
进一步，以重量份计，所述含砂雾封层材料的配比关系为：乳化沥青80-120份，环氧树脂15-30份和水溶性固化剂15-30份。
进一步，还包括以下组分：水泥、渗透剂、消泡剂、分散剂、表面活性剂、细砂和填料。
进一步，所述乳化沥青为70#乳化沥青、SBR胶乳改性70#乳化沥青或SBS改性70#乳化沥青。
进一步，所述环氧树脂为E51型环氧树脂、E40环氧树脂或E20环氧树脂。
进一步，所述水溶性固化剂为脂肪族多胺类固化剂或芳香族多胺类固化剂。
进一步，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
进一步，所述渗透剂为有机硅防水渗透剂。
进一步，所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂。
进一步，所述分散剂为聚丙稀酸钠分散剂。
进一步，所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚TX-10、烷基酚聚氧乙烯醚NP-10或脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9。
进一步，所述细砂为石英砂或金刚砂，粒径为40-120目。
进一步，所述填料为二氧化硅、膨润土或高岭土。
进一步，以重量份计，所述含砂雾封层材料的配比关系为：水泥10-20份，乳化沥青80-120份，环氧树脂15-30份，水溶性固化剂15-30份，渗透剂2-10份，消泡剂2-5份，分散剂2-5份，表面活性剂10-20份，细砂20-30份和填料5-10份。
发明人还发现，采用公开号CN105985656A的发明专利申请制备改性乳化沥青过程中，在制备过程中分别采用固化剂、水性环氧乳液和乳化沥青三组分混合，制备方法繁琐，难以实现工厂化量产。
本发明的目的之二在于保护所述含砂雾封层材料的制备方法，包括以下步骤：
A：将乳化沥青和环氧树脂分别加热至40-60℃，然后进行剪切，剪切过程中向乳化沥青中加入表面活性剂，剪切后，向乳化沥青中加入环氧树脂和填料，随后进行剪切，得到环氧树脂改性乳化沥青乳液A组分；
B：向水溶性固化剂中依次加入消泡剂、渗透剂、分散剂、水泥和细砂，搅拌得到环氧乳液B组分；
C：将A组分和B组分混合后搅拌，即得环氧改性乳化沥青含砂雾封层。
进一步，步骤A具体为将乳化沥青和环氧树脂分别加热至40-60℃，然后于500-800转/min剪切速率下剪切，然后向乳化沥青中加入表面活性剂，剪切3-5min后，向乳化沥青中加入环氧树脂和填料，随后于3500-8000转/min剪切速率下剪切30-45min，得到环氧树脂改性乳化沥青乳液A组分；
进一步，步骤B和步骤C所述搅拌的速率为1000-2500转/min，步骤B所述搅拌时间为5-15min，步骤C所述搅拌时间为15-45s。
本发明的制备方法简单便捷、操作方便、适于工业化规模生产。
本发明的目的还在于保护所述砂雾封层材料在沥青路面养护中的应用。优选的，该材料用于未出现结构性病害的高速沥青道路、城市高架道路和机场跑道。
本发明的有益效果在于：
本发明的材料相容性好，乳化沥青不会出现提前破乳结团现象，制得的含砂雾封层均匀、无积油、无油斑。
本发明的材料强度高，25℃下的粘结强度可达2.1-2.5MPa，40℃下的粘结强度可达1.1-2.5MPa。
本发明的材料抗渗性能好，抗渗提高率可达100％。
本发明的材料抗滑性好，抗滑性可达72-85。
本发明的材料耐磨性好，湿轮磨耗为210-250mm。
本发明的材料制备的含砂雾封层对原路面具有良好的嵌固效果，涂刷后的马歇尔稳定度可达9.5-12KN，采用本发明的材料制备的含砂雾封层能提高能有效延长沥青路面的服役寿命。
本发明的含砂雾封层材料的制备方法简单便捷、操作方便、适于工业化规模生产。
具体实施方式
所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明，但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
以下实施例和对比例中的购自重庆拉法基水泥有限公司，70#乳化沥青、SBR胶乳改性70#乳化沥青和SBS改性70#乳化沥青购自重庆汇众沥青科技公司；E51型环氧树脂、E40型环氧树脂和E20型环氧树脂购自无锡钱广化工原料有限公司的凤凰牌环氧树脂；脂肪族多胺类固化剂和香族多胺类固化剂购自江苏海安石油化工厂；有机硅防水渗透剂购自广州德旭新材料有限公司；聚醚改性硅类消泡剂购自鑫海达材料有限公司；聚丙稀酸钠分散剂购自力胜化工有限公司；烷基酚聚氧乙烯醚TX-10、烷基酚聚氧乙烯醚NP-10和脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9购自广州市鸿都化工有限公司；石英砂和金刚砂购自灵寿县兰祥矿品加工厂；二氧化硅、膨润土和高岭土购自河北京航矿品有限公司。
实施例1
环氧改性乳化沥青含砂雾封层材料，其组成为：32.5普通硅酸盐水泥10份，70#乳化沥青、SBS改性70#乳化沥青80份，E51环氧树脂30份，脂肪族多胺类固化剂30份，有机硅防水渗透剂3份，聚醚改性硅类消泡剂2份，聚丙稀酸钠分散剂2份，烷基酚聚氧乙烯醚TX-1010份，粒径为40-120目的石英砂30份和二氧化硅10份；均以质量份计。
所述含砂雾封层材料的制备方法，其具体步骤为：
A：将乳化沥青和环氧树脂分别加热至40℃，然后于600转/min剪切速率下剪切，然后向乳化沥青中加入表面活性剂，剪切3min后，向乳化沥青中加入环氧树脂和填料，随后于3500转/min剪切速率下剪切45min，得到环氧树脂改性乳化沥青乳液A组分；
B：向水溶性固化剂中依次加入消泡剂、渗透剂、分散剂、水泥和细砂，于1000转/min转速下搅拌5min后得到环氧乳液B组分；
C：将A组分和B组分混合后，于1000转/min转速下连续搅拌15s，即得环氧改性乳化沥青含砂雾封层。
将制得的含砂雾封层用喷洒车高压喷洒沥青路面，用量为0.8kg/m2。
实施例2
环氧改性乳化沥青含砂雾封层材料，其组成为：32.5普通硅酸盐水泥20份，SBR胶乳改性70#乳化沥青100份，E40型环氧树脂15份，芳香族类多胺类固化剂15份，有机硅防水渗透剂10份，聚醚改性硅类消泡剂5份，聚丙稀酸钠分散剂5份，烷基酚聚氧乙烯醚NP-1020份，粒径为40-120目的金刚砂20份和膨润土5份60份；均以质量份计。
所述含砂雾封层材料的制备方法，其具体步骤为：
A：将乳化沥青和环氧树脂分别加热至60℃，然后于500转/min剪切速率下剪切，然后向乳化沥青中加入表面活性剂，剪切5min后，向乳化沥青中加入环氧树脂和填料，随后于8000转/min剪切速率下剪切30min，得到环氧树脂改性乳化沥青乳液A组分；
B：向水溶性固化剂中依次加入消泡剂、渗透剂、分散剂、水泥和细砂，于2500转/min转速下搅拌15min后得到环氧乳液B组分；
C：将A组分和B组分混合后，于2500转/min转速下连续搅拌45s，即得环氧改性乳化沥青含砂雾封层。
将制得的含砂雾封层用喷洒车高压喷洒沥青路面，用量为1.3kg/m2。
实施例3
环氧改性乳化沥青含砂雾封层材料，其组成为：32.5普通硅酸盐水泥10份，70#乳化沥青120份，E20型环氧树脂15份，脂肪族多胺类固化剂20份，有机硅防水渗透剂2份，聚醚改性硅类消泡剂3份，聚丙稀酸钠分散剂4份，脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9 15份，粒径为40-120目的金刚砂25份和高岭土8份；均以质量份计。
所述含砂雾封层材料的制备方法，其具体步骤为：
A：将乳化沥青和环氧树脂分别加热至45℃，然后于600转/min剪切速率下剪切，然后向乳化沥青中加入表面活性剂，剪切4min后，向乳化沥青中加入环氧树脂和填料，随后于6000转/min剪切速率下剪切40min，得到环氧树脂改性乳化沥青乳液A组分；
B：向水溶性固化剂中依次加入消泡剂、渗透剂、分散剂、水泥和细砂，于1500转/min转速下搅拌10min后得到环氧乳液B组分；
C：将A组分和B组分混合后，于1500转/min转速下连续搅拌30s，即得环氧改性乳化沥青含砂雾封层。
将制得的含砂雾封层用喷洒车高压喷洒沥青路面，用量为1.3kg/m2。
对比例1
含砂雾封层材料，其组成为：32.5普通硅酸盐水泥10份，70#乳化沥青100份，粒径为40-120目的金刚砂30份和高岭土10份；均以质量份计。
所述含砂雾封层材料的制备方法，其具体步骤为：
在普通乳化沥青种依次加入金刚砂、高岭土于1000转/min转速下搅拌2min，最后加入水泥于1000转/min转速下搅拌30s，即得含砂雾封层材料。
将制得的含砂雾封层材料用喷洒车高压喷洒沥青路面，用量为1.0kg/m2。
性能测试
测试实施例1-3及对比例1制得的含砂雾封层材料的外观、25℃下的粘结强度、40℃下的粘结强度、25℃下的表干时间、25℃下的实干时间、抗渗性、渗透深度、抗滑性、耐磨性(湿轮磨耗)和涂刷后的马歇尔稳定度，结果如表1所示；
其中，外观测试方法为目测；
25℃下的粘结强和40℃下的粘结强度按照《CJJ139-2010城市桥梁桥面防水工程技术规程》附录B进行测试；
25℃下的表干时间和25℃下的实干时间按照《GB/T16777-2008建筑防水涂料试验方法》进行测试；
抗渗性按照《T0971-2008沥青路面渗水系数测试方法》进行测试；
渗透深度的测试方法为钻芯取样，用游标卡尺测量渗透深度；
抗滑性按照《T0964-2008摆式仪测定路面摩擦系数试验方法》进行测试；
耐磨性(湿轮磨耗)和涂刷后的马歇尔稳定度按照《JTG E20-2011公路工程沥青和沥青混合料试验规程》进行测试。
表1性能测试结果
由表1可知，实施例1-3制得的含砂雾封层与对比例1制得的含砂雾封层的25℃下的表干时间和25℃下的实干时间相近。与对比例1相比，实施例1-3制得的含砂雾封层的25℃下的粘结强度提高了4.25-5.25倍，40℃下的粘结强度提高了10-14倍；抗渗性提高了43％；渗透深度提高了1-2倍；抗滑性提高了38.5％-63.5％；耐磨性提高了44.4％-53.3％；涂刷后的马歇尔稳定度提高了18.8％-50％。由此证明，本发明的含砂雾封层材料的粘结强度、抗渗性能、抗滑性、耐磨性和涂刷后的马歇尔稳定度得到了显著提高，耐磨性，从而证明本发明的含砂雾封层对原路面具有良好的嵌固效果，因此，采用本发明的含砂雾封层能提高能有效延长沥青路面的服役寿命。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (14)

1.含砂雾封层材料，其特征在于，主要组分为，乳化沥青、环氧树脂和水溶性固化剂。
2.根据权利要求1所述的含砂雾封层材料，其特征在于，还包括以下组分：水泥、渗透剂、消泡剂、分散剂、表面活性剂、粒径为40-120目的细砂和填料。
3.根据权利要求1或2所述的含砂雾封层材料，其特征在于，所述乳化沥青为70#乳化沥青、SBR胶乳改性70#乳化沥青或SBS改性70#乳化沥青。
4.根据权利要求1、2或3所述的含砂雾封层材料，其特征在于，所述环氧树脂为E51型环氧树脂、E40型环氧树脂或E20型环氧树脂。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的含砂雾封层材料，其特征在于，所述水溶性固化剂为脂肪族多胺类固化剂或芳香族多胺类固化剂。
6.根据权利要求2、3、4或5所述的含砂雾封层材料，其特征在于，所述渗透剂为有机硅防水渗透剂。
7.根据权利要求2、3、4、5或6所述的含砂雾封层材料，其特征在于，所述消泡剂为聚醚改性硅类消泡剂。
8.根据权利要求2、3、4、5、6或7所述的含砂雾封层材料，其特征在于，所述分散剂为聚丙稀酸钠分散剂。
9.根据权利要求2、3、4、5、6、7或8所述的含砂雾封层材料，其特征在于，所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚TX-10、烷基酚聚氧乙烯醚NP-10或脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9。
10.根据权利要求2、3、4、5、6、7、8或9所述的含砂雾封层材料，其特征在于，所述细砂为石英砂或金刚砂。
11.根据权利要求2、3、4、5、6、7、8、9或10所述的含砂雾封层材料，其特征在于，所述填料为二氧化硅、膨润土或高岭土。
12.根据权利要求2、3、4、5、6、7、8、9、10或11所述的含砂雾封层材料，其特征在于，以重量份计，所述含砂雾封层材料的配比关系为：水泥10-20份，乳化沥青80-120份，环氧树脂15-30份，水溶性固化剂15-30份，渗透剂2-10份，消泡剂2-5份，分散剂2-5份，表面活性剂10-20份，细砂20-30份和填料5-10份。
13.权利要求1-12任一项所述含砂雾封层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A：将乳化沥青和环氧树脂分别加热至40-60℃，然后进行剪切，剪切过程中向乳化沥青中加入表面活性剂，剪切后，向乳化沥青中加入环氧树脂和填料，随后进行剪切，得到环氧树脂改性乳化沥青乳液A组分；
B：向水溶性固化剂中依次加入消泡剂、渗透剂、分散剂、水泥和细砂，搅拌得到环氧乳液B组分；
C：将A组分和B组分混合后搅拌，即得环氧改性乳化沥青含砂雾封层。
14.权利要求1-12任一项所述含砂雾封层材料在沥青路面养护中的应用。
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