CN108083688A - 溶剂型冷补沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种溶剂型冷补沥青混合料，涉及公路工程技术领域。溶剂型冷补沥青混合料由集料、冷补沥青液、玄武岩纤维、矿粉组成，其中冷补沥青液由基质石油沥青、稀释剂、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物、添加剂组成。溶剂型冷补沥青混合料的制备方法通过称量集料、冷补沥青液、玄武岩纤维、矿粉称量并进行保温，按照不同的顺序加入原料并进行搅拌，制备得到溶剂型冷补沥青混合料，最后装入袋中封存，并标记。本发明提供的溶剂型冷补沥青混合料及其制备方法，解决了现有技术中冷补沥青混合料在施工和易性和初始强度不能平衡的问题，并且溶剂型冷补沥青混合料以装袋密封形式存储，使用时拆袋取出产品直接摊铺，具有施工方便的优点。

Description

溶剂型冷补沥青混合料及其制备方法

技术领域

本发明属于公路工程技术领域，涉及一种溶剂型冷补沥青混合料及其制备方法。

背景技术

在我国，高等级公路使用范围比较广，一般采用的都是沥青路面的结构形式。沥青路面与水泥路面相比，具有施工时间短、噪音小、行驶舒适、修补方便而且还有扬尘小的特点。但是沥青路面产生病害后会降低路面的使用能力以及行车舒适感，更严重的会造成交通事故。所以能够及时的对路面病害进行维修并且尽早开放交通是十分重要的。

热拌沥青混合料比较适合工程量大和地点集中的一些工程，而且性能比较好。但是对于一些比较分散、工程量小的病害路面进行养护维修就很不方便并且也不经济。尤其是在雨、雪低温天气，采用热拌沥青混合料维修路面就已经不适用了。

冷补沥青混合料在修补路面病害时，不仅具有环境污染小，施工方便，操作简单，能在低温、雨雪等环境下施工而且同热拌沥青混合料相比冷补沥青混合料不需要加热，节约能源，更加的经济。并且使用冷补沥青混合料修补路面能够达到快速修补，立即通车的目的。

目前研发的冷补沥青混合料往往存在施工和易性和初始强度不能平衡的问题。产品评价指标是借鉴热拌沥青混合料的评价指标，注重马歇尔稳定度而忽略了施工和易性，而冷补沥青混合料的施工和易性才是决定冷补沥青混合料能否施工的关键因素，同时产品往往水稳定性比较差。国外产品有很多性能优良成熟的产品，在国内非常畅销，虽然国外产品性能优越，但是价格比较昂贵。

通过对冷补沥青液、冷补沥青混合料进行相关研究调查，针对沥青路面养护修补需要快速开放交通和施工不受环境限制问题，合理的选用沥青、改性剂、稀释剂和添加剂制备成冷补沥青液，并通过分析集料类型和级配，设计配比，制备溶剂型冷补沥青混合料来解决这些问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种溶剂型冷补沥青混合料及其制备方法，解决了现有技术中冷补沥青混合料存在施工和易性和初始强度不能平衡的问题。

本发明所采用的技术方案是，溶剂型冷补沥青混合料，按照质量份数，由集料100份、冷补沥青液4.5～6份、玄武岩纤维0.05～0.2份、矿粉2～5份组成。

进一步的，所述集料级配类型为LB-10。

进一步的，所述玄武岩纤维长度为6～9mm。

进一步的，所述矿粉粒径小于0.075mm。

进一步的，所述冷补沥青液按照质量份数由基质石油沥青100份、稀释剂20～35份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物2～4份、添加剂7～15份；其中添加剂由2～4.5份的C5C9共聚树脂、2～4.5份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、2～4.5份的溶剂、0.5～0.8份的抗剥落剂组成。

进一步的，所述的冷补沥青液具体按照以下步骤制备：

步骤1、将称量好的基质石油沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物依次加入到反应容器中，温度150±5℃，加热并不断用铁棒搅拌0.5h；

步骤2、步骤1完成后，将反应容器置于高速剪切仪下，转速6000r/min，剪切时反应容器温度160±5℃，剪切时间1h，步骤2整个过程利用电炉、温度计控温；

步骤3、步骤2完成后，将反应容器取出，密闭后，放入烘箱中，温度150±5℃，保温时间0.5h，改性沥青制备完成；

步骤4、将C5C9共聚树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物放在反应容器中，并放在恒温为150±0.5℃的烘箱中2h，取出反应容器，直接加入溶剂和抗剥落剂并搅拌均匀，制备成添加剂，添加剂呈黄色粘稠状；

步骤5、将制备的改性沥青、降温至135±5℃的添加剂和稀释剂放在容器中，将反应容器置于高速剪切仪下，转速4000r/min，剪切时反应容器温度80±5℃，剪切时间20min，步骤4整个过程利用电炉、温度计控温，制备得到冷补沥青液。

本发明所采用的另一技术方案是，溶剂型冷补沥青混合料的制备方法，按照以下步骤进行：

步骤1：准备各档集料、冷补沥青液、玄武岩纤维、矿粉，称量所需质量备用；

步骤2：集料、矿粉和玄武岩纤维在70℃恒温箱中保温4h，冷补沥青液在90℃恒温箱中保温1h，使用前搅拌机保温70℃；

步骤3：往搅拌机中加入称量好的玄武岩纤维和配好的集料，搅拌60次；

步骤4：向搅拌机中加入称量好的冷补沥青液，搅拌120次；

步骤5：向搅拌机中加入称量好的矿粉，搅拌120次，即得溶剂型冷补沥青混合料。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：溶剂型冷补沥青混合料在保证初始强度的基础上更加注重材料施工和易性，通过实验室试验反映，材料水稳定性优越，并且该材料安全环保，能够在常温下施工，不受环境限制，可用于路面修补养护。并且该材料制备简单，一般的热拌沥青混合料设备就能够满足需求，同时施工简单，一般的施工人员就能够施工，由于在常温下施工，施工是比较安全和环保的，节约能源。溶剂型冷补沥青混合料以装袋密封形式存储，使用时拆袋取出产品直接摊铺，每层厚度为3～5cm，如果坑槽较深，则分层压实，并且该材料具有造价低、安全环保、施工方便、水稳定性好等优势，在沥青路面病害维修上具有较大的应用潜力和优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是冷补沥青液图；

图2是玄武岩纤维图；

图3是溶剂型冷补沥青混合料图；

图4是溶剂型冷补沥青混合料生产工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种溶剂型冷补沥青混合料按照质量份数由以下配方成分组成：集料100份，冷补沥青液4.5～6份，玄武岩纤维0.05～0.2份，矿粉2～5份。

冷补沥青液按照质量份数由基质石油沥青100份、稀释剂20～35份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物2～4份、添加剂7～15份；其中添加剂由2～4.5份的C5C9共聚树脂、2～4.5份的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、2～4.5份的溶剂、0.5～0.8份的抗剥落剂组成。冷补沥青液在常温下呈黑色粘稠状，具有流动性，布氏粘度值在1.8Pa.s～2.5Pa.s。冷补沥青液与集料具有良好的黏附性，能够提高混合料的强度和水稳定性，如图1所示。

冷补沥青液，具体按照以下步骤制备：

1、将称量好的基质石油沥青、SBS依次加入到反应容器中，温度150±5℃，加热并不断用铁棒搅拌0.5h；

2、步骤1完成后，将反应容器置于高速剪切仪下，转速6000r/min，剪切时反应容器温度160±5℃，剪切时间1h，步骤2整个过程利用电炉、温度计控温；

3、步骤2完成后，将反应容器取出，密闭后，放入烘箱中，温度150±5℃，保温时间0.5h，改性沥青制备完成；

4、将C5C9共聚树脂、EVA放在反应容器中，并放在恒温为150±0.5℃的烘箱中2h，取出反应容器，直接加入溶剂和抗剥落剂并搅拌均匀，制备成添加剂，添加剂呈黄色粘稠状，如图1所示；

5、将制备的改性沥青、降温至135±5℃的添加剂和稀释剂放在容器中，将反应容器置于高速剪切仪下，转速4000r/min，剪切时反应容器温度80±5℃，剪切时间20min，步骤4整个过程利用电炉、温度计控温，制备得到冷补沥青液。

一般选择洁净、颗粒坚硬、表面粗糙、有棱角的集料，集料酸性或碱性均可。溶剂型冷补沥青混合料制备所采用的材料还包括了粒径级配范围在0.075mm-2.36mm的玄武岩细料和粒径级配范围在2.36mm-13.2mm的玄武岩粗料，如图2所示。通过严格筛选，确定了级配，集料级配类型为LB-10，详细信息见表1。

表1集料通过百分率及配料比例

玄武岩纤维作为溶剂型冷补沥青混合料的增强剂，它会在溶剂型冷补沥青混合料中交错分布，形成加筋作用，能够改善溶剂型冷补沥青混合料的路用性能。选择的玄武岩纤维是一种高性能的火山岩组分，这种特殊的硅酸盐，使玄武岩纤维具有优良的耐化学性，特别具有耐碱性的优点。用于溶剂型冷补沥青混合料可以改善其高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳特性。玄武岩纤维长度为6～9mm。玄武岩纤维对溶剂型冷补沥青混合料主要有以下效果：

(1)提高沥青用量，减少泛油；

(2)动稳定度提高，提高高温抗车辙性能和抵抗疲劳破坏能力；

(3)减少低温裂缝产生。

溶剂型冷补沥青混合料使用矿粉作为填料。填料选用的矿粉粒径小于0.075mm，矿粉不仅可以填充粗细集料的间隙，还能与冷补沥青液发生物理或化学反应，提高溶剂型冷补沥青混合料的路用性能。本文采用的矿粉，其技术指标见表2。

表2填料技术指标检测结果

试验指标	技术要求	检测结果	试验方法
				表观相对密度	≮2.5	2.800	T 0352-2000
亲水系数	＜1	0.51	T 0353-2000
				塑性指数(﹪)	＜4	3.6	T 0354-2000
加热安定性	实测	无颜色变化	T 0355-2000

实施例一

一种溶剂型冷补沥青混合料按照质量份数由以下配方成分组成：集料100份，冷补沥青液4.5份，玄武岩纤维0.05份，矿粉2份。

实施例二

一种溶剂型冷补沥青混合料按照质量份数由以下配方成分组成：集料100份，冷补沥青液5.25份，玄武岩纤维0.125份，矿粉3.5份。

实施例三

一种溶剂型冷补沥青混合料按照质量份数由以下配方成分组成：集料100份，冷补沥青液6份，玄武岩纤维0.2份，矿粉5份。

实施例四

一种溶剂型冷补沥青混合料按照质量份数由以下配方成分组成：集料100份，冷补沥青液5.4份，玄武岩纤维0.1份，矿粉3.5份。

一种溶剂型冷补沥青混合料的制备方法，其流程图如图4所示，具体按照以下步骤进行：

步骤1：准备各档集料、冷补沥青液、玄武岩纤维、矿粉，称量所需质量备用；

步骤2：集料、矿粉和玄武岩纤维在70℃恒温箱中保温4h，冷补沥青液在90℃恒温箱中保温1h，使用前搅拌机保温70℃；

步骤3：往搅拌机中加入称量好的玄武岩纤维和配好的集料，搅拌60次；

步骤4：向搅拌机中加入称量好的冷补沥青液，搅拌120次；

步骤5：向搅拌机中加入称量好的矿粉，搅拌120次，即得溶剂型冷补沥青混合料，如图3所示；

步骤6：将上述制成材料装入袋中封存，并标记。

一种溶剂型冷补沥青混合料的使用方法分为人工施工和机械压实，其应用可分为以下两个方面：

一、应急修补：如果路面急需通车，则采用应急修补。用于应急修补时，只需对裂缝及坑槽等病害进行简单的清扫，便可进行施工，压实设备根据实际情况而定，没有压式设备，可以使用运料车轮压或者铁锹拍打；

二、常规修补：针对那些裂缝、坑槽比较大而又不需急需通车的路段可以采用坑槽修补；

①坑槽开挖

对需要修补的地方按照“圆洞方补”原则进行开槽。开槽的大小一般是每边距离破坏路面3cm处，开挖的坑槽尽量保证坑槽四周垂直路面，这样有利于提高溶剂型冷补沥青混合料的压实效果，从而获得更好的性能。

②清扫坑槽

对坑槽进行清扫是为了让溶剂型冷补沥青混合料与坑槽有更好的粘结性，如不清扫坑槽，坑槽里面的脏物会降低溶剂型冷补沥青混合料与坑槽底部及四周壁的粘结，容易造成材料与坑槽的脱落。

清理坑槽一般把坑槽里面的碎石等脏物清理掉，坑槽里面不能有泥浆、水等杂物。

③填料

坑槽填料时根据需要可以涂刷粘层油，以提高溶剂型冷补沥青混合料与坑槽的粘结能力。填满后坑槽中央高于四周呈弧形，同时应根据季节适当增减冷补沥青液用量。当夏季或者储存时间短的时候，减少冷补沥青液的量，从而提高初始强度和更快达到成型强度，冬季温度低，可以适当增加冷补沥青液量，从而提高施工和易性。

如果路面坑槽比较深，超过5cm，则采取分层填补，分层压实，每层厚度为3～5cm。

④压实成形

在进行压实时，从边缘像中间移动压实，同时压实结束保证填料略高于路面，以保证后续行车荷载压实。当坑槽、裂缝面积较小时，压实方法可以采取人工压实，当坑槽较大时，采取分层压实，并使用压实器械进行压实。压实对溶剂型冷补沥青混合料的路用性能有很大影响，压实不充分，会导致混合料间隙过大，雨水易进入壁缝里面造成路面二次破坏。

压实以后，在路面表面撒一层石粉，用工具将路面清扫干净。

制备的溶剂型冷补沥青混合料，其路用性能优越，在满足初始强度的基础上更加注重施工和易性。

溶剂型冷补沥青混合料其最优性能如下：

施工和易性：在冬季或低温季节，溶剂型冷补沥青混合料用来修补坑槽，且在松散条件下(-10℃的恒温箱中保持24h)没有明显的结团现象，并且能够方便的拌和。

黏附性：采用水煮法测试溶剂型冷补沥青混合料的黏附性，试验表明黏附性等级为5级，满足使用要求。

初始强度：取溶剂型冷补沥青混合料1200g左右(以试件高度符合63.5±1.3mm为准)，在常温下装入试模，双面各击实75次，然后脱模，进行马歇尔强度试验。初始马歇尔强度值2.42KN。

成型强度：称溶剂型冷补沥青混合料1180g左右在常温下装入试模中(以试件高度为63.5mm为准)，两面各击实50次，并且和试模一块以侧面竖立方式放在110℃恒温箱中24h，再将两面分别击实25次，击实以后将试模竖立放在室温里养生24h，脱模并放在60℃恒温水箱养生30min，测定马歇尔强度值为4.87KN。

粘聚性：将溶剂型冷补沥青混合料800g装入马歇尔试件模具里，在4℃养生室中养生2～3h，取出后双面各击实5次，制作试件，脱模后放在标准筛上，方形筛孔，直径26.5mm，沿着筛框竖直来回滚动20次，残留率为99.5％。

修正马歇尔残留稳定度：按照测试成型强度的方法制模，每组试验值6个马歇尔试件，分为两组：一组在42℃水浴30min，测试马歇尔强度MS1；另一组在42℃水浴48h，测试马歇尔强度值MS2。计算得到残留稳定度92.8％。

冻融劈裂比：按照马歇尔成型强度试验的方法成型，将试件分为两组：一组放在常温实验室备用，另一组按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0717标准饱水试验方法真空饱水，放入塑料袋并加入10ml水，抓紧口袋，放入恒温温度为-18℃±2℃的冰箱或冷冻室中，放置时间为16h±1h。取出试件，撤去塑料袋放入60℃±0.5℃恒温水槽中24h。将两组试件放入25℃恒温水箱中不少于2h。计算冻融劈裂试验强度比为82.05％。

储存性能：袋装密封的溶剂型冷补沥青混合料在一段时间后测试其马歇尔稳定度、成型强度、修正浸水马歇尔残留稳定度和施工和易性。

由于时间限制，本文研发的溶剂型冷补沥青混合料的试验存储时间为30天，试验结果如表3。

表3储存性能测试

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.溶剂型冷补沥青混合料，其特征在于，按照质量份数，由集料100份、冷补沥青液4.5～6份、玄武岩纤维0.05～0.2份、矿粉2～5份组成。

2.根据权利要求1所述的溶剂型冷补沥青混合料，其特征在于，所述集料级配类型为LB-10。

3.根据权利要求1所述的溶剂型冷补沥青混合料，其特征在于，所述玄武岩纤维长度为6～9mm。

4.根据权利要求1所述的溶剂型冷补沥青混合料，其特征在于，所述矿粉粒径小于0.075mm。

5.根据权利要求1所述的溶剂型冷补沥青混合料，其特征在于，所述冷补沥青液按照质量份数由基质石油沥青100份、稀释剂20～35份、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物2～4份、添加剂7～15份；其中添加剂由2～4.5份的C5C9共聚树脂、2～4.5份的乙烯-醋酸乙烯共聚物、2～4.5份的溶剂、0.5～0.8份的抗剥落剂组成。

6.根据权利要求1所述的溶剂型冷补沥青混合料，其特征在于，所述的冷补沥青液具体按照以下步骤制备：

步骤1、将称量好的基质石油沥青、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物依次加入到反应容器中，温度150±5℃，加热并不断用铁棒搅拌0.5h；

步骤2、步骤1完成后，将反应容器置于高速剪切仪下，转速6000r/min，剪切时反应容器温度160±5℃，剪切时间1h，步骤2整个过程利用电炉、温度计控温；

步骤3、步骤2完成后，将反应容器取出，密闭后，放入烘箱中，温度150±5℃，保温时间0.5h，改性沥青制备完成；

步骤4、将C5C9共聚树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物放在反应容器中，并放在恒温为150±0.5℃的烘箱中2h，取出反应容器，直接加入溶剂和抗剥落剂并搅拌均匀，制备成添加剂，添加剂呈黄色粘稠状；

步骤5、将制备的改性沥青、降温至135±5℃的添加剂和稀释剂放在容器中，将反应容器置于高速剪切仪下，转速4000r/min，剪切时反应容器温度80±5℃，剪切时间20min，步骤4整个过程利用电炉、温度计控温，制备得到冷补沥青液。

7.一种如权利要求1-6任何一项所述的溶剂型冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

步骤1：准备各档集料、冷补沥青液、玄武岩纤维、矿粉，称量所需质量备用；

步骤2：集料、矿粉和玄武岩纤维在70℃恒温箱中保温4h，冷补沥青液在90℃恒温箱中保温1h，使用前搅拌机保温70℃；

步骤3：往搅拌机中加入称量好的玄武岩纤维和配好的集料，搅拌60次；

步骤4：向搅拌机中加入称量好的冷补沥青液，搅拌120次；

步骤5：向搅拌机中加入称量好的矿粉，搅拌120次，即得溶剂型冷补沥青混合料。