CN108358501A - 一种高强度沥青混凝土用改性剂及其制备与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高强度沥青混凝土用改性剂及其制备与应用，所述高强度沥青混凝土用改性剂由甲组份与乙组份组成，其中甲组份与乙组份的质量比为1：0.1～0.3；所述甲组份由以下重量份百分比的原料组成：水性环氧树脂乳液90～96％、纳米氧化铝2～6％、中空介孔二氧化硅微球1.5～5％、硅烷偶联剂0.1～0.3％；所述乙组份由以下重量百分比的原料组成：水性环氧固化剂70～85％、去离子水15～30％；本发明所制备得到的改性剂可于沥青混凝土中形成稳定的交联空间网状结构，改善了沥青混凝土的结构受力状态，可有效提高沥青混凝土的强度、稳定性、抗车辙、抗裂性等。
Description
技术领域
本发明涉及沥青混凝土技术领域，具体涉及一种高强度沥青混凝土用改性剂及其制备与应用。
背景技术
随着公路交通事业的发展，交通量日益增长、大型化车辆，重载、超载车辆比例逐步增加，对路面的要求越来越高。我国地域广阔，气候差异性较大，普通沥青已经难以满足道路的使用要求，炎热季节沥青路面在车辆荷载作用下形成的车辙、推移的永久性变形，冬季低温开裂和半刚性基层开裂的反射性裂缝，在雨季及春融季节形成的坑槽、松散等水损害破坏在新建道路时有发生。为了解决这一问题，最常见的方法一是将常规基质沥青进行改性，通常是加入高分子类聚合物改性剂(如PE、SBS、EVA)，有时为了达到其它性能要求会添加很多辅助助剂(如抗剥落剂，渗透剂)等。
水性环氧树脂作为一种热固性的水性材料，会随着时间的增长其强度逐渐增加，它是通过一系列的化学和物理方法将环氧树脂水性化，降低环氧树脂的粘度，其几乎不含有机挥发物(VOC)或者VOC含量极低，对环境的污染很小，具有广阔的应用前景。水性环氧树脂乳液作为一种乳化沥青改性剂，具有优良的物化性能，能明显改善沥青混凝土的路用性能。申请号为201210089357.2的中国专利公开了“一种水性环氧树脂改性的乳化沥青及其制备和应用”，其制备工艺复杂且需要有机溶剂，不利于安全生产，且会对环境造成一定的污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度沥青混凝土用改性剂及其制备与应用，所述改性剂可于沥青混凝土中形成稳定的交联空间网状结构，改善了沥青混凝土的结构受力状态，可有效提高沥青混凝土的强度、稳定性、抗车辙、抗裂性等。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种高强度沥青混凝土用改性剂，由甲组份与乙组份组成，其中甲组份与乙组份的质量比为1：0.1～0.3；
所述甲组份由以下重量份百分比的原料组成：水性环氧树脂乳液90～96％、纳米氧化铝2～6％、中空介孔二氧化硅微球1.5～5％、硅烷偶联剂0.1～0.3％；
所述乙组份由以下重量百分比的原料组成：水性环氧固化剂70～85％、去离子水15～30％。
其中，水性环氧树脂乳液为浙江安邦的AB-EP-20或瀚森化工有限公司的3520-WY-55。
优选地，所述甲组份与乙组份的质量比为1：0.17。
优选地，所述甲组份由以下重量份百分比的原料组成：水性环氧树脂乳液92.8％、硅烷偶联剂改性纳米氧化铝3.7％、中空介孔二氧化硅微球3.3％、硅烷偶联剂0.2％。
优选地，所述水性环氧固化剂为三乙烯四胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺中的至少一种。
优选地，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的至少一种。
上述高强度沥青混凝土用改性剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备甲组份：按配方比称取水性环氧树脂乳液、纳米氧化铝、中空介孔二氧化硅微球、硅烷偶联剂，再将上述原料均转移至分散桶内，边搅拌边超声分散30～50min，包装；
(2)制备乙组份：按配方比称取水性环氧固化剂和去离子水，搅拌混合均匀，包装；
(3)调配：对沥青混凝土进行改性时，依照甲组份与乙组份的质量比向调配桶内倒入甲组份与乙组份，搅拌均匀后进行使用。
将本发明高强度沥青混凝土用改性剂应用于沥青混凝土中，所述高强度沥青混凝土用改性剂在沥青混凝土中的加入量为2.8～4.6％。
本发明的有益效果是：
本发明使用环氧树脂协同硅烷偶联剂改性纳米氧化铝、中空介孔二氧化硅微球对沥青混凝土进行改性，可于沥青混凝土中形成稳定的交联空间网状结构，改善了沥青混凝土的结构受力状态，可有效提高沥青混凝土的强度、稳定性、抗车辙、抗裂性等。其中纳米氧化铝粒径小，比表面积大，其可以与环氧树脂充分地吸附、键合，增强了粒子与沥青混凝土的界面粘合，有利于应力传递，因此可承担一定的载荷，可对沥青混凝土增强增韧。加入硅烷偶联剂可使纳米氧化铝与环氧树脂、沥青混凝土的界面结合性更强，可使沥青混凝土的稳定度、抗拉强度、抗车辙、抗裂性得到显著提高。而中空介孔二氧化硅微球具有较高的比表面以及较好的分散性，其独特的中空内腔与介孔壳层特性，可对沥青中的蜡成分进行吸附，且吸附量大，可有效提高沥青混凝土的高温稳定性。同时中空介孔二氧化硅微球可使环氧树脂低聚物通过介孔孔道引入到中空内腔中，限制了聚合物分子链及链段的运动，提高了界面相容性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
实施例1：
一种高强度沥青混凝土用改性剂，由甲组份与乙组份组成，其中甲组份与乙组份的质量比为1：0.17；
甲组份由以下重量份百分比的原料组成：水性环氧树脂乳液92.8％、硅烷偶联剂改性纳米氧化铝3.7％、中空介孔二氧化硅微球3.3％、硅烷偶联剂KH560 0.2％。
其中，水性环氧树脂乳液为浙江安邦的AB-EP-20。
乙组份由以下重量百分比的原料组成：四乙烯五胺80％、去离子水20％。
上述高强度沥青混凝土用改性剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备甲组份：按配方比称取水性环氧树脂乳液、纳米氧化铝、中空介孔二氧化硅微球、硅烷偶联剂KH560，再将上述原料均转移至分散桶内，边搅拌边超声分散50min，包装；
(2)制备乙组份：按配方比称取四乙烯五胺和去离子水，搅拌混合均匀，包装；
(3)调配：对沥青混凝土进行改性时，依照甲组份与乙组份的质量比向调配桶内倒入甲组份与乙组份，搅拌均匀后进行使用。
实施例2：
一种高强度沥青混凝土用改性剂，由甲组份与乙组份组成，其中甲组份与乙组份的质量比为1：0.3；
甲组份由以下重量份百分比的原料组成：水性环氧树脂乳液96％、纳米氧化铝2％、中空介孔二氧化硅微球1.9％、硅烷偶联剂KH560 0.1％；
其中，水性环氧树脂乳液为浙江安邦的AB-EP-20。
乙组份由以下重量百分比的原料组成：二乙烯三胺85％、去离子水15％。
上述高强度沥青混凝土用改性剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备甲组份：按配方比称取水性环氧树脂乳液、纳米氧化铝、中空介孔二氧化硅微球、硅烷偶联剂KH560，再将上述原料均转移至分散桶内，边搅拌边超声分散30min，包装；
(2)制备乙组份：按配方比称取二乙烯三胺和去离子水，搅拌混合均匀，包装；
(3)调配：对沥青混凝土进行改性时，依照甲组份与乙组份的质量比向调配桶内倒入甲组份与乙组份，搅拌均匀后进行使用。
实施例3：
一种高强度沥青混凝土用改性剂，由甲组份与乙组份组成，其中甲组份与乙组份的质量比为1：0.1；
甲组份由以下重量份百分比的原料组成：水性环氧树脂乳液90％、纳米氧化铝4.8％、中空介孔二氧化硅微球5％、硅烷偶联剂KH550 0.2％；
其中，水性环氧树脂乳液为或瀚森化工有限公司的3520-WY-55。
乙组份由以下重量百分比的原料组成：为三乙烯四胺70％、去离子水30％。
上述高强度沥青混凝土用改性剂的制备方法同实施例1。
实施例4：
一种高强度沥青混凝土用改性剂，由甲组份与乙组份组成，其中甲组份与乙组份的质量比为1：0.25；
甲组份由以下重量份百分比的原料组成：水性环氧树脂乳液92.2％、纳米氧化铝6％、中空介孔二氧化硅微球1.5％、硅烷偶联剂KH570 0.3％；
其中，水性环氧树脂乳液为浙江安邦的AB-EP-20。
乙组份由以下重量百分比的原料组成：四乙烯五胺80％、去离子水20％。
上述高强度沥青混凝土用改性剂的制备方法同实施例2。
实施例5：
一种高强度沥青混凝土用改性剂，由甲组份与乙组份组成，其中甲组份与乙组份的质量比为1：0.15；
甲组份由以下重量份百分比的原料组成：水性环氧树脂乳液95％、纳米氧化铝2.6％、中空介孔二氧化硅微球2.2％、硅烷偶联剂KH560 0.2％；
乙组份由以下重量百分比的原料组成：三乙烯四胺78％、去离子水22％。
其中，水性环氧树脂乳液为瀚森化工有限公司的3520-WY-55。
上述高强度沥青混凝土用改性剂的制备方法同实施例1。
性能测试：
将实施例1-5中的高强度沥青混凝土用改性剂用于改性沥青混凝土，改性沥青混凝土由以下质量百分比的原料制成：集料91.7％，沥青4.5％，改性剂3.8％。
制备方法：将沥青加热至145℃后加入到150℃的集料中拌和100s，然后加入改性剂，搅拌100s，经成型工序即可制得改性沥青混凝土。
将由实施例1～5中的高强度沥青混凝土用改性剂制备得到的改性沥青混凝土试件分别进行马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验、低温弯曲破坏试验，改性沥青混凝土的路用性能测试数据如表1所示。
表1：
从表1中的结果可以看出，使用本发明改性剂改性的沥青混凝土的路用性能十分优异。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种高强度沥青混凝土用改性剂，其特征在于，由甲组份与乙组份组成，其中甲组份与乙组份的质量比为1：0.1～0.3；
所述甲组份由以下重量份百分比的原料组成：水性环氧树脂乳液90～96％、纳米氧化铝2～6％、中空介孔二氧化硅微球1.5～5％、硅烷偶联剂0.1～0.3％；
所述乙组份由以下重量百分比的原料组成：水性环氧固化剂70～85％、去离子水15～30％。
2.根据权利要求1所述的高强度沥青混凝土用改性剂，其特征在于，所述甲组份与乙组份的质量比为1：0.17。
3.根据权利要求1所述的高强度沥青混凝土用改性剂，其特征在于，所述甲组份由以下重量份百分比的原料组成：水性环氧树脂乳液92.8％、硅烷偶联剂改性纳米氧化铝3.7％、中空介孔二氧化硅微球3.3％、硅烷偶联剂0.2％。
4.根据权利要求1所述的高强度沥青混凝土用改性剂，其特征在于，所述水性环氧固化剂为三乙烯四胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的高强度沥青混凝土用改性剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的至少一种。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的高强度沥青混凝土用改性剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备甲组份：按配方比称取水性环氧树脂乳液、纳米氧化铝、中空介孔二氧化硅微球、硅烷偶联剂，再将上述原料均转移至分散桶内，边搅拌边超声分散30～50min，包装；
(2)制备乙组份：按配方比称取水性环氧固化剂和去离子水，搅拌混合均匀，包装；
(3)调配：对沥青混凝土进行改性时，依照甲组份与乙组份的质量比向调配桶内倒入甲组份与乙组份，搅拌均匀后进行使用。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的高强度沥青混凝土用改性剂在沥青混凝土中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述高强度沥青混凝土用改性剂在沥青混凝土中的加入量为2.8～4.6％。
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