CN108503276A - 一种功能型路面养护材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种功能型路面养护材料及其制备方法，属于路面养护材料技术领域。本发明利用环氧大豆油和邻苯二甲酸二辛酯所具有的极性基团与城市生活垃圾焚烧飞灰发生化学反应，在物理交联点的基础上增加了化学交联，形成独特的空间结构，可有效减少噪声，且生成的膜层有较高的拉伸强度，同时利用石膏晶须独特的三维空间的结构分散在基体中可以作为复合材料的增强骨架，这种特殊结构也使其与基体的抓着力更大，增强效果比较显著，使抗拉强度明显增加，在干燥成膜时，依靠石膏晶须、电气石与膜层的收缩率和硬度的不同，形成的微粗糙面更是一种不规则的多面体，改善抗滑性能。

Description

一种功能型路面养护材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种功能型路面养护材料及其制备方法，属于路面养护材料技术领域。

背景技术

公路路面长期暴露在自然环境中，承受交通荷载和自然因素的多重反复作用，路面容易出现开裂、磨光、松散等功能性病害。如果不能及时采取有效的养护措施，将进一步引发严重的水损坏，直接影响到路面的正常使用以及长期寿命。调查分析数据表明，在当前的交通环境下，许多路面本身并未出现明显的结构性破坏。随着长期的车轮磨损、水损坏以及沥青老化等原因，路面过早丧失原有表面功能的现象较为严重。一般而言，在路面爆发大规模病害之前，根据路面的服务质量选择合适的预防性养护方法，对路面进行及时有效地防水、抗滑处理，可以较好改善路面使用状态，并延长路面的使用寿命。以沥青路面为例，近年来我国沥青路面的建设规模得到了空前的发展，公路里程不断增加；但一些不良的交通现象也随之增多，交通环境日趋恶化。许多道路长期处于带病运营状态，路面的服务质量不高。尤其是许多新建公路，在投入使用后不久便提前出现了早期病害，不仅降低了路面的使用功能，同时也带来诸多安全隐患，给道路使用者造成极大的不便。同时，路面预防性养护手段施工工艺简单，不显著影响交通，不需要对原有路面进行大修处理，大大节省了养护维修费用。

目前，国内外应用最为广泛的预防性养护措施主要包括微表处和雾封层。微表处路面具备良好的表面构造深度，能够提高路面抗滑能力，但车辆行驶过程中交通噪音大，影响行车舒适性。雾封层技术通过在路表喷洒沥青乳液形成封水表层，对于改善路容、延缓沥青老化有较好的使用效果，但路面抗滑性有一定衰减，对行车安全不利。以上两种养护工艺均基于冷拌施工理念，养护过程简单，节能环保效益突出；但与常规的热拌沥青混合料相比，耐久性较差。这也成为制约其推广应用与发展的重要瓶颈。

如何针对路面早期病害问题，设计研发一种实用的多功能路面预防性养护功能材料，能够全面、快速地恢复路面表面功能的同时，为实现环保型路面早期养护施工提供技术支持，就显得十分必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对传统的微表处路面车辆行驶噪音大，路面服务质量较差，雾封层路面存在一定的抗滑性问题，路面耐久性不良，修复效果不佳的问题，提供了一种功能型路面养护材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种功能型路面养护材料，所述养护材料包括下述重量份原料：

300～500份石油沥青，300～500份调整油，3～5份石膏晶须，20～30份电气石，10～20份热塑性丁苯橡胶，50～60份聚乙烯蜡，30～50份表面活性剂，10～20份抗氧剂。

所述调整油为200～300重量份调和油，150～300重量份环氧大豆油，150～300重量份邻苯二甲酸二辛酯剪切分散制成。

所述调和油为200～300重量份调和剂与180～200重量份柴油混合而成。

所述调和剂为焦化蜡油过滤除杂后与凹凸棒土、水解城市生活垃圾焚烧飞灰、碳酸钠混合制成，各物料重量份为1000～2000份焦化蜡油，30～50份凹凸棒土，40～60份水解城市生活垃圾焚烧飞灰，3～5份碳酸钠。

所述水解城市生活垃圾焚烧飞灰为城市生活垃圾焚烧飞灰加入去离子水中静置陈化8～10h后过滤干燥并粉碎制成，所述城市生活垃圾焚烧飞灰与去离子水的质量比为1：10～1：30。

所述表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚型非离子表面活性剂中的任意一种。

所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂264、抗氧剂626中的任意一种。

一种功能型路面养护材料的制备方法，具体步骤为：

（1）取城市生活垃圾焚烧飞灰加入去离子水中静置陈化8～10h后过滤干燥并粉碎，过100目筛，得水解城市生活垃圾焚烧飞灰；

（2）取焦化蜡油，并用400目筛网过滤去除杂质，再加入凹凸棒土、水解城市生活垃圾焚烧飞灰，混合均匀后加入碳酸钠，继续搅拌30～40min，得调和剂；

（3）取调和剂与柴油混合，以500～600r/min搅拌30～40min，得调和油；

（4）取调和油、环氧大豆油、邻苯二甲酸二辛酯，装入高剪切分散乳化机中搅拌10～15min，得调整油；

（5）取石油沥青在120～150℃下加热软化30～40min，再加入加热至120～130℃的调整油，搅拌加热至160～170℃，保温搅拌20～30min，冷却至120～140℃后加入石膏晶须、电气石、热塑性丁苯橡胶、聚乙烯蜡、表面活性剂、抗氧剂，以800～1000r/min保温搅拌30～40min，冷却至室温后得功能型路面养护材料。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明利用焦化蜡油中的富芳油分对沥青路面具有较好的渗透性和润滑性，有利于大分子间的相互作用，从而增加沥青的塑性，削弱沥青质分子之间较强的吸引力，促使沥青中凝聚的沥青质重新均匀溶解分散在沥青胶体体系中，实现对老化沥青基本组分的调和，削弱沥青质分子之间较强的吸引力，促使老化沥青中凝聚的沥青质重新均匀溶解分散在沥青胶体体系中，使沥青质团聚形成的空间网络结构受到破坏，使团聚形成的“蜂形”结构的尺寸减小、分布变均匀、微观形貌变平滑，接近新沥青表面的微观形貌，削弱沥青质空间网络结构的渗透阻碍作用，更有效地恢复老化沥青的胶体结构和性能；

（2）本发明利用环氧大豆油和邻苯二甲酸二辛酯所具有的极性基团与城市生活垃圾焚烧飞灰发生化学反应，在物理交联点的基础上增加了化学交联，形成独特的空间结构，可有效减少噪声，且生成的膜层有较高的拉伸强度，同时利用石膏晶须独特的三维空间的结构分散在基体中可以作为复合材料的增强骨架，这种特殊结构也使其与基体的抓着力更大，增强效果比较显著，使抗拉强度明显增加，在干燥成膜时，依靠石膏晶须、电气石与膜层的收缩率和硬度的不同，形成的微粗糙面更是一种不规则的多面体，改善抗滑性能。

具体实施方式

取50～80g城市生活垃圾焚烧飞灰，加入0.8～1.5L去离子水中，以300～400r/min搅拌15～20min，静置陈化8～10h后过滤得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在105～110℃下干燥至恒重，干燥完毕后转入粉碎机中粉碎，过100目筛，得水解城市生活垃圾焚烧飞灰，取1～2kg焦化蜡油，并用400目筛网过滤去除杂质，再加入30～50g凹凸棒土，40～60g水解城市生活垃圾焚烧飞灰，以300～400r/min搅拌1～2h后加入3～5g碳酸钠，继续搅拌30～40min，得调和剂，取200～300g调和剂与180～200g柴油混合，以500～600r/min搅拌30～40min，得调和油，取200～300g调和油，150～300g环氧大豆油，150～300g邻苯二甲酸二辛酯，装入高剪切分散乳化机中搅拌10～15min，得调整油，取300～500g石油沥青，在120～150℃下加热软化30～40min，再加入300～500g加热至120～130℃的调整油，并以200～300r/min搅拌加热至160～170℃，保温搅拌20～30min，冷却至120～140℃后加入3～5g石膏晶须，20～30g电气石，10～20g热塑性丁苯橡胶，50～60g聚乙烯蜡，30～50g表面活性剂，10～20g抗氧剂，以800～1000r/min保温搅拌30～40min，冷却至室温后得功能型路面养护材料。

实例1

取50g城市生活垃圾焚烧飞灰，加入0.8L去离子水中，以300r/min搅拌15min，静置陈化8h后过滤得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在105℃下干燥至恒重，干燥完毕后转入粉碎机中粉碎，过100目筛，得水解城市生活垃圾焚烧飞灰，取1kg焦化蜡油，并用400目筛网过滤去除杂质，再加入30g凹凸棒土，40g水解城市生活垃圾焚烧飞灰，以300r/min搅拌1h后加入3g碳酸钠，继续搅拌30min，得调和剂，取200g调和剂与180g柴油混合，以500r/min搅拌30min，得调和油，取200g调和油，150g环氧大豆油，150g邻苯二甲酸二辛酯，装入高剪切分散乳化机中搅拌10min，得调整油，取300g石油沥青，在120℃下加热软化30min，再加入300g加热至120℃的调整油，并以200r/min搅拌加热至160℃，保温搅拌20min，冷却至120℃后加入3g石膏晶须，20g电气石，10g热塑性丁苯橡胶，50g聚乙烯蜡，30g表面活性剂，10g抗氧剂，以800r/min保温搅拌30min，冷却至室温后得功能型路面养护材料。

实例2

取65g城市生活垃圾焚烧飞灰，加入1.2L去离子水中，以350r/min搅拌17min，静置陈化9h后过滤得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在107℃下干燥至恒重，干燥完毕后转入粉碎机中粉碎，过100目筛，得水解城市生活垃圾焚烧飞灰，取1.5kg焦化蜡油，并用400目筛网过滤去除杂质，再加入40g凹凸棒土，50g水解城市生活垃圾焚烧飞灰，以350r/min搅拌1h后加入4g碳酸钠，继续搅拌35min，得调和剂，取250g调和剂与190g柴油混合，以550r/min搅拌35min，得调和油，取250g调和油，225g环氧大豆油，225g邻苯二甲酸二辛酯，装入高剪切分散乳化机中搅拌13min，得调整油，取400g石油沥青，在135℃下加热软化35min，再加入400g加热至125℃的调整油，并以250r/min搅拌加热至165℃，保温搅拌25min，冷却至130℃后加入4g石膏晶须，25g电气石，15g热塑性丁苯橡胶，55g聚乙烯蜡，40g表面活性剂，15g抗氧剂，以900r/min保温搅拌35min，冷却至室温后得功能型路面养护材料。

实例3

取80g城市生活垃圾焚烧飞灰，加入1.5L去离子水中，以400r/min搅拌20min，静置陈化10h后过滤得滤渣，将滤渣置于干燥箱中，在110℃下干燥至恒重，干燥完毕后转入粉碎机中粉碎，过100目筛，得水解城市生活垃圾焚烧飞灰，取2kg焦化蜡油，并用400目筛网过滤去除杂质，再加入50g凹凸棒土，60g水解城市生活垃圾焚烧飞灰，以400r/min搅拌2h后加入5g碳酸钠，继续搅拌40min，得调和剂，取300g调和剂与200g柴油混合，以600r/min搅拌40min，得调和油，取300g调和油，300g环氧大豆油，300g邻苯二甲酸二辛酯，装入高剪切分散乳化机中搅拌15min，得调整油，取500g石油沥青，在150℃下加热软化40min，再加入500g加热至130℃的调整油，并以300r/min搅拌加热至170℃，保温搅拌30min，冷却至140℃后加入5g石膏晶须，30g电气石，20g热塑性丁苯橡胶，60g聚乙烯蜡，50g表面活性剂，20g抗氧剂，以1000r/min保温搅拌40min，冷却至室温后得功能型路面养护材料。

将本发明制备的功能型路面养护材料及山东某公司生产的路面养护材料进行检测，具体检测结果如下表表1：

检测方法：

（1）耐老化性能测试：

将功能型路面养护材料制成试验样品，置于自然环境中接受强光曝晒和风吹雨淋，通过材料性状的改变进行老化性能分析评价。

（2）耐候性能测试：

将功能型路面养护材料经受高低温变化、灰尘污染等外界气候和行车环境的影响，通过材料性状的改变进行耐候性能分析评价。

（3）耐磨性能测试

加载磨耗试验采用室内加载磨耗试验机，对重载剪切环境下材料的耐磨耗性能进行评价。试验过程中胶轮加载值 0.2MPa，滑移率 20%，胶轮运行速度 42 次/min，分别测试磨耗h、2h后功能型超微表处材料的表面磨耗损失值。

表1功能型路面养护材料性能表征

由表1可知本发明制备的功能型路面养护材料，抗摩擦系数高，降噪性能有所提高，路面的封水效果大大提高，耐磨性能好具有广阔的市场前景。

Claims (8)

1.一种功能型路面养护材料，其特征在于，所述养护材料包括下述重量份原料：

300～500份石油沥青，300～500份调整油，3～5份石膏晶须，20～30份电气石，10～20份热塑性丁苯橡胶，50～60份聚乙烯蜡，30～50份表面活性剂，10～20份抗氧剂。

2.如权利要求1所述的一种功能型路面养护材料，其特征在于，所述调整油为200～300重量份调和油，150～300重量份环氧大豆油，150～300重量份邻苯二甲酸二辛酯剪切分散制成。

3.如权利要求2所述的一种功能型路面养护材料，其特征在于，所述调和油为200～300重量份调和剂与180～200重量份柴油混合而成。

4.如权利要求3所述的一种功能型路面养护材料，其特征在于，所述调和剂为焦化蜡油过滤除杂后与凹凸棒土、水解城市生活垃圾焚烧飞灰、碳酸钠混合制成，各物料重量份为1000～2000份焦化蜡油，30～50份凹凸棒土，40～60份水解城市生活垃圾焚烧飞灰，3～5份碳酸钠。

5.如权利要求4所述的一种功能型路面养护材料，其特征在于，所述水解城市生活垃圾焚烧飞灰为城市生活垃圾焚烧飞灰加入去离子水中静置陈化8～10h后过滤干燥并粉碎制成，所述城市生活垃圾焚烧飞灰与去离子水的质量比为1：10～1：30。

6.如权利要求1所述的一种功能型路面养护材料，其特征在于，所述表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚型非离子表面活性剂中的任意一种。

7.如权利要求1所述的一种功能型路面养护材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂264、抗氧剂626中的任意一种。

8.如权利要求1～7任意一项所述的一种功能型路面养护材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

（1）取城市生活垃圾焚烧飞灰加入去离子水中静置陈化8～10h后过滤干燥并粉碎，过100目筛，得水解城市生活垃圾焚烧飞灰；

（2）取焦化蜡油，并用400目筛网过滤去除杂质，再加入凹凸棒土、水解城市生活垃圾焚烧飞灰，混合均匀后加入碳酸钠，继续搅拌30～40min，得调和剂；

（3）取调和剂与柴油混合，以500～600r/min搅拌30～40min，得调和油；

（4）取调和油、环氧大豆油、邻苯二甲酸二辛酯，装入高剪切分散乳化机中搅拌10～15min，得调整油；

（5）取石油沥青在120～150℃下加热软化30～40min，再加入加热至120～130℃的调整油，搅拌加热至160～170℃，保温搅拌20～30min，冷却至120～140℃后加入石膏晶须、电气石、热塑性丁苯橡胶、聚乙烯蜡、表面活性剂、抗氧剂，以800～1000r/min保温搅拌30～40min，冷却至室温后得功能型路面养护材料。