CN108975754A - 一种非离子型乳化沥青及其制备方法和在超薄罩面中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种非离子型乳化沥青及其制备方法和在超薄罩面中的应用。该非离子型乳化沥青由改性沥青、黏土、柠檬酸、水组成，其配比如下：改性沥青：55%‑60%，黏土：5%‑10%，柠檬酸：0.1%‑1%，水：29%‑39.9%。制备方法为：将改性沥青加热至180℃备用；将水加入搅拌器中，开动搅拌，将黏土、柠檬酸依次缓慢加入搅拌器中；待添加完毕，搅拌2‑3min，形成混合液，保持pH值为4.5‑5.5；开启高速剪切，将加热至180℃的改性沥青缓慢加入混合液中，使沥青均匀分散在混合液中，确保沥青全部乳化呈胶体膏状物，冷却至室温，完成制备。本发明产品破乳可控，与各种类型集料都有很好的配伍性。
Description
技术领域
本发明涉及一种非离子型乳化沥青及其制备方法和在超薄罩面中的应用，属于公路的预防性养护领域。
背景技术
超薄罩面是预防性道路养护的前沿技术之一，以拌合方式分为热拌、温拌以及冷拌。热拌和微罩面现有成熟技术主要有 Novachip、 橡胶沥青超薄罩面等，温拌工程中主要是热拌的基础上添加温拌剂或其他方式降低拌合温度，但这两类技术都需要使用特殊的改性沥青，
在城市道路维修养护工程中，改性沥青的存储与生产组织受场地限制，严重影响生产效率和运输半径，且热拌或温拌在生产过程中都需要拌合楼加热，同时相比冷拌技术，会造成一定的能源浪费和材料老化，一些特种沥青里的改性剂，在加热过程中或多或少都会排放一些有害物质，污染环境。冷拌微罩面是一种行业现在争相研究的环保技术，在常温下进行拌合施工，具备节能低碳的重要特征，具有节约资源和造价低的优势，不需要专用的摊铺设备，也不需要高温拌合楼，普通拌合设备与摊铺设备即可。
冷拌技术现在的研究方向均采用添加复合改性剂制成的特种改性乳化沥青（阳离子、阴离子或非离子）或将特种改性沥青通过溶剂溶解后制备的稀释沥青，由于稀释沥青在成型过程中挥发溶剂，环保性较差。乳化沥青用于超薄罩面在现有的技术中成为了最佳的选择。但是，乳化沥青用于微罩面时，所用乳化沥青均为离子型，拌合时，乳化沥青与石料一接触，就开始发生破乳粘结，在整个拌和、运输、 铺筑、压实和养生阶段很难控制，铺筑的微罩面质量也不稳定。
发明内容
本发明旨在提供一种非离子型乳化沥青及其制备方法和在超薄罩面中的应用。本发明采用开级配级配矿料与非离子型乳化沥青，结合冷拌冷铺技术与独特的粘层油，可以实现1-2cm厚度的微薄摊铺，同时保证与原路面良好粘结。开级配混合料表面可形成良好的粗纹理结构，同时特殊的柔性结构使得微罩面能够提供安静的行驶环境。
本发明主要针对超薄罩面养护技术中的冷拌技术，冷拌技术中应用乳化沥青，离子型乳化沥青对于冷拌沥青混合料，乳化沥青体系随时间变化特别快，沥青结合料与集料接触后，乳化沥青便开始破乳和粘结，因此必须在整个拌和、运输、 铺筑、压实和养生破乳阶段对混合料进行控制。此外, 最终的夯实度和成型后各项性能跟乳液破乳后水的排出方式有密切联系,在不同阶段必须考虑使沥青、水和集料的混合物达到最佳状态，同时也对组成混合料的各个原料有较大的要求，因此，在配合比设计过程中，必须要考虑各个原材料之间的配伍性，必须按照不同阶段模拟乳液破乳和水分排出过程。此外，必须保证通过加速制作过程的试件不改变原有的结构和特性，才能正确地测定试件的最终力学特性。因为这些因素的影响导致乳化沥青应用于超薄罩面过程中，各个环节控制难，工程质量不稳定。而传统的非离子乳化沥青是通过亲水亲油平衡值HLB可调节的乳化剂，阳离子存在破乳快的问题，阴离子破乳时间可控性稍好，但仍然无法满足现场施工的要求，非离子型乳化沥青在使用过程中存在泡沫较多，生产质量不易控制等问题。
本发明提供了一种非离子型乳化沥青，由改性沥青、黏土、柠檬酸、水组成，各组分的质量百分比如下：
改性沥青：55%-60%
黏土：5%-10%
柠檬酸：0.1%-1%
水：29%-39.9%。
所述改性沥青为SBS改性沥青，其性能指标如下：
所述黏土为高岭土，其化学成分如下：
所述非离子型乳化沥青的性能指标如下：
筛上剩余物（1.18mm）＜0.1%，
颗粒极性为非离子型，
贮存稳定性（1d，25℃）＜1%，
贮存稳定性（5d，25℃）＜5%
非离子型乳化沥青的蒸发残留物：残留物含量≥60%，软化点≥65℃，延度≥25cm。
本发明提供了上述非离子型乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：
（1）材料的选择
改性沥青选用SBS改性沥青，所述黏土为高岭土，
柠檬酸：用于调节pH值
水：普通洁净水，无杂质。
（2）材料的配比
改性沥青：55%-60%
黏土：5%-10%
柠檬酸：0.1%-1%
水：29%-39.9%
（3）工艺：
将改性沥青加热至180℃备用；按比例称量好水、黏土、柠檬酸备用；
将水，加入搅拌器中，开动搅拌，转速为200-500r/min，将黏土、柠檬酸依次缓慢加入搅拌器中；待添加完毕，搅拌2-3min，形成混合液，保持pH值为4.5-5.5；
开启高速剪切，搅拌转速在7000-8000r/min将加热至180℃的改性沥青，缓慢加入混合液中，使沥青均匀的分散在混合液中，待添加完毕后，保持温度70℃，继续搅拌20-30min，确保沥青全部乳化呈胶体膏状物，将其冷却至室温，完成制备。
本发明提供了上述非离子型乳化沥青在超薄罩面养护中的应用，其特征在于：
（１）施工前配合比设计
超薄罩面由非离子型乳化沥青、级配石料、水泥组成；
级配石料采用9.5mm-B型级配，具体级配如下：
水泥采用快硬水泥，用于调节破乳固化时间，添加量为：乳化沥青添加量的20%-100%；
通过旋转压实试验得出乳石比为：7.5-10%；
（２）拌合
使用普通混凝土拌合站进行拌合；生产运输摊铺沥青混合料时，整个过程必须在破乳之前完成；
（３）路面处理
超薄沥青混凝土的摊铺，应在原有路面的表面清扫干净后，并进行粘层油（厚度为1-2mm）的喷洒；
（４）摊铺
摊铺厚度采用非接触式平衡梁控制方式， 摊铺机熨平板必须拼接紧密，不能存有缝隙，防止卡入粒料将铺面拉出条痕，摊铺速度为3-4m/min；
（５）碾压
碾压时间控制在摊铺后45min以内完成3遍碾压；
（６）开放交通
压实完毕摊铺机退场2小时之后，进行画线，画线完毕后，在道路没有超载车的情况下，开放交通。
本发明的有益效果：
针对乳化沥青破乳对整个体系的影响，研究的这种非离子型乳化沥青属于黏土吸附型乳化沥青，破乳可控，与各种类型集料都有很好的配伍性，在混合料制备中通过加入水泥与乳化沥青共同作用形成粘结体系，可以在拌和、运输、 铺筑、压实和养生这4个阶段解决乳化沥青破乳对整个体系的影响。
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：
（1）非离子型乳化沥青制备：
按照比例称取水27.84kg，称取黏土3.49kg，称取柠檬酸0.07kg；将改性沥青加热至180℃备用；
所述黏土的化学成分如下：
将水，加入搅拌器中，开动搅拌，转速为200r/min，将黏土、柠檬酸依次缓慢加入搅拌器中；待添加完毕，搅拌2min，形成混合液，保持pH值为4.7；
开启高速剪切，搅拌转速在7000r/min将加热至180℃的改性沥青38.37kg，缓慢加入混合液中，使沥青均匀的分散在混合液中，待添加完毕后，保持温度70℃，继续搅拌20min，确保沥青全部乳化呈胶体膏状物(69.77kg)，将其冷却至室温，完成制备。
（2）将制备好的非离子型乳化沥青69.77kg，与配制好符合9.5mm-B型级配的石料：0-3mm石料183.26kg，3-5mm石料274.88kg，5-10mm石料458.14kg，快硬水泥13.95kg；按照要求搅拌均匀，按照工艺进行施工摊铺。
其性能测试结果如下：
实施例2：
（1）非离子型乳化沥青制备：
按照比例称取水36.27kg，称取黏土4.55kg，称取柠檬酸0.09kg；将改性沥青加热至180℃备用；
所述黏土为高岭土，其化学成分如下：
将水加入搅拌器中，开动搅拌，转速为300r/min，将黏土、柠檬酸依次缓慢加入搅拌器中；待添加完毕，搅拌3min，形成混合液，保持pH值为4.9；
开启高速剪切，搅拌转速在7500r/min将加热至180℃的改性沥青50kg，缓慢加入混合液中，使沥青均匀的分散在混合液中，待添加完毕后，保持温度70℃，继续搅拌20min，确保沥青全部乳化呈胶体膏状物(90.91kg)，将其冷却至室温，完成制备。
（2）将制备好的非离子型乳化沥青90.91kg，与配制好符合9.5mm-B型级配的石料：0-3mm石料196kg，3-5mm石料249.45kg，5-10mm石料445.45kg，快硬水泥18.18kg；按照要求搅拌均匀，按照工艺进行施工摊铺。
其性能测试结果如下：
实施例3：
（1）非离子型乳化沥青制备：
按照比例称取水24.08kg，称取黏土5.18kg，称取柠檬酸0.37kg；将改性沥青加热至180℃备用；
所述黏土为高岭土，其化学成分如下：
将水，加入搅拌器中，开动搅拌，转速为400r/min，将黏土、柠檬酸依次缓慢加入搅拌器中；待添加完毕，搅拌3min，形成混合液，保持pH值为4.7；
开启高速剪切，搅拌转速在7300r/min将加热至180℃的改性沥青44.44kg，缓慢加入混合液中，使沥青均匀的分散在混合液中，待添加完毕后，保持温度70℃，继续搅拌20min，确保沥青全部乳化呈胶体膏状物(74.07kg)，将其冷却至室温，完成制备。
（2）将制备好的非离子型乳化沥青74.07kg，与配制好符合9.5mm-B型级配的石料0-3mm石料213.67kg，3-5mm石料275.99kg，5-10mm石料400.64kg，快硬水泥29.63kg；按照要求搅拌均匀，按照工艺进行施工摊铺。
其性能测试结果如下：
上述实施例所得产品的性能测试数据满足使用要求，说明本发明产品与各种类型集料都有很好的配伍性，在混合料制备中通过加入水泥与乳化沥青共同作用形成粘结体系，可以在拌和、运输、 铺筑、压实和养生这4个阶段解决乳化沥青破乳对整个体系的影响。
Claims (7)
1.一种非离子型乳化沥青，其特征在于：由改性沥青、黏土、柠檬酸、水组成，各组分的重量百分比如下：
改性沥青：55%-60%
黏土：5%-10%
柠檬酸：0.1%-1%
水：29%-39.9%。
2.根据权利要求1所述的非离子型乳化沥青，其特征在于：所述非离子型乳化沥青性能指标如下：
1.18mm筛上剩余物＜0.1%，
颗粒极性为非离子型，
贮存稳定性＜1%，1d、25℃，
贮存稳定性＜5%，5d、25℃，
非离子型乳化沥青的蒸发残留物：残留物的质量含量≥60%，软化点≥65℃，5℃时延度≥25cm。
3.一种权利要求1或2所述的非离子型乳化沥青的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）材料的选择
所述改性沥青为SBS改性沥青，黏土为高岭土，柠檬酸：用于调节pH值，
水为普通洁净水，无杂质；
（2）材料的配比
改性沥青：55%-60%
黏土：5%-10%
柠檬酸：0.1%-1%
水：29%-39.9%
（3）工艺流程：
将改性沥青加热至180℃备用；按比例称量好水、黏土、柠檬酸备用；
将水加入搅拌器中，开动搅拌，转速为200-500r/min，将黏土、柠檬酸依次缓慢加入搅拌器中；待添加完毕，搅拌2-3min，形成混合液，保持pH值为4.5-5.5；
开启高速剪切，搅拌转速在7000-8000r/min，将加热至180℃的改性沥青，缓慢加入混合液中，使沥青均匀的分散在混合液中，待添加完毕后，保持温度70℃，继续搅拌20-30min，确保沥青全部乳化呈胶体膏状物，将其冷却至室温，完成制备。
4.根据权利要求3所述的非离子型乳化沥青的制备方法，其特征在于：所述SBS改性沥青的性能指标如下：
针入度×0.1mm：≥50 ；25℃，100g，5s；
针入度指数PI≥－0.8；
延度5℃，5cm/min：≥25cm；
软化点T R&B：≥65℃；
运动粘度135℃：≤3Pa·s；
闪点≥230℃；
溶解度≥99%；
弹性恢复25℃：≥60%；
贮存稳定性离析，48h软化点差：≤2.5℃；
TFOT或RTFOT后残留物：①质量变化≤±1.0%；②针入度比≥65%，25℃；③延度≥20cm，5℃。
5.根据权利要求3所述的非离子型乳化沥青的制备方法，其特征在于：所述高岭土中各化学成分的质量百分比如下：
SiO2：53.66~57.83%，Al2O3：29~38%，TiO2：0.07~3.75%，Fe2O3：0.28~2.98%，CaO：0.084~0.73%，MgO：0.63~1.89%，K2O：0.75~5.29%，Na2O：0.07~0.18%。
6.一种权利要求1或2所述的非离子型乳化沥青在超薄罩面养护中的应用，其特征在于：
（1）施工前配合比设计
超薄罩面由非离子型乳化沥青、级配石料、水泥组成；
级配石料采用9.5mm-B型级配，级配石料的用量为：0-3mm石料占15~25%，3-5mm石料占25~35%，5-10mm石料40~50%；
水泥采用快硬水泥，用于调节破乳固化时间，水泥添加量为非离子型乳化沥青添加量的20%-100%；
通过旋转压实试验得出乳石比为：7.5-10：100；
（２）拌合
使用普通混凝土拌合站进行拌合；生产运输摊铺沥青混合料时，整个过程必须在破乳之前完成；
（３）路面处理
超薄沥青混凝土的摊铺，应在原有路面的表面清扫干净后，并进行粘层油的喷洒；喷洒厚度为1-2mm；
（４）摊铺
摊铺厚度采用非接触式平衡梁控制方式， 摊铺机熨平板必须拼接紧密，不能存有缝隙，防止卡入粒料将铺面拉出条痕，摊铺速度为3-4m/min；
（５）碾压
碾压时间控制在摊铺后45min以内完成3遍碾压；
（６）开放交通
压实完毕摊铺机退场2小时之后，进行画线，画线完毕后，在道路没有超载车的情况下，开放交通。
7.根据权利要求6所述的非离子型乳化沥青在超薄罩面养护中的应用，其特征在于：
所述级配石料的具体级配如下：
通过13.2mm筛孔的质量通过率为100%，
通过9.5mm筛孔的质量通过率为85-100%，
通过4.75mm筛孔的质量通过率为28-38%，
通过2.36mm筛孔的质量通过率为25-32%，
通过1.18mm筛孔的质量通过率为15-23%，
通过0.6mm筛孔的质量通过率为10-18%，
通过0.3mm筛孔的质量通过率为8-13%，
通过0.15mm筛孔的质量通过率为6-10%，
通过0.075mm筛孔的质量通过率为4-7%。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20181211 |