CN109762468B

CN109762468B - 一种沥青混凝土路面保护剂及其制备方法和应用

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Publication number: CN109762468B
Application number: CN201910228618.6A
Authority: CN
Inventors: 梁志通; 靳玉川; 王立坤; 王文剑; 董海洋; 王海莲; 张金钢; 刘水洋; 王旭; 贾东伟; 杨思彬
Original assignee: Hebei Construction Group Corp Ltd
Current assignee: Hebei Construction Group Corp Ltd
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2021-07-09
Anticipated expiration: 2039-03-25
Also published as: CN109762468A

Abstract

本发明涉及一种沥青混凝土路面保护剂及其制备方法和应用，该保护剂包括以下重量百分比含量的组分：石墨粉4.0～5.5；氧化沥青调和乳液79.7～86.05；消泡剂0.05～0.10；湿润分散剂0.05～0.15；稳定剂0.50～0.85甲基三甲氧基硅烷5.0～10.0；斯托达德溶剂4.0～5.5，在新浇沥青混凝土时加入，实现养护功能。与现有技术相比，本发明具有生产工艺简单，成本低廉，防护效果突出且无毒无污染的优点，在沥青混凝土浇筑初期实现养护剂功能，在路面使用期间，发挥其保护剂功能，大幅度提高沥青混凝土抵抗各类介质侵蚀能力而延长沥青混凝土使用寿命，属于环保型建筑材料。

Description

一种沥青混凝土路面保护剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种建筑工程技术领域的材料及其制备方法和施工应用，尤其是涉及一种沥青混凝土路面保护剂及其制备方法和应用。

背景技术

沥青混凝土是我国高速公路最主要的路面材料，在现代交通工程建设中发挥着巨大的作用。通常沥青混凝土是由适量的沥青材料与一定级配的矿质集料，经过充分拌和而形成的混合物，将这种混合物加以摊铺、碾压成型。然而，沥青混凝土路面由于自身多孔结构导致一些雨水极易渗入到内部，加上阳光紫外线照射、北方可能出现的冻融循环，使得结合料逐渐失去粘结力，集料松动，造成路面松散，进一步恶化，将出现集料脱落，路面出现粗麻面甚至发展成坑槽，影响行车舒适，造成车祸。据不完全统计，我国70％以上新建的高速公路，在通车运行不到2年时间会出现以上不同程度的损伤，影响行车安全，亟需修复和保养。因此，有不少技术手段被应用于沥青路面的快速修复或者维护保养。如中国专利文献号CN 108624069A，公开日：2018.10.09，记载了一种采用沥青、乳化液、黏土、丙烯酸树脂和水配制的用于沥青路面麻面修补材料，通过涂刷在沥青路面上可以锁住松散的骨料，达到修补和维护沥青路面的作用。又如专利文献号CN 101514538 A，公开日：2009.08.26，该发明公开了一种在需要保护的沥青混凝土路面上涂覆一层水泥浆，通过所形成的水泥保护层来实现阻隔太阳紫外线对路面沥青的照射、减弱温度对路面的风化作用。然而，沥青混凝土路面在实际工程应用中，经常暴露于各种较为严酷的环境，如环境周围腐蚀性介质的侵入，环境温湿度的变化、冻融循环破坏以及部分经常处于重荷载磨损等，这些外部条件将会严重影响沥青混凝土的使用寿命。因此，单纯的一种涂层保护方法或者出现损伤后进行修复保护都难以实现对沥青混凝土路面保护功能。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种沥青混凝土路面保护剂，其特征在于，该保护剂包括以下重量百分比含量的组分：

所述的石墨粉为目数超过300目的粉末。在本发明中沥青混凝土内部微孔主要有氧化沥青和石墨粉填充，其中孔径小于8微米的超细微孔有目数超过300目的石墨粉填充，而大于8微米的则有氧化沥青乳液中沥青填充密实。

所述的氧化沥青调和乳液为含固量达到60％的乳液。该乳液是一种高软化点沥青混合物，具有较强的填充作用，可密实沥青路面中大量的孔隙。该氧化沥青调和乳液是实验室配制所得，具体配制方法如下：

(1)备料：按重量百分表准备：氧化沥青硬质颗粒65％；乳化剂壬基酚聚氧化乙烯醚3％；调和剂蓖麻油酸锌2％；其余为去离子水

(2)将氧化沥青硬质颗粒加热到175℃，并保温；

(3)依次加入去离子水和乳化剂壬基酚聚氧化乙烯醚，高速剪切搅拌(搅拌速度1500r/min)20分钟；

(4)待步骤3中搅拌混合完成后，加入调和剂蓖麻油酸锌，继续搅拌混合3min，即得氧化沥青乳液。

所述的消泡剂为市售纯度为100％的无水异丙醇液体。该消泡剂与沥青乳液相容；且可大幅度减少乳液内气泡；同时与所选择的湿润分散剂相容。

所述的稳定剂为过硫酸铵。过硫酸铵能较好地对甲基三甲氧基硅烷起到助氧化剂作用，提高所生成的聚合物交联作用和耐水性。

所述的湿润分散剂为壬基酚聚乙二醇醚粉末，是一种可以与乳液相容的润湿剂，在室温下可降低氧化沥青乳液20％左右表面张力，起到很好渗透作用。

斯托达德溶剂是一种可以与沥青乳液和石墨粉相容的载体，保持该溶液的稳定性。

上述沥青混凝土路面保护剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)按照以下组分及重量百分比含量备料：

(2)称取氧化沥青调和乳液置于反应器中，将石墨粉全部均匀分散其中，置于密封容器中静置冷却24小时，形成乳液A；

(3)称取斯托达德溶剂置于反应器中，于25rpm下低速搅拌，缓慢加入异丙醇，搅拌10min；缓慢加入壬基酚聚乙二醇醚并继续搅拌10分钟；缓慢加入甲基三甲氧基硅烷继续搅拌15分钟，形成溶液B；

(4)将所制备的溶液A置于反应器中，开始搅拌，然后将溶液B缓慢加入并将搅拌速度提高到500rpm，搅拌10分钟，最后加入过硫酸铵搅拌15分钟，然后静置1个小时进行密封得到沥青混凝土保护剂。

步骤(2)将石墨粉全部均匀分散在氧化沥青调和乳液中的方法为：在搅拌速度为25rpm的低速搅拌，将石墨粉末多次缓慢加入反应器中，每次加入量不超过总量20％，加入石墨粉末的过程中逐渐将搅拌速度提高到1500rpm，搅拌10分钟，石墨粉末均匀分散于乳液中，再第二次加入石墨粉末，重复上述过程，直至石墨粉全部均匀分散于乳液中。

上述的沥青混凝土保护剂的应用，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采用高压水枪对沥青混凝土路面进行清洗，将路面杂质清理干净；

(2)路面清理干净后，按0.2-0.3kg/m²喷洒沥青混凝土保护剂；

(3)25～36分钟后，再次喷洒沥青混凝土保护剂，总喷洒量控制在0.8kg/m²喷洒完成1小时后可开放交通。

与现有技术相比，本发明对于提高沥青混凝土耐久性起到一个综合的保护功能。氧化沥青是一种非常好的沥青填充密封材料，复合超细石墨粉末和硅氧烷树脂后，在湿润分散剂作用下渗透到沥青混凝土内部，可大幅度降低沥青拌合物内部的微孔和孔隙。而渗入到沥青混凝土内部的硅氧烷，一方面增强了原有沥青与集料间的粘结作用，同时也将掺入的氧化沥青和石墨粉末牢牢地粘结在沥青混凝土内部的孔隙中；此外，硅氧烷硬化后，在沥青混凝土孔隙和表面形成了一层憎水层，防止水分浸入到沥青混凝土材料内部，提高了沥青混凝土抵抗各种化学介质侵蚀和抗冻融能力。本发明所说的沥青混凝土保护剂材料具有以下技术优点：施工方便，具有超强的渗透和填充修复能力，能大幅度提高沥青混凝土耐久性，延长沥青混凝土路面寿命，无毒无污染属于环保型多功能沥青混凝土防护材料。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

下述各实施例中采用的氧化沥青调和乳液具体配制方法如下：

(2)将氧化沥青硬质颗粒加热到175℃，并保温；

实施例1

一种沥青混凝土路面保护剂，包括以下重量百分比的组分：石墨粉：4.0％，氧化沥青调和乳液：86.05％，无水异丙醇：0.05％，壬基酚聚乙二醇醚：0.05％，过硫酸铵：0.85％，甲基三甲氧基硅烷：5.0％，斯托达德溶剂4.0％：以配制100kg样品进行试配。

第一步、称取氧化沥青调和乳液86.05kg置于反应器中，低速搅拌(25rpm)，缓慢加石墨粉末，一次掺入量不能超过总量0.8kg，逐渐将搅拌速度提高到1500rpm，搅拌10分钟，石墨粉末均匀分散于乳液中，再缓慢加入石墨粉末，继续搅拌10分钟，重复上述过程，直至石墨粉全部均匀分散于乳液中。将分散均匀乳液置于密封容器中静置冷却24小时，形成乳液A

第二步、称取斯托达德溶剂4kg置于反应器中，低速搅拌(25rpm)，缓慢加入异丙醇50g，搅拌10min；缓慢加入壬基酚聚乙二醇醚50g并继续搅拌10分钟；缓慢加入甲基三甲氧基硅烷5kg继续搅拌15分钟，形成溶液B

(4)将所制备的溶液A置于反应器中，开始搅拌，然后将溶液B缓慢加入并将搅拌速度提高到500rpm，搅拌10分钟，最后加入过硫酸铵850g搅拌15分钟，然后静置1个小时进行密封得到沥青混凝土保护剂。

针对某新浇沥青混凝土路面，首先采用高压水枪对沥青混凝土路面进行清洗，将路面灰尘、、油污、树叶等杂质清理干净，无明显积水；然后将所制备的混凝土保护剂分2次涂刷到新浇沥青混凝土路面，每遍涂刷时保持沥青混凝土表面完全被保护剂溶液覆盖，30min涂刷第二遍，总喷洒量控制在0.8kg/m².喷洒完成后1小时后可开放交通。3个月后观察沥青混凝土路面，与相同沥青混凝土路面相比，涂刷保护剂沥青混凝土路面无任何裂缝，且表面光洁无油污和任何破损。

实施例2

一种沥青混凝土路面保护剂，包括以下重量百分比的组分：石墨粉：5.0％，氧化沥青调和乳液：81.82％，无水异丙醇：0.08％，壬基酚聚乙二醇醚：0.10％，过硫酸铵：0.50％，甲基三甲氧基硅烷：8.0％，斯托达德溶剂4.5％：以配制100kg样品进行试配。

第一步、称取氧化沥青调和乳液81.82kg置于反应器中，低速搅拌(25rpm)，缓慢加石墨粉末，一次掺入量不能超过总量1.0kg，逐渐将搅拌速度提高到1500rpm，搅拌10分钟，石墨粉末均匀分散于乳液中，再缓慢加入石墨粉末，继续搅拌10分钟，重复上述过程，直至石墨粉全部均匀分散于乳液中。将分散均匀乳液置于密封容器中静置冷却24小时，形成乳液A；

第二步、称取斯托达德溶剂4.5kg置于反应器中，低速搅拌(25rpm)，缓慢加入异丙醇80g，搅拌10min；缓慢加入壬基酚聚乙二醇醚100g并继续搅拌10分钟；缓慢加入甲基三甲氧基硅烷8kg继续搅拌15分钟，形成溶液B；

(4)将所制备的溶液A置于反应器中，开始搅拌，然后将溶液B缓慢加入并将搅拌速度提高到500rpm，搅拌10分钟，最后加入过硫酸铵500g搅拌15分钟，然后静置1个小时进行密封得到沥青混凝土保护剂。

针对某新浇沥青混凝土路面，首先采用高压水枪对沥青混凝土路面进行清洗，将路面灰尘、、油污、树叶等杂质清理干净，无明显积水；然后将所制备的混凝土保护剂分2次涂刷到新浇沥青混凝土路面，每遍涂刷时保持沥青混凝土表面完全被保护剂溶液覆盖，30min涂刷第二遍，总喷洒量控制在0.8kg/m2.喷洒完成后1小时后可开放交通。3个月后，测试其各项性能。耐磨性检测：较相同配比沥青混凝土其磨损损耗降低了45％；抗渗性：较相同配比沥青混凝土抗渗压力提高了2.5倍；抗压强度：较相同配比沥青混凝土提高了30％。涂刷后沥青混凝土无任何破损。

实施例3

一种沥青混凝土路面保护剂，包括以下重量百分比的组分：石墨粉：4.5％，氧化沥青调和乳液：79.7％，无水异丙醇：0.10％，壬基酚聚乙二醇醚：0.15％，过硫酸铵：0.55％，甲基三甲氧基硅烷：10.0％，斯托达德溶剂5.0％：以配制100kg样品进行试配。

第一步、称取氧化沥青调和乳液79.7kg置于反应器中，低速搅拌(25rpm)，缓慢加石墨粉末，一次掺入量不能超过总量0.9kg，逐渐将搅拌速度提高到1500rpm，搅拌10分钟，石墨粉末均匀分散于乳液中，再缓慢加入石墨粉末，继续搅拌10分钟，重复上述过程，直至石墨粉全部均匀分散于乳液中。将分散均匀乳液置于密封容器中静置冷却24小时，形成乳液A；

第二步、称取斯托达德溶剂5.0kg置于反应器中，低速搅拌(25rpm)，缓慢加入异丙醇100g，搅拌10min；缓慢加入壬基酚聚乙二醇醚150g并继续搅拌10分钟；缓慢加入甲基三甲氧基硅烷10kg继续搅拌15分钟，形成溶液B；

(4)将所制备的溶液A置于反应器中，开始搅拌，然后将溶液B缓慢加入并将搅拌速度提高到500rpm，搅拌10分钟，最后加入过硫酸铵550g搅拌15分钟，然后静置1个小时进行密封得到沥青混凝土保护剂。

针对某新浇沥青混凝土路面，首先采用高压水枪对沥青混凝土路面进行清洗，将路面灰尘、油污、树叶等杂质清理干净，无明显积水；然后将所制备的混凝土保护剂分2次涂刷到新浇沥青混凝土路面，每遍涂刷时保持沥青混凝土表面完全被保护剂溶液覆盖，30min涂刷第二遍，总喷洒量控制在0.8kg/m2.喷洒完成后1小时后可开放交通。3个月后，测试其各项性能。耐磨性检测：较相同配比沥青混凝土其磨损损耗降低了35％；抗渗性：较相同配比沥青混凝土抗渗压力提高了2.0倍；抗压强度：较相同配比沥青混凝土提高了28％。涂刷后沥青混凝土无任何损伤。

实施例4

本实施例的组成和重量百分比是石墨粉：5.5％，氧化沥青调和乳液：80.3％，无水异丙醇：0.08％，壬基酚聚乙二醇醚：0.12％，过硫酸铵：0.50％，甲基三甲氧基硅烷：8.0％，斯托达德溶剂5.5％：以配制100kg样品进行试配。

第一步、称取氧化沥青调和乳液80.3kg置于反应器中，低速搅拌(25rpm)，缓慢加石墨粉末，一次掺入量不能超过总量1.1kg，逐渐将搅拌速度提高到1500rpm，搅拌10分钟，石墨粉末均匀分散于乳液中，再缓慢加入石墨粉末，继续搅拌10分钟，重复上述过程，直至石墨粉全部均匀分散于乳液中。将分散均匀乳液置于密封容器中静置冷却24小时，形成乳液A；

第二步、称取斯托达德溶剂5.5kg置于反应器中，低速搅拌(25rpm)，缓慢加入异丙醇80g，搅拌10min；缓慢加入壬基酚聚乙二醇醚120g并继续搅拌10分钟；缓慢加入甲基三甲氧基硅烷8kg继续搅拌15分钟，形成溶液B；

针对某已通车运行1年沥青混凝土路面，首先采用高压水枪对沥青混凝土路面进行清洗，将路面灰尘、、油污、树叶等杂质清理干净，无明显积水；然后将所制备的混凝土保护剂分2次涂刷到沥青混凝土路面，每遍涂刷时保持沥青混凝土表面完全被保护剂溶液覆盖，30min涂刷第二遍，总喷洒量控制在0.8kg/m2.喷洒完成后1小时后可开放交通。3个月后观察沥青混凝土路面，与相同沥青混凝土路面相比，涂刷保护剂沥青混凝土路面损伤没有继续，且原有的损伤已修复，无任何裂缝。

Claims

1.一种沥青混凝土路面保护剂，其特征在于，该保护剂包括以下重量百分比含量的组分：

石墨粉 4.0~5.5；

氧化沥青调和乳液 79.7~86.05；

消泡剂 0.05~0.10；

湿润分散剂 0.05~0.15；

稳定剂 0.50 ~ 0.85

甲基三甲氧基硅烷 5.0 ~ 10.0；

斯托达德溶剂 4.0 ~ 5.5；

所述的氧化沥青调和乳液为含固量达到60%的乳液，具体配制方法如下：

（1）备料：按重量百分表准备：氧化沥青硬质颗粒 65%；乳化剂壬基酚聚氧化乙烯醚3%；调和剂蓖麻油酸锌2%；其余为去离子水

（2）将氧化沥青硬质颗粒加热到175℃，并保温；

（3）依次加入去离子水和乳化剂壬基酚聚氧化乙烯醚，高速剪切搅拌，搅拌速度1500r/min，20分钟；

（4）待步骤3中搅拌混合完成后，加入调和剂蓖麻油酸锌，继续搅拌混合3min，即得氧化沥青乳液。

2.根据权利要求1所述的沥青混凝土路面保护剂，其特征在于，所述的石墨粉为目数超过300目的粉末。

3.根据权利要求1所述的沥青混凝土路面保护剂，其特征在于，所述的消泡剂为市售纯度为100%的无水异丙醇液体。

4.根据权利要求1所述的沥青混凝土路面保护剂，其特征在于，所述的稳定剂为过硫酸铵。

5.根据权利要求1所述的沥青混凝土路面保护剂，其特征在于，所述的湿润分散剂为壬基酚聚乙二醇醚粉末。

6.一种如权利要求1所述的沥青混凝土路面保护剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）按照以下组分及重量百分比含量备料：

石墨粉 4.0~5.5；

氧化沥青调和乳液 79.7~86.05；

无水异丙醇液体 0.05~0.10；

壬基酚聚乙二醇醚粉末 0.05~0.15；

稳定剂 0.50 ~ 0.85

甲基三甲氧基硅烷 5.0 ~ 10.0；

斯托达德溶剂 4.0 ~ 5.5；

（2）称取氧化沥青调和乳液置于反应器中，将石墨粉全部均匀分散其中，置于密封容器中静置冷却24小时，形成乳液A；

（3）称取斯托达德溶剂置于反应器中，于25 rpm下低速搅拌，缓慢加入异丙醇，搅拌10min；缓慢加入壬基酚聚乙二醇醚并继续搅拌10分钟；缓慢加入甲基三甲氧基硅烷继续搅拌15分钟，形成溶液B；

（4）将所制备的溶液A置于反应器中，开始搅拌，然后将溶液B缓慢加入并将搅拌速度提高到500rpm，搅拌10分钟，最后加入稳定剂搅拌15分钟，然后静置1个小时进行密封得到沥青混凝土保护剂。

7.根据权利要求6所述的沥青混凝土路面保护剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）将石墨粉全部均匀分散在氧化沥青调和乳液中的方法为：在搅拌速度为25 rpm的低速搅拌，将石墨粉末多次缓慢加入反应器中，每次加入量不超过总量20%，加入石墨粉末的过程中逐渐将搅拌速度提高到1500 rpm，搅拌10分钟，石墨粉末均匀分散于乳液中，再第二次加入石墨粉末，重复上述过程，直至石墨粉全部均匀分散于乳液中。

8.一种如权利要求1所述的沥青混凝土保护剂的应用，其特征在于，包括以下步骤：

（1）采用高压水枪对沥青混凝土路面进行清洗，将路面杂质清理干净；

（2）路面清理干净后，按0.2-0.3kg/m²喷洒沥青混凝土保护剂；

（3）25~36分钟后，再次喷洒沥青混凝土保护剂，总喷洒量控制在0.8kg/m²喷洒完成1小时后可开放交通。