CN109971187A

CN109971187A - 一种冷补添加剂材料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN109971187A
Application number: CN201910294295.0A
Authority: CN
Inventors: 韩森; 韩霄; 刘梦梅; 原健安; 刘亚敏; 梁建; 高巍
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2019-07-05
Anticipated expiration: 2039-04-12
Also published as: CN109971187B

Abstract

本发明一种冷补添加剂材料及其制备方法和应用，所述材料的成分包括三氯乙烯17％～20％，SBS 11％～16％，EVA 9％～13％，柴油42％～46％，清油13％～21％；在制备时，将SBS加入到三氯乙烯中至没有固体残留物得到预聚体A，将EVA加入柴油中至没有固体残留物制得预聚体B，将预聚体A和预聚体B倒入清油中制得冷补添加剂材料；在制备改性沥青混合料时，冷补添加剂材料为10％～14％，沥青为72％～80％，稀释剂为10％～14％。本发明引入了胶囊技术和聚合物增粘补强技术，能改善改性沥青混合料的存储性能、工作性、初始强度、耐久性和粘结性能，确保改性沥青混合料具有优良的使用性能。

Description

一种冷补添加剂材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于道路养护技术领域，具体为一种冷补添加剂材料及其制备方法和应用。

背景技术

国内外已有冷补添加剂主要由改性剂、稀释剂等组分组成，稀释剂可以降低沥青粘度，使得冷补沥青混合料在常温或低温下具有更小的粘度，保证冷补沥青混合料在使用温度下具有一定的存储性和工作性；改性剂主要是弥补沥青在加入稀释剂后所损失的性能，保证冷补沥青混合料具有一定的高温、低温稳定性和强度等。

然而，对于已有的冷补添加剂来说，只是通过单一的稀释剂来改善冷补沥青混合料的存储性和工作性，稀释剂用量和挥发速度都会影响冷补沥青混合料的存储性和工作性。稀释剂用量过多，则冷补沥青混合料存储性和工作性较好；稀释剂用量过少，则存储性和工作性变差。稀释剂挥发快，则冷补沥青混合料存储性和工作性较差；稀释剂挥发慢，则冷补沥青混合料存储性和工作性较好。在为了保证良好的存储性和工作性而增加稀释剂用量或减缓稀释剂挥发速度时，冷补沥青混合料强度形成速度降低，修补后路面初始强度不足，无法抵抗车辆荷载作用。因此，现有的冷补添加剂无法满足冷补沥青混合料对于存储性、工作性和强度等多方面性能的要求；同时，现有的冷补添加剂中缺少改善冷补沥青混合料初始强度的有效成份，无法保证在路面修补初期阶段冷补沥青混合料能够很好的相互粘结成型，从而导致冷补沥青混合料初始强度较小，在使用初期无法抵抗车辆荷载的作用，使得修补后路面很快出现松散、剥落、推移等病害，导致路面破坏。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种冷补添加剂材料及其制备方法和应用，修补质量高、成本低，能改善改性沥青混合料的存储性能、工作性、初始强度、耐久性和粘结性能，确保改性沥青混合料具有优良的使用性能。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种冷补添加剂材料，所述冷补添加剂材料的成分按质量百分比计包括三氯乙烯17％～20％，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物11％～16％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物9％～13％，柴油42％～46％，清油13％～21％。

优选的，所述三氯乙烯的质量百分比为18％，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的质量百分比为13％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的质量百分比为10％，柴油的质量百分比为44％，清油的质量百分比为15％。

一种冷补添加剂材料的制备方法，包括以下步骤，

步骤1，按质量百分比计，分别称取三氯乙烯17％～20％，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物11％～16％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物9％～13％，柴油42％～46％，清油13％～21％；

步骤2，按照步骤1所述的质量百分比，将苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物加入到三氯乙烯中搅拌至三氯乙烯中没有固体残留物，得到预聚体A；

步骤3，按照步骤1所述的质量百分比计，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入到柴油中搅拌至柴油中没有固体残留物，得到预聚体B；

步骤4，按照步骤1所述清油的质量百分比，将预聚体A和预聚体B倒入清油中混合均匀，制得冷补添加剂材料。

进一步，所述步骤4通过搅拌器实现混合均匀，转速为1000～2000转/分钟，搅拌时间为5～10分钟。

进一步，所述步骤2和步骤3均在高速剪切仪上搅拌。

再进一步，所述步骤2和步骤3的转速均为1000～2000转/分钟，搅拌时间均为20～30分钟。

一种冷补添加剂材料的应用，在制备改性沥青混合料时，按质量百分比计，所述冷补添加剂材料为10％～14％，沥青为72％～80％，稀释剂为10％～14％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的冷补添加剂材料，通过三氯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、柴油和清油的质量搭配，引入了胶囊技术和聚合物增粘补强技术；胶囊技术用于改善改性沥青混合料存储性和工作性，采用增粘补强技术可以改善改性沥青混合料的初始粘结力，冷补添加剂的改性作用，使得改性沥青结合料具有较好的耐久性和粘结性能，同时使用改性沥青混合料进行路面坑槽修补，不受天气和坑槽大小及数量的限制，可快速、高效的进行修补养护，避免坑槽进一步扩展，同时节省二次修补费用；能够与坑槽四周结合紧密，不易产生脱落、松散等二次病害；改性沥青混合料在生产时温度较低，不会产生较多烟雾，有利于环境保护，并且在使用过程中也无需加热，可适用于多种气候条件。

本发明冷补添加剂材料的制备方法，通过苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和三氯乙烯的充分混合制得预聚体A，预聚体A可改善改性沥青混合料的粘结性，通过乙烯-醋酸乙烯酯共聚物加入和柴油的充分混合制得预聚体B，预聚体B可改善改性沥青混合料的低温性能，将预聚体A、预聚体B与清油混合均匀，这样便利用了清油作为一种成膜组分来实现胶囊技术中的包裹功能，使改性剂、增粘剂及稀释剂完全包裹在高分子薄膜囊材之中，这样在应用本发明的冷补添加剂材料时，胶囊技术能够使改性沥青混合料免受外界条件影响，防止稀释剂的挥发，延缓改性剂的固化，使改性沥青混合料粘度在存储期间不会发生太大变化处于稳定状态，从而解决了改性沥青混合料由于稀释剂挥发过快而导致的存储性和工作性变差的问题；而改性剂和增粘剂组成了压敏胶结剂材料，结合柴油作为合适的溶剂，主要借鉴于压敏胶粘技术，构成了增粘补强技术，压敏胶结剂材料在受到压力时可以粘结到任何具有光洁表面的被粘物上，同时具备着液体的粘性性质和固体的弹性性质，能够承受粘接的接触过程和破坏过程，其中增粘剂使胶结剂材料具有涂布性能和润湿性，能够更好地粘附到被粘物表面，同时提高胶结剂材料的初粘性，增强胶结剂材料的剥离强度和抗剪强度；当本发明的改性沥青混合料摊铺压实后，在车辆荷载反复作用下，高分子薄膜囊材受压后会逐渐破裂，稀释剂快速挥发，且使囊材内部改性剂和增粘剂能够与改性沥青混合料相互接触，从而粘结成型，形成一定的强度，以抵抗车辆荷载的作用；能延长低温、潮湿恶劣工况条件下坑槽修补的使用寿命，进而能减少因坑槽得不到及时修补而带来的一系列安全隐患。

本发明一种冷补添加剂材料的应用，在与沥青和现有的稀释剂混合时得到改性沥青混合料，在修补时无需再次加热，剩余材料可在下次修补中继续使用，节约养护材料，降低养护成本费用。能保证冬季、雨季等特殊条件下低温、潮湿恶劣工况条件沥青路面坑槽的及时维修，且耐久性优异，使用过程中适应性强。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明的冷补添加剂由三氯乙烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、柴油及清油制备而成，其中苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物简称为SBS，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物简称为EVA，其质量百分比组成范围为：三氯乙烯17％～20％、SBS11％～16％、EVA 9％～13％、柴油42％～46％、清油13％～21％，SBS为改性剂，清油为成膜剂，EVA为增粘剂，三氯乙烯为SBS的稀释剂，柴油为EVA的稀释剂，将本发明的冷补添加剂和现有稀释剂、沥青混合得到沥青混合液，沥青混合液再与集料和矿粉混合制成改性沥青混合料，因为该混合料用于冷补，所以将改性沥青混合料称“冷补沥青混合料”也可以。

本发明冷补添加剂材料的制备方法包括以下步骤，

步骤1，按质量百分比计，分别称取三氯乙烯17％～20％，SBS11％～16％，清油13％～21％，柴油42％～46％，及EVA 9％～13％；

步骤2，按步骤1中的质量百分比，将SBS加入到三氯乙烯中，在高速剪切仪上充分搅拌至三氯乙烯中没有固体残留物，一般在转速为1000～2000转/分钟的搅拌器中搅拌20～30分钟即可，制得预聚体A，预聚体A可改善改性沥青混合料的粘结性；

步骤3，按步骤1中的质量百分比，将EVA加入柴油中，在高速剪切仪上充分搅拌至柴油中没有固体残留物，一般在转速为1000～2000转/分钟的搅拌器中搅拌20～30分钟即可，制得预聚体B，预聚体B可改善改性沥青混合料的低温性能；鉴于压敏胶结剂材料多方面的优越性，并结合以往冷补沥青混合料在使用初期所出现的问题，本发明配制冷补添加剂时，选用了一种满足要求的增粘组分EVA，并结合合适的溶剂柴油，给予改性沥青结合料一定的初始粘结性，冷补混合料的初期强度较高；

步骤4，将预聚体A和预聚体B倒入按步骤1中质量百分比的清油中，使其混合均匀，一般在转速为1000～2000转/分钟的搅拌器中搅拌5～10分钟即可，制得冷补添加剂材料。

实施例1

本发明的冷补添加剂由三氯乙烯、SBS、清油、柴油及EVA制备而成，其质量百分比组成为：三氯乙烯20％、SBS16％、清油13％、柴油42％、EVA9％。

冷补添加剂材料的制备方法包括以下步骤，

步骤1，按质量百分比计，分别称取三氯乙烯20％，SBS 16％，清油13％，柴油42％及EVA 9％；

步骤2，按步骤1中的质量百分比，将SBS加入三氯乙烯溶液中，在高速剪切仪中充分搅拌，至三氯乙烯中没有固体残留物，一般在转速为1000转/分钟的搅拌器中搅拌30分钟即可，制得预聚体A；

步骤3，按步骤1中的质量百分比，将EVA加入柴油中，在高速剪切仪中充分搅拌，至柴油中没有固体残留物，一般在转速为1000转/分钟的搅拌器中搅拌30分钟即可，制得预聚体B；

步骤4，将预聚体A和预聚体B分别倒入按步骤1中质量百分比的清油中，在转速为1000转/分钟的搅拌器中搅拌10分钟，使其混合均匀，制得冷补添加剂材料。

用该冷补添加剂制备成的改性沥青混合料中各个组分的质量比例为沥青76％、冷补改性添加剂12％、稀释剂12％。

实施例2

本发明的冷补添加剂由三氯乙烯、SBS、清油、柴油及EVA制备而成，其质量百分比组成为：三氯乙烯17％、SBS11％、清油21％、柴油42％、

EVA9％。

冷补添加剂材料的制备方法包括以下步骤，

步骤1，按质量百分比计，分别称取三氯乙烯17％，SBS 11％，清油21％，柴油42％及EVA 9％；

步骤2，按步骤1中的质量百分比，将SBS加入三氯乙烯溶液中，在高速剪切仪中充分搅拌，至三氯乙烯中没有固体残留物，至三氯乙烯中没有固体残留物，一般在转速为1400转/分钟的搅拌器中搅拌25分钟即可，制得预聚体A；

步骤3，按步骤1中的质量百分比，将EVA加入柴油中，在高速剪切仪中充分搅拌，至柴油中没有固体残留物，至三氯乙烯中没有固体残留物，至三氯乙烯中没有固体残留物，一般在转速为1400转/分钟的搅拌器中搅拌25分钟即可，制得预聚体B；

步骤4，将预聚体A和预聚体B分别倒入按步骤1中质量百分比的清油中，在转速为1200转/分钟的搅拌器中搅拌9分钟，使其混合均匀，制得冷补添加剂材料。

实施例3

本发明的冷补添加剂由三氯乙烯、SBS、清油、柴油及EVA制备而成，其质量百分比组成为：三氯乙烯17％、SBS11％、清油13％、柴油46％、EVA13％。

冷补添加剂材料的制备方法包括以下步骤，

步骤1，按质量百分比计，分别称取三氯乙烯17％，SBS 11％，清油13％，柴油46％及EVA 13％；

步骤2，按步骤1中的质量百分比，将SBS加入三氯乙烯溶液中，在高速剪切仪中充分搅拌，至三氯乙烯中没有固体残留物，至三氯乙烯中没有固体残留物，至三氯乙烯中没有固体残留物，一般在转速为1800转/分钟的搅拌器中搅拌20分钟即可，制得预聚体A；

步骤3，按步骤1中的质量百分比，将EVA加入柴油中，在高速剪切仪中充分搅拌，至柴油中没有固体残留物，一般在转速为1800转/分钟的搅拌器中搅拌20分钟即可，制得预聚体B；

步骤4，将预聚体A和预聚体B分别倒入按步骤1中质量百分比的清油中，在转速为1600转/分钟的搅拌器中搅拌7分钟，使其混合均匀，制得冷补添加剂材料。

实施例4

本发明的冷补添加剂由三氯乙烯、SBS、清油、柴油及EVA制备而成，其质量百分比组成为：三氯乙烯18％、SBS13％、清油15％、柴油44％、EVA10％。

冷补添加剂材料的制备方法包括以下步骤，

步骤1，按质量百分比计，分别称取三氯乙烯18％，SBS 13％，清油15％，柴油44％及EVA 10％；

步骤2，按步骤1中的质量百分比，将SBS加入三氯乙烯溶液中，在高速剪切仪中充分搅拌，至三氯乙烯中没有固体残留物，一般在转速为2000转/分钟的搅拌器中搅拌20分钟即可，制得预聚体A；

步骤3，按步骤1中的质量百分比，将EVA加入柴油中，在高速剪切仪中充分搅拌，至柴油中没有固体残留物，一般在转速为2000转/分钟的搅拌器中搅拌20分钟即可，制得预聚体B；

步骤4，将预聚体A和预聚体B分别倒入按步骤1中质量百分比的清油中，在转速为1400转/分钟的搅拌器中搅拌6分钟，使其混合均匀，制得冷补添加剂材料。

用该冷补添加剂制备成的改性沥青混合料中各个组分的质量比例为沥青80％、冷补改性添加剂10％、稀释剂10％。

实施例5

冷补添加剂材料的制备方法包括以下步骤，

步骤2，按步骤1中的质量百分比，将SBS加入三氯乙烯溶液中，在高速剪切仪中充分搅拌，至三氯乙烯中没有固体残留物，一般在转速为1600转/分钟的搅拌器中搅拌25分钟即可，制得预聚体A；

步骤3，按步骤1中的质量百分比，将EVA加入柴油中，在高速剪切仪中充分搅拌，至柴油中没有固体残留物，一般在转速为1600转/分钟的搅拌器中搅拌25分钟即可，制得预聚体B；

步骤4，将预聚体A和预聚体B分别倒入按步骤1中质量百分比的清油中，在转速为1800转/分钟的搅拌器中搅拌6分钟，使其混合均匀，制得冷补添加剂材料。

用该冷补添加剂制备成的改性沥青混合料中各个组分的质量比例为沥青72％、冷补改性添加剂14％、稀释剂14％。

实施例6

冷补添加剂材料的制备方法包括以下步骤，

步骤2，按步骤1中的质量百分比，将SBS加入三氯乙烯溶液中，在高速剪切仪中充分搅拌，至三氯乙烯中没有固体残留物，一般在转速为1200转/分钟的搅拌器中搅拌30分钟即可，制得预聚体A；

步骤3，按步骤1中的质量百分比，将EVA加入柴油中，在高速剪切仪中充分搅拌，至柴油中没有固体残留物，一般在转速为1200转/分钟的搅拌器中搅拌30分钟即可，制得预聚体B；

步骤4，将预聚体A和预聚体B分别倒入按步骤1中质量百分比的清油中，在转速为2000转/分钟的搅拌器中搅拌5分钟，使其混合均匀，制得冷补添加剂材料。

为了证明本发明的有益效果，分别对上述实施例1～6制备的产品进行强度测试和工作性测试，其中强度测试包括初级强度测试和成型强度测试，工作性测试包括分散程度测试和摊铺阻力测试。具体测试方法如下：

初始强度测试：采用马歇尔试验方法，在温度为5℃时分别取实施例1～6的900g制备好的改性沥青混合料，放置于5℃温控室中6h，然后装入马歇尔试模中，双面各击实75次，最后脱模进行马歇尔试验。

成型强度测试：按实施例1～6的配比拌和改性沥青混合料，待其温度降至室温后，各称取900g装入马歇尔试模中，双面各击实50次，然后连同试模一起以侧面竖立方式置于110℃烘箱中养生48h，取出后再双面各击实25次，再连同试模一起置于室温下48h，随后脱模，在60℃恒温水槽中养生30min，进行马歇尔稳定度试验。

分散程度测试方法：称取实施例1～6各1000g改性沥青混合料以松散状态放置于-20℃温控室中，放置48h后取出，分别计算改性沥青混合料的分散率，依据改性沥青混合料的工作性等级判定参考标准，并结合分散率的大小对这些改性沥青混合料的分散状态等级进行划分，即分散状态等级1～5等级分别表征分散率从低到高0％～20％、20％～40％、40％～60％、60％～80％、80％～100％的混合料的分散状态。

低温摊铺阻力测试：称取实施例1～6制备的改性沥青混合料各3000g，设置5℃温度下进行摊铺阻力试验。

各实验结果如下表所示：

表1冷补沥青混合料强度与工作性实验结果

由表1可见，在相同实验条件下，实施例6制备的改性沥青混合料初始马歇尔稳定度、成型马歇尔稳定度、分散率均最大，且摊铺阻力最小，说明实施例6的改性沥青混合料具有优异的路用性能，强度高，工作性好。实施例6的改性沥青混合料满足冬季、雨季和坑槽修补“即取即用”的施工要求，同时能够承受车轮荷载反复作用，保证良好的路用性能，提供舒适的行车环境。

本发明的冷补添加剂能应用于冬季、雨季等恶劣工况条件下，改善改性沥青混合料在低温、潮湿工况条件下的路用性能，对于冬季、雨季等特殊条件下沥青路面坑槽的修补具有重要意义。

Claims

1.一种冷补添加剂材料，其特征在于，所述冷补添加剂材料的成分按质量百分比计包括三氯乙烯17％～20％，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物11％～16％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物9％～13％，柴油42％～46％，清油13％～21％。

2.根据权利要求1所述的一种冷补添加剂材料，其特征在于，所述三氯乙烯的质量百分比为18％，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的质量百分比为13％，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的质量百分比为10％，柴油的质量百分比为44％，清油的质量百分比为15％。

3.一种冷补添加剂材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

4.根据权利要求3所述的一种冷补添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4通过搅拌器实现混合均匀，转速为1000～2000转/分钟，搅拌时间为5～10分钟。

5.根据权利要求3所述的一种冷补添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2和步骤3均在高速剪切仪上搅拌。

6.根据权利要求5所述的一种冷补添加剂材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2和步骤3的转速均为1000～2000转/分钟，搅拌时间均为20～30分钟。

7.一种冷补添加剂材料的应用，其特征在于，在制备改性沥青混合料时，按质量百分比计，所述冷补添加剂材料为10％～14％，沥青为72％～80％，稀释剂为10％～14％。