CN110282916A - 一种沥青路面面层混合料及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沥青路面面层混合料，包括如下重量份的各组分：河沙25‑28份、硫基橡胶改性沥青乳液6.8‑7.1份、水泥10‑12份、柔性泡塑树脂1.12‑1.14份、表面活性剂0.025‑0.028份、发泡剂0.031‑0.032份、水10‑11份。本发明在水泥砂浆中添加硫基橡胶改性沥青乳液和柔性泡塑树脂聚合物，由于硫基橡胶改性沥青乳液制备过程中使用的巯基橡胶乳为超支化结构，提高了与基质沥青之间的混溶性能，进而使得沥青混溶在硫基橡胶的超支化网状结构中，并且由于三聚氰酸三烯丙酯中含有大量的柔性基团，提高了橡胶的柔顺性，进而提高了沥青的弹性，与沥青混合后，使得沥青具有较高的抗变形能力，进而提高了浆料的抗变形能力。

Description

一种沥青路面面层混合料及其施工方法
技术领域
本发明属于道路施工领域，涉及一种沥青路面面层混合料及其施工方法。
背景技术
沥青作为道路铺设的传统材料已得到广泛应用，作为沥青路面的主要建筑材料，沥青和沥青混合料的质量决定着路面的使用寿命，一方面，作为弹性材料，沥青混合料的特性使得沥青路面易在夏季产生高温车辙变形，冬季产生低温开裂，因此现有技术中通常是直接将沥青与SBS橡胶乳液进行混合制备混合料，通过SBS橡胶的弹性和形变性能改性沥青的形变性，提高沥青的耐高低温性能，但是由于SBS橡胶与沥青之间相容性较差，造成混合不均匀，进而影响对沥青的耐高低温性能，同时SBS橡胶与沥青混合后的耐高低温有所改善，但是仍不能满足要求，并且沥青路面在铺设后，相邻砂浆之间有间隙，进而降低了路面的抗压强度和抗折强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种沥青路面面层混合料及其施工方法，在水泥砂浆中添加硫基橡胶改性沥青乳液和柔性泡塑树脂聚合物，由于硫基橡胶改性沥青乳液制备过程中使用的巯基橡胶乳为超支化结构，提高了与基质沥青之间的混溶性能，进而使得沥青混溶在硫基橡胶的超支化网状结构中，并且由于三聚氰酸三烯丙酯中含有大量的柔性基团，提高了橡胶的柔顺性，进而提高了沥青的弹性，与沥青混合后，使得沥青具有较高的抗变形能力，进而提高了浆料的抗变形能力；同时添加的柔性泡塑树脂聚合物具有超支化网状结构，能够均匀的与水泥砂浆沥青浆料混合均匀，均匀分散在水泥砂浆沥青浆料中，在水泥砂浆沥青浆料之间形成网状膜，在水泥砂浆沥青凝固过程中，树脂在浆料间隙中发泡形成柔韧的泡孔聚合物，填充在凝固间隙中，进而有效的防止路面有间隙，提高了路面的抗压强度，同时间隙中的泡孔聚合物具有较高的韧性和弹性，提高了路面的抗折性能，并且防止路面长时间在雨水侵蚀下渗水，造成路面有裂缝，进而解决了现有技术中通常是直接将沥青与SBS橡胶乳液进行混合制备混合料，通过SBS橡胶的弹性和形变性能改性沥青的形变性，提高沥青的耐高低温性能，但是由于SBS橡胶与沥青之间相容性较差，造成混合不均匀，进而影响对沥青的耐高低温性能，并且沥青路面在铺设后，相邻砂浆之间有间隙，进而降低了路面的抗压强度和抗折强度的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种沥青路面面层混合料，包括如下重量份的各组分：
河沙25-28份、硫基橡胶改性沥青乳液6.8-7.1份、水泥10-12份、柔性泡塑树脂1.12-1.14份、表面活性剂0.025-0.028份、发泡剂0.031-0.032份、水10-11份；
其中硫基橡胶改性沥青乳液的具体制备过程如下：
步骤1：将2，4-戊二烯醛加入乙醇溶液中，搅拌混合均匀后向其中加入盐酸调节溶液的pH＝1,然后向其中加入乙二硫醇在常温下搅拌反应7-8h,接着将得到的产物进行减压蒸馏，得到二硫化戊二烯；其中2，4-戊二烯醛和乙二硫醇的物质的量之比为1：1，每摩尔2，4-戊二烯醛中加入乙醇500mL；硫醇基活性较强，在酸性条件下能够与醛基发生加成反应，生成缩硫醛，进而将两个硫元素引入化合物中；
步骤2：将二硫化戊二烯、乙醇和过氧化苯甲酰加入反应釜中，同时向其中加入十二烷基硫醇、三聚氰酸三烯丙酯和保险粉，搅拌溶解后向其中加入升至110-120℃回流反应8-9h，得到硫基橡胶乳，其中二硫化戊二烯、三聚氰酸三烯丙酯和过氧化苯甲酰按照物质的量之比为1：1：0.83-0.85的比例混合，同时每摩尔二硫化戊二烯中加入乙醇550-600mL,加入十二烷基硫醇86.1-86.7g，加入保险粉73.6-74.2g；由于二硫化戊二烯中含有烯烃基团，在引发剂的作用下能够与三聚氰酸三烯丙酯中的乙烯基团发生自由基聚合反应，得到大分子聚合物，同时由于二硫化戊二烯中含有两个硫，使得聚合后的聚合物中引入大量的硫,并且由于三聚氰酸三烯丙酯中三个乙烯基团在不同方向，进而使得聚合过程发生在三个不同的方向，进而使得生成的聚合物为超支化的结构；
步骤3：将硫基橡胶乳与OP-10、质量浓度为1％的盐酸溶液、季戊四醇按照质量比为5：2.3-2.4：23-24：1.3-1.5的比例混合制备成混合乳液，将混合乳液加热至90-95℃，然后向其中加入基质沥青，进行剪切乳化，得到硫基橡胶改性沥青乳液；其中混合乳液与基质沥青的质量比为1：1.5-1.6的比例混合；由于制备的巯基橡胶乳为超支化结构，提高了与基质沥青之间的混溶性能，进而使得沥青混溶在硫基橡胶的超支化网状结构中，并且由于三聚氰酸三烯丙酯中含有大量的柔性基团，提高了橡胶的柔顺性，进而提高了沥青的弹性，与沥青混合后，使得沥青具有较高的抗变形能力，同时其中硫元素的引入提高了沥青的稳定性和耐老化性能，并且提高了沥青的耐高温和耐低温性能；
柔性泡塑树脂的具体制备过程如下：将苯酚和乙醚加入反应容器中，同时向其中加入氢氧化钠，然后升温至80-85℃后向其中加入甲醛，搅拌反应3-4h，然后降温至40-50℃后向反应容器中加入三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，恒温反应1-1.5h，然后在40℃下蒸发除去其中的溶剂乙醚，然后将得到的聚合物进行减压蒸馏，得到柔性泡塑树脂溶液；其中苯酚、甲醛和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚按照物质的量之比为1：1：0.58的比例混合，同时氢氧化钠的加入量为苯酚质量2.6-2.8％；由于苯酚与甲醛在高温下能够发生聚合物，生成链状的聚合物，并且链状聚合物中含有酚羟基，其中的酚羟基能够与三羟甲基丙烷三缩水甘油醚中的环氧基团进行反应，通过三羟甲基丙烷三缩水甘油醚将链状的聚合物交联一起，形成超支化的网状结构，进而提高了产物树脂的柔顺性，使得聚合物链能够旋转，进而使得树脂在较低温度下就能够进行发泡，并且由于聚合物具有超支化网状结构，能够均匀的与水泥砂浆沥青浆料混合均匀，均匀分散在水泥砂浆沥青浆料中，在水泥砂浆沥青浆料之间形成网状膜，在水泥砂浆沥青凝固过程中，树脂在浆料间隙中发泡形成柔韧的泡孔聚合物，填充在凝固间隙中，进而有效的防止路面有间隙，提高了路面的抗压强度，同时间隙中的泡孔聚合物具有较高的韧性和弹性，提高了路面的抗折性能，并且防止路面长时间在雨水侵蚀下渗水，造成路面有裂缝；
一种沥青路面面层混合料的施工方法，具体施工过程如下：
第一步，将河沙、水泥和水加入混凝土搅拌机中混合均匀，得到混凝土浆料；
第二步，向混凝土浆料中加入硫基橡胶改性沥青乳液，搅拌混合均匀；
第三步，再向混凝土搅拌机中加入柔性泡塑树脂、表面活性剂和发泡剂，混合均匀后得到路面面层混合料，然后将混合料倾倒在路基上，然后用压路机压制平整，其中混合后的物料一定要现配现用，不能长时间放置。
本发明的有益效果：
1、本发明在水泥砂浆中添加硫基橡胶改性沥青乳液和柔性泡塑树脂聚合物，由于硫基橡胶改性沥青乳液制备过程中使用的巯基橡胶乳为超支化结构，提高了与基质沥青之间的混溶性能，进而使得沥青混溶在硫基橡胶的超支化网状结构中，并且由于三聚氰酸三烯丙酯中含有大量的柔性基团，提高了橡胶的柔顺性，进而提高了沥青的弹性，与沥青混合后，使得沥青具有较高的抗变形能力，进而提高了浆料的抗变形能力，解决了现有技术中通常是直接将沥青与SBS橡胶乳液进行混合制备混合料，通过SBS橡胶的弹性和形变性能改性沥青的形变性，提高沥青的耐高低温性能，但是由于SBS橡胶与沥青之间相容性较差，造成混合不均匀，进而影响对沥青的耐高低温性能，进而降低了路面该高低温下的抗压强度和抗折强度的问题。
2、本发明在水泥上浆中添加的柔性泡塑树脂聚合物具有超支化网状结构，能够均匀的与水泥砂浆沥青浆料混合均匀，均匀分散在水泥砂浆沥青浆料中，在水泥砂浆沥青浆料之间形成网状膜，在水泥砂浆沥青凝固过程中，树脂在浆料间隙中发泡形成柔韧的泡孔聚合物，填充在凝固间隙中，进而有效的防止路面有间隙，提高了路面的抗压强度，同时间隙中的泡孔聚合物具有较高的韧性和弹性，提高了路面的抗折性能，并且防止路面长时间在雨水侵蚀下渗水，造成路面有裂缝，进而解决了现有沥青路面在铺设后，相邻砂浆之间有间隙，进而降低了路面的抗压强度和抗折强度的问题。
3、本发明在水泥砂浆中添加的硫基橡胶改性沥青乳液中含有大量的硫元素，硫基橡胶改性沥青乳液与水泥上浆混合后使得乳液均匀分散在水泥砂浆间隙中，乳液中的硫元素的引入提高了路面混合料的稳定性和耐老化性能，并且提高了混合料的耐高温和耐低温性能，解决了现有技术中通过SBS橡胶与沥青混合后的耐高低温有所改善，但是仍不能满足要求的问题。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明二硫化戊二烯反应结构式；
图2为本发明硫基橡胶乳反应结构式。
具体实施方式
实施例1：
硫基橡胶改性沥青乳液的具体制备过程如下：
步骤1：将82g2，4-戊二烯醛加入500mL乙醇溶液中，搅拌混合均匀后向其中加入盐酸调节溶液的pH＝1,然后向其中加入94.2g乙二硫醇在常温下搅拌反应7-8h,接着将得到的产物进行减压蒸馏，得到二硫化戊二烯，反应结构式如图1所示；
步骤2：将174.2g二硫化戊二烯、550mL乙醇和200.9g过氧化苯甲酰加入反应釜中，同时向其中加入86.1g十二烷基硫醇、224g三聚氰酸三烯丙酯和73.6g保险粉，搅拌溶解后向其中加入升至110-120℃回流反应8-9h，得到硫基橡胶乳，反应结构式如图2所示；
步骤3：将硫基橡胶乳与OP-10、质量浓度为1％的盐酸溶液、季戊四醇按照质量比为5：2.3：23：1.3的比例混合制备成混合乳液，将1kg混合乳液加热至90-95℃，然后向其中加入1.5kg基质沥青，进行剪切乳化，得到硫基橡胶改性沥青乳液。
实施例2：
橡胶改性沥青乳液的具体制备过程如下：
步骤1：将82g2，4-戊二烯醛、550mL乙醇和200.9g过氧化苯甲酰加入反应釜中，同时向其中加入86.1g十二烷基硫醇、224g三聚氰酸三烯丙酯和73.6g保险粉，搅拌溶解后向其中加入升至110-120℃回流反应8-9h，得到改性橡胶乳；
步骤2：将改性橡胶乳与OP-10、质量浓度为1％的盐酸溶液、季戊四醇按照质量比为5：2.3：23：1.3的比例混合制备成混合乳液，将1kg混合乳液加热至90-95℃，然后向其中加入1.5kg基质沥青，进行剪切乳化，得到橡胶改性沥青乳液。
实施例3：
橡胶改性沥青乳液的具体制备过程如下：将SBS橡胶乳液与OP-10、质量浓度为1％的盐酸溶液、季戊四醇按照质量比为5：2.3：23：1.3的比例混合制备成混合乳液，将1kg混合乳液加热至90-95℃，然后向其中加入1.5kg基质沥青，进行剪切乳化，得到橡胶改性沥青乳液。
实施例4：
柔性泡塑树脂的具体制备过程如下：将94.11g苯酚和500mL乙醚加入反应容器中，同时向其中加入2.45g氢氧化钠，然后升温至80-85℃后向其中加入30g甲醛，搅拌反应3-4h，然后降温至40-50℃后向反应容器中加入175.4g三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，恒温反应1-1.5h，然后在40℃下蒸发除去其中的溶剂乙醚，然后将得到的聚合物进行减压蒸馏，得到柔性泡塑树脂溶液。
实施例5：
柔性泡塑树脂的具体制备过程如下：将94.11g苯酚和500mL乙醚加入反应容器中，同时向其中加入2.45g氢氧化钠，然后升温至80-85℃后向其中加入30g甲醛，搅拌反应3-4h，然后在40℃下蒸发除去其中的溶剂乙醚，然后将得到的聚合物进行减压蒸馏，得到柔性泡塑树脂溶液。
实施例6：
一种沥青路面面层混合料的施工方法，具体施工过程如下：
第一步，将25kg河沙、10kg水泥和10kg水加入混凝土搅拌机中混合均匀，得到混凝土浆料；
第二步，向混凝土浆料中加入6.8kg实施例1制备的硫基橡胶改性沥青乳液，搅拌混合均匀；
第三步，再向混凝土搅拌机中加入1.12kg实施例4制备的柔性泡塑树脂、0.025kg表面活性剂和0.031kg发泡剂，混合均匀后得到路面面层混合料，然后将混合料倾倒在路基上，然后用压路机压制平整，其中混合后的物料一定要现配现用，不能长时间放置。
实施例7：
一种沥青路面面层混合料的施工方法，具体施工过程如下：
第一步，将25kg河沙、10kg水泥和10kg水加入混凝土搅拌机中混合均匀，得到混凝土浆料；
第二步，向混凝土浆料中加入6.8kg实施例2制备的硫基橡胶改性沥青乳液，搅拌混合均匀；
第三步，再向混凝土搅拌机中加入1.12kg实施例4制备的柔性泡塑树脂、0.025kg表面活性剂和0.031kg发泡剂，混合均匀后得到路面面层混合料，然后将混合料倾倒在路基上，然后用压路机压制平整，其中混合后的物料一定要现配现用，不能长时间放置。
实施例8：
一种沥青路面面层混合料的施工方法，具体施工过程如下：
第一步，将25kg河沙、10kg水泥和10kg水加入混凝土搅拌机中混合均匀，得到混凝土浆料；
第二步，向混凝土浆料中加入6.8kg实施例3制备的橡胶改性沥青乳液，搅拌混合均匀；
第三步，再向混凝土搅拌机中加入1.12kg实施例4制备的柔性泡塑树脂、0.025kg表面活性剂和0.031kg发泡剂，混合均匀后得到路面面层混合料，然后将混合料倾倒在路基上，然后用压路机压制平整，其中混合后的物料一定要现配现用，不能长时间放置。
实施例9：
一种沥青路面面层混合料的施工方法，具体施工过程如下：
第一步，将25kg河沙、10kg水泥和10kg水加入混凝土搅拌机中混合均匀，得到混凝土浆料；
第二步，向混凝土浆料中加入6.8kg实施例1制备的硫基橡胶改性沥青乳液，搅拌混合均匀；
第三步，再向混凝土搅拌机中加入1.12kg实施例5制备的柔性泡塑树脂、0.025kg表面活性剂和0.031kg发泡剂，混合均匀后得到路面面层混合料，然后将混合料倾倒在路基上，然后用压路机压制平整，其中混合后的物料一定要现配现用，不能长时间放置。
实施例10：
一种沥青路面面层混合料的施工方法，具体施工过程如下：
第一步，将25kg河沙、10kg水泥和10kg水加入混凝土搅拌机中混合均匀，得到混凝土浆料；
第二步，向混凝土浆料中加入6.8kg实施例1制备的硫基橡胶改性沥青乳液，搅拌混合均匀，得到路面面层混合料，然后将混合料倾倒在路基上，然后用压路机压制平整。
实施例11：
将实施例6-10中制备的路面面层混合料倒入相同的模具中，常温下固化养护28天后，测定所得试件的力学强度，结果如表1所示；
表1试件的力学强度测定结果
实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10
抗压强度MPa 47.31 47.30 42.16 45.23 40.32
抗折强度MPa 10.12 10.12 9.35 9.45 8.98
由表1可知，实施例6和实施例7中的路面面层混合料制备的试件具有较高的抗折强度和抗压强度，由于实施例6中在混合料中添加有硫基橡胶改性沥青乳液，由于硫基橡胶改性沥青乳液制备过程中使用的巯基橡胶乳为超支化结构，提高了与基质沥青之间的混溶性能，进而使得沥青混溶在硫基橡胶的超支化网状结构中，并且由于三聚氰酸三烯丙酯中含有大量的柔性基团，提高了橡胶的柔顺性，进而提高了沥青的弹性，与沥青混合后，使得沥青具有较高的抗变形能力，进而提高了浆料的抗变形能力；同时添加的柔性泡塑树脂聚合物具有超支化网状结构，能够均匀的与水泥砂浆沥青浆料混合均匀，均匀分散在水泥砂浆沥青浆料中，在水泥砂浆沥青浆料之间形成网状膜，在水泥砂浆沥青凝固过程中，树脂在浆料间隙中发泡形成柔韧的泡孔聚合物，填充在凝固间隙中，进而有效的防止路面有间隙，提高了路面的抗压强度，同时间隙中的泡孔聚合物具有较高的韧性和弹性，提高了路面的抗折性能，并且防止路面长时间在雨水侵蚀下渗水，造成路面有裂缝；实施例8中制备的混合料中使用的是线性的SBS橡胶乳液，在与沥青混合时较难均匀分散，并且由于SBS线型橡胶的柔顺性较低，进而降低了混合料的抗压性能和抗折性能；实施例9中制备的混合料中添加的柔性泡塑树脂为线型的结构，不能均匀分散在砂浆料之间，在发泡时使得砂浆料之间仍部分有空隙，进而使得试件的强度降低，而实施例10中制备的混合料中没有添加柔性泡塑树脂，使得砂浆料之间有间隙，降低了试件的抗压强度和抗折强度。
实施例12：
将实施例6-10中制备的路面面层混合料倒入相同的模具中，常温下固化养护28天后，测定所得试件的抗折强度，然后将时间分别在50℃的烘箱中和-10℃的冷冻室中放置28d，然后分别测定试件的抗折强度，测定结果如表2所示；
表2时间在不同温度下放置一段时间后的抗折强度测定结果(MPa)
由表2可知，实施例6、实施例9和实施例10中制备的混凝土试件在高温和低温下抗折强度变化不大，由于混凝土混合料中添加有硫基橡胶改性沥青乳液，硫基橡胶改性沥青乳液中含有大量的硫元素，进而提高了试件的耐高低温性能，而实施例7、实施例8中制备的混凝土试件中不含有硫元素，降低了试件的强度。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种沥青路面面层混合料，其特征在于，包括如下重量份的各组分：
河沙25-28份、硫基橡胶改性沥青乳液6.8-7.1份、水泥10-12份、柔性泡塑树脂1.12-1.14份、表面活性剂0.025-0.028份、发泡剂0.031-0.032份、水10-11份；
其中硫基橡胶改性沥青乳液的具体制备过程如下：
步骤1：将2，4-戊二烯醛加入乙醇溶液中，搅拌混合均匀后向其中加入盐酸调节溶液的pH＝1,然后向其中加入乙二硫醇在常温下搅拌反应7-8h,接着将得到的产物进行减压蒸馏，得到二硫化戊二烯；
步骤2：将二硫化戊二烯、乙醇和过氧化苯甲酰加入反应釜中，同时向其中加入十二烷基硫醇、三聚氰酸三烯丙酯和保险粉，搅拌溶解后向其中加入升至110-120℃回流反应8-9h，得到硫基橡胶乳；
步骤3：将硫基橡胶乳与OP-10、质量浓度为1％的盐酸溶液、季戊四醇按照质量比为5：2.3-2.4：23-24：1.3-1.5的比例混合制备成混合乳液，将混合乳液加热至90-95℃，然后向其中加入基质沥青，进行剪切乳化，得到硫基橡胶改性沥青乳液。
2.根据权利要求1所述的一种沥青路面面层混合料，其特征在于，步骤1中2，4-戊二烯醛和乙二硫醇的物质的量之比为1：1，每摩尔2，4-戊二烯醛中加入乙醇500mL。
3.根据权利要求1所述的一种沥青路面面层混合料，其特征在于，步骤2中二硫化戊二烯、三聚氰酸三烯丙酯和过氧化苯甲酰按照物质的量之比为1：1：0.83-0.85的比例混合，同时每摩尔二硫化戊二烯中加入乙醇550-600mL,加入十二烷基硫醇86.1-86.7g，加入保险粉73.6-74.2g。
4.根据权利要求1所述的一种沥青路面面层混合料，其特征在于，柔性泡塑树脂的具体制备过程如下：将苯酚和乙醚加入反应容器中，同时向其中加入氢氧化钠，然后升温至80-85℃后向其中加入甲醛，搅拌反应3-4h，然后降温至40-50℃后向反应容器中加入三羟甲基丙烷三缩水甘油醚，恒温反应1-1.5h，然后在40℃下蒸发除去其中的溶剂乙醚，然后将得到的聚合物进行减压蒸馏，得到柔性泡塑树脂溶液。
5.根据权利要求4所述的一种沥青路面面层混合料，其特征在于，苯酚、甲醛和三羟甲基丙烷三缩水甘油醚按照物质的量之比为1：1：0.58的比例混合，同时氢氧化钠的加入量为苯酚质量2.6-2.8％。
6.一种沥青路面面层混合料的施工方法，其特征在于，具体施工过程如下：
第一步，将河沙、水泥和水加入混凝土搅拌机中混合均匀，得到混凝土浆料；
第二步，向混凝土浆料中加入硫基橡胶改性沥青乳液，搅拌混合均匀；
第三步，再向混凝土搅拌机中加入柔性泡塑树脂、表面活性剂和发泡剂，混合均匀后得到路面面层混合料，然后将混合料倾倒在路基上，然后用压路机压制平整。
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