CN110294942A

CN110294942A - 冷拌彩色沥青胶结料及其制备方法

Info

Publication number: CN110294942A
Application number: CN201910498920.3A
Authority: CN
Inventors: 董鹏飞; 张卓然
Original assignee: Yuzhi Environmental Protection Technology (shenzhen) Co Ltd
Current assignee: China Railway ninth Bureau Group No.3 Construction Co., Ltd; YUZHI ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY (SHENZHEN) Co.,Ltd.
Priority date: 2019-06-10
Filing date: 2019-06-10
Publication date: 2019-10-01
Anticipated expiration: 2039-06-10
Also published as: CN110294942B

Abstract

一种冷拌彩色沥青胶结料及其制备方法，该冷拌彩色沥青胶结料包括以下质量分数的组分：改性沥青、增粘剂、糠醛、溶剂、改性无机纳米增强剂以及改性彩色颜料，其中：改性无机纳米增强剂包括表面改性剂和任选的纳米碳酸钙、纳米二氧化硅或纳米二氧化钛，表面改性剂为十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠或铝酸酯偶联剂；改性彩色颜料包括无机颜料、阴离子表面活性剂和多孔材料。本发明既提高了无机物与沥青的相容性，进而提高了胶结料的拉伸强度和断裂延长率；又提高了颜料的化学稳定性，使彩色沥青混凝土不容易出现变色和脱色问题。

Description

冷拌彩色沥青胶结料及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路铺装材料技术领域，尤其涉及一种冷拌彩色沥青胶结料及其制备方法。

背景技术

随着经济的快速发展、城镇化的发展，对公路道路以及城市道路等基础建设的需求也逐年增大，同时人们对城市道路材料的环保性、舒适度提出了更高的要求。冷拌彩色沥青胶结料拥有低碳、环保、施工方便、噪声小、舒适性高、引导性强等优点，目前广泛应用于停车场、公园、人行道、自行车道、小区道路、广场等观赏性非机动车道路面和城市道路的铺装。

相比传统的热拌沥青路面，冷拌彩色沥青路面采用常温拌合和铺装，因此不仅不会产生大量的黑烟和废料污染环境，而且不需要对胶结料和集料进行加热，可大幅度降低施工过程的能耗，同时不受搅拌站距离限制。采用不同颜色的冷拌沥青铺设的彩色路面来引导车流和人流，有利于美化城市、改善道路环境和提高行车安全性。

这些良好的性能和优点使得冷拌彩色沥青胶结料的研究成为路面铺装材料热点。然而，由于冷拌彩色沥青胶结料技术在中国起步较晚，技术难度较大，特别在材料力学性能增强上、颜料粘结力上还没有突破，还普遍存在早期强度较低，抗车辙性差，水稳定性较差，耐久性差，颜料粘结力差易脱色等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种冷拌彩色沥青胶结料的制备方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少一种。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

作为本发明的一个方面，提供了一种冷拌彩色沥青胶结料，按质量分数计包括以下组分：改性沥青60.75～84.20％、增粘剂2.55～5.50％、糠醛1.25～3.50％、溶剂10.25～28.50％、改性无机纳米增强剂0.5～2.50％以及改性彩色颜料1.25～3.50％，其中：

所述改性无机纳米增强剂包括质量比为1～5∶100的表面改性剂和任选的纳米碳酸钙、纳米二氧化硅或纳米二氧化钛，所述表面改性剂为十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠或铝酸酯偶联剂；

所述改性彩色颜料包括质量比为(20～50)∶(1～9)∶100的无机颜料、阴离子表面活性剂和多孔材料。

作为本发明的另一个方面，提供了一种如上所述的冷拌彩色沥青胶结料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将多孔材料的水分散液加热后，加入阴离子表面活性剂和无机颜料，充分搅拌后过滤、干燥，制得改性彩色颜料；

步骤2：将任选的纳米碳酸钙、纳米二氧化硅或纳米二氧化钛加入分散剂中均匀分散后，加入表面改性剂，然后进行加热、搅拌，蒸发去除分散剂，制得改性无机纳米增强剂；

步骤3：向脱色沥青中加入任选的SBS树脂、丁苯橡胶或聚丁二烯橡胶，加热溶胀后，进行胶体磨研磨，得到改性沥青；

步骤4：向所述改性沥青中加入糠醛、溶剂和增粘剂，进行加热搅拌后，再加入所述改性无机纳米增强剂和改性彩色颜料，继续加热搅拌，经自然冷却后制得冷拌彩色沥青；

其中，步骤1至3的执行无先后之分。

基于上述技术方案，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提出的冷拌彩色沥青胶结料制备方法采用表面改性，提高了无机物与沥青的相容性，因此提高了胶结料的拉伸强度和断裂延长率。可提高透水沥青混凝土粘结力和早期强度、抗车辙性。

(2)本发明将颜料固定在多孔材料的孔道里，提高了颜料的化学稳定性；将多孔材料进行表面改性，提高了颜料与沥青、增粘剂等组分的作用力，使彩色沥青混凝土不容易出现变色和脱色问题。

(3)本发明采用无毒或低毒的溶剂替代现有冷拌沥青胶结料中毒性大、易致癌的溶剂，改善了施工人员的工作环境。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。

本发明公开了一种冷拌彩色沥青胶结料及其制备方法，通过改性增强了胶结料内各组分之间的作用力，解决了现有的冷拌彩色沥青混凝土早期强度较低、抗车辙性差、水稳定性较差、耐久性差、沥青与颜料粘结力差易脱色等问题，同时采用无毒或低毒溶剂替代现有毒性大、易致癌的溶剂，提高施工人员的施工环境。

具体地，本发明提供了一种冷拌彩色沥青胶结料，按质量分数计包括以下组分：改性沥青60.75～84.20％、增粘剂2.55～5.50％、糠醛1.25～3.50％、溶剂10.25～28.50％、改性无机纳米增强剂0.5～2.50％以及改性彩色颜料1.25～3.50％，其中：

改性无机纳米增强剂包括质量比为1～5∶100的表面改性剂和任选的纳米碳酸钙、纳米二氧化硅或纳米二氧化钛；改性彩色颜料包括质量比为(20-50)∶(1～9)∶100的无机颜料、脂肪酸钠改性剂和多孔材料。其中表面改性剂为十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠或铝酸酯偶联剂。

其中，改性无机纳米增强剂通过以下步骤制备：将任选的纳米碳酸钙、纳米二氧化硅或纳米二氧化钛加入分散剂中均匀分散后，加入表面改性剂，然后进行加热、搅拌，蒸发去除分散剂，制得改性无机纳米增强剂。进一步地，分散剂为醇类、硬脂酰胺类，优选乙醇。

其中，改性彩色颜料通过以下步骤制备：将多孔材料的水分散液加热后，加入脂肪酸钠改性剂和无机颜料，充分搅拌后过滤、干燥，制得改性彩色颜料。

其中，以冷拌彩色沥青胶结料的总质量为100％，改性沥青包括脱色沥青40.50～50.58％和任选的SBS树脂、丁苯橡胶或聚丁二烯橡胶20.25～35.35％。

其中，以增粘剂的总质量为100％，增粘剂包括以下组分：环氧树脂15.25～45.55％、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(VAE乳液)18.27～48.27％、聚氯乙烯或聚丙烯10.52～20.50％、醋酸乙烯10.52～20.50％、糠醛0.25～0.95％以及邻苯二甲酸二丁酯0.15～0.85％。

其中，溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸酯或甲基异丁基甲酮等无毒或低毒溶剂。

其中，无机颜料为氧化铁红(Fe₂O₃)、氧化铁黄(Fe₂O₃，别名羟基铁)或氧化铬绿(Cr₂O₃)等；多孔材料为分子筛或硅藻土等；阴离子表面活性剂例如为硬质酸钠等。

此外，本发明还提供了一种如上所述的冷拌彩色沥青胶结料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将多孔材料的的水分散液加热后，加入阴离子表面活性剂和无机颜料，充分搅拌后过滤、干燥，制得改性彩色颜料；作为优选，加热该乳液至80℃，搅拌时间为15～45分钟。

步骤2：将任选的纳米碳酸钙、纳米二氧化硅或纳米二氧化钛加入分散剂中均匀分散后，加入表面改性剂，然后进行加热、搅拌，蒸发去除分散剂，制得改性无机纳米增强剂；作为优选，以乙醇作为分散剂，加热温度为60～80℃，搅拌时间为1～2小时。

步骤3：向脱色沥青中加入任选的SBS树脂、丁苯橡胶或聚丁二烯橡胶，加热溶胀后，进行胶体磨研磨，得到改性沥青；作为优选，在160～180℃进行溶胀0.5～1.5小时，升温至170～185℃进行胶体磨研磨。

步骤4：向改性沥青中加入糠醛、溶剂和增粘剂，进行加热搅拌后，再加入改性无机纳米增强剂和改性彩色颜料，继续加热搅拌，经自然冷却后制得冷拌彩色沥青；作为优选，两次加热搅拌操作的温度分别为80～110℃，搅拌时间分别为1.5～2小时。

其中，步骤1至3的执行无先后之分。

其中，步骤4中，增粘剂通过以下步骤制得：向环氧树脂中加入VAE乳液总量的20％～70％，待环氧树脂完全溶解后，搅拌加入聚氯乙烯或聚丙烯、醋酸乙烯、糠醛、邻苯二甲酸二丁酯和剩余的VAE乳液。作为优选，加热温度为100～110摄氏度，搅拌时间为1.5小时～4.5小时。

以下列举具体实施例来对本发明的技术方案作进一步说明：

实施例1

本实施例冷拌彩色透水沥青胶结料的制备方法包括以下步骤：

第一步制备改性彩色颜料

颜料采用氧化铁红(Fe₂O₃)。将70g分子筛分散在水中制成乳液充分搅拌并加热至80℃，然后添加3g脂肪酸钠改性剂，再充分搅拌3min，然后加入27g氧化铁红(Fe₂O₃)，搅拌30min，然后过滤，将滤饼在105℃下烘干，作为改性彩色颜料。

第二步制备改性无机纳米增强剂

以乙醇作为分散剂，将80g纳米碳酸钙加入200mL乙醇中，充分搅拌使纳米碳酸钙分散均匀，然后向纳米碳酸钙乳液中加入2.4g十二烷基苯磺酸钠，并升温80℃，并搅拌1.5h，将70～85％的乙醇蒸发掉，制得改性无机纳米增强剂，备用。

第三步制备增粘剂

首先将35.77g环氧树脂加入搅拌罐内，然后加入15.31g VAE乳液(醋酸乙烯-乙烯共聚乳液)，待环氧树脂完全溶解，启动搅拌装置，再加入12.52g聚氯乙烯、12.52g醋酸乙烯、0.57g糠醛、0.36g邻苯二甲酸二丁酯和22.96g VAE乳液，将混合溶液加热至100℃，搅拌3h得均匀浆体，备用。

第四步制备改性沥青

将62.68g脱色沥青加热到160～180℃，加入37.32gSBS树脂，并在160～180℃下进行溶胀0.5～1.5h，然后升温至170～185℃，采用胶体磨研磨，制得改性沥青。

第五步制备冷拌彩色沥青胶结料

向67.94g改性沥青加入1.91g糠醛和22.49g丙二醇甲醚醋酸酯，随后向胶体中加入3.83g增粘剂，控制温度在100℃搅拌2小时，再分别加入1.91g改性无机纳米增强剂和1.91g改性彩色颜料，再搅拌2h，自然冷却制备成冷拌彩色沥青胶结料。

本实施例中，如表1中所示，冷拌彩色沥青胶结料各项原料质量分数为：脱色沥青42.58％，SBS25.36％，增粘剂3.83％，糠醛1.91％，丙二醇甲醚醋酸酯22.49％，改性无机纳米增强剂1.91％，改性彩色颜料1.91％。

实施例2至3

与实施例1的制备方法类似，实施例2至3采用表1中所示用量的原料，进行冷拌彩色沥青胶结料的制备。

对比例1至3

与实施例1的制备方法类似，其中，对比例1添加的无机纳米增强剂未进行改性，对比例2彩色颜料未改性，也未添加多孔材料，对比例3未添加增粘剂。

表1

由表1数据可知，分别对彩色颜料、无机纳米增强剂进行改性后，有助于提高冷拌彩色沥青胶结料的拉伸强度和断裂伸长率，并且通过对比发现，改性后的彩色沥青混凝土不容易出现变色和脱色问题。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种冷拌彩色沥青胶结料，按质量分数计包括以下组分：改性沥青60.75～84.20％、增粘剂2.55～5.50％、糠醛1.25～3.50％、溶剂10.25～28.50％、改性无机纳米增强剂0.5～2.50％以及改性彩色颜料1.25～3.50％，其中：

2.根据权利要求1所述的冷拌彩色沥青胶结料，其特征在于，所述改性无机纳米增强剂通过以下步骤制备：

将所述任选的纳米碳酸钙、纳米二氧化硅或纳米二氧化钛加入分散剂中均匀分散后，加入所述表面改性剂，然后进行加热、搅拌，蒸发去除分散剂，制得所述改性无机纳米增强剂。

3.根据权利要求2所述的冷拌彩色沥青胶结料，其特征在于，所述分散剂为醇类、硬脂酰胺类，优选为乙醇。

4.根据权利要求1所述的冷拌彩色沥青胶结料，其特征在于，所述改性彩色颜料通过以下步骤制备：

将所述多孔材料的水分散液加热后，加入所述阴离子表面活性剂和无机颜料，充分搅拌后过滤、干燥，制得所述改性彩色颜料。

5.根据权利要求1所述的冷拌彩色沥青胶结料，其特征在于，以所述冷拌彩色沥青胶结料的总质量为100％，所述改性沥青包括40.50～50.58％的脱色沥青和20.25～35.35％的任选的SBS树脂、丁苯橡胶或聚丁二烯橡胶。

6.根据权利要求1所述的冷拌彩色沥青胶结料，其特征在于，以所述增粘剂的总质量为100％，所述增粘剂包括以下组分：环氧树脂15.25～45.55％、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液18.27～48.27％、聚氯乙烯或聚丙烯10.52～20.50％、醋酸乙烯10.52～20.50％、糠醛0.25～0.95％以及邻苯二甲酸二丁酯0.15～0.85％。

7.根据权利要求1所述的冷拌彩色沥青胶结料，其特征在于，所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸酯或甲基异丁基甲酮。

8.根据权利要求1所述的冷拌彩色沥青胶结料，其特征在于，所述无机颜料为氧化铁红、氧化铁黄或氧化铬绿；所述阴离子表面活性剂为硬质酸钠；所述多孔材料为分子筛或硅藻土。

9.一种如权利要求1至8任意一项所述的冷拌彩色沥青胶结料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

其中，步骤1至3的执行无先后之分。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤4中，所述增粘剂通过以下步骤制得：

向环氧树脂中加入醋酸乙烯-乙烯共聚乳液总量的20％～70％，待环氧树脂完全溶解后，搅拌加入聚氯乙烯或聚丙烯、醋酸乙烯、糠醛、邻苯二甲酸二丁酯和剩余的醋酸乙烯-乙烯共聚乳液。