CN110305492A - 一种固化后强度提高的乳化沥青 - Google Patents

Abstract

本申请将缓释胶囊分散于水中得到添加剂混合液；将添加剂混合液添加至基础乳化沥青中，混合均匀，得到提高固化后沥青强度的乳化沥青；其中，缓释胶囊中含有能够破乳的破乳剂。本申请利用在乳化沥青中添加含有破乳剂的缓释胶囊，将破乳剂均匀分散于乳化沥青的体相中，在整个沥青体相中实现均匀同步释放破乳剂，加快了沥青小颗粒之间的团聚，并且提高固化后沥青材料的强度。

Description

一种固化后强度提高的乳化沥青

技术领域

本申请涉及一种固化后强度提高的乳化沥青，尤其涉及一种利用破乳剂与粘结剂提高固化后强度的乳化沥青。

背景技术

随着我国经济快速发展，道路的建设不断推进，作为道路建设的沥青材料的使用需求越来越多。相对于常规热拌沥青铺路技术，乳化沥青由于其能够在室温下施工的显著特点，能够降低施工难度，节约能源、材料，提高路面质量，扩大使用范围，因此，乳化沥青已经广泛应用于如防水、防腐、固沙等领域，其中用量最多的仍然是道路建设。乳化沥青技术是用机械把固体沥青变成微滴，并散布在含乳化剂的水溶液中。沥青小颗粒的表面被表面活性剂包围，表面活性剂亲油端与沥青小颗粒接触，亲水端与乳液中的水接触，由此，沥青小颗粒能够以微滴形式分散于含有乳化剂及其助剂的水溶液中。乳化沥青在使用后，沥青小颗粒经过破乳后重新团聚形成体相材料实现固化，该过程决定了乳化沥青在固化后的强度。沥青路面出现的剥落、开裂、坑槽、车辙等缺陷基本都与该过程有直接关系。在乳化沥青固化过程中，水的蒸发、温度变化导致的颗粒界面收缩等因素都可能导致沥青小颗粒之间产生微小的裂纹，如果沥青小颗粒在团聚时存在微小的裂纹，则必然影响固化后的沥青强度，微观上的微小裂纹不断增大最终导致沥青路面宏观病害的出现。因此，减少沥青小颗粒团聚时产生的缺陷有利于提高固化后的沥青强度。

本申请基于上述认识提出一种有利于乳化沥青材料中沥青小颗粒相互之间团聚的方法，通过促进沥青小颗粒之间的团聚以减少沥青小颗粒之间的缺陷，从而能够提高固化后沥青的强度。

发明内容

本申请提供一种固化后强度提高的乳化沥青，利用在乳化沥青中添加含有破乳剂的缓释胶囊，使得破乳剂在乳化沥青固化过程中不断释放，在整个沥青体相中实现均匀同步释放破乳剂，加快了沥青小颗粒之间的团聚，避免表面活性剂对沥青小颗粒结合的阻碍，众多沥青小颗粒几乎在相同时段破乳，减少了沥青小颗粒之间过快或过慢结合导致产生的缺陷，从而提高固化后沥青材料的强度。进一步，本申请引入能够缓慢释放的粘结剂，使得粘结剂能够在整个固化过程中缓慢释放，将沥青小颗粒粘结，进一步减少沥青小颗粒之间的表面缺陷，从而进一步提高固化后沥青材料的强度。具体技术方案如下：

一种固化后强度提高的乳化沥青，其通过如下步骤制备：

将缓释胶囊分散于水中得到添加剂混合液；

将添加剂混合液添加至基础乳化沥青中，混合均匀，得到提高固化后沥青强度的乳化沥青；

其中，缓释胶囊中含有能够破乳的破乳剂。

优选的，固化后强度提高的乳化沥青中，缓释胶囊质量含量为0.1％-10％，添加剂混合液与基础乳化沥青质量比为5-20:95-80。

优选的，缓释胶囊的壁材溶解于破乳剂的溶液中得到混合液，将该混合液通过针头滴入凝胶浴中，得到含有破乳剂的溶液缓释胶囊。

优选的，缓释胶囊的壁材为海藻酸钠，破乳剂溶液SP型破乳剂、AP型破乳剂、AE型破乳剂或AR型破乳剂的水溶液，优选聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚水溶液，凝胶浴为氯化钙溶液。

优选的，破乳剂溶液的质量浓度为1-5％。

优选的，在缓释胶囊之后，将吸附有粘结剂的多孔材料和吸附有固化剂的多孔材料分散于水中制备添加剂混合液。

优选的，固化后强度提高的乳化沥青中，吸附有粘结剂的多孔材料的质量含量为1-5％，吸附有固化剂的多孔材料的质量含量为1-5％。

优选的，将粘结剂溶解水中，加入多孔材料充分搅拌吸附后过滤干燥得到吸附有粘结剂的多孔材料；将固化剂溶解水中，加入多孔材料充分搅拌吸附后过滤干燥得到吸附有固化剂的多孔材料。

优选的，多孔材料为活性碳、分子筛等材料；粘结剂为水溶性环氧树脂；固化剂为间苯二甲胺、二亚乙基三胺、四亚乙基五胺等多元胺。

优选的，基础乳化沥青的质量固含量为60-70％。

有益效果：

(1)本申请将含有破乳剂的缓释胶囊均匀分散于乳化沥青中，在乳化沥青开始固化后，缓释胶囊均匀的分散于沥青小颗粒之间，在整个沥青体相中各个位置都均匀的开始释放破乳剂，使得所有沥青小颗粒几乎同步进行破乳而进行结合，不仅缩短了沥青小颗粒的结合过程，而且所有沥青小颗粒同步进行团聚减少了缺陷出现了概率，其进一步使得固化后的沥青在各个位置上的强度分布更加均匀。如果直接在基础乳化沥青中加入破乳剂，则乳化沥青材料在使用前就开始固化，导致乳化沥青难以高效应用，即使应用也会造成固化后的沥青的强度分布严重不均匀。

(2)本申请进一步加入了含粘结剂和固化剂的多孔材料，使得吸附了粘结剂和固化剂的多孔材料在加入基础乳化沥青分散均匀后开始缓慢释放粘结剂和固化剂，多孔材料均匀的分散于沥青小颗粒之间，通过缓慢释放的粘结剂和固化剂与不同的沥青小颗粒表面之间粘结，能够避免温度的变化造成不同沥青小颗粒表面离散的情况，从而能够进一步提高固化后的沥青强度，而且粘结剂均匀存在于固化后的沥青的体相中，该粘结作用能够抑制沥青产生或扩大裂纹。相对于直接将粘合剂添加于乳化沥青中，本申请粘结剂分散更均匀，避免了部分沥青中粘结剂过多、而另一部分粘结剂过少而导致的沥青整体性能不均匀。

具体实施方式

以下对本发明的技术方案及优点做出更加详细的解释和说明。应当理解的是，说明书及具体实施方式中所呈现的内容，仅仅为了更加清楚地说明本发明的技术方案及其优点，并不对本发明的保护范围构成限制。本领域技术人员能够在说明书公开内容的基础上，针对各种合理的变换得到变化后的技术方案，只要不脱离本发明的精神，各种变化后的技术方案均包括在本发明的保护范围之内。

实施例1

将5g缓释胶囊分散于8g水中得到添加剂混合液；

将添加剂混合液添加至87g基础乳化沥青(固含量60％)中，混合均匀，得到提高固化后沥青强度的乳化沥青；

其中，10g海藻酸钠溶解于1L的2.5％聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚的水溶液中得到混合液，将该混合液通过0.2mm的针头滴入2％的氯化钙的凝胶浴中，得到含有破乳剂的溶液缓释胶囊。

实施例2

将0.5g缓释胶囊分散于5.5g水中得到添加剂混合液；

将添加剂混合液添加至94g基础乳化沥青(固含量60％)中，混合均匀，得到提高固化后沥青强度的乳化沥青；

其中，5g海藻酸钠溶解于1L的5％聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚的水溶液中得到混合液，将该混合液通过0.2mm的针头滴入2％的氯化钙的凝胶浴中，得到含有破乳剂的溶液缓释胶囊。

实施例3

将10g缓释胶囊分散于10g水中得到添加剂混合液；

将添加剂混合液添加至80g基础乳化沥青(固含量60％)中，混合均匀，得到提高固化后沥青强度的乳化沥青；

其中，15g海藻酸钠溶解于1L的1％聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚的水溶液中得到混合液，将该混合液通过0.2mm的针头滴入2％的氯化钙的凝胶浴中，得到含有破乳剂的溶液缓释胶囊。

实施例4

与实施例1相同，在制备添加剂混合液时再加入2g含粘结剂的多孔材料、2g含固化剂的多孔材料。

其中，将水性环氧树脂溶解水中制备1％含量的溶液，加入分子筛(ZSM-5)充分搅拌吸附后过滤干燥得到吸附有粘结剂的多孔材料；将间苯二甲胺溶解水中，加入分子筛(ZSM-5)充分搅拌吸附后过滤干燥得到吸附有固化剂的多孔材料。

对比例1

与实施例1相同，但不添加缓释胶囊。

对比例2

与实施例1相同，但采用聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚的水溶液代替缓释胶囊直接加入基础乳化沥青中。

将制备好的固化后强度提高的乳化沥青倒入长方体模具中，在25℃下烘干15h，得到固化的沥青。将该固化的沥青脱模，进行劈裂强度测试。

表1劈裂强度测试结果

样品	劈裂强度(MPa)
		实施例1	2.17
实施例2	2.03
		实施例3	2.28
实施例4	2.54
		对比例1	1.44
对比例2	0.37

将制备好的固化后强度提高的乳化沥青和相同级配的石料按照最佳油石比形成沥青混合料，并制成Φ100×100mm的圆柱体试件，在60℃条件下进行抗剪切强度测试，结果见表2。

表2剪切强度测试结果

样品	极限抗剪强度(MPa)
		实施例1	1.06
实施例2	0.99
		实施例3	1.15
实施例4	1.18
		对比例1	0.72
对比例2	0.59

通过比较实施例1-3和对比例1可以发现，本申请的技术方案能够将固化后的沥青强度大幅度的提高，说明本申请将破乳剂均匀分散在沥青材料的体相中，通过共同释放破乳剂实现了几乎所有沥青小颗粒的同步破乳过程，使得沥青小颗粒几乎在相同的时间内实现破乳，然后共同进行团聚，减少了团聚的时间，同时减小了沥青小颗粒团聚中产生缺陷的概率，由此，提高了固化后沥青的强度。通过比较实施例1和对比例2可以发现，如果将破乳剂直接加入乳化沥青中将直接将乳化沥青的体系破坏，与破乳剂接触的沥青小颗粒先进行团聚，而未接触破乳剂的沥青小颗粒还被表面活性剂包裹而无法团聚。在进行对比例2时，如果搅拌均匀，则直接出现了分层现象，无法实现将乳化沥青倒入模具，只能在加入破乳剂后尽快将乳化沥青倒入模具才能实现沥青的固化，但其劈裂强度严重下降。通过比较实施例1与实施例4可以发现，使粘结剂和固化剂均匀分散在沥青体相中能够有助于沥青小颗粒之间的结合，减少或避免沥青小颗粒之间出现界面分离导致的缺陷，从而能够进一步提高固化后沥青材料的整体强度。采用相同的级配，不同的乳化沥青成型的混合料，其剪切强度试验结果也体现出类似的规律。进一步说明了本发明的效果。

本申请利用在乳化沥青中添加含有破乳剂的缓释胶囊，将破乳剂均匀分散于乳化沥青的体相中，在整个沥青体相中实现均匀同步释放破乳剂，加快了沥青小颗粒之间的团聚，从而提高固化后沥青材料的强度。进一步，本申请引入能够缓慢释放的粘结剂，使得粘结剂能够在整个固化过程中缓慢释放，将沥青小颗粒粘结，进一步减少沥青小颗粒之间的表面缺陷，从而进一步提高固化后沥青材料的强度。

虽然本发明内容包括具体的实施例，但是对本领域的技术人员明显的是在不偏离本权利要求和其等同技术方案的发明要点和范围的情况下，可以对这些实施例做出各种形式上和细节上的替换或变动。本文中描述的实施例应被认为只在说明意义上，并非为了限制的目的。在每一个实施例中的特征和方面的描述被认为适用于其他实施例中的相似特征和方面。因此，本发明的范围不应受到具体的描述的限定，而是受权利要求技术方案的限定，并且在本权利要求和其等同物的范围内的所有变化被解释为包含在本发明的技术方案之内。

Claims (10)

1.一种固化后强度提高的乳化沥青，其通过如下步骤制备：

将缓释胶囊分散于水中得到添加剂混合液；

将添加剂混合液添加至基础乳化沥青中，混合均匀，得到提高固化后沥青强度的乳化沥青；

其中，缓释胶囊中含有能够破乳的破乳剂。

2.根据权利要求1所述的固化后强度提高的乳化沥青，固化后强度提高的乳化沥青中，缓释胶囊质量含量为0.1％-10％，添加剂混合液与基础乳化沥青质量比为5-20:95-80。

3.根据权利要求1所述的固化后强度提高的乳化沥青，缓释胶囊的壁材溶解于破乳剂的溶液中得到混合液，将该混合液通过针头滴入凝胶浴中，得到含有破乳剂的溶液缓释胶囊。

4.根据权利要求3所述的固化后强度提高的乳化沥青，缓释胶囊的壁材为海藻酸钠，破乳剂溶液SP型破乳剂、AP型破乳剂、AE型破乳剂或AR型破乳剂的水溶液，优选聚氧乙烯聚氧丙烯十八醇醚水溶液，凝胶浴为氯化钙溶液。

5.根据权利要求4所述的固化后强度提高的乳化沥青，破乳剂溶液的质量浓度为1-5％。

6.根据权利要求1所述的固化后强度提高的乳化沥青，在缓释胶囊之后，将吸附有粘结剂的多孔材料和吸附有固化剂的多孔材料分散于水中制备添加剂混合液。

7.根据权利要求6所述的固化后强度提高的乳化沥青，固化后强度提高的乳化沥青中，吸附有粘结剂的多孔材料的质量含量为1-5％，吸附有固化剂的多孔材料的质量含量为1-5％。

8.根据权利要求7所述的固化后强度提高的乳化沥青，将粘结剂溶解水中，加入多孔材料充分搅拌吸附后过滤干燥得到吸附有粘结剂的多孔材料；将固化剂溶解水中，加入多孔材料充分搅拌吸附后过滤干燥得到吸附有固化剂的多孔材料。

9.根据权利要求8所述的固化后强度提高的乳化沥青，多孔材料为活性碳、分子筛等材料；粘结剂为水溶性环氧树脂；固化剂为间苯二甲胺、二亚乙基三胺、四亚乙基五胺等多元胺。

10.根据权利要求1所述的固化后强度提高的乳化沥青，基础乳化沥青的质量固含量为60-70％。