CN110452551A - 一种高效沥青冷补液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效沥青冷补液，属于沥青路面用材料技术领域。本发明添加了含有聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素、瓜尔胶的稠化剂，使得矿料颗粒料间不易发生分离，也使混合料构成的整体与原表面具有较高的粘着力而不易发生剥离、脱落。对竹笋和秸秆的碎料进行不同温度的水热作用，并加入液氮极速冷却并高压处理，能够很好地提高内部契合效果，提升初始强度，强化内部的嵌挤锁结效果。对纤维源成分竹笋、秸秆进行多重处理，提升其强度，通过对环氧树脂等组分的混捏、压制、煅烧等作用，进一步提升内部强度。本发明解决了目前常用沥青冷补液往往初始强度不高，不能快速提高强度，易出现松散、脱落的问题。

Description

一种高效沥青冷补液
技术领域
本发明属于沥青路面用材料技术领域，具体涉及一种高效沥青冷补液。
背景技术
沥青混凝土路面由于具有良好的力学强度、耐久性和行车舒适性能，成为高级公路的主要路面形式。随着车流量和交通载荷大量增加，由于长期受到繁重轴载负荷的反复碾压，以及自然环境中风霜雨雪侵蚀、不断变化的高低气温影响，或者自然灾害冲击或交通事故损害等，导致沥青混凝土路面在使用过程中出现各种各样的局部破损，如裂缝、松散、剥落、坑洞等，一方面影响路面行车的舒适性，带来极大的安全隐患，另一方面也会使地表雨水通过破损处渗入路基，降低路基的强度和稳定性，影响整段高级公路的使用寿命。
沥青路面长年遭受风吹、雨淋、日晒、冻融等自然环境的损伤，使沥青路面和矿物粒料不断有物理和化学的变化，逐渐降低其适应气候变化的能力。随着交通量的猛增，行车荷载的超重，在重负荷载反复碾压下，使局部承受强度低的路面形成开裂和破坏，而许多坑洼或坑槽也伴随开裂而生。路面坑槽的产生，降低行车速度、舒适性及安全性，因而要及时对路面产生的坑槽进行修补，做到路面的及时养护，延长道路的使用寿命。
冷补沥青混合料的成型机理沥青冷补材料的强度形成过程和热沥青混合料的强度形成过程有所不同，热沥青混合料用的沥青是热塑性的，而冷补沥青混合料的沥青是经过改性的，己经不是完全的热塑性。冷补混合料的强度形成有一个缓慢的过程，在摊铺，碾压时具可塑性、流动性，能被挤压至坑槽中不规则的地方。在行车和空气的作用下使一部分溶剂挥发，沥青逐步变稠，冷补混合料颗粒之间的分布更加紧密，空隙率减少，矿料相互的黏结更牢固。混合料的密度增大，对路面软的感觉会逐渐消失，这一过程需要7~10天时间。此后强度还会逐步增加，经过三个月左右的时间，其变形和强度会逐步稳定，达到或超过热沥青混合料冷却后的性能。
冷补混合料的强度由两部分构成：一是由于改性沥青自身的黏结性和黏附性及与矿料相互作用而形成的混合料的内聚力和黏附力所构成的。它们使得矿料颗粒料间不易分离，形成整体，也使混合料与原表面要有较高的粘着力而不易剥离、推移。二是混合料经碾压后由于矿料颗粒间的嵌挤锁结作用而形成的混合料的内摩擦阻力。冷补料这两部分力就构成其初期强度，并足以抵抗车辆荷载的作用。
目前针对沥青路面出现的坑洞、坑槽主要采用热拌沥青混合料、乳化沥青混合料和冷再生混合料进行修补。采用这几种方式修补存在受季节、施工条件等限制，不仅施工成本高、施工压实工艺难度大、施工需要加热造成环境污染，而且修补质量存在严重缺陷，往往修补后不到3个月就再次破损。
普通冷补液，往往初始强度不高，后期因为稀释剂挥发缓慢，由于不能快速形成强度，在开放交通后，容易再次出现松散、脱落等病害，使用耐久性较差，只能作为病害的临时处治措施。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前常用沥青冷补液往往初始强度不高，不能快速提高强度，易出现松散、脱落的问题，提供一种高效沥青冷补液。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种高效沥青冷补液，按重量份数计，取60~80份石油沥青、5~8份环己酮、3~7份二甲苯、7~13份萜烯树脂、1~4份十二烷基苯磺酸钠、2~5份辅料、1~4份隔离剂、30~50份复合冷补基料、15~25份改性环氧树脂。
所述复合冷补基料的制备方法，包括如下步骤：
（1）于35~55℃，按质量比10：4~7取异佛尔酮二异氰酸酯、胺试剂混合搅拌，得混料，取混料按质量比1：0.5：3~6加入添加剂、石油醚混合，超声分散，离心，收集离心物冷冻粉碎过筛，收集过筛颗粒按质量比8~12：2~4：1加入硅酸钙、稠化剂混合，按球料质量比20~30：1加入氧化锆球磨珠，球磨，得球磨料；
（2）按质量比3~7：1取竹笋、秸秆粉碎过筛，收集过筛颗粒按质量比1：4~8加入水于30~45℃混合搅拌，升温至65~80℃，加入过筛颗粒质量60~80%的液氨，密封加压至3.8~5.4MPa，升温至80~90℃，保温保压处理，泄压，出料，得高压处理料，按质量比1：2~5：8取高压处理料、球磨料、试剂混合搅拌，减压浓缩，即得复合冷补基料。
所述步骤（1）中的添加剂：按质量比3：1：3~6：0.5取甲基硅油、氮化硼、竹纤维、无水乙醇混合研磨，即得添加剂。
所述步骤（1）中的胺试剂：按质量比5：1~3取乙二胺、环己胺混合，即得胺试剂。
所述步骤（1）中的稠化剂：按质量比5：1~2：1取聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素、瓜尔胶混合，即得稠化剂。
所述步骤（2）中的试剂：按质量比7~12：5取柠檬酸溶液、没食子酸混合，即得试剂。
所述改性环氧树脂的制备：按质量比5~8：1：1~3取环氧树脂、石墨、预处理风化煤混捏，得糊料，取糊料高压室温成型，得成型料，取成型料以500~700℃热处理，冷却，即得改性环氧树脂。
所述预处理风化煤：取风化煤按质量比1：5~8加入酒石酸溶液混合搅拌，过滤，取滤饼按质量比1：6~10加入NaOH溶液混合搅拌，过滤，取滤渣干燥，即得预处理风化煤。
所述隔离剂：按质量比2~5：1：3取白炭黑、碳酸钙、滑石粉混合，即得隔离剂。
所述辅料：按质量比2~5：1取猪骨粉、粘土混合，即得辅料。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以异佛尔酮二异氰酸酯、胺试剂相作用制聚脲化合物，构建颗粒状皂结构，相互交织成纤维状结构可与竹纤维相配合与氮化硼微粒之间构成桥连，填充其空隙，形成嵌挤锁结作用提高本沥青冷补液的内摩擦阻力，提升应用强度，添加了含有聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素、瓜尔胶的稠化剂，调节沥青自身的黏结性和黏附性及与矿料相互作用而形成的混合料的内聚力和黏附力，使得矿料颗粒料间不易发生分离，也使混合料构成的整体与原表面具有较高的粘着力而不易发生剥离、脱落；
（2）本发明对竹笋和秸秆的碎料进行不同温度的水热作用，并加入液氮极速冷却并高压处理，使得碎料中的部分木质素、半纤维素水解、纤维素的结晶度降低，增加了其比表面积，并与有机酸试剂混合，通过一系列的作用使得碎料纤维成分，吸收热能，并在水热作用以及有机羧酸作用下的水解，水解作用可促使糠醛产生，而产生的糠醛会在后续作用下和竹笋、秸秆表面的羟基接触，发生交联反应，构成具有复杂大分子网络结构的化合物，其具有巨大的比表面积，能够很好地提高内部契合效果，提升初始强度，另外，采用环氧树脂、石墨等为原料制改性环氧树脂，进行了混捏糊料、高压压制、煅烧作用使得其中的芳环C-H、羰基、羟基等基团减少，生成多苯稠环结构，强化内部的嵌挤锁结效果，能够很好的提高初始强度，并且不易发生脱落的问题；
（3）本发明以异佛尔酮二异氰酸酯、胺试剂相作用制聚脲化合物，结合竹纤维、氮化硼微粒等在内聚力、黏附力方面提升沥青的强度，对纤维源成分-竹笋、秸秆进行多重处理，并与有机酸发生作用，进一步构成大分子网络体系结构，提升其强度，通过对环氧树脂等组分的混捏、压制、煅烧等作用，进一步提升内部强度，本发明针对目前常用沥青冷补液往往初始强度不高，不能快速提高强度，易出现松散、脱落的问题，改善效果显著，具有很好的应用前景。
具体实施方式
添加剂：按质量比3：1：3~6：0.5取甲基硅油、氮化硼、过120目筛的竹纤维、无水乙醇于研钵混合，以250~450r/min研磨2~4h，即得添加剂。
胺试剂：按质量比5：1~3取乙二胺、环己胺混合，即得胺试剂。
稠化剂：按质量比5：1~2：1取聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素、瓜尔胶混合，即得稠化剂。
试剂：按质量比7~12：5取质量分数为15%的柠檬酸溶液、没食子酸混合，即得试剂。
预处理风化煤：取风化煤按质量比1：5~8加入质量分数为15%酒石酸溶液混合搅拌35~60min，过滤，取滤饼按质量比1：6~10加入质量分数为12%的NaOH溶液混合搅拌40~60min，过滤，取滤渣于65~80℃烘箱干燥3~5h，即得预处理风化煤。
隔离剂：按质量比2~5：1：3取白炭黑、碳酸钙、滑石粉混合，即得隔离剂。
辅料：按质量比2~5：1取猪骨粉、粘土混合，即得辅料。
复合冷补基料的制备方法，包括如下步骤：
（1）于35~55℃，按质量比10：4~7取异佛尔酮二异氰酸酯、胺试剂混合搅拌30~50min，得混料，取混料按质量比1：0.5：3~6加入添加剂、石油醚混合，移至超声波震荡仪，以50~65kHz频率超声分散20~40min后，移至离心机，以3000~5000r/min离心6~10min，收集离心物于-10℃冷冻粉碎机粉碎过120目筛，收集过筛颗粒按质量比8~12：2~4：1加入硅酸钙、稠化剂于球磨罐混合，按球料质量比20~30：1加入氧化锆球磨珠，以350~550r/min球磨2~4h，得球磨料；
（2）按质量比3~7：1取竹笋、秸秆于粉碎机粉碎过100目筛，收集过筛颗粒按质量比1：4~8加入水于30~45℃反应釜混合搅拌15~35min，升温至65~80℃，向反应釜中加入过筛颗粒质量60~80%的液氨，密封反应釜加压至3.8~5.4MPa，升温至80~90℃，保温保压处理10~18min，打开泄压阀，自然泄压至常压，出料，得高压处理料，按质量比1：2~5：8取高压处理料、球磨料、试剂混合搅拌35~60min，减压浓缩至恒重，即得复合冷补基料。
改性环氧树脂的制备：按质量比5~8：1：1~3取环氧树脂、石墨、预处理风化煤于混捏锅进行混捏15~35min，得糊料，取糊料于模具中，以6~9MPa压力下室温成型5~10min，得成型料，取成型料于马弗炉，以500~700℃热处理1~3h，随炉冷却至室温，即得改性环氧树脂。
一种高效沥青冷补液，按重量份数计，取60~80份石油沥青、5~8份环己酮、3~7份二甲苯、7~13份萜烯树脂、1~4份十二烷基苯磺酸钠、2~5份辅料、1~4份隔离剂、30~50份复合冷补基料、15~25份改性环氧树脂。
实施例1
添加剂：按质量比3：1：3：0.5取甲基硅油、氮化硼、过120目筛的竹纤维、无水乙醇于研钵混合，以250r/min研磨2h，即得添加剂。
胺试剂：按质量比5：1取乙二胺、环己胺混合，即得胺试剂。
稠化剂：按质量比5：1：1取聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素、瓜尔胶混合，即得稠化剂。
试剂：按质量比7：5取质量分数为15%的柠檬酸溶液、没食子酸混合，即得试剂。
预处理风化煤：取风化煤按质量比1：5加入质量分数为15%酒石酸溶液混合搅拌35min，过滤，取滤饼按质量比1：6加入质量分数为12%的NaOH溶液混合搅拌40min，过滤，取滤渣于65℃烘箱干燥3h，即得预处理风化煤。
隔离剂：按质量比2：1：3取白炭黑、碳酸钙、滑石粉混合，即得隔离剂。
辅料：按质量比2：1取猪骨粉、粘土混合，即得辅料。
复合冷补基料的制备方法，包括如下步骤：
（1）于35℃，按质量比10：4取异佛尔酮二异氰酸酯、胺试剂混合搅拌30min，得混料，取混料按质量比1：0.5：3加入添加剂、石油醚混合，移至超声波震荡仪，以50kHz频率超声分散20min后，移至离心机，以3000r/min离心6min，收集离心物于-10℃冷冻粉碎机粉碎过120目筛，收集过筛颗粒按质量比8：2：1加入硅酸钙、稠化剂于球磨罐混合，按球料质量比20：1加入氧化锆球磨珠，以350r/min球磨2h，得球磨料；
（2）按质量比3：1取竹笋、秸秆于粉碎机粉碎过100目筛，收集过筛颗粒按质量比1：4加入水于30℃反应釜混合搅拌15min，升温至65℃，向反应釜中加入过筛颗粒质量60%的液氨，密封反应釜加压至3.8MPa，升温至80℃，保温保压处理10min，打开泄压阀，自然泄压至常压，出料，得高压处理料，按质量比1：2：8取高压处理料、球磨料、试剂混合搅拌35min，减压浓缩至恒重，即得复合冷补基料。
改性环氧树脂的制备：按质量比5：1：1取环氧树脂、石墨、预处理风化煤于混捏锅进行混捏15min，得糊料，取糊料于模具中，以6MPa压力下室温成型5min，得成型料，取成型料于马弗炉，以500℃热处理1h，随炉冷却至室温，即得改性环氧树脂。
一种高效沥青冷补液，按重量份数计，取60份石油沥青、5份环己酮、3份二甲苯、7份萜烯树脂、1份十二烷基苯磺酸钠、2份辅料、1份隔离剂、30份复合冷补基料、15份改性环氧树脂。
实施例2
添加剂：按质量比3：1：4：0.5取甲基硅油、氮化硼、过120目筛的竹纤维、无水乙醇于研钵混合，以350r/min研磨3h，即得添加剂。
胺试剂：按质量比5：2取乙二胺、环己胺混合，即得胺试剂。
稠化剂：按质量比5：1.5：1取聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素、瓜尔胶混合，即得稠化剂。
试剂：按质量比10：5取质量分数为15%的柠檬酸溶液、没食子酸混合，即得试剂。
预处理风化煤：取风化煤按质量比1：7加入质量分数为15%酒石酸溶液混合搅拌47min，过滤，取滤饼按质量比1：8加入质量分数为12%的NaOH溶液混合搅拌50min，过滤，取滤渣于72℃烘箱干燥4h，即得预处理风化煤。
隔离剂：按质量比3：1：3取白炭黑、碳酸钙、滑石粉混合，即得隔离剂。
辅料：按质量比3：1取猪骨粉、粘土混合，即得辅料。
复合冷补基料的制备方法，包括如下步骤：
（1）于45℃，按质量比10：5取异佛尔酮二异氰酸酯、胺试剂混合搅拌40min，得混料，取混料按质量比1：0.5：5加入添加剂、石油醚混合，移至超声波震荡仪，以57kHz频率超声分散30min后，移至离心机，以4000r/min离心8min，收集离心物于-10℃冷冻粉碎机粉碎过120目筛，收集过筛颗粒按质量比10：3：1加入硅酸钙、稠化剂于球磨罐混合，按球料质量比25：1加入氧化锆球磨珠，以450r/min球磨3h，得球磨料；
（2）按质量比5：1取竹笋、秸秆于粉碎机粉碎过100目筛，收集过筛颗粒按质量比1：6加入水于37℃反应釜混合搅拌25min，升温至72℃，向反应釜中加入过筛颗粒质量70%的液氨，密封反应釜加压至4.6MPa，升温至85℃，保温保压处理14min，打开泄压阀，自然泄压至常压，出料，得高压处理料，按质量比1：3：8取高压处理料、球磨料、试剂混合搅拌47min，减压浓缩至恒重，即得复合冷补基料。
改性环氧树脂的制备：按质量比7：1：2取环氧树脂、石墨、预处理风化煤于混捏锅进行混捏25min，得糊料，取糊料于模具中，以8MPa压力下室温成型8min，得成型料，取成型料于马弗炉，以600℃热处理2h，随炉冷却至室温，即得改性环氧树脂。
一种高效沥青冷补液，按重量份数计，取70份石油沥青、6份环己酮、5份二甲苯、10份萜烯树脂、3份十二烷基苯磺酸钠、4份辅料、2份隔离剂、40份复合冷补基料、20份改性环氧树脂。
实施例3
添加剂：按质量比3：1：6：0.5取甲基硅油、氮化硼、过120目筛的竹纤维、无水乙醇于研钵混合，以450r/min研磨4h，即得添加剂。
胺试剂：按质量比5：3取乙二胺、环己胺混合，即得胺试剂。
稠化剂：按质量比5：2：1取聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素、瓜尔胶混合，即得稠化剂。
试剂：按质量比12：5取质量分数为15%的柠檬酸溶液、没食子酸混合，即得试剂。
预处理风化煤：取风化煤按质量比1：8加入质量分数为15%酒石酸溶液混合搅拌60min，过滤，取滤饼按质量比1：10加入质量分数为12%的NaOH溶液混合搅拌60min，过滤，取滤渣于80℃烘箱干燥5h，即得预处理风化煤。
隔离剂：按质量比5：1：3取白炭黑、碳酸钙、滑石粉混合，即得隔离剂。
辅料：按质量比5：1取猪骨粉、粘土混合，即得辅料。
复合冷补基料的制备方法，包括如下步骤：
（1）于55℃，按质量比10：7取异佛尔酮二异氰酸酯、胺试剂混合搅拌50min，得混料，取混料按质量比1：0.5：6加入添加剂、石油醚混合，移至超声波震荡仪，以65kHz频率超声分散40min后，移至离心机，以5000r/min离心10min，收集离心物于-10℃冷冻粉碎机粉碎过120目筛，收集过筛颗粒按质量比12：4：1加入硅酸钙、稠化剂于球磨罐混合，按球料质量比30：1加入氧化锆球磨珠，以550r/min球磨4h，得球磨料；
（2）按质量比7：1取竹笋、秸秆于粉碎机粉碎过100目筛，收集过筛颗粒按质量比1：8加入水于45℃反应釜混合搅拌35min，升温至80℃，向反应釜中加入过筛颗粒质量80%的液氨，密封反应釜加压至5.4MPa，升温至90℃，保温保压处理18min，打开泄压阀，自然泄压至常压，出料，得高压处理料，按质量比1：5：8取高压处理料、球磨料、试剂混合搅拌60min，减压浓缩至恒重，即得复合冷补基料。
改性环氧树脂的制备：按质量比8：1：3取环氧树脂、石墨、预处理风化煤于混捏锅进行混捏35min，得糊料，取糊料于模具中，以9MPa压力下室温成型10min，得成型料，取成型料于马弗炉，以700℃热处理3h，随炉冷却至室温，即得改性环氧树脂。
一种高效沥青冷补液，按重量份数计，取80份石油沥青、8份环己酮、7份二甲苯、13份萜烯树脂、4份十二烷基苯磺酸钠、5份辅料、4份隔离剂、50份复合冷补基料、25份改性环氧树脂。
对比例1：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少复合冷补基料。对比例2：与实施例1的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少改性环氧树脂。
对比例3：天津市某公司生产的沥青冷补液。
将实施例与对比例所得高效沥青冷补液按照 JTG E20-2011进行测试，测试结果如表1所示：
表1：
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3
初始强度/KN 2.12 2.05 2.02 1.95 1.86 1.72
成型强度/KN 8.75 8.63 8.19 7.42 7.06 6.38
高温稳定性（动稳定度60℃，次/mm） 439.2 426.4 419.7 403.1 394.3 385.5
松散脱落情况 无松散、脱落现象出现 无松散、脱落现象出现 无松散、脱落现象出现 无松散、脱落现象出现 出现松散、脱落现象 出现松散、脱落现象
综合上述，本发明所得的高效沥青冷补液具有优异的高温稳定性，初始强度和成型强度也较高，而且不会出现松散、脱落现象。相比于市售产品效果更好，值得大力推广。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效沥青冷补液，按重量份数计，取60~80份石油沥青、5~8份环己酮、3~7份二甲苯、7~13份萜烯树脂、1~4份十二烷基苯磺酸钠、2~5份辅料、1~4份隔离剂，其特征在于，还包括：30~50份复合冷补基料、15~25份改性环氧树脂。
2.根据权利要求1所述一种高效沥青冷补液，其特征在于，所述复合冷补基料的制备方法，包括如下步骤：
（1）于35~55℃，按质量比10：4~7取异佛尔酮二异氰酸酯、胺试剂混合搅拌，得混料，取混料按质量比1：0.5：3~6加入添加剂、石油醚混合，超声分散，离心，收集离心物冷冻粉碎过筛，收集过筛颗粒按质量比8~12：2~4：1加入硅酸钙、稠化剂混合，按球料质量比20~30：1加入氧化锆球磨珠，球磨，得球磨料；
（2）按质量比3~7：1取竹笋、秸秆粉碎过筛，收集过筛颗粒按质量比1：4~8加入水于30~45℃混合搅拌，升温至65~80℃，加入过筛颗粒质量60~80%的液氨，密封加压至3.8~5.4MPa，升温至80~90℃，保温保压处理，泄压，出料，得高压处理料，按质量比1：2~5：8取高压处理料、球磨料、试剂混合搅拌，减压浓缩，即得复合冷补基料。
3.根据权利要求2所述一种高效沥青冷补液，其特征在于，所述步骤（1）中的添加剂：按质量比3：1：3~6：0.5取甲基硅油、氮化硼、竹纤维、无水乙醇混合研磨，即得添加剂。
4.根据权利要求2所述一种高效沥青冷补液，其特征在于，所述步骤（1）中的胺试剂：按质量比5：1~3取乙二胺、环己胺混合，即得胺试剂。
5.根据权利要求2所述一种高效沥青冷补液，其特征在于，所述步骤（1）中的稠化剂：按质量比5：1~2：1取聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素、瓜尔胶混合，即得稠化剂。
6.根据权利要求2所述一种高效沥青冷补液，其特征在于，所述步骤（2）中的试剂：按质量比7~12：5取柠檬酸溶液、没食子酸混合，即得试剂。
7.根据权利要求1所述一种高效沥青冷补液，其特征在于，所述改性环氧树脂的制备：按质量比5~8：1：1~3取环氧树脂、石墨、预处理风化煤混捏，得糊料，取糊料高压室温成型，得成型料，取成型料以500~700℃热处理，冷却，即得改性环氧树脂。
8.根据权利要求7所述一种高效沥青冷补液，其特征在于，所述预处理风化煤：取风化煤按质量比1：5~8加入酒石酸溶液混合搅拌，过滤，取滤饼按质量比1：6~10加入NaOH溶液混合搅拌，过滤，取滤渣干燥，即得预处理风化煤。
9.根据权利要求1所述一种高效沥青冷补液，其特征在于，所述隔离剂：按质量比2~5：1：3取白炭黑、碳酸钙、滑石粉混合，即得隔离剂。
10.根据权利要求1所述一种高效沥青冷补液，其特征在于，所述辅料：按质量比2~5：1取猪骨粉、粘土混合，即得辅料。
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