CN110799597A - 用于沥青路面的含甾醇添加剂的沥青乳液 - Google Patents

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Abstract

本申请可以通过在含沥青的路面上施加含有沥青粘结剂和甾醇的面层或表面处理来减少路面老化。

Description

用于沥青路面的含甾醇添加剂的沥青乳液
背景技术
沥青路面是一种复合材料，其是矿物集料和液化沥青(柏油)粘结剂的混合物，其硬化形成坚固的表面。柏油通常通过加热液化。沥青路面也可以使用已经与溶剂混合的柏油(称为轻制沥青)或已经分散在水中的柏油(称为沥青乳液)来生产。沥青路面可以包括再生或回收材料，其含有再生沥青路面(RAP)、再生沥青瓦(RAS)、废轮胎橡胶和其他消费后废料。随着时间的推移，沥青路面因沥青粘结剂的氧化、重载、水分损害和不同的气候条件而劣化，导致疲劳开裂，进而进一步加速整个路面的劣化。
恢复或修复劣化沥青路面的方法包括用新准备的或回收的路面移除和替换现有路面。通过应用某些表面处理也可以延长现有路面的使用寿命。
发明内容
本申请公开了一种在沥青组合物中使用甾醇的方法，以及可用于建造路面的最顶部和用于路面养护和保养的表面处理的方法。所公开的含甾醇的沥青粘结剂可以延缓、减少或以其他方式克服沥青中的老化效应，从而保存或保留在铺设沥青时最初使用的原始粘结剂或原始沥青的部分或全部原始性质。
在一个实施例中，一种道路铺装方法，包括：
提供含甾醇的沥青粘结剂，其中以基于沥青粘结剂的0.5wt％至15wt％的甾醇将甾醇添加到沥青粘结剂中；
将含甾醇的沥青粘结剂与集料组合，形成沥青铺装材料；
在沥青路面层上施加沥青铺装材料；和
将施加的沥青铺装材料压实以形成具有含甾醇的面层的道路路面。
在另一个实施例中，公开了一种处理含沥青表面的方法，包括：
提供包括含甾醇的沥青粘结剂的表面处理，其中以基于沥青粘结剂的0.5wt％至15wt％的甾醇将甾醇添加到沥青粘结剂中；和
将表面处理应用于现有路面的表面。
附图说明
图1A描述了一种沥青路面结构。
图1B描述了具有表面处理的图1A的沥青路面结构。
图1C描述了具有夹层的沥青路面。
图2图示了与75℃下烘箱老化天数相比的m-临界。
图3图示了与75℃下烘箱老化天数相比的S-临界。
图4图示了与75℃下烘箱老化天数相比的ΔTc。
图5图示了与75℃下烘箱老化天数相比的R值。
图6图示了与75℃下老化天数相比的1.0kPa下的高温PG分级。
图7图示了在烘箱老化60天后从压实样品的顶部半英寸及第二个半英寸处回收的粘结剂的S-临界和m-临界性质。
图8图示了在烘箱老化60天后从压实样品的顶部半英寸及第二个半英寸处回收的粘结剂的ΔTc和R值性质。
图9图示了在烘箱老化152天后从压实样品的顶部半英寸及第二个半英寸处回收的粘结剂的S-临界和m-临界性质。
图10图示了在烘箱老化152天后从压实样品的顶部半英寸及第二个半英寸处回收的粘结剂的ΔTc和R值性质。
具体实施方式
本申请公开了甾醇在可用于路面施工或路面养护和保养的组合物和方法中的用途。申请人先前已经表明，甾醇可以延缓、减少或以其他方式克服沥青老化的一些影响，从而保全或保留原始沥青粘结剂的部分或全部原始性质。参见国际申请号PCT/US16/037077、PCT/US16/64950和PCT/US16/064961、PCT/US17/045887，其各自通过引用形式整体并入本申请。甾醇在如下情形中特别有效：当粘结剂含有再生或回收材料如RAP、RAS或两者的组合时，；或者当粘结剂含有通常用于软化粘结剂的石蜡基添加剂如石蜡基础油或再精炼机油底部(REOB)时。
本申请中提供的标题仅仅是为了便于阅读，不应被解释为限制。
缩写词、缩略语和定义
“老化的”是指硬质、劣质或不合规格的原始沥青或原始粘结剂，特别是环球软化点大于EN 1427的65℃，在25℃下的渗透值小于或等于EN 1426的12dmm的原始粘结剂。
“集料”和“建筑集料”是指用于铺装和路面应用中的颗粒状矿物材料，如石灰岩、花岗岩、暗色岩、砾石、碎石砂、碎石、碎岩和矿渣。
“沥青”是指一种粘结剂和集料，以及可选地其他适合与集料和粘结剂混合的组分。根据当地的用法，术语“沥青混合料”或“混合料”可以与术语“沥青”互换使用。
“粘结剂”是指高粘性液体或半固体形式的石油。“粘结剂”可以包括例如柏油。术语“沥青粘结剂”可以与术语“粘结剂”互换使用。
“柏油”是指一类天然或制造的黑色或深色(固体、半固体或粘性)胶结物质，主要由高分子量烃组成，其中沥青、焦油、沥青和沥青质是典型的。
当用于含有甾醇的材料时，“粗”是指尚未完全精制并且可以含有除甾醇之外的成分的甾醇。
“m-临界”或“蠕变临界”等级是指粘结剂的低温弛豫等级。蠕变临界温度是根据ASTM(弯曲梁流变仪(BBR)测试)所得的弯曲蠕变硬度相对于蠕变时间的斜率绝对值为0.300处的温度)。蠕变临界温度也可以通过4mm动态剪切流变仪(DSR)在值为-0.275处进行测试来确定。
“净”或“原始”粘结剂是尚未在沥青路面或沥青瓦中使用或从沥青路面或沥青瓦回收的粘结剂，并且可以包括性能等级粘结剂。
当用于甾醇或甾醇混合物时，“纯”是指至少具有工业级纯度或至少具有试剂级的纯度。
“再生沥青”和“回收沥青”是指再生沥青路面、再生沥青瓦、来自旧路面的回收粘结剂、瓦制造废料、屋顶毡和其他含沥青的产品或应用。
“再生沥青路面”和“RAP”是指从先前使用的道路或路面或其他类似结构中移除或挖掘得到，并且通过各种众所周知的方法(包括碾磨、撕裂、破碎、粉碎或磨碎中的任何一个)进行加工以再利用的沥青。
“再生沥青瓦”和“RAS”是指来自包括屋顶拆除、工业废弃沥青瓦和消费后废料等来源的瓦。
“S-临界”或“硬度临界”等级是指粘结剂的低温硬度等级。硬度临界温度是指粘结剂根据ASTM D6648测试得到的弯曲蠕变硬度值为300MPa时的温度，或其由弯曲梁流变仪测试或4mm DSR测试确定的温度，表述为ΔTc。
“软化剂”是指低粘度添加剂，其在沥青生产过程中协助(或促进)将回收粘结剂混合并掺入原始粘结剂中。
“甾醇添加剂”是指甾醇或甾醇混合物，它们可与粘结剂组合以延缓沥青或粘结剂的老化速率，或恢复或更新老化的沥青或老化的粘结剂，以提供原始沥青或原始粘结剂的部分或全部原始性质。
“甾醇混合物”是指纯甾醇和粗甾醇的组合物、混合物或混合料，它们可与老化的粘结剂(如回收或再生沥青)组合以延缓沥青粘结剂的老化速率，或恢复或更新老化的粘结剂，以提供原始沥青或原始粘结剂的部分或全部原始性质。
“ΔTc”是指从低温硬度临界温度中减去低温蠕变或m-值临界温度时获得的值。4mm动态剪切流变仪(DSR)测试和分析程序如Sui,C.,Farrar,M.,Tuminello,W.,Turner,T.,A New Technique for Measuring low-temperature Properties of AsphaltBinders with Small Amounts of Material,Transportation Research Record:No1681,TRB 2010所描述。还可参见Sui,C.,Farrar,M.J.,Harnsberger,P.M.,Tuminello,W.H.,Turner,T.F.,New Low Temperature Performance Grading Method Using 4mmParallel Plates on a Dynamic Shear Rheometer.TRB Preprint CD,2011和Farrar,M.,et al.,(2012),Thin Film Oxidative Aging and Low Temperature PerformanceGrading Using Small Plate Dynamic Shear Rheometry:An Alternative to StandardRTFO,PAV和BBr.Eurasphalt&Eurobitume 5th E&E Congress-2012Istanbul(pp.PaperO5ee-467).Istanbul:Foundation Euraspalt。
除非另有说明，否则所有重量、份数和百分比均基于重量。
图1是典型沥青路面的一部分的横截面图。粉碎的集料作为基层施加在路基上，该路基可以是土壤。粉碎的集料基层可以例如具有约152mm(6英寸)至305mm(12英寸)的平均厚度。在集料基层的顶部可以施加一个或多个沥青层。图1示出了两个沥青层，称为沥青路面底层和沥青路面面层。沥青路面底层可以例如具有以数层摊铺铺装的约57mm(2.25英寸)至约305mm(12英寸)的平均厚度，或者以数层摊铺铺设的57mm(2.25英寸)至约127mm(5英寸)的平均厚度；并且沥青路面面层可以例如具有约38mm(1.5英寸)至约102mm(4英寸)或38mm(1.5英寸)至63mm(2.5英寸)的平均厚度。应当指出的是，厚度也由最大集料尺寸决定。
限定沥青层的术语“底层”和“面层”应理解为相对术语。沥青层离基层越远，越认为是“顶”层。最顶层的沥青层——面层暴露在天气和诸如太阳、雨、雪、冻结和解冻等元素中。路面还经历由于车辆交通引起的摩擦磨损、断裂和其他损坏。随着时间的推移，这些环境和服务因素导致沥青路面，特别是表面层劣化。
理想情况下，人们会用含甾醇的沥青铺装材料来建造整个路面，即从基层到最顶部的沥青层，因为随着时间的推移沥青层会老化。老化不限于沥青路面的最上部分(例如，压实路面的最上部38mm至65mm)。然而，不考虑可能已经添加到粘结剂或铺装材料的其他组分中的材料，沥青粘结剂倾向于在表面上老化程度最严重，并且老化程度和随后对粘结剂的有害影响通常随着路面深度而降低。
尽管可以将甾醇添加到整个沥青路面，但甾醇较为昂贵。然而，为了控制成本，最顶部的一个或多个沥青层可以用含甾醇的沥青粘结剂铺装材料来铺装。这样做可以通过使得面层更耐老化，同时保护下面的沥青路面长时间不受由于面层过早劣化而导致的天气、元素和其他损害，从而延缓整个沥青路面上的粘结剂老化。例如，通过延缓沥青老化(特别是在最顶部的一层或多层中)，可以减少与老化粘结剂相关的表面裂缝，从而减少空气流动进入下面的路面和相关的氧化。类似地，通过延缓在最顶部的一层或多层中的沥青老化，可以减少面层中的水分吸收和通过该层或该层中的裂缝的水分传输，从而限制对路面的进一步损害并限制其老化速率的提高。通过延长粘结剂达到路面损坏开始状态的时间，改善整个路面寿命。
当要重新铺设路面时，人们可能会磨掉例如旧路面的上部76mm(3英寸)至102mm(4英寸)，并用含甾醇的替换部分替代部分或全部磨铣部分。替代部分可以应用于许多不同的配置中，由此仅使得最顶部的12mm(0.5英寸)至19mm(0.75英寸)或最顶部的12mm(0.5英寸)至38mm(1.5英寸)实施为含有具有甾醇的粘结剂的薄覆盖层。例如，可以施加两个38mm的摊铺层，其中只有最顶部的38mm包括具有甾醇的粘结剂。作为另一个示例，磨铣的76mm(3英寸)或102mm(4英寸)可以用两个50mm(2英寸)的摊铺层或一个50mm(2英寸)的摊铺层与25mm(1英寸)的薄覆盖层(即薄层)替代，其中只有最顶部的摊铺层或覆盖层包括具有甾醇的粘结剂。
用于解决路面劣化的其他组合物和方法包括借助于本申请公开的含甾醇的表面处理来养护和保养现有路面。在这些处理中，甾醇可用作路面养护的表面处理中的沥青混合料组分。
沥青表面处理是一个广义的术语，包括可以用于延长底层路面的结构寿命的几种沥青类型和沥青-集料应用。这种表面处理通常小于25mm(1英寸)厚，并且可以应用于任何类型的路面。道路表面例如可以是底漆粒状基底，或者现有的沥青或波特兰水泥混凝土路面。应用于现有路面的表面处理通常称为封层。通过喷涂沥青乳液并立即将集料覆盖物铺展滚动到所涂覆的乳液上来施加的表面处理通常称为碎石封层。三明治式封层是另一种表面处理技术，其中首先放置大集料，然后将沥青乳液(通常是聚合物改性的)喷涂到集料上，然后立即在乳液的顶部施加较小的集料以锁定密封。开普封层是单一的表面处理继以稀浆封层或微表封层以填充空隙。可以根据需要，多次施加上述和其他表面处理。在一些实施例中，含甾醇的沥青粘结剂可以作为粘结层和雾封层施加。
考虑到诸如区域和气候等因素，包括含甾醇的沥青粘结剂的表面处理可以以乳液、热涂柏油或轻制沥青的形式施加。在所有情况下，表面处理中使用的柏油可以含有聚合物添加剂，该聚合物添加剂衍生自诸如苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)晶格、苯乙烯丁二烯苯乙烯(SBS)嵌段共聚物、反应性乙烯三元共聚物(RET)、废轮胎橡胶、丙烯酸晶格、氯丁橡胶晶格、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)和聚丁烯等类别。该列表不应被视为限制性的，因为任何可以以热、轻制或乳化形式掺入沥青中的聚合物都是候选物。一些表面处理仅基于沥青乳液作为粘结剂(例如稀浆封层或微表封层)。碎石封层可以使用乳液、热涂沥青粘结剂或轻制沥青来建造。用于碎石封层的粘结剂类型的选择通常取决于区域或气候。在任何这些处理中加入甾醇可以有利地影响表面处理中的粘结剂老化，从而延长表面处理的使用寿命，这又为表面处理下的路面提供了延长的防老化保护。
无论使用何种路面施工工艺，主要成分包括添加到粘结剂中的甾醇添加剂。
甾醇添加剂
所公开的甾醇添加剂优选地可以改变(例如，减少或延缓)沥青粘结剂的老化速率，或者可以恢复或更新老化或回收的粘结剂以提供原始沥青粘结剂的部分或全部性质。所公开的组合物和方法使用一类植物衍生的化学物质，即甾醇类化合物。虽然植物甾醇不含有与沥青质相同数量的缩合或部分不饱和环，但它们确实具有不是线性或支链线性分子的益处。例如，甾醇可以改变或改善沥青粘结剂的物理和流变特性，例如硬度、有效温度范围和低温性质。
在一些实施例中，甾醇添加剂属于三萜类化合物，特别是甾醇或甾烷醇类。所公开的甾醇(例如三萜类化合物)可以有效地与沥青质一起使用。沥青质包括具有一定水平不饱和度的大量稠环系统。典型粘结剂的沥青质含量可以在小于10％至大于20％之间。沥青质通常被描述为不溶于正庚烷的材料。确切的结构是未知的，并且基于不同粘结剂的性能行为，任何两种粘结剂中的沥青质结构都不太可能相同，特别是来自不同天然来源的沥青质结构。沥青质使粘结剂具有颜色和硬度，并且随着粘结剂老化，它们的含量增加。因此，RAP和/或RAS的添加导致沥青质含量增加。增加沥青质含量以及其他氧化产物如羰基化合物和亚砜是造成沥青混合物硬化及其最终失效的原因。从它们的化学性质来看，沥青质不易溶于脂肪族化学物质。芳香族溶剂很容易溶解沥青质，芳香族加工油已用于回收的混合物中。然而，这些油可能含有多核芳香族化合物，包括列出的潜在致癌物质，因此不是理想的添加剂。大多数基于植物的油是具有一定水平不饱和度的直链或支链烃，因此其在延缓老化方面不如其在混合物中软化整体粘结剂方面有效。
三萜类化合物是植物天然产物的主要组，包括甾醇、三萜皂苷和相关结构。三萜类化合物可以是天然的或合成的。通常，它们通过从植物材料中提取而获得。用于分离三萜类化合物的提取工艺描述于例如国际申请公开号WO2001/72315Al和WO 2004/016336Al中，其公开内容均通过引用整体并入本申请。
三萜类化合物包括植物甾醇和植物甾烷醇。所公开的三萜类化合物包括本申请提及的任何植物甾醇的酯化和非酯化形式。
示例性的纯植物甾醇包括菜油甾醇、豆固醇、豆甾醇，β-谷甾醇，Δ5-氨基甾醇，Δ7-豆固醇，Δ7-氨基甾醇，菜子甾醇或其混合物。在一些实施例中，甾醇混合料含有β-谷甾醇作为纯甾醇。在其他实施例中，甾醇混合料含有纯甾醇的混合物。市售可得的纯甾醇和纯甾醇的混合物包括从MP Biomedicals(目录号02102886)可得的那些称作β-谷甾醇(β-谷甾醇约40-60％；菜油甾醇约20-40％；豆甾醇约5％)。在一些实施例中，纯甾醇可以包括纯胆固醇。这里所示的胆固醇具有与植物甾醇类似的效果。
在一些实施例中，纯甾醇可以具有至少70wt％的甾醇，并且在一些实施例中可以具有至少80wt％、至少85wt％或至少95wt％的甾醇。
示例性的粗植物甾醇包括含有大量甾醇的改性或未改性的天然产物，包括玉米油、小麦胚芽油、洋菝契根、大豆沥青和玉米油沥青等各种植物来源。例如，妥尔油沥青可以间接地从木材制纸，特别是松木制纸的过程中获得。例如，妥尔油是木材制浆(例如通过硫酸盐制浆法)的产物，其中妥尔油沥青是妥尔油蒸馏的副产物。妥尔油沥青是一种极其复杂的材料，其可以含有松香、脂肪酸、氧化产物和酯化物质，其中相当一部分是甾醇酯。粗甾醇的植物来源是便宜的，因为它们是从各种制造工艺中留下的油脚或尾渣。
在一些实施例中，粗甾醇来源包括豆甾醇、β-谷甾醇、菜油甾醇、麦角固醇、菜子甾醇、胆固醇和羊毛甾醇或其混合物。在一些实施例中，粗甾醇来源包括大豆油、玉米油、米糠油、花生油、葵花籽油、红花油、棉籽油、菜籽油、咖啡籽油、小麦胚芽油、妥尔油和羊毛脂。在一些实施例中，粗甾醇包括生物衍生来源或生物衍生来源的部分蒸馏残余物。在一些实施例中，粗甾醇来源包括妥尔油沥青，大豆油或玉米油。
来自所公开的植物来源的任何油尾渣或沥青都是合适的粗甾醇来源。1955年8月16日授予Albrecht的美国专利No.2,715,638公开了一种从妥尔油沥青中回收甾醇的方法，其中通过中和工艺除去脂肪酸杂质。随后，将甾醇酯皂化；然后回收游离甾醇并用异丙醇洗涤并干燥。
粗甾醇优选从植物来源获得。粗甾醇可以包括除了所需的甾醇或甾醇之外的组分。用于粗甾醇的示例性植物来源包括妥尔油沥青、粗妥尔油、甘蔗油、热井撇渣、棉籽沥青、大豆沥青、玉米油沥青、小麦胚芽油或黑麦胚芽油。在一些实施例中，妥尔油沥青是粗甾醇的来源。妥尔油沥青可以包括约30％至40％的不可皂化分子。不可皂化物是不与碱金属氢氧化物反应的分子。保留在妥尔油沥青中的脂肪和松香酸容易与氢氧化钾或氢氧化钠反应，因此不可皂化物可以容易地分离。已经表明，45％的不皂化部分可以包括谷甾醇。因此，妥尔油沥青样品可含有约13.5％至18％重量的甾醇分子。在一些实施例中，粗甾醇可以具有低于食品级纯度(例如，小于85wt％的甾醇)或含有多于85wt％的甾醇，但也可含有使材料不适合用于食品的杂质或污染物。
在一些实施例中，粗甾醇可以是动物来源的。在一些实施例中，粗甾醇是胆固醇。
应当理解的是，所公开的甾醇可以以包括动物来源、植物来源、纯的或粗的任何组合使用。例如，在一些实施例中，甾醇是来自植物的纯甾醇。在一些实施例中，甾醇是纯甾醇，它是植物来源和动物来源的组合。在一些实施例中，甾醇是源自植物和源自动物的组合的粗甾醇。
添加到沥青粘结剂中的甾醇可以例如为沥青中的粘结剂的约0.5wt％至约15wt％，约1wt％至约10wt％，或约1wt％至约3wt％。在一些实施例中，添加到沥青粘结剂中的甾醇可以例如为沥青中的原始粘结剂的约0.5wt％至约15wt％，约1wt％至约10wt％，或约1wt％至约3wt％。
在一些实施例中，甾醇是甾醇混合物，其中添加到沥青粘结剂中的纯甾醇：粗甾醇混合物可以例如为沥青组合物中原始粘结剂的约0.5wt％至约15wt％，或约1wt％至约10wt％，约1wt％至约3wt％。在一些实施例中，甾醇混合物包括10:90至90:10比例的纯甾醇与粗甾醇。在一些实施例中，甾醇混合物包括至少20:80、30:70或40:60比例的纯甾醇与粗甾醇，并且在一些实施例中，包括小于80:20、70:30或60:40比例的纯甾醇与粗甾醇。
在一些实施例中，甾醇可以改变、减少或延缓由于含有回收沥青材料(如RAS和/或RAP)与软化剂组合的粘结剂老化而引起的流变特性退化，所述软化剂例如REOB、原始石蜡基或环烷基油、未经处理或未经再精炼的废渣油或废机油材料、真空塔式沥青增量剂、石蜡或环烷加工油或润滑基础油。
在一些实施例中，甾醇可以改变、减少或延缓由于含有回收沥青材料(如RAS和/或RAP)与软化剂(如生物衍生的油)或添加剂组合的粘结剂老化而引起的流变特性退化。这种生物衍生的油或添加剂包括来自自然或生物资源的油或酯，包括其衍生物或改性物。生物衍生的油或添加剂的非限制性示例包括植物油或其酯、种子油或其酯、大豆油或其酯、玉米油或其酯、腰果油或其酯、棕榈油或其酯、菜籽油或其酯、红花油或其酯、向日葵油或其酯、柑橘油或其酯、松油或其酯、松香油或其酯、或生物衍生的脂肪酸酯中的一种或多种。示例性的市售生物衍生的油或添加剂包括从Cargill Incorporated以Agri-Pure GoldTM(例如Agri-Pure Gold 53、55、63S、67、135、142S、200、500、750S和2000)可得的那些和AnovaTM牌沥青生物衍生剂。
在实施例中，甾醇可改变、减少或延缓因含有回收沥青材料(如RAP、RAS、RAP和RAS的组合)的粘结剂的老化，或因与RAP、RAS或RAP和RAS组合的结合的软化剂的老化而引起的流变特性的降解。
粘结剂
本申请使用的粘结剂可以包括本领域已知的在任何区域自然存在的或制造的任何粘结剂。沥青基粘结剂包括石油基粘结剂。合适的沥青基或沥青粘结剂包括符合ASTM D-6373、D-3387、D-946、AASHTO M320、M332、M226或M20的那些粘结剂。
一些沥青铺装可以包括回收材料，例如RAP和RAS，作为沥青铺装的组分。通常，RAP浓度可高达50％，RAS浓度可高达铺装混合物的重量的6％。典型的粘结剂RAP含量为占重量的4％至6％的范围内，典型的粘结剂RAS含量为占重量的20％至25％的范围内。因此，含有占重量50％的RAP的混合物将含有占最终粘结剂混合物的2.5％至3％的RAP粘结剂，而含有占重量6％的RAS的粘结剂混合物将含有占最终粘结剂混合物的1.2％至1.5％的RAS粘结剂。
本申请所公开的含甾醇的粘结剂可以提供具有改善的物理和流变特性的回收沥青(例如RAP或RAS)，例如降低的硬度、更有效的温度范围和合意的低温性质。
其他添加剂
所述沥青除了含有所公开的含甾醇的沥青粘结剂之外，还可以含有其他组分。所述其他成分可以包括弹性体、非沥青粘结剂、粘合促进剂、软化剂、再生剂和其他合适的组分。
有用的弹性体包括，例如，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚丁二烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物、反应性乙烯三元共聚物(如ELVALOYTM)、丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段共聚物、异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)嵌段共聚物、氯丁二烯聚合物(例如氯丁橡胶)等。固化的弹性体添加剂可以包括废轮胎橡胶材料。例如，参见加利福尼亚州的2015年标准规范(第37节，第423页)和关于热混沥青(Hot Mix Asphalt)的第39节(从第447页开始)，见http://www.dot.ca.gov/dist1/d1lab/SECTION％2039％20％20HMA.pdf和http://caltrans-opac.ca.gov/publicat.htm。
沥青粘结剂的制备可以是，通过将甾醇与粘结剂(例如原始粘结剂)混合或掺和以形成混合物或掺和物。在一些实施例中，可以将混合物或掺和物添加到回收沥青材料(例如RAS和/或RAP)和集料中。本领域技术人员能够理解，以任何顺序添加和混合组分都是可能的。在一些实施例中，制备沥青混合物的方法包括在约100℃至约250℃或约130℃至约200℃的温度下将甾醇与原始沥青混合或共混。在一些实施例中，将甾醇与原始沥青在约125℃至约175℃，或180℃至205℃的温度下混合。在一些实施例中，将原始沥青与甾醇和软化剂组合。在其他实施例中，将原始粘结剂与甾醇和集料组合和混合以形成沥青路面材料。在其他实施例中，将原始粘结剂与从RAP、RAS或RAP和RAS的组合中提取的粘结剂、甾醇和集料组合和混合，以形成沥青路面材料。
将包括石块、砾石、沙子等的合适集料的混合物在约132℃至187℃的高温下加热，并与具有类似热度的含甾醇的沥青粘结剂混合，直至集料颗粒被该粘结剂涂覆。在该温度范围内制得的铺装混合料通常被称为热混合料。然后，将沥青和集料的混合物通过铺路机施加到表面上，该表面通常在仍然处于高温下通过附加设备进行辊压。压实的集料和沥青粘结剂在冷却后最终变硬以形成路面。
所公开的含甾醇的沥青粘结剂可以通过其他工艺如冷混合工艺施加到道路路面的最顶部沥青层上，其中将冷和湿的集料与热粘结剂或冷粘结剂混合，它可以是使用合适的表面活性剂将沥青分散于水中所得的乳液或沥青与合适的烃类溶剂(例如，石脑油、#1油或#2油，通常称为轻制沥青，在此仅举几个例子)的混合物。乳化的沥青颗粒涂覆并结合集料，并在水蒸发后保留。当使用轻制沥青时，烃类溶剂会根据溶剂的挥发性以不同的速率蒸发。无论溶剂的挥发性如何，留下的是铺装材料，其中随着溶剂被去除(例如通过蒸发)，沥青组分随着时间逐渐硬化或变硬。
粘结剂也可以发泡并与集料混合以提高涂层功效。一些乳液除了水之外还利用烃类溶剂以生产适合于特定应用的材料。温拌混合工艺也可用于形成路面，其中该路面的最顶部沥青层包括含甾醇的沥青粘结剂。
在一个实施例中，公开了一种道路路面的制造方法，使得提供含甾醇的沥青粘结剂，其中以基于原始沥青粘结剂的0.5wt％至15wt％的甾醇将甾醇添加到原始沥青粘结剂中；将含甾醇的沥青粘结剂与集料组合，形成沥青铺装材料；在沥青路面层上施加沥青铺装材料；并且将施加的沥青铺装材料压实以形成道路路面。在一些实施例中，可以将沥青铺装材料压实以形成道路路面至合适的密度，通常为取决于集料级配和路面层内的位置的最大理论密度的89％或更高，以形成道路路面。
在另一个实施例中，一种处理含沥青表面的方法，包括提供包括含甾醇的沥青粘结剂的表面处理，其中将甾醇以基于沥青粘结剂的0.5wt％至15wt％的甾醇添加到沥青粘结剂中；并且将表面处理应用于现有路面的表面。
在一些实施例中，粘结剂包括粘结剂混合物。在一些实施例中，粘结剂混合物包括原始粘结剂和从再生沥青中提取的粘结剂。例如，从RAS材料中提取的粘结剂可以从制造商沥青瓦废料、从消费者沥青瓦废料、或者从制造商沥青瓦废料和消费者沥青瓦废料中提取的粘结剂的混合物中提取。在一些实施例中，粘结剂混合物可以包括约60wt％至约95wt％的原始胶粘结剂和甾醇，约0.5wt％至约15.0wt％的原始沥青。在一些实施例中，粘结剂混合物还可以包括5wt％至约40wt％的从再生沥青(如RAP或RAS或RAP和RAS的组合)中提取的粘结剂。已经表明，甾醇添加剂可改善含RAP或含RAS沥青粘结剂混合物的低温端和高温端的高温和低温性质以及PG分级。
沥青路面材料可以用作道路路面的最顶层，该最顶层的平均厚度例如高达约38mm或高达约65mm。在一些实施例中，沥青路面材料用作道路路面的最顶层，该最顶层的平均厚度为例如高达约12mm或高达约38mm。
参数Delta Tc(ΔTc)是对于不同粘结剂对老化的有效响应程度或不同添加剂对粘结剂响应老化的有效影响程度的量度。通过从S-临界温度减去m-临界温度来计算ΔTc。Anderson等人在其2011年的论文中表明，较大的ΔTc值与沥青路面的疲劳开裂密切相关。具体而言，该研究表明，当ΔTc为5℃或更大时，很可能发生裂解。Anderson等人使用从m-临界温度减去S-临界温度的方法，因此越大的ΔTc正值代表疲劳开裂的可能性就越大。自2011年以来，沥青研究界已经推翻了上述计算，现在ΔTc的负值越大表明粘结剂性能越低。最近，由Reinke等人在捷克共和国布拉格举行的2016年EE大会上介绍的研究表明，在美国明尼苏达州的两个研究项目中，更大的ΔTc负值与疲劳开裂密切相关。(Reinke,Hanz,Anderson,Impact of re-refined engine oil bottoms on binder properties and mixperformance on two pavements in Minnesota,6th Eurasphalt and EurobitumeCongress,Prague,June 1-3,2016,DOI:dx.doi.org/10.14211/EE.2016.284)。因此，在工业中和应用中使用时，ΔTc警戒限值为-3℃，潜在失效值为-5℃。换句话说，-5℃是比-3℃更大的负值，因此-5℃的ΔTc值劣于-3℃的ΔTc值。
为确定ΔTc参数，如上所述采用了来自Western Research Institute的4mm DSR测试程序和数据分析方法。DSR测试程序和方法也在2016年6月10日提交的国际申请PCT/US16/37077，2016年12月5日提交的PCT/US2016/064950和2016年12月5日提交的PCT/US2016/064961中公开，其均通过引用形式全文并入本申请。
ΔTc参数也可以使用基于AASHTO T313或ASTM D6648的弯曲梁流变仪(BBR)测试程序来确定。重要的是，当使用BBR测试程序时，测试在足够数量的温度下进行，以便获得硬度失效标准为300MPa时的结果和蠕变或m-值失效标准为0.300时的结果，且使得结果之一低于失效标准且结果之一高于失效标准。在某些情况下，对于ΔTc值小于-5℃的粘结剂，这可能需要在三个或更多个测试温度下进行BBR测试。根据不满足上述BBR标准要求的数据计算的ΔTc值可能不准确。
在实施例中，含甾醇的沥青粘结剂可以提供具有大于或等于-5.0℃的ΔTc的沥青粘结剂组合物。在一些实施例中，含甾醇的沥青粘结剂可以提供在75℃下老化27、60、90和152小时之后具有大于或等于-5.0℃的ΔTc的沥青粘结剂。在其他实施例中，当与不含甾醇的类似老化程度的沥青粘结剂相比时，含甾醇的沥青粘结剂可以提供老化后具有较小负值的ΔTc和降低的R值的沥青粘结剂。在实施例中，添加含甾醇的沥青粘结剂可以为沥青粘结剂组合物、路面或表面处理提供-5.0℃至+5℃或-4℃至+4℃或-3℃至+5℃的ΔTc。
乳液
虽然路面建造可以使用含沥青的乳液，但乳液通常用于施加沥青表面处理。典型的乳液包括水性乳液，其中沥青粘结剂颗粒分散在含有一种或多种乳化剂的水中。
乳液中使用的乳化剂可以包括任何已知的阳离子、阴离子、非离子或两性表面活性剂。在铺装应用中，沥青乳液在ASTM D977和D2397中按“凝结”或“固化”所需的时间分类：快速凝结(RS)、中速凝结(MS)或慢速凝结(SS)。乳液通过蒸发水来固化。一些乳液(如阳离子乳液)也通过在集料表面上的分散的沥青颗粒的电化学沉积而固化。这是一种凝聚过程，因为沥青颗粒迁移到集料表面，然后沥青颗粒连结在一起或凝聚形成均匀的沥青层。这可以被认为是化学“破裂”。在任何情况下，在乳液可以固化或凝结之前，乳液通常通过从沥青颗粒中分离水而破裂。破乳时间由乳液的稳定性决定，乳液越稳定，破乳时间越长。乳化剂也可以基于它们的表面电荷(或缺乏表面电荷)分类为阳离子型、阴离子型、非离子型或两性型。通过将表面电荷特性与凝结时间相结合，用于铺装应用的乳化剂可以分类为例如阳离子快速凝结(CRS)，阳离子中速凝结(CMS)和阳离子慢速凝结(CSS)。这些分类在本领域是已知的，并且可以根据ASTM D977和D2397所述而容易地测量。
沥青乳液可以含有其他试剂，例如本申请所述的聚合物、溶剂和其他添加剂。
本申请所公开的表面处理是包括含甾醇的沥青粘结剂的水性乳液。粘结剂可以通过将甾醇混合到沥青粘结剂(例如原始粘结剂)中而形成。然后，在乳化剂的帮助下，将含有甾醇的粘结剂分散在连续的水相中。乳化剂和预热沥青通常被泵入胶体磨中，在胶体磨中高剪切混合产生具有分散在水中的沥青液滴的沥青乳液。
在微表配方中，且可选地在稀浆封层操作中，沥青乳液是聚合物改性的，例如，以便增加所得沥青基冷铺装配方的强度和耐久性，并减少这些配方的固化时间。
用于微表表面层配方的合适聚合物晶格包括阳离子SBR(苯乙烯-丁二烯橡胶)晶格、天然橡胶晶格和聚氯丁二烯晶格(例如从Denka Performance Elastomer LLC可得的NEOPRENETM晶格)。也可以使用SBS(聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯))嵌段共聚物和共聚物如乙烯、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物或乙烯、丙烯酸正丁酯(nBA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物，但通常必须缓慢添加到加热的沥青中(例如160℃-170℃)，然后进行高剪切混合以在形成沥青乳液之前将聚合物分散在沥青中。可以使用的商业三元共聚物包括从E.I.DuPont de Nemour可得的ELVALOYTM。
含甾醇乳液优选地包括约0.1wt％至约10wt％的表面活性剂、55wt％至95wt％的含甾醇的沥青粘结剂和补足总量的水。在施加乳液之前，通常清洁待处理的表面，以通过例如刷洗表面、用压缩空气喷射表面或清洗表面来去除多余的表面污垢、杂草和污染物。
可以使用任何合适将乳液施加到多孔表面上的方法，例如刷涂、擦涂和划涂，或喷涂，来施加乳液。喷涂是优选的乳液施加方法，因为可以在短时间内施加薄乳液层。乳液优选在10℃(15°F)至93℃(200°F)或15℃(60°F)至87℃(190°F)之间的温度下施用。理想地，乳液在施用温度下具有允许将其喷涂在表面上的粘度，并且优选具有1厘泊至5厘泊的粘度。
就地冷再生
本申请所公开的含甾醇的沥青粘结剂也可用于本领域已知的任何就地冷再生(CIR)工艺。CIR涉及在不使用热量的情况下去除、再加工和中继利用现有沥青表面的一部分。CIR工艺可以是经济的，因为它们可以降低成本，例如，重复使用现有材料，最大限度地减少新材料的使用，减少材料运输和运输需求以及不加热材料。CIR可以包括去除现有沥青路面的顶部数英寸。除其他外，CIR可以用于使用旧路面形成新的路面层，去除裂缝、车辙和坑洼以及修复路面。在一些实施例中，可以去除顶部1英寸、或更多至顶部6英寸、或更少的顶部。
CIR的去除通常通过磨铣或研磨来进行的。理想地，使用铣床或使用称为回收机的机器进行磨铣。
顾名思义，CIR是在连续过程中对级配执行的。去除的材料通常在与乳液或泡沫沥青混合之前通过破碎机，该破碎机是CIR铺路机列的组成部分。然后可以将去除的材料粉碎和/或分级以产生所需的级配。所需的级配可以仅指定最大的粒度。级配的一个示例是去除的材料的标称尺寸小于11/4英寸。另一个示例是去除的材料的标称尺寸小于1英寸。可以将原始集料添加到去除的材料中。
然后，该材料可以与具有含甾醇的沥青粘结剂的沥青乳液、石灰、波特兰水泥或粉煤灰混合。这种混合可以通过本领域已知的任何机器进行，包括但不限于铣床或搅拌机。然后，可以将材料返回到磨铣表面并进行分级。可用于这些步骤的机器的示例是沥青摊铺机和电动平地机。
轻制
在一些实施例中，将含甾醇的沥青粘结剂用溶剂稀释或“轻制”，作为复合组合物或网络的一部分，其可进一步包括功能性添加剂(例如聚合物和表面活性剂)以及惰性添加剂(例如填料粘土和纤维素纤维)。轻制配方中包括这些添加剂以提供具有特定功能性质的组合物，如粘度、弹性粘合和固化速率。
使用轻制沥青是因为它们的粘度低于净沥青的粘度，因此可用于低温应用。在应用轻制沥青后，溶剂以不同的速率蒸发，这取决于用于生产轻制沥青的溶剂的挥发性。随着溶剂蒸发，剩余沥青粘结剂的粘度增加，导致与集料的混合物越来越稳定。当石油溶剂蒸发掉时，轻制沥青被称为“固化”。
示例性的轻制溶剂包括石油溶剂、轻循环油(LCO)和#2柴油燃料油石脑油、#1油或#2油，仅举几个例子。
轻制沥青的类型由美国材料与试验协会(ASTM)规范定义如下：
SC＝慢速固化型(铺路沥青)：ASTM D-2026-72
MC＝中速固化型：ASTM D-2027-76
RC＝快速固化型：ASTM D-2028-76
轻制沥青可以例如含有50wt％至96wt％的沥青粘结剂、70wt％至90wt％的沥青粘结剂或者75wt％至85wt％的沥青粘结剂，其余为轻制溶剂。此外，轻制沥青可以含有常规量的抗粘剂或其他添加剂。
夹层
所公开的含甾醇的沥青粘结剂也可以用作夹层。图1C示出了夹层作为可以放置在旧沥青路面和新施加的沥青层之间的层。夹层通常是具有高粘结剂量的沥青混合物。
在一个示例性实施例中，夹层混合物含有6％至12％的聚合物改性粘结剂和88％至94％的粉碎的集料。通过用弹性体改性原始粘结剂和0.5％至15％的甾醇的混合物来生产粘结剂。材料要求的示例可以在爱荷华州DOT规范SS-15006，“SupplementalSpecifications for Hot Mix Asphalt Interlayer”中找到。在一些实施例中，沥青粘结剂(改性或未改性的聚合物)含有所公开的甾醇。
实施例
以下研究表明，相对于未处理和仅压实的样品，用于生产乳液的基础沥青粘结剂中甾醇的存在延缓了压实样品中顶部1/2英寸混合物中粘结剂的老化。
使用的沥青混合物的样品是Wisconsin规格的300万当量单轴负荷(ESAL)混合物，其含有再生沥青路面(RAP)，使用(4.5wt％)原始PG 58S-28沥青粘结剂，得到0.2的粘结剂替代率，总粘结剂含量为5.6％。使用两个旋转式压实机(根据其首字母分别称为T和P)将这些沥青混合物压实至目标空气空隙水平6％至8％。标记为T的旋转式压实机由TroxlerElectronic Laboratories，Inc(Research Triangle Park,North Carolina)制造。标记为P的旋转式压实机由Pine Instrument公司(Grove City,Pennsylvania)制造。
将所有样品压实至95mm的高度和150mm的直径。将所有样品插入到高度约97mm的套管中，其由具有标称1/8英寸壁厚的6英寸内径下水道管切割而成。样品的顶部和底部保持暴露在外。将压实的样品分为3组，每组具有20个样品(10T和10P)。第I组的20个样品未接受任何处理，并且经过烤箱老化或自然老化。用相当于0.2加仑/yd2的由PG 64S-22基础粘结剂生产的阳离子快速凝结(CQS)乳液处理第II组的20个样品。用相当于0.2加仑/yd2的由PG 64S-22生产的阳离子快速凝结(CQS)乳液处理第III组的20个样品，在乳化之前已经加入5％植物甾醇。在每种情况下，CQS乳液的残留百分比在65％和66％之间。使用泡沫刷将乳液按重量施加到已插入下水道管的旋转样品的顶部。旋转样品的顶部是从旋转模具中取出的压实样品的顶部。使用AASHTO T-166测定所有样品的空气空隙，并记录分配给每个样品的唯一α数字标识符。含有每个样品的下水道管的外部标记为“未处理”、“CQS”或“CQS+甾醇”，并用T或P后接分配给该特定样品的唯一数字标识符来标记。
将3组样品(每组20个)进一步分为3组，每组10个样品。各含10个样品的每个亚组含有10个未处理的样品、10个CQS处理的样品和10个CQS+甾醇处理的样品，且各含10个样品的每组含有5个T样品和5个P样品。将含30个样品的一个亚组放置于保持在75℃的强制送风炉中老化，并且将含30个样品的另一个亚组放置于露天中以自然老化。在75℃下调节27、60、90和152天后，将烘箱调节的样品从烘箱中取出。
通过烘箱调节样品来加速老化，尽可能地激发路面的真实世界条件。在真实世界条件中，路面层的温度随着离表面的深度增加而降低。通过将测试样品封装在PVC套管中，这将可以防止氧气穿过样品的侧壁，从而激发路面的真实世界条件。
表1至表5总结了从未处理的、CQS乳液的、以及由含5％植物甾醇的沥青生产的CQS乳液的混合物样品压实后的顶部1/2英寸层中回收的粘结剂样品获得的测试数据。
表1是所有处理的基础或对照数据。表1数据是从压实的混合样品中回收的，该样品未经处理且未老化。
表1未经处理且未老化的回收粘结剂的性质
Figure BDA0002221837660000231
表2至表5中的数据总结了在75℃下在强制送风炉中老化27、60、90和152天后回收的粘结剂数据。1.0kPa和2.2kPa下的PG分级均提供了粘结剂硬度的相对变化的指示。粘结剂达到1.0kPa或2.2kPa的硬度时的温度越高，粘结剂变得越老化。低温硬度临界温度(S-临界)和弛豫临界温度(m-临界)跟踪了回收的粘结剂的低温级配的变化。使用4mm动态剪切流变仪测试，按照本申请中引用的Sui等人的方法测定这些值。标记为ΔTc的参数通过从S-临界减去m-临界来确定。ΔTc结果越负，含有该粘结剂的混合物变得越容易疲劳开裂。粘结剂的ΔTc值小于-5℃表示混合物易于疲劳开裂。R值参数是粘结剂松弛应力的能力的一个指标。具有较高R值的粘结剂更难以松弛应力，因此更容易开裂。
表2在75℃下老化27天后的所有处理的压实样品的顶部1/2英寸的回收粘结剂的性质
Figure BDA0002221837660000241
表3在75℃下老化60天后的所有处理的压实样品的顶部1/2英寸的回收粘结剂的性质
Figure BDA0002221837660000242
表4在75℃下老化90天后的所有处理的压实样品顶部1/2英寸的回收粘结剂的性质
Figure BDA0002221837660000252
Figure BDA0002221837660000261
表5在75℃下老化152天后所有处理压实样品的顶部1/2英寸的回收粘结剂的性质
Figure BDA0002221837660000262
Figure BDA0002221837660000271
这些表中总结的数据表明，与其他两种处理相比，从具有5％甾醇的基础粘结剂生产的CQS乳液处理的样品中回收的粘结剂，具有最低的m-临界温度值，最小的ΔTc负值和最低的R值。在每一个老化步骤中，含甾醇的处理延缓了由调节温度和氧化硬化引起的老化的影响。
图2至图6显示了为便于解释而绘制于图中的表1至表5的数据。对于老化的沥青粘结剂，低温m-临界值(图2)是粘结剂的低温PG分级。从在弛豫模量主曲线的60秒处测量的斜率获得m-临界温度。m-临界斜率值可以从弯曲梁流变仪或测试(ASTM D6648)或4mm DSR测试获得，如Western研究所的Sui和Farrar的研究所示。粘结剂越容易松弛应力，粘结剂的失效温度就越低。添加甾醇显示出其改善了粘结剂在低温和中温下的松弛应力的能力。
图3是在不同老化时间的低温S-临界或硬度临界值的图。图3显示在任何给定的老化时间，处理之间的S-临界值存在微小的变化。还值得强调的是，尽管S-临界温度比m-临界温度低，但粘结剂的低温失效等级的PG粘结剂规格是基于这两个低温值中的较高温度。因此，如果添加剂可以减缓m-临界值降解的速率，那么粘结剂将具有更好的低温性能。
图4是在不同老化时间的ΔTc值的图。图4显示最初(在27天)向混合样品中添加CQS和CQS+甾醇乳液相对于零时间处的初始ΔTc改善了这两种处理的ΔTc值。未处理样品的回收粘结剂显示ΔTc降低2℃以上，而普通CQS处理的样品的ΔTc仅降低约0.5℃。CQS+甾醇处理的样品的ΔTc值增加0.6℃。添加到初始样品中的附加沥青粘结剂导致CQS处理的样品的老化速率降低，并且该附加沥青粘结剂加上甾醇的影响，导致老化27天后回收的粘结剂相对于零日老化的混合物的ΔTc的改善。在老化60天和90天后，与未处理和CQS处理的样品的ΔTc相比，从CQS+甾醇处理的样品回收的粘结剂的ΔTc值仍然大于-5°。即使在老化152天后，CQS+甾醇处理的样品与其它处理相比仍具有更好的ΔTc值。
图5是不同处理的粘结剂流变指数或R值的绘图。R值是粘结剂松弛应力的能力的另一个指标。随着R值的增加，粘结剂松弛压力的能力降低。理想的是，将R值保持在3以下；并且如图5所示，乳液处理的初始应用降低了这两种处理的R值，但是通过老化60小时，未处理和CQS处理的样品具有大于3的值。在整个老化过程中，CQS+甾醇处理的样品始终具有优于其他处理的值。
图6是从各种处理中回收的粘结剂的高温PG分级随老化时间的图。数据显示高温分级随老化的变化相对较小；然而，CQS+甾醇处理始终具有最低的高温值。只要粘结剂的硬度足以抵御车辙并且对于典型的美国中西部气候，所有这些粘结剂都具有足够的硬度，粘结剂的高温性质不是非常显著。
表6和表7显示了老化60天和152天后从压实样品的第2个1/2英寸处回收的粘结剂的性质。以上述间隔获得这些数据的目的是显示这些层中粘结剂的老化与顶部1/2英寸混合物层中粘结剂的老化的比较。除了来自未处理样品的第2个1/2英寸的粘结剂的ΔTc值之外，这些回收的粘结剂在60天和152天的性质是相似的。60天未处理样品的ΔTc为-3.80℃，可能是由于与CQS和CQS+甾醇处理相比，未处理样品的S-临界值更高。S-临界值温度越高，表明相对于处理的样品的硬度失效温度的老化越大，并且可能是由于更多的氧气迁移到混合物的第2个1/2英寸。因为未处理的样品没有任何乳化处理，所以那些未处理的样品的表面半英寸更有可能被氧气渗透混合物。未处理的60天回收的粘结剂的R值类似于其他两种处理，这与其松弛性质的相似性一致，并且也与第二个1/2英寸回收的粘结剂的所有三种处理的m-临界性质的相似性一致。
图7显示了在老化60天时，顶部1/2英寸和第二个1/2英寸回收粘结剂之间的S-临界数据和m-临界数据的条形图比较。图8显示了在老化60天时相同粘结剂的ΔTc和R值性质之间的比较。图9和图10显示了在老化152天后从顶部和第二个1/2英寸回收的粘结剂的类似相应绘图。
对于任何处理，S-临界值几乎没有显示相对于深度的任何变化，并且CQS+甾醇处理的顶部1/2英寸的m-临界值表现出比第二个1/2英寸的粘结剂好2.4℃的低温m-临界值。CQS处理的样品表现出比第二个半英寸回收的粘结剂好0.6℃的m-临界值，该事实表明添加到混合物中的附加粘结剂不是CQS+甾醇样品中m-临界值得到更大改善的原因，并且表明含甾醇的乳液的雾封应用存在于顶部半英寸层中。
图8中绘制的数据显示了60天后顶部半英寸和第二个半英寸粘结剂的ΔTc值。甾醇处理的混合物的顶部半英寸的R值也低于第二个半英寸的R值。
图9显示了152天老化后的S-临界和m-临界的比较。对于两个层的所有处理，S-临界数据非常相似。m-临界值显示出明显的差异。第二个半英寸层与未处理的样品非常相似，具有稍微温暖的m-临界温度。与第二个半英寸相比，CQS处理的样品在顶部半英寸的m-临界值低2.67℃(即更好)(-10.09℃vs.--7.42℃)。这可归因于雾封中添加的额外沥青。然而，CQS+甾醇的顶部半英寸的m-临界值比仅CQS处理低2.7℃(即更好)且比CQS+甾醇处理的样品的第二个层低5.7℃(即更好)。这表明甾醇处理的样品存在于顶部半英寸。CQS处理的结果还显示出，雾封处理通常存在于顶部半英寸，同时突出表明了仅施加沥青乳液不能提供与处理中存在甾醇添加剂相同的老化延缓效果。
图10比较了调节152天之后三种处理的ΔTc和R值。未处理样品的两层和CQS和CQS+甾醇处理的第二个半英寸的ΔTc值都相似，乳液处理的样品略好，最可能是由于向所述样品的表面添加了沥青。CQS处理的样品的顶部半英寸层的ΔTc比第二个半英寸粘结剂好2.2℃，但CQS+甾醇的顶部半英寸层的ΔTc比第二个半英寸层好5℃。R值数据也显示出相似的相对性能。未处理的样品具有几乎相同的R值，CQS处理的样品显示，顶部半英寸粘结剂相对于第二个半英寸粘结剂具有0.25的R值改进，并且CQS+甾醇处理的样品的顶部半英寸粘结剂相对于第二个半英寸中的粘结剂的R值改进了0.74。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种道路铺装方法，包括：
提供含甾醇的沥青粘结剂，其中以基于沥青粘结剂的0.5wt％至15wt％的甾醇将甾醇添加到所述沥青粘结剂中；
将所述含甾醇的沥青粘结剂与集料组合，形成沥青铺装材料；
在沥青路面层上施加所述沥青铺装材料；和
将施加的所述沥青铺装材料压实以形成具有含甾醇的面层的道路路面。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沥青路面材料被施加到所述道路路面的最顶层，作为包括至多约12mm(0.5英寸)至约38mm(1.5英寸)的薄层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路面材料被施加到所述道路路面的最顶层，作为包括至多约12mm(0.5英寸)至约19mm(0.75英寸)的薄层。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇为所述沥青粘结剂重量的1wt％至10wt％。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇为所述沥青粘结剂重量的1wt％至3wt％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇包括纯甾醇。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述纯甾醇包括胆固醇。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述纯甾醇包括植物甾醇与胆固醇的混合物。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇包括粗甾醇。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇包括胆固醇。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇从生物衍生来源或从所述生物衍生来源的蒸馏残留物获得。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇包括妥尔油沥青。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇包括源自大豆油的粗甾醇。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇包括玉米油。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，还包括从再生沥青路面(RAP)、再生沥青瓦(RAS)或RAP和RAS的组合添加再生沥青粘结剂。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其特征在于，所述RAP、RAS或RAP和RAS的组合含有软化剂。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述软化剂为REOB、原始石蜡基或环烷基油、未经处理或未经再精炼的废渣油或废机油材料、真空塔式沥青增量剂、石蜡或环烷加工油或润滑基础油或生物衍生油。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的方法，其特征在于，所述含甾醇的沥青粘结剂提供大于或等于-5.0℃的ΔTc。
19.一种如权利要求1-18中任一项所述的方法制成的道路路面。
20.一种处理含沥青表面的方法，包括：
提供包括含甾醇的沥青粘结剂的表面处理，其中以基于沥青粘结剂的0.5wt％至15wt％的甾醇将甾醇添加到所述沥青粘结剂中；和
将所述表面处理应用于现有路面的表面。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述表面处理是微铺面层。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述表面处理是稀浆封层。
23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述表面处理是碎石封层。
24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述表面处理作为磨损层、开普封层、粘结层或夹层而应用。
25.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，该表面处理作为雾封层而应用。
26.根据权利要求20-25中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇为所述沥青粘结剂重量的1wt％至10wt％。
27.根据权利要求20-25中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇为所述沥青粘结剂重量的1wt％至3wt％。
28.根据权利要求20-27中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇包括纯甾醇。
29.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述纯甾醇包括胆固醇。
30.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述纯甾醇包括植物甾醇与胆固醇的混合物。
31.根据权利要求20-27中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇包括粗甾醇。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇包括胆固醇。
33.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇从生物衍生来源或从所述生物衍生来源的蒸馏残留物获得。
34.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇包括妥尔油沥青。
35.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇包括源自大豆油的粗甾醇。
36.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇包括玉米油。
37.根据权利要求20-36中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇包括10:90至90:10的纯甾醇：粗甾醇的甾醇混合物。
38.根据权利要求20-37中任一项所述的方法，还包括从再生沥青路面(RAP)、再生沥青瓦(RAS)或RAP和RAS的组合添加再生沥青粘结剂。
39.根据权利要求20-38中任一项所述的方法，其特征在于，所述RAP、RAS或RAP和RAS的组合含有软化剂。
40.根据权利要求39所述的方法，其特征在于，所述软化剂为REOB、原始石蜡基或环烷基油、未经处理或未经再精炼的废渣油或废机油材料、真空塔式沥青增量剂、石蜡或环烷加工油或润滑基础油或生物衍生油。
41.根据权利要求20-40中任一项所述的方法，其特征在于，所述沥青粘结剂提供大于或等于-5.0℃的ΔTc。
42.一种如权利要求20-41中任一项所述制成的道路路面。

Claims (44)

1.一种道路铺装方法，包括：
提供含甾醇的沥青粘结剂，其中以基于沥青粘结剂的0.5wt％至15wt％的甾醇将甾醇添加到所述沥青粘结剂中；
将所述含甾醇的沥青粘结剂与集料组合，形成沥青铺装材料；
在沥青路面层上施加所述沥青铺装材料；和
将施加的所述沥青铺装材料压实以形成具有含甾醇的面层的道路路面。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沥青路面材料被施加到所述道路路面的最顶层，作为包括至多约12mm(0.5英寸)至约38mm(1.5英寸)的薄层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述路面材料被施加到所述道路路面的最顶层，作为包括至多约12mm(0.5英寸)至约19mm(0.75英寸)的薄层。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇为所述沥青粘结剂重量的1wt％至10wt％。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇为所述沥青粘结剂重量的1wt％至3wt％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇包括纯甾醇。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述纯甾醇包括胆固醇。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述纯甾醇包括植物甾醇与胆固醇的混合物。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇包括粗甾醇。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇包括胆固醇。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇从生物衍生来源或从所述生物衍生来源的蒸馏残留物获得。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇包括妥尔油沥青。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇包括源自大豆油的粗甾醇。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇包括玉米油。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，还包括从再生沥青路面(RAP)、再生沥青瓦(RAS)或RAP和RAS的组合添加再生沥青粘结剂。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法，其特征在于，所述RAP、RAS或RAP和RAS的组合含有软化剂。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述软化剂为REOB、原始石蜡基或环烷基油、未经处理或未经再精炼的废渣油或废机油材料、真空塔式沥青增量剂、石蜡或环烷加工油或润滑基础油或生物衍生油。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的方法，其特征在于，所述含甾醇的沥青粘结剂提供大于或等于-5.0℃的ΔTc。
19.一种如权利要求1-18中任一项所述的方法制成的道路路面。
20.一种处理含沥青表面的方法，包括：
提供包括含甾醇的沥青粘结剂的表面处理，其中以基于沥青粘结剂的0.5wt％至15wt％的甾醇将甾醇添加到所述沥青粘结剂中；和
将所述表面处理应用于现有路面的表面。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述表面处理以乳液形式提供。
22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述表面处理是微铺面层。
23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述表面处理是稀浆封层。
24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述表面处理是碎石封层。
25.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述表面处理作为磨损层、开普封层、粘结层或夹层而应用。
26.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，该表面处理作为雾封层而应用。
27.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述含甾醇的沥青粘结剂是轻制沥青。
28.根据权利要求20-27中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇为所述沥青粘结剂重量的1wt％至10wt％。
29.根据权利要求20-27中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇为所述沥青粘结剂重量的1wt％至3wt％。
30.根据权利要求20-29中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇包括纯甾醇。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述纯甾醇包括胆固醇。
32.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述纯甾醇包括植物甾醇与胆固醇的混合物。
33.根据权利要求20-29中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇包括粗甾醇。
34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇包括胆固醇。
35.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇从生物衍生来源或从所述生物衍生来源的蒸馏残留物获得。
36.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇包括妥尔油沥青。
37.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇包括源自大豆油的粗甾醇。
38.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述粗甾醇包括玉米油。
39.根据权利要求20-38中任一项所述的方法，其特征在于，所述甾醇包括10:90至90:10的纯甾醇：粗甾醇的甾醇混合物。
40.根据权利要求20-39中任一项所述的方法，还包括从再生沥青路面(RAP)、再生沥青瓦(RAS)或RAP和RAS的组合添加再生沥青粘结剂。
41.根据权利要求20-40中任一项所述的方法，其特征在于，所述RAP、RAS或RAP和RAS的组合含有软化剂。
42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，所述软化剂为REOB、原始石蜡基或环烷基油、未经处理或未经再精炼的废渣油或废机油材料、真空塔式沥青增量剂、石蜡或环烷加工油或润滑基础油或生物衍生油。
43.根据权利要求20-42中任一项所述的方法，其特征在于，所述沥青粘结剂提供大于或等于-5.0℃的ΔTc。
44.一种如权利要求20-44中任一项所述制成的道路路面。
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