CN110885634A - 一种沥青基材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种沥青基材料及其制备方法，该沥青基材料包括复合乳液200份，促凝剂50~100份；所述的复合乳液由再生乳液和改性乳化沥青构成，各原料所占质量分数为：再生乳液50~100份；改性乳化沥青400份；所述的再生乳液由石油油分、天然树脂、乳化剂、水和表面活性助剂构成，各原材料所占质量分数为：石油油分25~50份，天然树脂10~15份，乳化剂2~6份，水30~50份，表面活性助剂5份；本发明的沥青基材料，灌缝施工，渗透性强，粘结强度高，对老化沥青有再生复苏效果，具有长效的封缝防水、抗二次开裂的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种道路施工用材料，尤其涉及一种具有自修复功能、无毒的常温快速修复沥青路面裂缝的沥青基材料及其制备方法。
背景技术
随着交通量的不断增加，沥青路面早期破坏日益严重，尤其是路面裂缝问题。若不及时处治，裂缝会引发坑槽、道路内部溶胀、剥落等病害，严重影响行车安全和平稳性，大大降低了道路的使用寿命。因此，及时修复路面裂缝对道路的正常使用有重要意义。
目前国内生产的常温施工裂缝修补材料存在低温柔韧性差、与裂缝壁的粘结强度低等缺陷，极易产生修补材料外溢、裂缝渗水等现象，进一步加速裂缝扩展。氯丁橡胶类修补材料是以氯丁橡胶为主要成分的非定型密封材料，分子链上的氯原子使其具有优良的耐热、耐油污、耐老化性能。此外，氯丁橡胶保持长期弹性恢复率而被广泛用于水泥公路路面的路面修补材料，但其与原路面间的粘结性能较差，易再次开裂，增加养护工作量。聚硫橡胶类密封材料是高档常温施工式裂缝修补材料，由聚硫橡胶和金属氧化物等硫化剂反应凝固而成，价格昂贵，限制了其发展应用。聚氨酯填缝料其耐磨性、低温柔软性、粘接性、耐油性优良且价格低廉，但聚氨酯裂缝修补材料存在不能长期耐热，固化较慢的缺陷。有机硅裂缝修补材料具有良好的粘结性能及耐嵌入性能，但其机械性能和耐化学药品性较差，胶层内物质容易渗析迁移，污染周围环境，且价格昂贵，限制了其广泛应用。热沥青类灌缝材料具有温度敏感性大，使用过程中耗能大，粘结力不足，路面封闭时间长等缺点；乳化沥青类灌缝材料粘结性能较差，早期强度低，开放交通慢等缺点。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种与沥青路面兼容性好，渗透性强，粘结性能高的用于修复路面裂缝的沥青基材料及制备方法。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种沥青基材料，该材料包括复合乳液和促凝剂，二者所占质量分数为复合乳液450~500份，促凝剂50~100份；
所述复合乳液包括再生乳液和EVA/SBS复合改性乳化沥青，二者所占质量分数为：再生乳液50~100份，EVA/SBS复合改性乳化沥青400份；
所述再生乳液包括石油油分、天然树脂、乳化剂、水和表面活性助剂，各材料所占质量分数为：石油油分25~50份，天然树脂10~25份，乳化剂2~6份，水30~50份，表面活性助剂5份；
所述促凝剂为氯化钙与氯化钠的混合溶液，所述氯化钙与氯化钠的质量比为5~10：1。
对上述技术方案的进一步设计为：所述EVA/SBS复合改性乳化沥青包括70号基质沥青、EVA乳液、SBS乳液、乳化剂、盐酸和水，各材料所占质量分数为：70号基质沥青100份、EVA乳液5~10份，SBS乳液5~10份、乳化剂3~6份，盐酸1~3份、水50~100份。
所述石油油分包括轻质石油油分LPF、环烷族石油油分CPF和芳香族馏分AF，所述石油油分中包括饱和环烃的质量为55%~60%，不饱和芳香烃的质量为20%~30%，小分子结构饱和烃的质量为5%~25%。
所述石油油分中轻质石油油分LPF、环烷族石油油分CPF和芳香族馏分AF的质量比为1:2~3:1~2。
所述促凝剂的溶液浓度为10%~20%。
所述表面活性助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。
所述乳化剂为酰胺、磺酸胺、季胺盐和壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种等比例复合而成。
一种上述用于修复路面裂缝的沥青基材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将轻质石油油分LPF、环烷族石油油分CPF与芳香族馏分AF按照1:2~3:1~2的质量比进行混合，加热至80℃得到石油油分；
按质量取石油油分25~50份、天然树脂10~25份和表面活性助剂5份进行混合并搅拌30min，直至天然树脂完全溶解得到再生乳液原液；
取乳化剂2~6份、水30~50份加热搅拌混合均匀得到皂液，将再生乳液原液均匀加入到皂液中，加入过程中以4000~4500r/min的搅拌速率进行剪切分散，待完全加入后继续搅拌分散1~2min，乳化完毕，得到再生乳液；
步骤二、按质量取70号基质沥青100份、EVA乳液5~10份，SBS乳液5~10份、乳化剂3~6份，盐酸1~3份、水50~100份；将乳化剂和水加热搅拌均匀，加入盐酸调节PH至1.5~2.5，再加入EVA乳液和SBS乳液，继续搅拌至溶液均匀，制得皂液；
将皂液温度加热至55~65℃，70号基质沥青温度加热至135~145℃，将皂液和70号基质沥青倒入胶体磨中进行研磨，控制研磨速度为3000~5000r/min，研磨3~5min后，制得EVA/SBS复合改性乳化沥青；
步骤三、按质量取氯化钙5~10份，氯化钠1份，水50~55份，搅拌均匀得到促凝剂溶液；
步骤四、按质量取再生乳液50~100份，EVA/SBS复合改性乳化沥青400份，倒入搅拌缸中搅拌15min，得到复合乳液；
步骤五、按质量取复合乳液450~500份，促凝剂50~100份，混合搅拌均匀，得到沥青基材料，取沥青基材料按0.8kg/m2喷涂到沥青路面裂缝处。
本发明的技术方案具有下列优点：
（1）本发明采用具备再生恢复性能的多种石油基油分和改善再生沥青柔韧性的功能树脂等原材料，乳化成水包油类再生乳液，并辅以适宜表面活性助剂，提高再生封层材料渗透性能，即降低产品表面能，增加产品亲沥青性能（亲油性）提高渗透速度，增加渗透深度，解决现有产品由于渗透能力差而滞留沥青路面表面，影响构造深度，降低路面抗滑能力的不足。
（2）本发明采用饱和环烃族油分原料替代现有再生类产品中部分不饱和芳香类组分，以期提高产品的抗氧化性能，改善其耐老化性能，提高产品耐久性，从而改进现有产品初期使用效果显著，但改善效果维持时间较短的缺陷。
（3）由于EVA内增塑性好，耐酸碱能力强，能粘接各种基材，最低成膜温度低于5℃，因此能够很好成膜，涂膜对水滴有较好的阻隔性，较好的耐高温性，且环境友好。SBS与沥青的相容性差，而EVA可以利用和沥青溶解度相似的特性，所以本发明将二者复合使用，改善前者与沥青的相容性。因此，EVA/SBS复合改性乳化沥青兼顾两种乳液的优势，刚柔并济，具有优异的粘结特性和低温柔性，抵抗二次开裂。
（4）普通乳化沥青和再生剂这类材料，破乳时间长，硬化速度慢，导致施工后需长时间封闭交通，而本发明采用促凝剂与复合乳液混合施工的方案，打破体系电荷平衡、浓度平衡，缩短破乳硬化时间，可降低对交通运输的干扰。
（5）本发明的沥青基材料与沥青路面兼容性好，渗透性强，粘结性能高，愈合沥青路面内部裂缝，起到封缝防水的作用达到路面养护和美化的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例一
本实施例的用于修复路面裂缝的沥青基材料，包括下列质量分的原材料：复合乳液450份，促凝剂50份；复合乳液包括再生乳液60份，EVA/SBS复合改性乳化沥青400份；再生乳液包括石油油分35份，天然树脂20份，酰胺3份，水30份，脂肪醇聚氧乙烯醚5份。
本实施例中促凝剂为氯化钙与氯化钠的混合溶液，氯化钙与氯化钠的质量比为5：1，促凝剂的溶液浓度为10%。
EVA/SBS复合改性乳化沥青包括下列质量分的原材料：70号基质沥青100份、EVA乳液5份，SBS乳液5份、酰胺3份，盐酸2份、水60份。
本实施例中石油油分包括轻质石油油分LPF、环烷族石油油分CPF和芳香族馏分AF，且质量比为1:3:1。
本实施例的的沥青基材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将轻质石油油分LPF、环烷族石油油分CPF与芳香族馏分AF按照1:3:1的质量比进行混合，加热至80℃得到石油油分；
按质量取石油油分35份、天然树脂20份和脂肪醇聚氧乙烯醚5份进行混合并搅拌30min，直至天然树脂完全溶解得到再生乳液原液；
取酰胺3份、水30份加热搅拌混合均匀得到皂液，将再生乳液原液均匀加入到皂液中，加入过程中以4000r/min的搅拌速率进行剪切分散，待完全加入后继续搅拌分散1min，乳化完毕，得到再生乳液；
步骤二、按质量取70号基质沥青100份、EVA乳液5份，SBS乳液5份、酰胺3份，盐酸2份、水60份；将乳化剂和水加热搅拌均匀，加入盐酸调节PH至2，再加入EVA乳液和SBS乳液，继续搅拌至溶液均匀，制得皂液；
将皂液温度加热至55℃，70号基质沥青温度加热至135℃，将皂液和70号基质沥青倒入胶体磨中进行研磨，控制研磨速度为3500r/min，研磨4min后，制得EVA/SBS复合改性乳化沥青；
步骤三、按质量取氯化钙5份，氯化钠1份，水50份，搅拌均匀得到促凝剂溶液；
步骤四、按质量取再生乳液60份，EVA/SBS复合改性乳化沥青400份，倒入搅拌缸中搅拌15min，得到复合乳液；
步骤五、按质量取复合乳液450份，促凝剂50份，混合搅拌均匀，得到沥青基材料，取沥青基材料按0.8kg/m2喷涂到沥青路面裂缝处。
本实施例所制得的沥青基材料经检测其性能如下：表干时间为20min，粘结强度为0.8MPa，老化沥青的25℃针入度（0.1mm）由25提升为40，10℃延度由3cm改善为8cm，60℃动力粘度由2615Pa.s还原为990Pa.s。沥青路面经处治后，渗水系数为0，摩擦系数为70BPN。
实施例二
本实施例的的沥青基材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将轻质石油油分LPF、环烷族石油油分CPF与芳香族馏分AF按照1:2:1的质量比进行混合，加热至80℃得到石油油分；
按质量取石油油分45份、天然树脂25份和烷基酚聚氧乙烯醚5份进行混合并搅拌30min，直至天然树脂完全溶解得到再生乳液原液；
取季胺盐5份、水45份加热搅拌混合均匀得到皂液，将再生乳液原液均匀加入到皂液中，加入过程中以4200r/min的搅拌速率进行剪切分散，待完全加入后继续搅拌分散1min，乳化完毕，得到再生乳液；
步骤二、按质量取70号基质沥青100份、EVA乳液6份，SBS乳液6份、季胺盐4份，盐酸2份、水65份；将乳化剂和水加热搅拌均匀，加入盐酸调节PH至2，再加入EVA乳液和SBS乳液，继续搅拌至溶液均匀，制得皂液；
将皂液温度加热至60℃，70号基质沥青温度加热至140℃，将皂液和70号基质沥青倒入胶体磨中进行研磨，控制研磨速度为4000r/min，研磨4min后，制得EVA/SBS复合改性乳化沥青；
步骤三、按质量取氯化钙5份，氯化钠1份，水54份，搅拌均匀得到促凝剂溶液；
步骤四、按质量取再生乳液70份，EVA/SBS复合改性乳化沥青400份，倒入搅拌缸中搅拌15min，得到复合乳液；
步骤五、按质量取复合乳液450份，促凝剂50份，混合搅拌均匀，得到沥青基材料，取沥青基材料按0.8kg/m2喷涂到沥青路面裂缝处。
本实施例所制得的沥青基材料经检测其性能如下：表干时间为25min，粘结强度为0.96MPa，老化沥青的25℃针入度（0.1mm）由25提升为41，10℃延度由3cm改善为9cm，60℃动力粘度由2615Pa.s还原为966Pa.s。沥青路面经处治后，渗水系数为0，摩擦系数为70BPN。
实施例三
本实施例的的沥青基材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将轻质石油油分LPF、环烷族石油油分CPF与芳香族馏分AF按照1:2.5:1的质量比进行混合，加热至80℃得到石油油分；
按质量取石油油分35份、天然树脂25份和烷基酚聚氧乙烯醚5份进行混合并搅拌30min，直至天然树脂完全溶解得到再生乳液原液；
取酰胺和磺酸胺等比例混合制成乳化剂；
取乳化剂4份、水35份加热搅拌混合均匀得到皂液，将再生乳液原液均匀加入到皂液中，加入过程中以4000r/min的搅拌速率进行剪切分散，待完全加入后继续搅拌分散1min，乳化完毕，得到再生乳液；
步骤二、按质量取70号基质沥青100份、EVA乳液8份，SBS乳液5份、乳化剂4份，盐酸2份、水68份；将乳化剂和水加热搅拌均匀，加入盐酸调节PH至2，再加入EVA乳液和SBS乳液，继续搅拌至溶液均匀，制得皂液；
将皂液温度加热至60℃，70号基质沥青温度加热至145℃，将皂液和70号基质沥青倒入胶体磨中进行研磨，控制研磨速度为4500r/min，研磨4min后，制得EVA/SBS复合改性乳化沥青；
步骤三、按质量取氯化钙5份，氯化钠1份，水50份，搅拌均匀得到促凝剂溶液；
步骤四、按质量取再生乳液70份，EVA/SBS复合改性乳化沥青400份，倒入搅拌缸中搅拌15min，得到复合乳液；
步骤五、按质量取复合乳液480份，促凝剂80份，混合搅拌均匀，得到沥青基材料，取沥青基材料按0.8kg/m2喷涂到沥青路面裂缝处。
本实施例所制得的沥青基材料经检测其性能如下：表干时间为16min，粘结强度为0.87MPa，老化沥青的25℃针入度（0.1mm）由25提升为42，10℃延度由3cm改善为8.5cm，60℃动力粘度由2615Pa.s还原为900Pa.s。沥青路面经处治后，渗水系数为0，摩擦系数为73BPN。
实施例四
本实施例的的沥青基材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将轻质石油油分LPF、环烷族石油油分CPF与芳香族馏分AF按照1:3:2的质量比进行混合，加热至80℃得到石油油分；
按质量取石油油分45份、天然树脂25份和烷基酚聚氧乙烯醚5份进行混合并搅拌30min，直至天然树脂完全溶解得到再生乳液原液；
取壬基酚聚氧乙烯醚6份、水40份加热搅拌混合均匀得到皂液，将再生乳液原液均匀加入到皂液中，加入过程中以4000r/min的搅拌速率进行剪切分散，待完全加入后继续搅拌分散1min，乳化完毕，得到再生乳液；
步骤二、按质量取70号基质沥青100份、EVA乳液5份，SBS乳液8份、壬基酚聚氧乙烯醚5份，盐酸2份、水70份；将乳化剂和水加热搅拌均匀，加入盐酸调节PH至2，再加入EVA乳液和SBS乳液，继续搅拌至溶液均匀，制得皂液；
将皂液温度加热至62℃，70号基质沥青温度加热至143℃，将皂液和70号基质沥青倒入胶体磨中进行研磨，控制研磨速度为4500r/min，研磨4min后，制得EVA/SBS复合改性乳化沥青；
步骤三、按质量取氯化钙8份，氯化钠1份，水50份，搅拌均匀得到促凝剂溶液；
步骤四、按质量取再生乳液100份，EVA/SBS复合改性乳化沥青400份，倒入搅拌缸中搅拌15min，得到复合乳液；
步骤五、按质量取复合乳液500份，促凝剂60份，混合搅拌均匀，得到沥青基材料，取沥青基材料按0.8kg/m2喷涂到沥青路面裂缝处。
本实施例所制得的沥青基材料经检测其性能如下：表干时间为20min，粘结强度为1.2MPa，老化沥青的25℃针入度（0.1mm）由25提升为44，10℃延度由3cm改善为9.5cm，60℃动力粘度由2615Pa.s还原为750Pa.s。沥青路面经处治后，渗水系数为0，摩擦系数为74BPN。
本发明的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。
Claims (9)
1.一种沥青基材料，其特征在于：该材料包括复合乳液和促凝剂，二者所占质量分数为复合乳液450~500份，促凝剂50~100份；
所述复合乳液包括再生乳液和EVA/SBS复合改性乳化沥青，二者所占质量分数为：再生乳液50~100份，EVA/SBS复合改性乳化沥青400份；
所述再生乳液包括石油油分、天然树脂、乳化剂、水和表面活性助剂，各材料所占质量分数为：石油油分25~50份，天然树脂10~25份，乳化剂2~6份，水30~50份，表面活性助剂5份；
所述促凝剂为氯化钙与氯化钠的混合溶液，所述氯化钙与氯化钠的质量比为5~10：1。
2.根据权利要求1所述沥青基材料，其特征在于：所述EVA/SBS复合改性乳化沥青包括70号基质沥青、EVA乳液、SBS乳液、乳化剂、盐酸和水，各材料所占质量分数为：70号基质沥青100份、EVA乳液5~10份，SBS乳液5~10份、乳化剂3~6份，盐酸1~3份、水50~100份。
3.根据权利要求1所述沥青基材料，其特征在于：所述石油油分包括轻质石油油分LPF、环烷族石油油分CPF和芳香族馏分AF，所述石油油分中包括饱和环烃的质量为55%~60%，不饱和芳香烃的质量为20%~30%，小分子结构饱和烃的质量为5%~25%。
4.根据权利要求3所述沥青基材料，其特征在于：所述石油油分中轻质石油油分LPF、环烷族石油油分CPF和芳香族馏分AF的质量比为1:2~3:1~2。
5.根据权利要求1所述沥青基材料，其特征在于：所述促凝剂的溶液浓度为10%~20%。
6.根据权利要求1所述沥青基材料，其特征在于：所述表面活性助剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。
7.根据权利要求1或4所述沥青基材料，其特征在于：所述乳化剂为酰胺、磺酸胺、季胺盐和壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种等比例复合而成。
8.一种权利要求1所述沥青基材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、将轻质石油油分LPF、环烷族石油油分CPF与芳香族馏分AF按照1:2~3:1~2的质量比进行混合，加热至80℃得到石油油分；
按质量取石油油分25~50份、天然树脂10~25份和表面活性助剂5份进行混合并搅拌30min，直至天然树脂完全溶解得到再生乳液原液；
取乳化剂2~6份、水30~50份加热搅拌混合均匀得到皂液，将再生乳液原液均匀加入到皂液中，加入过程中以4000~4500r/min的搅拌速率进行剪切分散，待完全加入后继续搅拌分散1~2min，乳化完毕，得到再生乳液；
步骤二、按质量取70号基质沥青100份、EVA乳液5~10份，SBS乳液5~10份、乳化剂3~6份，盐酸1~3份、水50~100份；将乳化剂和水加热搅拌均匀，加入盐酸调节PH，再加入EVA乳液和SBS乳液，继续搅拌至溶液均匀，制得皂液；
将皂液温度加热至55~65℃，70号基质沥青温度加热至135~145℃，将皂液和70号基质沥青倒入胶体磨中进行研磨，控制研磨速度为3000~5000r/min，研磨3~5min后，制得EVA/SBS复合改性乳化沥青；
步骤三、按质量取氯化钙5~10份，氯化钠1份，水50~55份，搅拌均匀得到促凝剂溶液；
步骤四、按质量取再生乳液50~100份，EVA/SBS复合改性乳化沥青400份，倒入搅拌缸中搅拌15min，得到复合乳液；
步骤五、按质量取复合乳液450~500份，促凝剂50~100份，混合搅拌均匀，得到沥青基材料，取沥青基材料按0.8kg/m2喷涂到沥青路面裂缝处。
9.根据权利要求8所述沥青基材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中将乳化剂和水加热搅拌均匀，加入盐酸后调节PH至1.5~2.5。
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