CN111410913B - 一种改性含砂雾封层材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性含砂雾封层材料及其制备方法。所述改性含砂雾封层材料，按重量份计，包括以下原料组分：煤焦油基质沥青：9~80份；水：50~180份；乳化剂：0.1~4.5份；稳定剂：1~14份；改性剂：0.1~10份；骨料：25~110份。本发明提供的改性含砂雾封层材料用于路面，具有高温稳定，延展性好和耐磨耗性优良的特点。
Description
技术领域
本发明涉及改性含砂雾封层技术领域，尤其涉及一种改性含砂雾封层材料及其制备方法。
背景技术
由于沥青的老化、沥青粘附力下降、沥青量不足、沥青混合料空隙率偏高等原因，沥青路面通车几年后会出现轻微疲劳龟裂，细骨料脱落、松散等现象，渗水性增大，路面上的水经过裂缝或细骨料损伤处进入到沥青混合料中。如不及时修复，随着水损害的进一步加剧，路面将产生网裂、坑洞等更为严重的破坏。
雾封层技术(fog seal)，全称为雾状封层技术，是一种沥青路面预防性养护措施，它将乳化沥青、改性乳化沥青或沥青路面养护剂等流体状材料，通过喷洒的方式覆盖在沥青路面上，封闭和修复路面微小裂缝、防止路表水分下渗，增加路表沥青的粘附力、稳定松散集料，将路面性能维持２~３年时间，延长路面大中修周期和使用寿命，为道路迅速提供一个黑色如新的表面。
纯乳化沥青雾封层抗滑性能差，存在行车安全隐患。利用同步碎石喷洒机在喷洒乳化沥青的同时将砂、橡胶颗粒等抗滑材料撒在乳化沥青薄膜上，由于抗滑材料只是粘在沥青膜表面，容易剥离飞溅出来，影响车辆及行人安全，耐久性差。将细砂等抗滑材料与乳化沥青预先混合均匀，采用高压喷涂机将均匀的含砂乳化沥青混合料喷洒到路面上，不但具有雾封层优良的防水性能，而且细砂被均匀、完全地包裹在沥青里，能较长时间地保持路面的摩擦系数在安全范围之内，具有较好的抗滑性和耐久性。
CN108165176 A公开了一种抗凝冰含砂雾封层材料及其制备方法，其含砂雾封层材料含有乳化沥青、增稠混合液和骨料，其中乳化沥青是通过将乳化剂在水以及控制碱性环境下，加入基质沥青得到，在乳化沥青中加入抗凝冰剂、增稠混合液和骨料得到抗凝剂含砂雾封层材料，采用氢氧化钠对阴离子乳化剂皂液进行pH值的调节，对70#和90#基质沥青进行乳化，然后加入含有粘土、增稠剂和丙烯酸乳液、苯丙乳液、纯丙乳液、醋丙乳液等的增稠液得到高粘度乳化沥青，其优点能与细砂均匀混合不分层，缺点是：1、未加入增稠液的乳化沥青为普通乳化沥青，不能长期储存；加入增稠液的高粘度乳化沥青内部发生反应，也不能长期储存。2、增稠液中的丙烯酸乳液、苯丙乳液、纯丙乳液、醋丙乳液等使冷却后的沥青针入度上升、强度减弱，含砂雾封层的抗高温稳定性、耐久性变差。3、乳化剂皂液需要用氢氧化钠将pH值调到11~12才能发挥乳化效果。
发明内容
针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种改性含砂雾封层及其制备方法。本发明提供的改性含砂雾封层材料用于路面，具有高温稳定，延展性好和耐磨耗性优良的特点。
本发明第一方面提供了一种改性含砂雾封层材料，按重量份计，包括以下原料组分：
煤焦油基质沥青：9~80份；
水：50~180份；
乳化剂：0.1~4.5份，优选为0.4~3.2份；
稳定剂：1~14份，优选为2~10份；
改性剂：0.1~10份，优选为0.5~6份；
骨料：25~110份，优选为30~100份。
进一步，煤焦油基质沥青软化点为40~80℃。
进一步，所述乳化剂选自阴离子慢裂型乳化剂；具体包括亚甲基二甲基萘磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二丁基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠、油酸钠、磺化妥尔油皂中的一种或几种。
进一步，所述稳定剂包括石灰、石棉粉、硅藻土、海泡石、高岭土、膨润土中的一种或几种。
进一步，所述改性剂包括聚乙烯醋酸乙烯酯乳液、乙二醇丁醚乙酸酯乳液、聚乙烯醋酸酯乳液、聚乙烯酯乳液、氯化聚乙烯乳液中的至少一种。
进一步，所述骨料选自30~60目的砂料，选自金刚砂或/和玄武岩砂。
本发明第二方面还提供了一种改性含砂雾封层材料的制备方法，其包括如下步骤：
（1）将所述乳化剂与所述稳定剂加入水中，搅拌、溶解，形成皂液；
（2）将步骤（1）得到的皂液与热熔煤焦油基质沥青一同通过强力搅拌混合乳化，得到浓缩的乳化沥青；
（3）将步骤（2）得到的乳化沥青与水、改性剂搅拌混合，再加入骨料并搅拌均匀，得到含砂雾封层材料。
进一步，步骤（1）中所述乳化剂和稳定剂与水混合的温度为35~60℃；搅拌时间为15~40分钟。
进一步，步骤（2）中所述皂液与热熔煤焦油基质沥青混合的转速为300~600 rpm。
进一步，步骤（3）中所述乳化沥青与水、改性剂混合搅拌的转速为300~600 rpm。
本发明所述的改性含砂雾封层材料应用于在沥青路面养护中，优选，应用于未出现结构性病害的高速沥青道路、城市高架道路和机场跑道。
与现有技术相比，本发明提供的改性含砂雾封层材料及其制备方法具有如下优点：
（1）本发明提供的改性含砂雾封层材料中，利用各组分的配合，使骨料在乳化沥青中能够均匀稳定分布不沉降。更为关键的是，所述改性含砂雾封层材料中各组分的配合作用，还可提高喷洒到路面上的乳化沥青蒸发残留物的弹性、低温柔韧性和耐磨耗性，弥补了煤焦油沥青耐候性差、低温变脆易开裂剥落的不足，使得煤焦油沥青也可广泛用于路面上的含砂雾封层材料中。
（2）本发明提供的改性含砂雾封层材料制备条件相对温和，工艺简单，制备乳化沥青中，所用乳化剂可与稳定剂混合，不会因为与稳定剂在水中长时间搅拌而失去乳化作用，并且无需调整皂液的pH值即可对煤焦油沥青进行乳化。所得到的乳化沥青表现出具有优良的长期稳定性，打破了季节和施工对乳化沥青生产的限制，储存一年以上仍均匀细腻不破乳。利用本发明方法制备得到的改性含砂雾封层材料各组分分散较好，且操作温度较低，比较利于施工。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅做进一步说明的目的，本发明的物质配比并不仅限于实施例中所述。本发明的保护范围并不受实施例的限制。
实施例1
首先将0.5份亚甲基二甲基萘磺酸钠与9份石灰加入到90份40℃的水中并搅拌20分钟溶解，得到皂液；然后将皂液与10份140℃的热熔煤焦油基质沥青（软化点71℃）高速搅拌乳化，搅拌速度为400r/min，得到乳化沥青。现场使用时，向得到的乳化沥青中加入10份水并搅拌均匀，然后加入5份聚乙烯醋酸乙烯酯乳液并搅拌，再加入90份30~60目的金刚砂并搅拌，搅拌速度为400 r/min，搅拌均匀形成含砂雾封材料。
实施例2
首先将2份十二烷基硫酸钠与4份石棉粉，4份高岭土加入到80份40℃的水中并搅拌25分钟溶解，得到皂液；然后将皂液与25份130℃的热熔煤焦油基质沥青（软化点为59℃）高速搅拌乳化，搅拌速度为400 r/min，得到乳化沥青。现场使用时，向得到的乳化沥青中加入80份水并搅拌均匀，然后加入3份乙二醇丁醚乙酸酯乳液并搅拌，再加入70份30~60目的金刚砂并搅拌，搅拌速度为400 r/min，搅拌均匀形成含砂雾封材料。
实施例3
首先将1份二丁基萘磺酸钠与4份硅藻土、3份海泡石加入到70份40℃的水中并搅拌25分钟溶解，得到皂液；然后将皂液与30份120℃的热熔煤焦油基质沥青（软化点为51℃）高速搅拌乳化，搅拌速度为400 r/min，得到乳化沥青。现场使用时，向得到的乳化沥青中加入70份水并搅拌均匀，然后加入3份聚乙烯醋酸酯乳液并搅拌，再加入80份30~60目的金刚砂并搅拌，搅拌速度为400 r/min，搅拌均匀形成含砂雾封材料。
实施例4
首先将2份木质素磺酸钠与3份膨润土和3份硅藻土加入到60份40℃的水中并搅拌25分钟溶解，得到皂液；然后将皂液与40份130℃的热熔煤焦油基质沥青（软化点为59℃）高速搅拌乳化，搅拌速度为400r/min，得到乳化沥青。现场使用时，向得到的乳化沥青中加入60份水并搅拌均匀，然后加入2.0份氯化聚乙烯乳液并搅拌，再加入70份30~60目的玄武岩砂并搅拌，搅拌速度为400 r/min，搅拌均匀形成含砂雾封材料。
实施例5
首先将1份十二烷基苯磺酸钠与5份膨润土加入到50份40℃的水中并搅拌25分钟溶解，得到皂液；然后将皂液与50份130℃的热熔煤焦油基质沥青（软化点为59℃）高速搅拌乳化，搅拌速度为400r/min，得到乳化沥青。现场使用时，向得到的乳化沥青中加入50份水并搅拌均匀，然后加入2.0份聚乙酸乙烯酯乳液并搅拌，再加入50份30~60目的金刚砂并搅拌，搅拌速度为400 r/min，搅拌均匀形成含砂雾封材料。
实施例6
首先将2份油酸钠与2份高岭土和2份石棉粉加入到40份40℃的水中并搅拌25分钟溶解，得到皂液；然后将皂液与60份130℃的热熔煤焦油基质沥青（软化点为59℃）高速搅拌乳化，搅拌速度为400r/min，得到乳化沥青。现场使用时，向得到的乳化沥青中加入40份水并搅拌均匀，然后加入1.0份聚乙烯醋酸乙烯酯乳液和0.5份氯化聚乙烯乳液并搅拌，再加入50份30~60目的玄武岩砂并搅拌，搅拌速度为400 r/min，搅拌均匀形成含砂雾封材料。
实施例7
首先将2份磺化妥尔油皂与3份硅藻土加入到30份40℃的水中并搅拌25分钟溶解，得到皂液；然后将皂液与70份130℃的热熔煤焦油基质沥青（软化点为59℃）高速搅拌乳化，搅拌速度为400r/min，得到乳化沥青。现场使用时，向得到的乳化沥青中加入30份水并搅拌均匀，然后加入0.5份乙二醇丁醚乙酸酯乳液和0.5份聚乙烯醋酸酯乳液并搅拌，再加入40份30~60目的玄武岩砂并搅拌，搅拌速度为400 r/min，搅拌均匀形成含砂雾封材料。
实施例8
首先将2份亚甲基二甲基萘磺酸钠和1份十二烷基硫酸钠与3份海泡石加入到25份40℃的水中并搅拌25分钟溶解，得到皂液；然后将皂液与75份130℃的热熔煤焦油基质沥青（软化点为59℃）高速搅拌乳化，搅拌速度为400r/min，得到乳化沥青。现场使用时，向得到的乳化沥青中加入30份水并搅拌均匀，然后加入1.0份聚乙烯酯乳液和1.0份氯化聚乙烯乳液并搅拌，再加入20份金刚砂和15份30~60目的玄武岩砂并搅拌，搅拌速度为400 r/min，搅拌均匀形成含砂雾封材料。
比较例1
与实施例1的制备方法相同， 但是没有添加石灰和聚乙烯醋酸乙烯酯乳液。
比较例2
与实施例1的制备方法相同，但是亚甲基二甲基萘磺酸钠的添加量为6份，石灰添加量为0.5份，聚乙烯醋酸乙烯酯乳液的添加量为12份。
评价条件：除砂以外，将实施例1-8和比较例1-2含所有试剂的乳化沥青加热蒸干水分，按交通部标准JTG E2-2001之T0604试验方法测量蒸发残余物的针入度、T0605试验方法测量蒸发残余物的延度，按T0606试验方法测量蒸发残余物的软化点，具体见表1；按T0655乳化沥青储存稳定性试验方法测量含砂乳化沥青混合料储存一天的稳定性，并测量了混合料成型后的湿轮磨耗值，结果见表2。
表1各实施例和比较例所得乳化沥青的蒸发残余物性质
| 25℃针入度，1/10mm | 软化点，℃ | 15℃延度，mm | |
| 实施例1 | 18 | 85.0 | 14 |
| 实施例2 | 20 | 71.8 | 12 |
| 实施例3 | 19 | 62.5 | 10 |
| 实施例4 | 16 | 71.8 | 13 |
| 实施例5 | 16 | 70.2 | 11 |
| 实施例6 | 18 | 69.1 | 12 |
| 实施例7 | 18 | 68.6 | 9 |
| 实施例8 | 17 | 70.4 | 12 |
| 比较例1 | 10 | 92.2 | 2 |
| 比较例2 | 31 | 65.7 | 3 |
表2 各实施例和比较例所得混合料的性能
| 储存稳定性，%（1d） | 湿轮磨耗值，g/m<sup>2</sup> | |
| 实施例1 | 4.2 | 13 |
| 实施例2 | 5.1 | 15 |
| 实施例3 | 5.3 | 21 |
| 实施例4 | 4.9 | 18 |
| 实施例5 | 5.2 | 16 |
| 实施例6 | 4.7 | 11 |
| 实施例7 | 5.4 | 14 |
| 实施例8 | 4.8 | 12 |
| 比较例1 | 45.6 | 97 |
| 比较例2 | 45.7 | 39 |
Claims (9)
1.一种改性含砂雾封层材料，按重量份计，由以下原料组分组成：
煤焦油基质沥青：9~80份；
水：50~180份；
乳化剂：0.1~4.5份；
稳定剂：1~14份；
改性剂：0.1~10份；
骨料：25~110份；
所述乳化剂选自亚甲基二甲基萘磺酸钠、十二烷基硫酸钠、二丁基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、木质素磺酸钠、油酸钠、磺化妥尔油皂中的一种或几种；
所述稳定剂包括石灰、石棉粉、硅藻土、海泡石、高岭土、膨润土中的一种或几种；
所述改性剂包括聚乙烯醋酸乙烯酯乳液、聚乙烯醋酸酯乳液、氯化聚乙烯乳液中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的改性含砂雾封层材料，其特征在于，由以下原料组分组成：
煤焦油基质沥青：9~80份；
水：50~180份；
乳化剂：0.4~3.2份；
稳定剂：2~10份；
改性剂：0.5~6份；
骨料：30~100份。
3.根据权利要求1所述的改性含砂雾封层材料，其特征在于，所述煤焦油基质沥青软化点为40~80℃。
4.根据权利要求1所述的改性含砂雾封层材料，其特征在于，所述骨料选自30~60目的砂料，选自金刚砂或/和玄武岩砂。
5.一种根据权利要求1~4任一所述的改性含砂雾封层材料的制备方法，其包括如下步骤：
（1）将所述乳化剂与所述稳定剂加入水中，搅拌、溶解，形成皂液；
（2）将步骤（1）得到的皂液与热熔煤焦油基质沥青一同通过强力搅拌混合乳化，得到浓缩的乳化沥青；
（3）将步骤（2）得到的乳化沥青与水、改性剂搅拌混合，再加入骨料并搅拌均匀，得到含砂雾封层材料。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述乳化剂和稳定剂与水混合的温度为35~60℃；搅拌时间为15~40分钟。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述皂液与热熔煤焦油基质沥青混合的转速为300~600 rpm；步骤（3）中所述乳化沥青与水、改性剂混合搅拌的转速为300~600 rpm。
8.一种根据权利要求1-4任一所述的改性含砂雾封层材料的应用，所述改性含砂雾封层材料应用于在沥青路面养护中。
9.根据权利要求8的应用，其特征在于，所述改性含砂雾封层材料应用于未出现结构性病害的高速沥青道路、城市高架道路和机场跑道。
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