CN111499252A - 一种冷拌冷铺沥青添加剂及沥青混合料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冷拌冷铺沥青添加剂及沥青混合料的制备方法，用以解决现有技术中冷拌冷铺沥青混合料对于施工温度的局限性。本发明所述冷拌冷铺沥青混合料满足初始强度＞3.0KN、车辙动稳定度＞1000次/mm的技术要求，满足施工后立即开放交通条件和后期路用要求；残留稳定度平均高达90％以上，满足抗水损性能要求；可全天候(40℃～‑20℃无结冰)进行生产施工。可应用于路面结构各个层位。

Description

一种冷拌冷铺沥青添加剂及沥青混合料的制备方法

技术领域

本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种冷拌冷铺沥青添加剂及沥青混合料的制备方法。

背景技术

沥青路面是指在矿质材料中掺入路用沥青材料铺筑的各种类型的路面。沥青结合料提高了铺路用粒料抵抗行车和自然因素对路面损害的能力，使路面平整少尘、不透水、经久耐用。因此，沥青路面是道路建设中一种被最广泛采用的高级路面。

公路路面或桥面大量采用沥青作为铺面材料，但是由于沥青属于热塑性材料，因此沥青铺面材料在施工过程中通常采用热拌合方式，而这种热拌合的方式生产过程复杂，往往需要大型设备，并且需要消耗大量的燃料，污染环境；同时，施工过程受气候影响，工序配合要求严格，材料利用率较低，浪费严重。因此，人们逐渐将目光转向冷拌沥青的开发上。

目前的国内对于冷拌沥青并没有一个严格的标准，品质也层次不齐，但基本上是通过乳化、物理性质稀释，达到冷拌冷铺的目的。但是目前的冷拌冷铺混合料多用于路面坑槽修补使用，大面积使用在路用性能、稳定性上均有一定限制，只能是特定条件下的应用措施，无法作为常规性使用。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足，提供一种冷拌冷铺沥青添加剂及沥青混合料的制备方法，用以解决现有技术中冷拌冷铺沥青混合料对于施工温度及路用性能的局限性。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种冷拌冷铺沥青添加剂，成分包括烷烃溶剂油、芳烃溶剂油、脂肪酸酯、氯化石蜡、固化剂、稳定剂、抗氧化剂。

进一步的，按重量比，成分包括烷烃溶剂油50-70份；芳烃溶剂油20-35份；脂肪酸甲酯5-10份；氯化石蜡3-8份；固化剂0.2-1.0份；稳定剂0-0.5份；抗氧化剂0-0.5份。

进一步的，按重量比，成分包括烷烃溶剂油60份；芳烃溶剂油27份；脂肪酸酯7份；氯化石蜡6份；固化剂0.5份；稳定剂0.2份；抗氧化剂0.2份。

进一步的，一种冷拌冷铺沥青添加剂的制备方法，步骤为：

S1.将烷烃溶剂油、芳烃溶剂油、稳定剂、抗氧化剂按比例混合，常温搅拌10min；

S2.将脂肪酸酯、氯化石蜡按比例加入S1液体中，常温搅拌10min；

S3.将固化剂按比例加入S2液体中，继续搅拌10min；搅拌完成后密封保存。

进一步的，所述稳定剂为包括但不限于乙二醇二缩水甘油醚或紫上线吸收剂中的一种或几种；

所述固化剂包括但不限于酚醛胺；

所述抗氧化剂为酮胺类或醛胺类或二芳仲胺类或二丁基羟基甲苯或丁基羟基茴香醚中的一种或几种。

进一步的，一种冷拌冷铺沥青混合料，成分包括基质石油沥青、砂石集料、冷拌冷铺沥青添加剂；

按质量比：砂石集料X；基质石油沥青Y；冷拌冷铺沥青添加剂Z

X:Y＝100:4.5-5.5

Y:Z＝100:9-15

进一步的，所述基质石油沥青为70号、90号、110号石油沥青中的一种；所述砂石集料为石灰岩或玄武岩或辉绿岩或花岗岩中的一种或几种的组合。

进一步的，一种冷拌冷铺沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：

S1.石料前处理：将石料进行粉碎；粉碎后的石料进行干燥，使含水量降低至15％以下，投入到拌合楼拌缸或搅拌机内备用；

S2：第一次混料：将基质石油沥青缓速加热，当温度升高到130℃～160℃时，停止加热，将冷拌冷铺沥青添加剂分次加入到基质石油沥青中混合搅拌一定时间；

S3:第二次混料：当温度下降到110℃～120℃时，将S2得到的混合液迅速倒入S1所述的盛有石料的拌合楼拌缸或搅拌机内，继续搅拌，搅拌1-3min，无花、白料视为搅拌完成。

进一步的，所述混合料的施工温度范围在-20℃—40℃范围内。

进一步的，施工环境在夏季时，即环境温度在20℃-40℃时，冷拌冷铺沥青添加剂在基质石油沥青中的添加量为9％～12％；

施工环境在春秋季时，即环境温度在5℃-25℃时，冷拌冷铺沥青添加剂在基质石油沥青中的添加量为11％～13％；

施工环境在冬季时，即环境温度在5℃以下时，冷拌冷铺沥青添加剂在基质石油沥青中的添加量为11％～15％。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明所述冷拌冷铺沥青混合料可以使用小型普通滚筒式或平口式水泥砂浆搅拌机进行拌合生产，也可以使用沥青拌合楼拌合生产，在气温40度到零下20度可生产施工作业，快速便捷；可储存，应急修补灵活方便，大面积路面铺设应用可以使用拌合楼生产、摊铺机进行摊铺施工，施工碾压完毕可立即开放交通等的优势；本发明所述冷拌冷铺沥青混合料具有极强的抗老化及粘结性能，修建后的路面不易出现脱落、龟裂、断裂等病害；与热拌沥青混合料对比其冷态性质在运距、施工作业点上不受时间约束，在路面潮湿无积水情况下可正常进行养护修补而不影响后期使用质量，生产无燃油煤炭等能源消耗，无高温、有害气体排放，减少能源消耗及对环境的污染，使施工更加简单高效、更加人性化，解决天气、施工条件恶劣及拌合楼束缚等因素造成的难于施工或不能施工的问题，可满足全天候的沥青路面铺设及养护施工需求。本发明所述冷拌冷铺沥青混合料与常规的热拌沥青混合料相比，不需要将矿料从常温加热到150℃～180℃进行拌合、摊铺、碾压，生产总能耗仅为热拌沥青混合料的10％左右，二氧化碳排放等排放减少98％以上，生产施工环节不产生废弃物，节能减排效果十分突出；本发明所述冷拌冷铺沥青混合料满足初始强度＞3.0KN、车辙动稳定度＞1000次/mm的技术要求，满足施工后立即开放交通条件和后期路用要求；残留稳定度平均高达90％以上，满足抗水损性能要求；可全天候(40℃～-20℃无结冰)进行生产施工。可应用于路面结构各个层位。

具体实施方式

实施例1：

一种冷拌冷铺沥青添加剂，其特征在于，成分包括烷烃溶剂油、芳烃溶剂油、脂肪酸酯、氯化石蜡、固化剂、稳定剂、抗氧化剂。

按重量比，成分包括烷烃溶剂油50-70份；芳烃溶剂油20-35份；脂肪酸甲酯5-10份；氯化石蜡3-8份；固化剂0.2-1.0份；稳定剂0-0.5份；抗氧化剂0-0.5份。

按重量比，成分包括烷烃溶剂油60份；芳烃溶剂油27份；脂肪酸酯7份；氯化石蜡6份；固化剂0.5份；稳定剂0.2份；抗氧化剂0.2份。

实施例2：

在实施例1的基础上，一种冷拌冷铺沥青添加剂的制备方法，具体方法为：

S1.将烷烃溶剂油、芳烃溶剂油、稳定剂、抗氧化剂按比例混合，常温搅拌10min；

S2.将脂肪酸酯、氯化石蜡按比例加入S1液体中，常温搅拌10min；

S3.将固化剂按比例加入S2液体中，继续搅拌10min；搅拌完成后密封保存。

实施例3：

在实施例1-3的基础上，所述稳定剂为包括但不限于乙二醇二缩水甘油醚或紫上线吸收剂中的一种或几种；

所述固化剂包括但不限于酚醛胺；

所述抗氧化剂为酮胺类或醛胺类或二芳仲胺类或二丁基羟基甲苯或丁基羟基茴香醚中的一种或几种。

实施例4：

一种冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于，成分包括基质石油沥青、砂石集料、冷拌冷铺沥青添加剂；

按质量比：砂石集料X；基质石油沥青Y；冷拌冷铺沥青添加剂Z

X:Y＝100:4.5-5.5

Y:Z＝100:9-15

所述基质石油沥青为70号、90号、110号石油沥青中的一种；所述砂石集料为石灰岩或玄武岩或辉绿岩或花岗岩中的一种或几种的组合。

实施例5：

一种冷拌冷铺沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：

S1.石料前处理：将石料进行粉碎；粉碎后的石料进行干燥，使含水量降低至15％以下，投入到拌合楼拌缸或搅拌机内备用；

S2：第一次混料：将基质石油沥青缓速加热，当温度升高到130℃～160℃时，停止加热，将冷拌冷铺沥青添加剂分次加入到基质石油沥青中混合搅拌一定时间；

S3:第二次混料：当温度下降到110℃～120℃时，将S2得到的混合液迅速倒入S1所述的盛有石料的拌合楼拌缸或搅拌机内，继续搅拌，搅拌1-3min，无花(白)料视为搅拌完成。

所述混合料的施工温度范围在-20℃—40℃范围内。

施工环境在夏季时，即环境温度在20℃-40℃时，冷拌冷铺沥青添加剂在基质石油沥青中的添加量为9％～12％；

施工环境在春秋季时，即环境温度在5℃-25℃时，冷拌冷铺沥青添加剂在基质石油沥青中的添加量为11％～13％；

施工环境在冬季时，即环境温度在5℃以下时，冷拌冷铺沥青添加剂在基质石油沥青中的添加量为11％～15％。

实施例6：

如表1所示，为拌冷铺沥青添加剂不同掺量下对沥青的三大指标变化：

表1冷拌冷铺沥青添加剂不同掺量下对沥青的三大指标变化

在溶剂稀释下，沥青的软化点降低；油酯芬和和沥青中不饱和碳链有机结合后，沥青的针入度和延度得到提升，柔韧性增强；在路用与空气接触后沥青逐步开始恢复塑化，应变力增强，沥青路面强度不断提升。

实施例7：

如表2所示，是冷拌冷铺添加剂在不同季节气温下的添加量：

表2冷拌冷铺添加剂在不同季节气温下的添加量

温度对于沥青的性能参数有着较大的影响，为了确保在不同季节、不同环境温度下都能保证沥青的最佳性能，在不同环境条件下要添加的量也有所不同，在春秋两季气温适宜，添加量在11-13％，夏季气温炎热，添加量会略低于春秋两季；冬季气温低，添加量会略高于春秋两季。在实际运用中，还需要结合其他因素，作出相应调整。

实施例8：

如表3所示，为冷拌冷铺沥青混合料技术标准参数：

表3冷拌冷铺沥青混合料技术标准

有本上表可知，本发明所述的冷拌冷铺沥青混合料的各项参数指标均在国家要求的混料指标范围内，并且在一定程度上，性能优于普通沥青冷补料。

实施例9：

施工实例：

地点：贵州铜仁地区

季节：冬季

气温：0-5℃

冷拌冷铺沥青添加剂制备：

按重量比，成分包括烷烃溶剂油60份；芳烃溶剂油27份；脂肪酸酯7份；氯化石蜡6份；酚醛胺0.5份。

S1.将烷烃溶剂油、芳烃溶剂油按比例混合，常温搅拌10min；

S2.将脂肪酸酯、氯化石蜡按比例加入S1液体中，常温搅拌10min；

S3.将酚醛胺按比例加入S2液体中，继续搅拌10min；搅拌完成后密封保存。

冷拌冷铺沥青混合料制备：

按质量比：砂石集料X；基质石油沥青Y；冷拌冷铺沥青添加剂Z

X:Y＝100:5

Y:Z＝100:15

S1.石料前处理：石料采用石灰岩，将石料进行粉碎；粉碎后的石料进行干燥，使含水量降低至15％以下，投入到拌合楼拌缸或搅拌机内备用；

S2：第一次混料：将基质石油沥青缓速加热，当温度升高到130℃～160℃时，停止加热，将冷拌冷铺沥青添加剂分次加入到基质石油沥青中混合搅拌一定时间；

S3:第二次混料：当温度下降到110℃～120℃时，将S2得到的混合液迅速倒入S1所述的盛有石料的拌合楼拌缸或搅拌机内，继续搅拌，搅拌1-3min，无花、白料视为搅拌完成。

样品参数如表4所示：

表4样品参数

本发明所述的冷拌冷铺沥青添加剂是一种羟基环烷烃类的有机高分子聚合物组成的材料；通过化学反应作用下改变了沥青短暂的动力粘度，并与沥青不饱和碳链反应结合，从而提高了沥青较低温度下的拌和性能，达到路用目的；冷拌冷铺改性沥青属于酸碱中性与各种矿料均有较佳相适性。冷拌冷铺沥青添加剂与沥青反应理论上认为主要可以分为三个阶段：

第一阶反应为物理反应；添加剂的加入首先稀释了对沥青起到一个稀释作用，增强了沥青在低温下的流动性；将沥青的动力粘度降低，通过级配调整达到很好的和易性，达到制造混合料及施工操作的便利；

第二阶反应为化学反应；当添加剂与沥青初步混合后，氯化石蜡等成分与沥青中不饱和碳结构分子反应结合，渐进恢复沥青的粘结力及裹覆力，使沥青能渗入石料的内部及包裹住表面；

第三阶段也为化学反应；施工碾压过程中加入冷拌冷铺沥青添加剂的沥青中的增塑剂、固化剂与空气中氮等分子接触分解，沥青开始逐步塑化、应变力增强，从而完成沥青性能恢复的整个过程,使其增强沥青路面的抗车辙能力。同时由于在拌和的过程中集料不需要加热，石料内部结构不会因高温发生物理化学变化，使得材料能保持更好的性能状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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)

1.一种冷拌冷铺沥青添加剂，其特征在于，成分包括烷烃溶剂油、芳烃溶剂油、脂肪酸酯、氯化石蜡、固化剂、稳定剂、抗氧化剂。

2.根据权利要求1所述的一种冷拌冷铺沥青添加剂，其特征在于，按重量比，成分包括烷烃溶剂油50-70份；芳烃溶剂油20-35份；脂肪酸甲酯5-10份；氯化石蜡3-8份；固化剂0.2-1.0份；稳定剂0-0.5份；抗氧化剂0-0.5份。

3.根据权利要求1所述的一种冷拌冷铺沥青添加剂，其特征在于，按重量比，成分包括烷烃溶剂油60份；芳烃溶剂油27份；脂肪酸酯7份；氯化石蜡6份；固化剂0.5份；稳定剂0.2份；抗氧化剂0.2份。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种冷拌冷铺沥青添加剂的制备方法，其特征在于，

S1.将烷烃溶剂油、芳烃溶剂油、稳定剂、抗氧化剂按比例混合，常温搅拌10min；

S2.将脂肪酸酯、氯化石蜡按比例加入S1液体中，常温搅拌10min；

S3.将固化剂按比例加入S2液体中，继续搅拌10min；搅拌完成后密封保存。

5.根据权利要求4所述的一种冷拌冷铺沥青添加剂的制备方法，其特征在于，

所述稳定剂为包括但不限于乙二醇二缩水甘油醚或紫上线吸收剂中的一种或几种；

所述固化剂包括但不限于酚醛胺；

所述抗氧化剂为酮胺类或醛胺类或二芳仲胺类或二丁基羟基甲苯或丁基羟基茴香醚中的一种或几种。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于，成分包括基质石油沥青、砂石集料、冷拌冷铺沥青添加剂；

按质量比：砂石集料X；基质石油沥青Y；冷拌冷铺沥青添加剂Z

X:Y＝100:4.5-5.5

Y:Z＝100:9-15。

7.根据权利要求6所述的一种冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于，

所述基质石油沥青为70号、90号、110号石油沥青中的一种；所述砂石集料为石灰岩或玄武岩或辉绿岩或花岗岩中的一种或几种的组合。

8.根据权利要求6所述的一种冷拌冷铺沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.石料前处理：将石料进行粉碎；粉碎后的石料进行干燥，使含水量降低至15％以下，投入到拌合楼拌缸或搅拌机内备用；

S2：第一次混料：将基质石油沥青缓速加热，当温度升高到130℃～160℃时，停止加热，将冷拌冷铺沥青添加剂分次加入到基质石油沥青中混合搅拌一定时间；

S3:第二次混料：当温度下降到110℃～120℃时，将S2得到的混合液迅速倒入S1所述的盛有石料的拌合楼拌缸或搅拌机内，继续搅拌，搅拌1-3min，无花、白料视为搅拌完成。

9.根据权利要求6所述的一种冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于，所述混合料的施工温度范围在-20℃—40℃范围内。

10.根据权利要求6所述的一种冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于，

施工环境在夏季时，即环境温度在20℃-40℃时，冷拌冷铺沥青添加剂在基质石油沥青中的添加量为9％～12％；

施工环境在春秋季时，即环境温度在5℃-25℃时，冷拌冷铺沥青添加剂在基质石油沥青中的添加量为11％～13％；

施工环境在冬季时，即环境温度在5℃以下时，冷拌冷铺沥青添加剂在基质石油沥青中的添加量为11％～15％。