CN112375234A - 一种高强复合改性乳化沥青的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及道路沥青材料的技术领域，特别是涉及一种高强复合改性乳化沥青的制备方法，其稳定性较好，粘结强度高，减少施工过程中的粘轮、层间粘结不牢、养护时间长、剪切性及耐久性不足等问题；并且其工艺简单，可以有效降低生产成本，增强乳化沥青的粘度、粘结性能，加快乳化沥青破乳速度；该复合改性乳化沥青组分由高强复合改性沥青和乳化剂水溶液组成，其中高强复合改性沥青和乳化剂水溶液混合物的油水质量比为60:40～65:35，即高强复合改性乳化沥青的蒸发残留物含量为60％～65％，其制备方法包括：S1、沥青加热处理；S2、制备高强SBS改性沥青；S3、制备高强复合改性沥青；S4、制备乳化剂水溶液；S5、制备高强复合改性乳化沥青。

Description

一种高强复合改性乳化沥青的制备方法
技术领域
本发明涉及道路沥青材料的技术领域，特别是涉及一种高强复合改性乳化沥青的制备方法。
背景技术
目前，国内外常用的路面预防性养护材料主要为涂膜类、卷材类、化学类、沥青基掺纤维、改性乳化沥青等类型。
涂膜类材料按成膜物质的主要成分可分为：沥青类、高聚物改性沥青类和合成高分子类等，但存在高温条件下粘结强度不足、抗施工损伤性能不强等缺点。
卷材类预防性养护材料是以合成橡胶、合成树脂或塑料与橡胶共混材料为主要原料，掺入适量的稳定剂、促进剂、硫化剂和改性剂等化学助剂及填料，采用橡胶或塑料加工工艺制成的弹性制式预防性养护材料，这类材料对桥面平整度、清洁度要求较高，桥面状况不理想时容易出现脱空，甚至被成块卷起。
化学类预防性养护材料为渗入水泥混凝土内部的溶液型预防性养护材料，其不足之处在于，其变形能力差，难以适应桥面在行车荷载作用下的变形，且对施工过程中的机械损伤比较敏感。
沥青基掺纤维柔性防水粘结层是一种新型防水结构类型，其在涂膜类防水粘结层的基础上添加无碱玻璃以及无捻粗纱纤维，可以增强防水粘结层的抗硌破性能，其采用纤维同步切割、分层喷涂的施工技术，但需要专用的设备。
自乳化沥青的发明与应用已有一百多年的历史，1940年以后，一些发达国家如法国、日本等乳化沥青产量增幅很大。我国乳化沥青技术研究与应用起步较晚，起初大多采用阴离子乳化沥青，但由于湿润骨料表面普遍带有阴离子电荷，这种乳化沥青与骨料粘结效果较差。随着道路对路面质量要求越来越严格，普通的乳化沥青逐渐被改性乳化沥青所取代。改性乳化沥青的特性受改性剂的影响，总的原则是不能对沥青性能造成较大改变。改性沥青乳化后常温下的可流动性是其最大的特征。另外，它还具有节约能源和资源、改善施工条件、减少环境污染、延长施工季节等优点。
但目前改性乳化沥青仍存在高温稳定性不好，粘结强度不足等问题，因此急需研发一种高强乳化沥青，弥补现有改性乳化沥青的不足，现有技术中的高强复合改性乳化沥青在施工过程易中产生的粘轮、层间粘结不牢、养护时间长、剪切性及耐久性不足等问题，从而导致其实用性较差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明在于提供一种稳定性较好，粘结强度高，减少施工过程中的粘轮、层间粘结不牢、养护时间长、剪切性及耐久性不足等问题，并且工艺简单，可以有效降低生产成本，增强乳化沥青的粘度、粘结性能，加快乳化沥青破乳速度的高强复合改性乳化沥青的制备方法。
本发明的一种高强复合改性乳化沥青，该复合改性乳化沥青组分由高强复合改性沥青和乳化剂水溶液组成，其中高强复合改性沥青和乳化剂水溶液混合物的油水质量比为60:40～65:35，即高强复合改性乳化沥青的蒸发残留物含量(即固含量)为60％～65％。
进一步的，所述高强复合改性沥青按质量份数组成如下：
Figure BDA0002758437810000021
Figure BDA0002758437810000031
其中SBS(苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物)改性沥青为I-C或I-D标准的SBS改性沥青。
进一步的，所述乳化剂水溶液按占其质量比，其组分包括：
乳化剂 1％～2％；
助剂 0.3％～0.5％；
水 其余。
进一步的，所述增粘改性树脂为松香树脂、古马龙树脂、萜烯树脂、C5石油树脂、C9石油树脂中的一种或多种的混合物。
进一步的，所述高强增效剂为聚苯乙烯丁二烯共聚物SBR改性剂、多链聚烯烃类改性剂中的任意一种。
进一步的，所述温拌再生剂为油溶性液态温拌再生剂。
一种的高强复合改性乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：
S1、沥青加热处理：将SBS改性沥青加热搅拌到170～185℃；
S2、制备高强SBS改性沥青：将占SBS改性沥青质量3％～5％的增粘改性树脂和1～2％的高强增效剂加入到加热搅拌后的SBS改性沥青中，并剪切搅拌1～2h，剪切转速为600～800r/min，得到高强SBS改性沥青；
S3、制备高强复合改性沥青：将占高强SBS改性沥青质量1～3％的橡胶油加入至S2中得到的高强SBS改性沥青中，并再向其中加入占高强SBS改性沥青质量0.3％～0.5％的温拌再生剂，温度保持在170～185℃，继续搅拌发育2～4h后得到高强复合改性沥青；
S4、制备乳化剂水溶液：将乳化剂和助剂依次加入至水中，搅拌均匀后得到乳化剂水溶液；
S5、制备高强复合改性乳化沥青：将得到的高强复合改性沥青与乳化剂水溶液混合，并将其加入剪切仪中进行剪切搅拌，最后得到高强复合改性乳化沥青。
进一步的，所述剪切仪的剪切速度为3000～5000r/min。
进一步的，所述乳化剂水溶液的pH值为2.3～2.5。
本发明基于从事此类实验设计的实务经验及专业知识，并合理运用相关理学知识，通过加入特殊的功能改性剂等，既增加乳化沥青粘度，增强粘结性能，又加快乳化沥青破乳速度，从而达到解决乳化沥青在施工过程中产生的粘轮、层间粘结不强、养护时间长、耐久性不足等问题，具有产业上的利用价值。
本发明的制备方法制备出的高强复合改性乳化沥青是一种聚合物改性乳化沥青，是一种高分子复合材料，采用SBS改性沥青为主要原料，以树脂、温拌再生剂及各种化学助剂为辅助原料，再掺加高分子聚合物对沥青进行复合改性，最后乳化而成的一种新型复合改性预防性养护材料。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
本发明在对高强复合改性乳化沥青进行制备的过程中，其制备方法简单、操作方便、成本较低，制得的高强复合改性乳化沥青具有快速破乳、粘结强度高、高渗透再生、高温下不粘轮等特点，并且该高强复合改性乳化沥青耐候、耐温性能好，能在潮湿或干燥的多种基面上施工，与基层粘结性能好，无毒、无污染，抗碾压、抗剪切能力强，施工简便，其中的高粘结力聚合物具有很高的粘性和很强的憎水性，同时分子组团小，能够直接浸润到沥青材料内部，且与水泥混凝土和沥青混凝土均有很好的粘结力，从而提高了沥青道路成分之间的粘合力，可以有效降低沥青混合料的分离以及因湿气存在而引起的松散现象，显著地提高了沥青路面的稳定性和抗变形的性能。
本发明的高强复合改性乳化沥青适用于沥青路面表面层，由于其中含有高分子活化物质，可充分渗入沥青混凝土孔隙和微小裂缝，通过浸润、激活、修复和还原老化的沥青，其在使用后，能很长时间保持沥青路面黝黑、油润，可改善沥青道路老化后会出现的泛白、干涩现象，对沥青路面起到再生效果，恢复增强原有性能，停止沥青老化，延缓路面的脆化和老化，同时起到综合的预防性养护，有效缓解过早氧化、开裂、收缩和分离松散等路面病害，避免公路病害进一步扩散，减少中小维修，延缓大修，综合提高沥青道路使用寿命，并且使沥青道路的美观性大大提高，同时具有美化道路和快速整容翻新的效果。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种高强复合改性乳化沥青的制备方法，以下各物质的加入量都是以SBS改性沥青的质量为标准：
S1、将符合规范要求的SBS改性沥青加热搅拌到175℃，并向其中掺入SBS改性沥青质量的3％(掺量保证粘度指标达到要求)的松香树脂，1.5％的聚苯乙烯丁二烯共聚物SBR改性剂，采用高速剪切机进行剪切120min，得到高强SBS改性沥青，制备时剪切速度为700r/min，将高强SBS改性沥青在空气中冷却至150℃；
S2、以高强SBS改性沥青为标准，将占高强SBS改性沥青质量2％的橡胶油加入到高强复合改性沥青中，并加入占高强SBS改性沥青质量0.4％的油溶性液态温拌再生剂，温度保持在175℃，搅拌发育3h后得到高强复合改性沥青；
S3、将乳化剂和助剂依次加入至水中，搅拌均匀后得到乳化剂水溶液，乳化剂和助剂的加入量分别为1％和0.5％；
S4、将S2中冷却至120℃的高强复合改性沥青，按油水质量比为55:45与S3得到的乳化剂水溶液混合，将混合后的物料置于剪切仪中搅拌50min，转速为3000r/min，即可制得固含量为55％高强复合改性乳化沥青。
采用本实施例制备的高强复合改性乳化沥青，在SBS改性沥青中加入了松香树脂、聚苯乙烯丁二烯共聚物SBR改性剂、橡胶油、油溶性液态温拌再生剂等有效成分，得到的乳化沥青粘度好，提高了粘结性能，又加快乳化沥青破乳速度，破乳速度快裂，从而在乳化沥青的施工过程中不产生产生粘轮现象，60℃情况下也不粘轮、层间粘结强、养护时间大大缩短、耐久性良好，具有产业上的利用价值，25℃下的附着力拉拔强度为1.83Mpa，40℃下的附着力拉拔强度为1.02Mpa。
实施例2
一种高强复合改性乳化沥青的制备方法，以下各物质的加入量都是以SBS改性沥青的质量为标准：
S1、将符合规范要求的SBS改性沥青加热到180℃，外掺入SBS改性沥青质量的2.5％(掺量保证粘度指标达到要求)的松香树脂和古马龙树脂的混合物，2％的多链聚烯烃类改性剂，采用高速剪切机进行剪切110min，得到高强SBS改性沥青，剪切速度为800r/min，将高强SBS改性沥青在空气中冷却至150℃；
S2、以高强SBS改性沥青为标准，将占高强SBS改性沥青质量3％的橡胶油加入到高强复合改性沥青中，并加入占高强SBS改性沥青质量0.5％的油溶性液态温拌再生剂，温度保持在180℃，搅拌发育2.5h后得到高强复合改性沥青；
S3、将乳化剂和助剂依次加入至水中，搅拌均匀后得到乳化剂水溶液，乳化剂和助剂的加入量分别为2％和0.3％％；
S4、将步骤2中冷却至125℃的高强复合改性沥青，按油水质量比为60:40与步骤2得到的乳化剂水溶液混合，将混合后的物料置于剪切仪中搅拌60min，转速为4000r/min，即可制得固含量为60％高强复合改性乳化沥青。
采用本实施例制备的高强复合改性乳化沥青，在SBS改性沥青中加入了松香树脂、古马龙树脂、多链聚烯烃类改性剂、橡胶油、油溶性液态温拌再生剂等有效成分，得到的乳化沥青粘度好，提高了粘结性能，又加快乳化沥青破乳速度，破乳速度快裂，从而在乳化沥青的施工过程中不产生产生粘轮现象，60℃情况下也不粘轮、层间粘结强、养护时间大大缩短、耐久性良好，具有产业上的利用价值，25℃下的附着力拉拔强度为1.85Mpa，40℃下的附着力拉拔强度为1.01Mpa。
实施例3
一种高强复合改性乳化沥青的制备方法，以下各物质的加入量都是以SBS改性沥青的质量为标准：
S1、将符合规范要求的SBS改性沥青加热到185℃，外掺入SBS改性沥青质量的3％(掺量保证粘度指标达到要求)的萜烯树脂，2％的多链聚烯烃类改性剂，采用高速剪切机进行剪切120min，得到高强SBS改性沥青，剪切速度为750r/min，将高强SBS改性沥青在空气中冷却至145℃；
S2、以高强SBS改性沥青为标准，将占高强SBS改性沥青质量2.5％的橡胶油加入到高强复合改性沥青中，并加入占高强SBS改性沥青质量0.4％的油溶性液态温拌再生剂，温度保持在175℃，搅拌发育2h后得到高强复合改性沥青；
S3、将乳化剂和助剂依次加入至水中，搅拌均匀后得到乳化剂水溶液，乳化剂和助剂的加入量分别为1.5％和0.4％；
S4、将步骤2中冷却至125℃的高强复合改性沥青，按油水质量比为57:43与步骤2得到的乳化剂水溶液混合，将混合后的物料置于剪切仪中搅拌55min，转速为5000r/min，即可制得固含量为57％高强复合改性乳化沥青。
采用本实施例制备的高强复合改性乳化沥青，在SBS改性沥青中加入了萜烯树脂、多链聚烯烃类改性剂、橡胶油、油溶性液态温拌再生剂等有效成分，得到的乳化沥青粘度好，提高了粘结性能，又加快乳化沥青破乳速度，破乳速度快裂，从而在乳化沥青的施工过程中不产生产生粘轮现象，60℃情况下也不粘轮、层间粘结强、养护时间大大缩短、耐久性良好，具有产业上的利用价值，25℃下的附着力拉拔强度为1.79Mpa，40℃下的附着力拉拔强度为0.99Mpa。
实施例4
一种高强复合改性乳化沥青的制备方法，以下各物质的加入量都是以SBS改性沥青的质量为标准。
S1、将符合规范要求的SBS改性沥青加热到180℃，外掺入SBS改性沥青质量的3％(掺量保证粘度指标达到要求)的C5石油树脂和C9石油树脂的混合物，2％的聚苯乙烯丁二烯共聚物SBR改性剂，采用高速剪切机进行剪切120min，得到高强SBS改性沥青，剪切速度为750r/min，将高强SBS改性沥青在空气中冷却至145℃；
S2、以高强SBS改性沥青为标准，将占高强SBS改性沥青质量2.5％的橡胶油加入到高强复合改性沥青中，并加入占高强SBS改性沥青质量0.35％的油溶性液态温拌再生剂，温度保持在170℃，搅拌发育3h后得到高强复合改性沥青；
S3、将乳化剂和助剂依次加入至水中，搅拌均匀后得到乳化剂水溶液，乳化剂和助剂的加入量分别为1.6％和0.3％；
S4、将步骤2中冷却至120℃的高强复合改性沥青，按油水质量比为59:41与步骤2得到的乳化剂水溶液混合，将混合后的物料置于剪切仪中搅拌50min，转速为4500r/min，即可制得固含量为59％高强复合改性乳化沥青。
采用本实施例制备的高强复合改性乳化沥青，在SBS改性沥青中加入了C5石油树脂、C9石油树脂、聚苯乙烯丁二烯共聚物SBR改性剂、橡胶油、油溶性液态温拌再生剂等有效成分，得到的乳化沥青粘度好，提高了粘结性能，又加快乳化沥青破乳速度，破乳速度快裂，从而在乳化沥青的施工过程中不产生产生粘轮现象，60℃情况下也不粘轮、层间粘结强、养护时间大大缩短、耐久性良好，具有产业上的利用价值，25℃下的附着力拉拔强度为1.80Mpa，40℃下的附着力拉拔强度为1.03Mpa。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高强复合改性乳化沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、沥青加热处理：将SBS改性沥青加热搅拌到170～185℃；
S2、制备高强SBS改性沥青：将占SBS改性沥青质量3％～5％的增粘改性树脂和1～2％的高强增效剂加入到加热搅拌后的SBS改性沥青中，并剪切搅拌1～2h，剪切转速为600～800r/min，得到高强SBS改性沥青；
S3、制备高强复合改性沥青：将占高强SBS改性沥青质量1～3％的橡胶油加入至S2中得到的高强SBS改性沥青中，并再向其中加入占高强SBS改性沥青质量0.3％～0.5％的温拌再生剂，温度保持在170～185℃，继续搅拌发育2～4h后得到高强复合改性沥青；
S4、制备乳化剂水溶液：将乳化剂和助剂依次加入至水中，搅拌均匀后得到乳化剂水溶液；
S5、制备高强复合改性乳化沥青：将得到的高强复合改性沥青与乳化剂水溶液混合，并将其加入剪切仪中进行剪切搅拌，最后得到高强复合改性乳化沥青。
2.如权利要求1所述的一种高强复合改性乳化沥青的制备方法，其特征在于，该高强复合改性乳化沥青组分由高强复合改性沥青和乳化剂水溶液组成，其中高强复合改性沥青和乳化剂水溶液混合物的油水质量比为60:40～65:35。
3.如权利要求1或2任意一项所述的一种高强复合改性乳化沥青的制备方法，其特征在于，所述高强复合改性沥青按质量份数组成如下：
Figure FDA0002758437800000011
Figure FDA0002758437800000021
其中SBS改性沥青为I-C或I-D标准的SBS改性沥青。
4.如权利要求1或2任意一项所述的一种高强复合改性乳化沥青的制备方法，其特征在于，所述乳化剂水溶液按占其质量比计算，其组分包括：
乳化剂 1％～2％；
助剂 0.3％～0.5％；
水 其余。
5.如权利要求3所述的一种高强复合改性乳化沥青的制备方法，其特征在于，所述增粘改性树脂为松香树脂、古马龙树脂、萜烯树脂、C5石油树脂、C9石油树脂中的一种或多种的混合物。
6.如权利要求3所述的一种高强复合改性乳化沥青的制备方法，其特征在于，所述高强增效剂为聚苯乙烯丁二烯共聚物SBR改性剂、多链聚烯烃类改性剂中的任意一种。
7.如权利要求3所述的一种高强复合改性乳化沥青的制备方法，其特征在于，所述温拌再生剂为油溶性液态温拌再生剂。
8.如权利要求1所述的一种高强复合改性乳化沥青的制备方法，其特征在于，所述剪切仪的剪切速度为3000～5000r/min。
9.如权利要求1所述的一种高强复合改性乳化沥青的制备方法，其特征在于，所述乳化剂水溶液的pH值为2.3～2.5。
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