CN113429885A - 旧沥青路面涂层材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旧沥青路面涂层材料及其制备方法，属于道路工程领域。所述涂层材料由特定配比的主溶剂一、沥青胶结料、功能填料、改性母料、稳定剂、催干剂制备而成，所述改性母料含有再生剂和抗氧化剂，20℃时的涂层材料测试的布氏粘度为2000‑4000cPs。和现有技术相比，本发明涂层材料能够大幅度的提高旧沥青路面的再生、封水和抗松散性能，且实施工艺简便、性能稳定，具有很好的推广应用价值。

Description

旧沥青路面涂层材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路工程领域，具体提供一种旧沥青路面涂层材料及其制备方法。

背景技术

沥青路面表面封层是现有最常用的预防性养护方法之一，也是旧沥青路面修护方法之一。目前主要分为雾封层、石屑封层、稀浆封层、微表处几种。

雾封层是将雾状的乳化沥青或再生剂喷洒在老化的沥青路面上，以更新和还原路面的已氧化沥青。采用喷洒设备喷洒，施工方法简单，但有可能降低路面抗摩擦能力，仅仅对原沥青路面进行了沥青膜缺失的补偿，耐磨性差，抗渗保持能力弱，一般仅有1-2年的使用寿命。

石屑封层是在路面上喷洒一层沥青材料(热沥青、轻质沥青、乳化沥青等)，紧接着散布适量集料，并紧跟着进行碾压。需要较长时间的初期养护时间，与旧路面粘结性差，且集料易在车轮碾压条件下散失。

稀浆封层是一种由乳化沥青、破碎的集料、矿粉、水和添加剂组成的稀浆状的混合料。微表处是一种有改性乳化沥青、有一定级配的集料、矿粉、水和添加剂组成的超薄层混合料。

稀浆封层和微表处在搅拌均匀后被摊铺到原有的沥青路面上，虽然具有一定抗磨作用，但是存在行驶噪声大、耐久性差、与旧路面粘结性差，破乳时间不稳定，局部破损后维修难度大等问题。

目前市场上采用的雾封层、稀浆封层、微表处等材料多采用乳化沥青或改性乳化沥青类材料，该类材料存在以下不足：

1.材料组成简单，仅对沥青结合料采用水性乳化工艺，可以实现对路面沥青膜磨光后的补偿，厚度偏薄、无法达到沥青玛蹄脂的劲度和稳定性，耐磨性差，应用后无法做到“长效耐久防渗”；2.破乳速度太快、性能不稳定、存贮时间短、对温度、风速等作业环境要求高。3.与旧沥青路面间的黏结力不足，稳定性差。4.市场上存在的还原再生型雾封层材料大部分采用芳烃类有机溶剂，环保性较差。

发明内容

本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种能够大幅度的提高路面再生、封水和抗松散性能，实施工艺简便、性能稳定的旧沥青路面涂层材料。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：一种旧沥青路面涂层材料，主要由以下重量配比的原料制成：

所述主溶剂一为有机溶剂；

所述沥青胶结料为低标号、高软化点沥青；

所述改性母料由主溶剂二、改性剂、再生剂、抗渗剂、偶联剂及抗氧化剂制得；

涂层材料20℃时的布氏粘度为2000-4000cPs。

作为优选，上述涂层材料各原料的重量配比优选为：

作为优选，所述改性母料中主溶剂二、改性剂、再生剂、抗渗剂、偶联剂和抗氧化剂的重量比为(40-55):(10-17):(5.2-6.6):(15-19):(4-11):(0.05-0.15)，特别优选为(45-55):(15-17):(6.0-6.5):(18-19):(7-11):(0.1-0.12)，

所述主溶剂二为120#溶剂油、140#溶剂油、200#溶剂油、轻柴油、汽油中的一种或多种物质的混合物；

所述改性剂为苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物和氯丁胶乳中的一种或几种的混合物；

所述再生剂为芳香烃油和邻苯二甲酸酯(肽酸酯)的混合物，芳香烃油与邻苯二甲酸酯(肽酸酯)的质量比为100:(8-12)；

所述抗渗剂为不饱和脂肪酸类物质，熔点≤20℃，数均分子量≤400，为油酸、棕榈油酸和大豆油酸中的一种或多种物质的混合物；

所述偶联剂为乙烯基硅烷类偶联剂；

所述抗氧化剂为粉煤灰和/或层状硅酸盐。

进一步的，改性母料的制备方法优选为：密闭容器内氮气保护下，主溶剂二、抗渗剂在30-60℃下搅拌至完全溶解，然后依次加入再生剂、偶联剂、改性剂和抗氧化剂，继续搅拌一定时间后，自然降至室温，然后超声处理一定时间，得到活化的改性母料。

作为优选，超声处理的处理时间为10-30min，特别优选15-25min；振动频率为30-40KHz，特别优选23-27KHz。

作为优选，所述主溶剂一为120#溶剂油、140#溶剂油、200#溶剂油、轻柴油、汽油中的一种或多种物质的混合物。

为了保证涂层材料在高温条件下的稳定性，作为优选，所述沥青胶结料25℃时针入度≤50(0.1mm)，软化点≥65℃，特别是优选为岩沥青、特立尼达湖沥青、50#沥青、40#沥青、30#沥青、20#沥青和10#沥青中的一种或多种物质的混合物。

作为优选，所述功能填料为基性岩或超基性岩磨制的粉料，细度不低于200目，特别优选磨碎的大理石、石灰岩、玄武岩、花岗岩、白云石、滑石粉、金刚砂或钢渣粉中的一种或多种物质的混合物。

作为优选，所述稳定剂为木质纤维素，其纤维长度100-500微米(优选为200-300微米)。

作为优选，所述催干剂为环烷酸皂和亚硫酸盐(如亚硫酸钠、亚硫酸镁等)中的一种或两种的混合物。

为了提升涂层材料的其它施工特性，本发明涂层材料中还可以添加调味剂，以乙酸乙酯为优选；添加着色剂，优选为丙烯酸树脂类、环氧树脂类有机着色剂，或者炭黑、氧化铁、二氧化锰、氧化铬、酞青蓝、群青蓝等无机着色剂。

本发明进一步的技术任务是提供一种旧沥青路面涂层材料的制备方法。

旧沥青路面涂层材料的制备方法，其特点是在密闭容器内氮气保护下进行，包括以下步骤：

S1.主溶剂二、抗渗剂在30-60℃下搅拌至完全溶解，然后依次加入再生剂、偶联剂、改性剂和抗氧化剂，继续搅拌一定时间后，自然降至室温，然后超声处理一定时间，得到活化的改性母料；

S2.将沥青胶结料加热至120-150℃，然后冷却至维持流动可输送状态，得到组分A；

S3.将主溶剂一与改性母料在30-60℃温度下混合、搅拌均匀，得到组分B；

S4.将组分A缓慢加入组分B中混合，然后依次加入稳定剂、催干剂、功能填料，搅拌均匀制得长效疏水水涂层材料，

各原料重量配比为：

所述主溶剂一为有机溶剂；

所述沥青胶结料为低标号、高软化点沥青；

所述改性母料由主溶剂二、改性剂、再生剂、抗渗剂、偶联剂及抗氧化剂制得；

涂层材料20℃时的布氏粘度为2000-4000cPs。

本发明路面修护涂层材料可利用高压沥青涂层喷洒设备进行喷洒施工，可直接喷洒在下层路面结构层，也可在喷洒前对下层路面结构进行抛丸等预处理。

喷洒量以表面喷洒均匀、无漏洒为宜，优选为0.6-1.3Kg/m²为宜。

不同路面类型和病害情况下的最佳喷洒量见表1。

表1不同路面类型和病害情况下的最佳喷洒量

路面类型	主要病害描述	洒布量范围(Kg/m<sup>2</sup>)
			AC沥青混凝土路面	磨光、松散、沥青膜缺失	0.6～0.85
SMA沥青混凝土路面	松散、沥青膜缺失	0.9～1.3
			沥青碎石路面	松散	1.0～1.3
AK沥青混凝土路面	松散、沥青膜缺失	1.0～1.3

实施过程中，沥青路面的抗滑能力和构造纹理可分为“粗糙”、“适中”、“光滑”三种状态，一般情况下，偏“光滑”状态宜采用洒布量推荐范围的低限。

所述高压喷洒车，泵的喷洒压力优选为18-22Kg，混合料的流量控制优选为320-350Kg/min，行车速度宜控制在7-9Km/h，喷洒时，喷洒设备应保持速度和喷洒量的稳定，在整个洒布宽度范围内，应喷洒均匀。喷洒车的喷洒管，离地高度优选为350-450mm并能予以固定，相邻喷油嘴间距优选为200-400mm，喷油嘴的喷雾宽度应相互重叠，同一地点接受两个或三个喷油嘴喷洒的材料，并不得出现花白条。

和现有技术相比，本发明的旧沥青路面涂层材料及其制备方法具有以下突出的有益效果：

(一)采用的沥青胶结料具有低标号、高软化点等特性，与主溶剂相容性较好，施工期间具有良好的和易性，施工后能够缩短干燥时间，使用期间能保障良好的高温稳定性；

(二)采用环保型有机溶剂，具有较高的溶解性和工后挥发性，较市场上传统的乳化类“水性”沥青基涂料，疏水性和水稳定性均得到提高，较传统的芳香烃有机溶剂，环保性得到了提升；

(三)以特定方法得到的活化改性母料具有较高粘合强度，并有优良的耐气候、防渗和耐久等特性；

(四)以功能填料为涂层材料的主要成分，在活化的改性母料作用下，可以很好地与沥青胶结料相互结合，具体机理如下：改性母料中不饱和脂肪酸中的双键在超声活化过程中发生交联聚合形成低聚的两亲性表面活性物质，其中长链部分可以很好的与沥青质胶团相互融合，形成溶凝胶型结构，而亲水性部分可以与功能填料的无机盐相同融合，因此，不饱和脂肪酸的存在增强了功能填料与沥青粘结料之间的紧密结合度，从而提高了涂层材料的耐磨性、抗滑性和其他辅助功能；

(五)采用木质纤维素作为稳定剂，由于其优良的柔韧性及分散性，与沥青胶结料混合后可形成三维网状结构，进一步增加了沥青粘结料和功能填料之间的粘附性，避免了分层离析，提高了涂层材料的稳定性和耐久型；

(六)催干剂的添加，是在涂层材料作用于破损的沥青路面时起到提高沥青混合涂层材料膜化速度、加速固化的作用；

(七)当涂层材料作用于破损的沥青路面时，各种组分会均匀的分散于裸露的集料表面起到有效的保护作用：其中涂层材料中的功能填料和沥青粘结料在裸露的集料表面会形成高劲度沥青玛蹄脂，提高了路面的耐磨性；涂层材料中硅烷偶联剂的烷氧基会与功能填料表面的碳酸基团发生羰基反应，硅醇键之间相互缔合形成表面膜附着于裸露的集料表面，进一步增强了涂层材料与裸露集料之间的紧密融合；

(八)再生剂中的芳烃在抗氧化剂的作用下，通过溶解和分散旧路面老化沥青膜中的沥青质，有效地补充沥青老化过程中芳香族小分子物质的流失，邻苯二甲酸酯类物质可进一步改善老化沥青的流变性能，使老化的沥青材料得到恢复再生。

(九)涂层材料中各物料相互作用，不仅使得涂层材料具备稳定存储、均匀喷涂、喷涂后溶剂挥发快、良好的粘附性(粘附等级5级)、优良的耐磨性(寿命6-10年)，还能够保证涂层材料具体适当的流动性(20℃布氏粘度为2000-4000cPs)，可以实现喷洒作业，降低施工难度，提高工作效率。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定，即所述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：改性母料的制备。

表2改性母料物料配比及参数控制

材料说明：

油酸：分子量282.46，熔点13-14℃；

棕榈油酸：分子量254.41，熔点0.5℃；

大豆油酸：280≤分子量≤284，熔点15℃。

【制备方法】

将配方量的主溶剂二、抗渗剂加入到小型反应釜中，在50℃下搅拌20min使之溶解完全，然后依次加入再生剂、硅烷偶联剂、改性剂和抗氧化剂，维持温度继续搅拌40min，自然降至室温后，超声处理一定时间，得到活化的改性母料，分别记为母料1、母料2、母料3、母料4、母料5、母料6、母料7、母料8。试验全过程在密闭反应容器中进行，试验前进行充氮除氧。

实施例二：旧沥青路面涂层材料的制备。

表3涂层材料物料配比

材料说明：

青川岩沥青：25℃时针入度3(0.1mm)，软化点220℃；

50#沥青：25℃时针入度45(0.1mm)，软化点67℃；

40#沥青：25℃时针入度38(0.1mm)，软化点70℃；

30#沥青：25℃时针入度28(0.1mm)，软化点72℃。

【制备方法】

A1、将沥青胶结料加热至135℃，然后冷却至维持流动可输送状态，得到组分A；

A2.将主溶剂一与改性母料在50℃温度下混合、搅拌均匀，得到组分B；

A3.将组分A缓慢加入组分B的主搅拌器中混合，依次加入稳定剂、催干剂、功能填料，搅拌均匀制得最终的长效疏水水涂层材料，记为实例一、实例二、实例三、实例四、实例五、实例六、实例七、实例八。

步骤A1-A3均在密闭容器内氮气保护下进行。

【性能测定】

将上述各制备方法得到的涂层材料灌入喷洒设备容器罐内，搅拌均匀后进行路面洒布试验,喷洒量1Kg/m²。

控制参数为：

作业车辆：Halik-CH-32000I专业高压喷洒车；

喷洒流量：347Kg/min；

喷洒压力：20Kg；

作业时速：8Km/h；

洒布管的离地高度：400mm；

相邻喷油嘴间距：300mm。

【检测结果】

表4.检测结果

由表4检测数据可以看出，上述所有实施例材料的各种性能均符合施工质量要求，并能达到新沥青路面材料性能水平，在渗水性能、粘结强度、耐磨性等性能方面甚至优于某些新沥青路面材料，能够大幅度的提高旧沥青路面的再生、封水和抗松散性能，且实施工艺简便、性能稳定、干燥时间短等诸多优势。以上结果表明，旧沥青路面涂层材料能够使老化沥青路面性能得到再生回复，从而满足路面通车安全和质量需求。

Claims (9)

1.旧沥青路面涂层材料，其特征在于主要由以下重量配比的原料制成：

所述主溶剂一为有机溶剂；

所述沥青胶结料为低标号、高软化点沥青；

所述改性母料由主溶剂二、改性剂、再生剂、抗渗剂、偶联剂及抗氧化剂制得；

涂层材料20℃时的布氏粘度为2000-4000cPs。

2.根据权利要求1所述的旧沥青路面涂层材料，其特征在于：

所述功能母料中主溶剂二、改性剂、再生剂、抗渗剂、偶联剂和抗氧化剂的重量比为(40-55):(10-17):(5.2-6.6):(15-19):(4-11):(0.05-0.15)；

所述主溶剂二为120#溶剂油、140#溶剂油、200#溶剂油、轻柴油、汽油中的一种或多种物质的混合物；

所述改性剂为苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物和氯丁胶乳中的一种或几种的混合物；

所述再生剂为芳香烃油、邻苯二甲酸酯的混合物,芳香烃油与邻苯二甲酸酯的质量比为100:(8-12)；

所述抗渗剂为不饱和脂肪酸类物质，熔点≤20℃，数均分子量≤400，为油酸、棕榈油酸和大豆油酸中的一种或多种物质的混合物；

所述偶联剂为乙烯基硅烷类偶联剂；

所述抗氧化剂为粉煤灰和/或层状硅酸盐。

3.根据权利要求2所述的旧沥青路面涂层材料，其特征在于改性母料的制备方法为：

密闭容器内氮气保护下，主溶剂二、抗渗剂在30-60℃下搅拌至完全溶解，然后依次加入再生剂、偶联剂、改性剂和抗氧化剂，继续搅拌一定时间后，自然降至室温，然后超声处理一定时间，得到活化的改性母料。

4.根据权利要求3所述的旧沥青路面涂层材料，其特征在于：超声处理时间为10-30min，振动频率为30-40KHz。

5.根据权利要求1所述的旧沥青路面涂层材料，其特征在于：所述主溶剂一为120#溶剂油、140#溶剂油、200#溶剂油、轻柴油、汽油中的一种或多种物质的混合物。

6.根据权利要求1所述的旧沥青路面涂层材料，其特征在于：所述沥青胶结料25℃时针入度≤50(0.1mm)，软化点≥65℃，为岩沥青、特立尼达湖沥青、50#沥青、40#沥青、30#沥青、20#沥青和10#沥青中的一种或多种物质的混合物。

7.根据权利要求1所述的旧沥青路面涂层材料其特征在于：所述功能填料为基性岩或超基性岩磨制的粉料，细度为不低于200目，包括磨碎的大理石、石灰岩、玄武岩、花岗岩、白云石、滑石粉、金刚砂或钢渣粉中的一种或多种物质的混合物。

8.根据权利要求1所述的旧沥青路面涂层材料，其特征在于：所述稳定剂为木质纤维素；

所述催干剂为环烷酸皂和亚硫酸盐中的一种或两种的混合物。

9.旧沥青路面涂层材料的制备方法，其特征在于：涂层材料的制备过程在密闭容器内氮气保护下进行，包括以下步骤：

S1.主溶剂二、抗渗剂在30-60℃下搅拌至完全溶解，然后依次加入再生剂、偶联剂、改性剂和抗氧化剂，继续搅拌一定时间后，自然降至室温，然后超声处理一定时间，得到活化的改性母料；

S2.将沥青胶结料加热至120-150℃，然后冷却至维持流动可输送状态，得到组分A；

S3.将主溶剂一与改性母料在30-60℃温度下混合、搅拌均匀，得到组分B；

S4.将组分A缓慢加入组分B中，然后依次加入稳定剂、催干剂、功能填料，搅拌均匀制得长效疏水涂层材料，

各原料重量配比为：

所述主溶剂一为有机溶剂；

所述沥青胶结料为低标号、高软化点沥青；

所述改性母料由主溶剂二、改性剂、再生剂、抗渗剂、偶联剂及抗氧化剂制得；

涂层材料20℃时的布氏粘度为2000-4000cPs。