CN113896458A - 一种高性能冷补沥青混合料及其制备方法 - Google Patents
一种高性能冷补沥青混合料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种高性能冷补沥青混合料及其制备方法，高性能冷补沥青混合料按照质量份数，由集料100份、矿粉2.5‑3.5份、冷补沥青液4.5‑5.5份组成。其制备方法为：按配方将古马隆树脂、萜烯树脂和乙烯‑醋酸乙烯共聚物制得添加剂；将基质沥青、稀释剂、添加剂按质量比100:22‑25:6‑8选取，基质沥青加热后，加入稀释剂后置于高速分散仪下分散，然后降温，加入添加剂分散后制得冷补沥青液；根据质量份数选取称量集料、矿粉、冷补沥青液，分别在不同温度下保温发育后置于拌和锅中拌合得到冷补沥青混合料。本发明提供的高性能冷补沥青混合料可以显著改善冷补沥青混合料的储存稳定性、施工和易性、马歇尔稳定度、水稳定性和粘结性能，达到提高冷补沥青混合料使用寿命的目的。
Description
技术领域
本发明属于道路养护材料技术领域，特别是涉及一种高性能冷补沥青混合料及其制备方法。
背景技术
我国道路的路面形式主要有沥青路面和水泥混凝土路面两种，二者相比，沥青路面更具优势，其表面平整、施工衔接处无明显施工缝隙，行车平稳舒适，噪音小，且具有良好的力学性能和耐久性，在道路建设中采用广泛。然而，在环境和车辆荷载反复作用下，沥青路面会出现面层材料的松散剥落，易出现脱粒、麻面等病害，再经过行驶车辆的不断冲击、碾压，破损面会逐渐加大，最终导致出现大面积的坑槽。坑槽病害会降低路面的使用性能，造成行车颠簸、车速减慢等问题，影响行车安全以及路容路貌，如不及时进行处理，坑槽会加速路面破坏，对行车安全构成极大威胁。在沥青路面养护维修工作中，对坑槽的维修工作最为普遍，而且频率较高、难度较大。
目前的道路养护坑槽修补方法主要分为热补、热再生修补以及冷补等方式。热补的主要缺陷在于需要专门的设备对沥青混合料进行加热，工序繁琐，关闭交通时间长，对周围环境也有一定影响，在温度很低的情况下无法展开，坑槽较深时，槽底的修补材料不能均匀受热，旧的沥青易产生老化；优势是价格低且较耐用。热再生修补的主要缺陷在于新旧料掺配比例没有标准的设计方法，坑槽底面病害得不到彻底的处理，关闭交通时间较长，维修后坑槽附近区域仍会出现破损。优势是旧料得到充分利用，减少了材料方面的成本投入，环保效益也较为显著。一般冷补料的缺陷在于新旧料之间的粘结性能差，易出现松散现象，耐久性较差，优势在于价格相对进口冷补料较低且在应急抢修工作中对人员和机械要求少且对通行能力影响较热拌料少。冷补工艺修补迅速，无需加热，开放交通时间快。
对于冷补沥青混合料的研究国外开始较早，研究内容比较广泛，开发出很多性能优良的产品，但价格相对昂贵，养护维修应用比较困难。国内制备的混合料往往施工和易性、存储稳定性与马歇尔稳定度不能够得到很好的平衡，水稳定性和粘聚性也较差，这些因素对于补沥青混合料的广泛推广产生了影响。
冷补沥青混合料是一种将冷补沥青液、集料和填料根据比例要求制备的复合型材料，冷补沥青液一般由基质沥青、稀释剂和添加剂配制而成。冷补沥青混合料最主要的特点就是常温下有一定的疏松性和粘结性，而以往的热拌沥青混合料当温度降下来以后会凝结成块，不能达到低温下混合料的工作和易性能。冷补沥青混合料将基质沥青改性，加入一定量的稀释剂，使得沥青粘度降低，拌和后的混合料在低温下具有一定的疏松性，满足工作和易性的要求。混合料被摊铺、碾压时具有可塑性、流动性，能被挤压至坑槽中不规则的地方，从而对坑槽进行更加全面的修补。基于冷补沥青混合料特点，在进行坑槽修补后，随着稀释剂的挥发，混合料的强度逐渐增加，其强度形成过程是一个缓慢过程，同时由于沥青得到了稀释，会造成冷补沥青混合料的早期强度较差。在行车荷载作用下，早期冷补沥青混合料强度不高易再次发生损坏，缩短了其使用寿命。因此，研究出高性能冷补沥青混合料对沥青路面坑槽修补至关重要。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种高性能冷补沥青混合料及其制备方法，可以显著改善冷补沥青混合料的储存稳定性、施工和易性、马歇尔稳定度、水稳定性和粘结性能，达到提高冷补沥青混合料使用寿命的目的。
为达到上述技术目的中的至少其中一个，本发明所采用的技术方案是，一种高性能冷补沥青混合料，按照质量份数，由集料100份、矿粉2.5-3.5份、冷补沥青液4.5-5.5份组成。
优选的，所述集料选择洁净、颗粒坚硬、表面粗糙、有棱角的集料；包括粒径级配范围在2.36mm-16mm的玄武岩粗料和0.075mm-2.36mm的玄武岩细料，级配类型为LB-13；矿粉选用粒径小于0.6mm的石灰石矿粉。
进一步地，所述冷补沥青液由基质沥青，稀释剂，添加剂组成，其中基质沥青、稀释剂、添加剂质量比为100：22-25：6-8。
优选的，所述基质沥青为70#A级道路石油沥青；所述稀释剂为0#柴油。
进一步地，所述添加剂包含古马隆树脂、萜烯树脂和乙烯-醋酸乙烯共聚物，其中古马隆树脂、萜烯树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物质量比为1：1：1。
本发明还提供了一种高性能冷补沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，将不同粒径的集料、矿粉、冷补沥青液按照质量份数，由集料100份、矿粉2.5-3.5份、冷补沥青液4.5-5.5份选取称量；
步骤S2，将称量好的集料、矿粉各放入85℃的烘箱中保温3-4h；将称量好的冷补沥青液放入70℃烘箱中保温1h；将拌和锅保温至80℃；
步骤S3，先将保温好的集料加入保温好的拌和锅中，搅拌90s；再将保温好的冷补沥青液加入拌和锅中，搅拌90s；最后将保温好的矿粉加入拌和锅中，搅拌90s，即得冷补沥青混合料；
步骤S4，将步骤S3中制备好的冷补沥青混合料装袋密封保存。
进一步地，所述步骤S1中所述冷补沥青液的制备方法为：
步骤S11，将古马隆树脂和萜烯树脂按质量比1:1选取称量，并依次装入反应容器中，并放在温度为170±5℃的烘箱中加热保温1h，取出反应容器，加入与古马隆树脂质量比为2：1的溶剂，在保温电热套上用玻璃棒持续搅拌30min，再次放入温度为170±5℃的烘箱中持续保温30min，得到产物A；
步骤S12，将乙烯-醋酸乙烯共聚物按照与古马隆树脂的质量比为1：1选取称量，并装入到装有产物A的反应容器中，放在温度为190±5℃的烘箱中加热保温1h，取出反应容器，加入与古马隆树脂质量比为2：1的溶剂，在保温电热套上用玻璃棒持续搅拌15min，再次放入温度为190±5℃的烘箱中持续保温1h，得到冷补沥青液添加剂；
步骤S13，将基质沥青、稀释剂、冷补沥青液添加剂按质量比100：22-25：6-8选取称量，基质沥青在烘箱内加热至135℃±5℃；将称量好的基质沥青、稀释剂依次加入到反应容器中，并将反应容器置于高速分散仪下，转速500r/min，分散时保持温度在110℃±5℃，持续分散30min；
步骤S14，步骤S13完成后，待基质沥青和稀释剂的混合物缓慢降温至90℃±5℃，将称量好的冷补沥青液添加剂加入反应容器中，并保持反应容器温度在90℃±5℃，使用高速分散仪在转速为500r/min下分散45分钟，制备得到冷补沥青液。
优选的，所述步骤S11和步骤S12中的溶剂为油酸。
进一步地，所述步骤S13、步骤S14中分散时反应容器是由温度计示数并通过调节电炉的火力来保持温度。
本发明的有益效果是：
(1)通过试验研究可以看出所制得的冷补沥青液在60℃时布氏旋转黏度达到2Pa·s左右时，冷补沥青液的综合性能较优异，此时，冷补沥青混合料的施工和易性和初始强度可以达到一定的平衡；通过挥发性试验可以看出所制得的冷补沥青液随储存时间增长，其质量损失率小，挥发量少，即表明冷补沥青液的储存稳定性好；通过冷补沥青液的低温性能试验可以发现，所制得的冷补沥青液在-18℃和-24℃范围内的劲度模量均小于300MPa、蠕变速率大于0.3，表明冷补沥青液具有良好的低温抗开裂能力，低温性能良好；通过黏附性试验，所制得的冷补沥青液黏附性等级为5级，具备良好的黏附性能。
(2)与普通冷补沥青混合料不同，本发明中的冷补沥青混合料可以在极端天气下施工，适应能力强，通过沥青、稀释剂、添加剂、集料、矿粉等严格按照配比进行制备，质量优于其他冷补沥青混合料。通过添加剂的改性作用，使得冷补沥青混合料具有较好的强度和耐久性，可以与坑槽四周紧密结合，不易产生松散、脱落等二次病害。由于添加剂的改性作用，混合料抵抗低温环境和雨水冲刷的能力得到增强。
(3)本发明的冷补沥青混合料在保证施工和易性和储存稳定性的前提下更加注重材料强度，解决了普通冷补沥青混合料强度较低，难以承受过大的行车荷载作用的问题，有助于缓解我国道路养护需求和冷补沥青混合料技术落后间的矛盾。同时本发明具有造价低、安全环保、施工工艺简单等优势，在沥青路面养护应用中具有巨大的应用优势和潜力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例冷补沥青混合料制备流程图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种高性能冷补沥青混合料，按照质量份数，由集料100份、矿粉2.5-3.5份、冷补沥青液4.5-5.5份组成。
进一步地，所述冷补沥青液由基质沥青，稀释剂，添加剂组成，其中基质沥青、稀释剂、添加剂质量比为100：22-25：6-8。
进一步地，所述添加剂包含古马隆树脂、萜烯树脂和乙烯-醋酸乙烯共聚物，其中古马隆树脂、萜烯树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物质量比为1：1：1。其中树脂类增粘剂可以提高冷补沥青混合料强度与冷补液黏度，乙烯-醋酸乙烯共聚物可以提高沥青与集料间的融合度，降低粘滞性，提高沥青的塑性。
优选的，所述稀释剂为0#柴油。
优选的，所述基质沥青为70#A级道路石油沥青。
优选的，所述集料选择洁净、颗粒坚硬、表面粗糙、有棱角的集料；包括粒径级配范围在2.36mm-16mm的玄武岩粗料和0.075mm-2.36mm的玄武岩细料，级配类型为LB-13。
优选的，矿粉选用粒径小于0.6mm的石灰石矿粉。
基质石油沥青为制备冷补沥青液的主要材料，在沥青的标号选择上，混合料的马歇尔稳定度需要标号较低较硬的沥青，而混合料的施工和易性又要求沥青的标号较高，为了平衡两者之间的矛盾，以便发挥出材料更好的性能，本发明实施例选择“东海牌”70#A级道路石油沥青，如表1所示，其技术指标符合规范要求。
表1 70#基质沥青技术指标
稀释剂种类的确定需要考虑降低沥青粘度、挥发速度。除此之外，还应兼顾到环保无污染的要求和材料成本控制。因此，本实施例综合考虑选用0#柴油。0#柴油与沥青的相溶性好，作为稀释剂可以显著降低沥青的粘度，使拌合后的冷补沥青混合料在常温下具有一定的疏松性和粘结性，利于施工，同时其挥发速度慢，使制备的沥青混合料储存时间长。
古马隆树脂以乙烯焦油、碳九为原料经催化聚合反应而得，具有良好的耐水性、耐酸碱性。可用于制作溶剂型增粘剂、增塑剂和软化剂，其主要技术指标如表2所示。
表2古马隆树脂技术指标
| 序号 | 检测项目 | 检测结果 |
| 1 | 外观 | 粘稠液体 |
| 2 | 相对密度，g/cm<sup>3</sup> | 1.13 |
| 3 | 软化温度，℃ | 98 |
| 4 | 玻璃化温度，℃ | 56 |
| 5 | 折射率 | 1.62 |
萜烯树脂主要是利用松节油的a－蒎烯或β－蒎烯，在弗克氏催化剂作用下，经阳离子聚合而得的从液体到固体的一系列线型聚合物。它是一种优良的增粘剂，具有粘接力强，抗老化性能好、内聚力高、耐热、耐光、耐酸、耐碱、耐臭、无毒等优良性能。其主要技术指标如表3所示。
表3萜烯树脂技术指标
| 序号 | 检测项目 | 检测结果 |
| 1 | 颜色，加纳色号 | 4 |
| 2 | 酸值，mg/g | 0.8 |
| 3 | 皂化值，mg/g | 0.9 |
| 4 | 碘值，mg/g | 520 |
| 5 | 软化点(环球法)，℃ | 90 |
| 6 | 甲苯不溶物，％ | 0.02 |
乙烯-醋酸乙烯共聚物分子单元链段上带有较大的侧基，增大了分子间的距离，有利于链段运动，因而柔韧性较好，对于冷补沥青混合料的高低温性能有明显改善，且具有良好黏结性能。其主要技术指标如表4所示。
表4乙烯-醋酸乙烯共聚物技术指标
一般选择洁净、颗粒坚硬、表面粗糙、有棱角的集料。冷补沥青混合料制备所选用的集料包括了粒径级配范围在2.36mm-16mm的玄武岩粗料和0.075mm-2.36mm的玄武岩细料。矿粉采用磨细、洁净的石灰石矿粉。玄武岩集料技术指标以及粗、细集料技术指标见表5、表6及表7，矿粉技术指标见表8。通过严格的筛选，确定混合料级配类型为LB-13，详细信息见表9。
表5玄武岩集料技术指标
| 力学指标 | 规范要求 | 测试结果 |
| 压碎值(％) | ≤28 | 16.8 |
| 磨光值(％) | ≥45 | 57.6 |
| 磨耗值(BPN) | ≤30 | 22.8 |
表6粗集料技术指标
| 集料规格(mm) | 16～13.2 | 13.2～9.5 | 9.5～4.75 | 4.75～2.36 |
| 表观密度(g/cm<sup>3</sup>) | 2.774 | 2.758 | 2.792 | 2.772 |
表7细集料技术指标
| 集料规格(mm) | 2.36～1.18 | 1.18～0.6 | 0.6～0.3 | 0.3～0.15 | 0.15～0.075 |
| 表观密度(g/cm<sup>3</sup>) | 2.643 | 2.655 | 2.725 | 2.631 | 2.522 |
表8矿粉技术指标
表9集料通过百分率及级配选择
如图1所示，本发明还提供了一种高性能冷补沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，将不同粒径的集料、矿粉、冷补沥青液按照质量份数，由集料100份、矿粉2.5-3.5份、冷补沥青液4.5-5.5份选取称量；
步骤S2，将称量好的集料、矿粉各放入85℃的烘箱中保温3-4h；将称量好的冷补沥青液放入70℃烘箱中保温1h；将拌和锅保温至80℃；集料、矿粉保温是为了烘干其中的水分，冷补沥青液保温是为了让其处于流动状态便于拌和；集料、矿粉是固体，升温慢，为充分烘干其水分并且使其受热均匀，保温温度较高、时间较长；冷补沥青液升温较快，保温较短时间便可使其处于流动状态；温度过高可能会使沥青液中的添加剂高温丧失其性质，温度过低不利于烘干矿料，沥青液无法充分处于流动状态，在拌合时易造成结节，影响其性能。
步骤S3，先将保温好的集料加入保温好的拌和锅中，搅拌90s；再将保温好的冷补沥青液加入拌和锅中，搅拌90s；最后将保温好的矿粉加入拌和锅中，搅拌90s，即得冷补沥青混合料；加入的顺序是根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》2011版所得。
步骤S4，将步骤S3中制备好的冷补沥青混合料装袋密封保存。
进一步地，所述步骤S1中所述冷补沥青液的制备方法为：
步骤S11，将古马隆树脂和萜烯树脂按质量比1:1选取称量，并依次装入反应容器中，并放在温度为170±5℃的烘箱中加热保温1h，取出反应容器，加入与古马隆树脂质量比为2：1的溶剂，在保温电热套上用玻璃棒持续搅拌30min，再次放入温度为170±5℃的烘箱中持续保温30min，得到产物A；
步骤S12，将乙烯-醋酸乙烯共聚物按照与古马隆树脂的质量比为1：1选取称量，并装入到装有产物A的反应容器中，放在温度为190±5℃的烘箱中加热保温1h，取出反应容器，加入与古马隆树脂质量比为2：1的溶剂，在保温电热套上用玻璃棒持续搅拌15min，再次放入温度为190±5℃的烘箱中持续保温1h，得到冷补沥青液添加剂；
步骤S13，将基质沥青、稀释剂、冷补沥青液添加剂按质量比100：22-25：6-8选取称量，基质沥青在烘箱内加热至135℃±5℃；将称量好的基质沥青、稀释剂依次加入到反应容器中，并将反应容器置于高速分散仪下，转速500r/min，分散时保持温度在110℃±5℃，持续分散30min；
步骤S14，步骤S13完成后，待基质沥青和稀释剂的混合物缓慢降温至90℃±5℃，将称量好的冷补沥青液添加剂加入反应容器中，并保持反应容器温度在90℃±5℃，使用高速分散仪在转速为500r/min下分散45分钟，制备得到冷补沥青液，制得的冷补沥青液在常温下呈黑色粘稠状，具有流动性，布氏粘度值在1.8Pa.s～2.5Pa.s。
优选的，所述步骤S13、步骤S14中分散时反应容器的温度使用电炉和温度计控温，具体的，由温度计示数并通过调节电炉的火力来控制温度；严格控温是为了使沥青与各成分混合的更加均匀，同时一定的温度可以加速各成分之间以及与沥青的反应速率，快速提升性能；温度过高容易使各成分的化学结构被破坏，丧失其原本的性质；温度过低制备速率过慢。
优选的，所述步骤S11和步骤S12中的溶剂为油酸，起到润滑的作用，在步骤S11中可以提高古马隆树脂与萜烯树脂的相容性，在步骤S12中起到提高后续步骤中沥青和其他聚合物的相溶性的作用。
本发明制备的冷补沥青液与集料具有良好的粘附性，能够提高混合料的强度和水稳定性。
实施例1
步骤S1，将不同粒径的集料、矿粉、冷补沥青液根据质量份数为集料100份、矿粉3份、冷补沥青液5份称量；
步骤S2，将称量好的集料、矿粉各放入85℃的烘箱中保温3-4h；将称量好的冷补沥青液放入70℃烘箱中保温1h；将拌和锅保温至80℃；
步骤S3，先将保温好的集料加入保温好的拌和锅中，搅拌90s；再将保温好的冷补沥青液加入拌和锅中，搅拌90s；最后将保温好的矿粉加入拌和锅中，搅拌90s，即得冷补沥青混合料；
步骤S4，将步骤S3中制备好的冷补沥青混合料装袋密封保存。
其中冷补沥青液的制备方法为：
步骤S11，将古马隆树脂和萜烯树脂按质量比1:1选取称量，并依次装入反应容器中，并放在温度为170±5℃的烘箱中加热保温1h，取出反应容器，加入与古马隆树脂质量比为2：1的油酸，在保温电热套上用玻璃棒持续搅拌30min，再次放入温度为170±5℃的烘箱中持续保温30min，得到产物A；
步骤S12，将乙烯-醋酸乙烯共聚物按照与古马隆树脂的质量比为1：1选取称量，并装入到装有产物A的反应容器中，放在温度为190±5℃的烘箱中加热保温1h，取出反应容器，加入与古马隆树脂质量比为2：1的油酸，在保温电热套上用玻璃棒持续搅拌15min，再次放入温度为190±5℃的烘箱中持续保温1h，得到冷补沥青液添加剂；
步骤S13，将基质沥青、稀释剂、冷补沥青液添加剂按质量比100：23.5：7选取称量，基质沥青在烘箱内加热至135℃±5℃；将称量好的基质沥青、稀释剂依次加入到反应容器中，并将反应容器置于高速分散仪下，转速500r/min，分散时保持温度在110℃±5℃，持续分散30min；
步骤S14，步骤S13完成后，待基质沥青和稀释剂的混合物缓慢降温至90℃±5℃，将称量好的冷补沥青液添加剂加入反应容器中使用高速分散仪分散，并保持反应容器温度在90℃±5℃，高速分散仪转速为500r/min，分散时间45分钟，步骤S13、步骤S14利用电热套、温度计严格控温，制备得到冷补沥青液。
实施例2
在实施例1的基础上将冷补沥青混合料组分调整为按质量份数由集料100份、矿粉2.5份、冷补沥青液5份组成；将冷补沥青液的组分调整为沥青、稀释剂、添加剂按质量比100：22：7；其余参数不变，制备冷补沥青液和冷补沥青混合料。
实施例3
在实施例1的基础上将冷补沥青混合料组分调整为质量份数由集料100份、矿粉3.5份、冷补沥青液5.5份组成；将冷补沥青液的组分调整为沥青、稀释剂、添加剂按质量比100：25：8；其余参数不变，制备冷补沥青液和冷补沥青混合料。
实施例4
在实施例1的基础上将冷补沥青混合料组分调整为质量份数由集料100份、矿粉3份、冷补沥青液5.5份组成；将冷补沥青液的组分调整为沥青、稀释剂、添加剂按质量比100：23.5：8；其余参数不变，制备冷补沥青液和冷补沥青混合料。
实施例5
在实施例1的基础上将冷补沥青混合料组分调整为质量份数由集料100份、矿粉2.5份、冷补沥青液5.5份组成；将冷补沥青液的组分调整为沥青、稀释剂、添加剂按质量比100：22：8；其余参数不变，制备冷补沥青液和冷补沥青混合料。
实施例6
在实施例1的基础上将冷补沥青混合料组分调整为质量份数由集料100份、矿粉3.5份、冷补沥青液4.5份组成；将冷补沥青液的组分调整为沥青、稀释剂、添加剂按质量比100：22：7；其余参数不变，制备冷补沥青液和冷补沥青混合料。
实施例7
在实施例1的基础上将冷补沥青混合料组分调整为质量份数由集料100份、矿粉3.5份、冷补沥青液4.5份组成；将冷补沥青液的组分调整为沥青、稀释剂、添加剂按质量比100：25：6；其余参数不变，制备冷补沥青液和冷补沥青混合料。
实施例8
在实施例1的基础上将冷补沥青混合料组分调整为质量份数由集料100份、矿粉3份、冷补沥青液4.5份组成；将冷补沥青液的组分调整为沥青、稀释剂、添加剂按质量比100：23.5：6；其余参数不变，制备冷补沥青液和冷补沥青混合料。
实施例9
在实施例1的基础上将冷补沥青混合料组分调整为质量份数由集料100份、矿粉2.5份、冷补沥青液4.5份组成；将冷补沥青液的组分调整为沥青、稀释剂、添加剂按质量比100：22：6；其余参数不变，制备冷补沥青液和冷补沥青混合料。
对比例1
采用已有发明专利(一种溶剂型冷补沥青液及其制备工艺CN 105348827A)中的冷补沥青液与本发明实施例1-9所制备的冷补沥青液进行性能试验对比，该溶剂型冷补沥青液的制备过程如下：
按照质量份数将100份70#石油沥青加热至熔融状态，然后向其中添加10份10#柴油，利用转速为2000r/min的高速剪切仪将沥青稀释，时间约为10min，制成预聚体A；将10份重油在反应釜中升温至80℃，加入1份古马隆树脂，均匀搅拌制成预聚体B，剪切时间约为10min；将10份C1芳烃溶剂油在反应釜中升温至50℃，按照顺序加入1份木质纤维素、0.2份脂肪醇乙烯醚和0.5份PA-1型抗剥落剂，均匀搅拌制成预聚体C，剪切时间约为15min；将预聚体A、B、C的混合物在反应釜中均匀搅拌，时间约为10min，制成冷补沥青液。将该冷补沥青液与本发明制备的冷补沥青液进行性能对比试验，分别对比粘度、挥发性、储存稳定性、低温劲度模量、低温蠕变速率。对比结果如下表10所示。
表10本发明制备冷补沥青液与已有专利制备冷补沥青液性能对比
由表10可知，从左往右本发明制备的冷补沥青液性能依次降低，但总体上仍好于对比例1，性能最优的为实施例1，按沥青、稀释剂、添加剂按质量比为100：23.5：7。与已有发明专利制备的冷补沥青液相比，本发明制备的冷补沥青液在60℃布氏旋转粘度可以达到2Pa.s以上，综合性能优异；通过冷补液挥发性试验结果以及冷补液储存稳定性试验结果可以看出本发明所制备的冷补沥青液质量损失率更小，随储存时间增加挥发的更少，储存稳定性好，性能更加稳定；通过冷补沥青液的低温性能试验可以发现，所制得的冷补沥青液的劲度模量均小于300MPa、蠕变速率大于0.3，表明冷补沥青液具有良好的低温抗开裂能力，低温性能良好；粘附性试验表明，所制得的冷补沥青液粘附性等级为5级，具备良好的粘附性能。
对比例2
采用湖南某公司生产的冷补沥青液制作冷补沥青混合料作为对比例2，其中该冷补沥青液组分按照质量份数，由基质石油沥青100份、0#柴油(稀释剂)18份、SBS 2份、C5C9共聚树脂2份、乙烯-醋酸乙烯共聚物2份、油酸2份、沥青抗剥落剂0.5份组成。制作步骤如下：
将称量好的基质石油沥青、SBS依次加入到反应容器中，温度150±5℃，加热并不断用铁棒搅拌0.5h；将反应容器置于高速剪切仪下，转速6000r/min，剪切时反应容器温度160±5℃，剪切时间1h，将反应容器取出，密闭后放入烘箱中，温度150±5℃，保温时间0.5h，制得改性沥青；将C5C9共聚树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物放在反应容器中，并放在恒温为150±0.5℃的烘箱中2h，取出反应容器，直接加入溶剂和抗剥落剂并搅拌均匀，制成添加剂；将制备的改性沥青、降温至135±5℃的添加剂和稀释剂放在容器中，将反应容器置于高速剪切仪下，转速4000r/min，剪切时反应容器温度80±5℃，剪切时间20min，制备得到冷补沥青液。参考本发明冷补沥青混合料的制作方法，选择和实施例1相同的集料、相同的制作步骤制得冷补沥青混合料作为对比例1，分别对比其与本发明实施例1-9中的冷补沥青混合料测试黏附性、施工和易性、粘聚性、初始强度、成型强度、马歇尔残留稳定度、冻融劈裂比、动稳定度。对比结果如表11所示。
表11实施例1与对比例2冷补沥青混合料路用性能检测结果对比
从表11可以看出，从左往右本发明制备的冷补沥青混合料性能依次降低，但总体上仍好于对比例，性能最优的为实施例1，集料、矿粉、冷补沥青液根据质量份数为集料100份、矿粉3份、冷补沥青液5份，其中冷补沥青液按沥青、稀释剂、添加剂按质量比为100：23.5：7。所制得的冷补沥青混合料具有良好的黏附性、耐久性以及施工和易性。新制备的冷补沥青混合料在经过浸水试验和冻融劈裂试验后，混合料的残留稳定度在95％以上，冻融劈裂强度比在83％以上，满足沥青路面冷补的使用要求。马歇尔强度试验结果表明，所制混合料材料强度较一般冷补沥青混合料更高。说明本发明的高性能冷补沥青混合料具有良好的水稳定性和低温耐久性以及更高的强度，同时其60℃条件下的动稳定度在750次以上，说明其具有很好的高温稳定性。本发明制备的冷补沥青混合料，其路用性能优越，在施工和易性和储存稳定性满足要求的同时，材料强度较一般冷补沥青混合料更高。
对比例3
采用已有发明专利(一种路用冷补沥青混合料及其制备方法CN107721262B)中的冷补沥青混合料作为对比例3，由矿料与沥青冷补液拌和而成；其中沥青冷补液由以下质量百分比的组分组成：基质沥青76.0％、柴油17.0％、二甲苯3.0％、SBS改性剂1.8％、萜烯树脂1.1％、C5石油树脂0.5％、古马隆树脂0.5％、超细高岭土0.1％；矿料与沥青冷补液的质量比为100:5.5。其制备方法如下：
取配方量的柴油和二甲苯混合后，加入配方量的SBS改性剂、萜烯树脂、C5石油树脂、古马隆树脂，加热至60℃搅拌溶解后再加入配方量的超细高岭土，分散均匀得改性稀释剂；将配方量的基质沥青加热至80℃，加入制得的改性稀释剂，搅拌混合均匀，得沥青冷补液；将矿料加热80℃，加入90℃沥青冷补液进行拌合，拌和时间为45s，当体系温度低于70℃时，出料即得路用冷补沥青混合料。分别对比测试其与本发明实施例1-9中冷补沥青混合料的黏附性、施工和易性、粘聚性、初始强度、成型强度、马歇尔残留稳定度、冻融劈裂比、动稳定度。对比结果如表12所示。
表12实施例1与对比例3冷补沥青混合料路用性能检测结果对比
从表12可以看出，从左往右本发明制备的冷补沥青混合料性能依次降低，但总体上仍好于对比例，性能最优的为实施例1，集料、矿粉、冷补沥青液根据质量份数为集料100份、矿粉3份、冷补沥青液5份，其中冷补沥青液按沥青、稀释剂、添加剂按质量比为100：23.5：7。本发明制备的冷补沥青混合料与对比例3相比质量损失率更低，稳定性更好，强度、残留稳定度均较好，利于现场实际应用，利于施工，极大提升了修补后的路用性能，延长道路使用寿命。同时冻融劈裂抗拉强度比、动稳定度更高，即所制得的冷补沥青混合料高低温性能、水稳定性能显著，能够适合不同地域复杂的路用环境。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种高性能冷补沥青混合料，其特征在于，按照质量份数，由集料100份、矿粉2.5-3.5份、冷补沥青液4.5-5.5份组成。
2.根据权利要求1所述的一种高性能冷补沥青混合料，其特征在于，所述集料选择洁净、颗粒坚硬、表面粗糙、有棱角的集料；包括粒径级配范围在2.36mm-16mm的玄武岩粗料和0.075mm-2.36mm的玄武岩细料，级配类型为LB-13；矿粉选用粒径小于0.6mm的石灰石矿粉。
3.根据权利要求1所述的一种高性能冷补沥青混合料，其特征在于，所述冷补沥青液由基质沥青，稀释剂，添加剂组成，其中基质沥青、稀释剂、添加剂质量比为100：22-25：6-8。
4.根据权利要求3所述的一种高性能冷补沥青混合料，其特征在于，所述基质沥青为70#A级道路石油沥青；所述稀释剂为0#柴油。
5.根据权利要求3所述的一种高性能冷补沥青混合料，其特征在于，所述添加剂包含古马隆树脂、萜烯树脂和乙烯-醋酸乙烯共聚物，其中古马隆树脂、萜烯树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物质量比为1：1：1。
6.一种高性能冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将不同粒径的集料、矿粉、冷补沥青液按照质量份数，由集料100份、矿粉2.5-3.5份、冷补沥青液4.5-5.5份选取称量；
步骤S2，将称量好的集料、矿粉各放入85℃的烘箱中保温3-4h；将称量好的冷补沥青液放入70℃烘箱中保温1h；将拌和锅保温至80℃；
步骤S3，先将保温好的集料加入保温好的拌和锅中，搅拌90s；再将保温好的冷补沥青液加入拌和锅中，搅拌90s；最后将保温好的矿粉加入拌和锅中，搅拌90s，即得冷补沥青混合料；
步骤S4，将步骤S3中制备好的冷补沥青混合料装袋密封保存。
7.根据权利要求6所述的一种高性能冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中冷补沥青液的制备方法为：
步骤S11，将古马隆树脂和萜烯树脂按质量比1:1选取称量，并依次装入反应容器中，并放在温度为170±5℃的烘箱中加热保温1h，取出反应容器，加入与古马隆树脂质量比为2：1的溶剂，在保温电热套上用玻璃棒持续搅拌30min，再次放入温度为170±5℃的烘箱中持续保温30min，得到产物A；
步骤S12，将乙烯-醋酸乙烯共聚物按照与古马隆树脂的质量比为1：1选取称量，并装入到装有产物A的反应容器中，放在温度为190±5℃的烘箱中加热保温1h，取出反应容器，加入与古马隆树脂质量比为2：1的溶剂，在保温电热套上用玻璃棒持续搅拌15min，再次放入温度为190±5℃的烘箱中持续保温1h，得到冷补沥青液添加剂；
步骤S13，将基质沥青、稀释剂、冷补沥青液添加剂按质量比100：22-25：6-8选取称量，基质沥青在烘箱内加热至135℃±5℃；将称量好的基质沥青、稀释剂依次加入到反应容器中，并将反应容器置于高速分散仪下，转速500r/min，分散时保持温度在110℃±5℃，持续分散30min；
步骤S14，步骤S13完成后，待基质沥青和稀释剂的混合物缓慢降温至90℃±5℃，将称量好的冷补沥青液添加剂加入反应容器中，并保持反应容器温度在90℃±5℃，使用高速分散仪在转速为500r/min下分散45分钟，制备得到冷补沥青液。
8.根据权利要求7所述的一种高性能冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于，所述步骤S11和步骤S12中的溶剂为油酸。
9.根据权利要求7所述的一种高性能冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于，所述步骤S13、步骤S14中分散时反应容器是由温度计示数并通过调节电炉的火力来保持温度。
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