CN115180875B - 一种高性能路面冷补料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能路面冷补料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将沥青加热到170‑175℃，然后加入改性沥青总量20‑30％的二甲苯，得到沥青剂；将沥青剂、矿料剂、改性冷补剂按照重量比(4‑6):(5‑7):1混合，混合充分，得到本发明的高性能路面冷补料。本发明高性能路面冷补料通过在碾压成型后的大空隙冷拌沥青混合料，路面中灌入具有高流动性能的超早强水泥基灌浆材料复合而成，具有开放交通快、耐久性好的特点，解决了解决高速公路坑槽修补屡坏屡修这一“顽疾”。

Description

一种高性能路面冷补料的制备方法
技术领域
本发明涉及路面冷补料技术领域，具体涉及一种高性能路面冷补料的制备方法。
背景技术
坑槽是沥青路面局部破损中最常出现的一种，为及时消除隐患，避免路面破损加剧，坑槽出现后需要尽快修补。常用的修补方式为热料热补或者冷料冷补，热补法由于不能在低温和雨雪气候下施工，无法满足高等级公路及时快速修补的要求，常规的冷补法没有很好地解决施工和易性和路用耐久性的矛盾。同时受限于修补作业面的原因，坑槽修补部位的路面使用寿命往往不高，屡坏屡修、屡修屡坏的现象时有发生。
现有的冷补料虽可降低养护时间，直接使用方便，但采用原料多为矿料、沥青等简单配比，产品的稳定性差，影响长期使用效果，基于此，本发明对其进一步的改进处理。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种高性能路面冷补料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种高性能路面冷补料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将沥青加热到170-175℃，然后加入改性沥青总量20-30％的二甲苯，得到沥青剂；
步骤二：矿料剂的制备：
S1：将10-20份二氧化硅、2-6份玄武岩粉、3-7份氧化镁和1-7份改性硼酸铝晶须搅拌混合充分，得到复合矿粉；
S2：然后加入复合矿粉总量3-6倍的改性液中超声分散，超声功率为350-450W，超声时间为10-20min，超声结束，水洗、干燥，得到矿料剂；
步骤三：将2-6份SBR胶乳、1-3份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物共混，然后再加入1-2份二乙氨基丙烷、0.5-0.8份偶联剂KH560和0.1-0.3冷补助剂，搅拌混合充分，得到改性冷补剂；
步骤四：将沥青剂、矿料剂、改性冷补剂按照重量比(4-6):(5-7):1混合，混合充分，得到本发明的高性能路面冷补料。
优选地，所述沥青为生物质沥青、石油沥青或者橡胶沥青中的一种。
优选地，所述改性硼酸铝晶须的改性方法为：
将硼酸铝晶须送入到3-4倍的十二烷基硫酸钠改性液中，于75-85℃下反应30-40min，反应转速为350-450r/min，反应结束，水洗、干燥，得到改性硼酸铝晶须。
优选地，所述十二烷基硫酸钠改性液为：十二烷基硫酸钠、去离子水先按照重量比1:5混合，然后加入十二烷基硫酸钠总量5-10％的盐酸、1-5％的氯化镧溶液，搅拌混合充分，得到十二烷基硫酸钠改性液。
本发明的发明人发现复合矿粉中未加入改性硼酸铝晶须，产品的稳定度显著降低，同时浸水马歇尔残留稳定度也发生变化，可知硼酸铝晶须改性后，对产品的稳定度有显著增效效果；
优选地，所述氯化镧溶液的质量分数为5-10％。
优选地，所述S2中改性液的制备方法为：
S101：将环氧大豆油溶解于3-4倍的四氢呋喃中，然后再加入环氧大豆油总量5-10％的磷酸，于60℃下反应1-2h，再去除四氢呋喃，得到开环大豆油；
S102：将10-20份开环大豆油、2-6份葡萄糖醛酸内酯、1-3份壳聚糖和0.5-0.9份改性助合剂，搅拌混合充分，得到改性液。
本发明的发明人发现添加复合矿粉，但未采用改性液处理，产品的稳定度降低程度比未加入改性硼酸铝晶须更明显，可知改性液的处理对产品的性能改进具有显著优化效果；
改性液、改性冷补剂的选用虽可提高产品的性能，但均不如本发明的制备原料改进效果显著。
优选地，所述改性助合剂的制备方法为：将苯酚先融化，然后加入苯酚总量5-10％的甲酸，随后在70-75℃下反应30-40min，然后加入苯酚总量1.1-1.2倍的甲醛、2-3倍的丙酮，继续反应1-2h，反应结束，得到改性助合剂。
优选地，所述搅拌混合充分的转速为500-1000r/min，搅拌时间为30-40min。
优选地，所述冷补助剂为质子辐照处理的碳纳米管。
优选地，所述质子辐照处理的功率为100-300W，辐照时间为25-35min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明高性能路面冷补料通过在碾压成型后的大空隙冷拌沥青混合料(空隙率高达20％～30％)路面中灌入具有高流动性能的超早强水泥基灌浆材料复合而成，具有开放交通快、耐久性好的特点，解决了解决高速公路坑槽修补屡坏屡修这一“顽疾”。
本发明的冷补料采用沥青剂、矿料剂、改性冷补剂复合制备，矿料剂的添加可增强后期强度、稳定性性能，通过改性冷补剂来改进沥青剂、矿料剂之间的相容性，起到协配增效的效果，共同增强产品体系性能；
矿料剂中的硼酸铝晶须经过十二烷基硫酸钠改性液处理后，表面活性能增强，能够提高与其他复合矿粉的接触度，从而提高矿粉的复合程度，通过改性液的改性处理，改性液采用开环的的大豆油，支链度得到有效改进，在葡萄糖醛酸内酯的高活性基团配合下，同时改性助合剂中的游离甲醛形成酯键基团，增强矿粉与沥青的接触反应程度，同时在SBR胶乳、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、二乙氨基丙烷、偶联剂KH560和质子辐照处理的碳纳米管形成的改性剂中改性配合，进一步的增强矿料剂与沥青之间的混配改性效果，从而增强了产品的使用性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，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。
本实施例的本发明提供了一种高性能路面冷补料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将沥青加热到170-175℃，然后加入改性沥青总量20-30％的二甲苯，得到沥青剂；
步骤二：矿料剂的制备：
S1：将10-20份二氧化硅、2-6份玄武岩粉、3-7份氧化镁和1-7份改性硼酸铝晶须搅拌混合充分，得到复合矿粉；
S2：然后加入复合矿粉总量3-6倍的改性液中超声分散，超声功率为350-450W，超声时间为10-20min，超声结束，水洗、干燥，得到矿料剂；
步骤三：将2-6份SBR胶乳、1-3份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物共混，然后再加入1-2份二乙氨基丙烷、0.5-0.8份偶联剂KH560和0.1-0.3冷补助剂，搅拌混合充分，得到改性冷补剂；
步骤四：将沥青剂、矿料剂、改性冷补剂按照重量比(4-6):(5-7):1混合，混合充分，得到本发明的高性能路面冷补料。
本实施例的沥青为生物质沥青、石油沥青或者橡胶沥青中的一种。
本实施例的改性硼酸铝晶须的改性方法为：
将硼酸铝晶须送入到3-4倍的十二烷基硫酸钠改性液中，于75-85℃下反应30-40min，反应转速为350-450r/min，反应结束，水洗、干燥，得到改性硼酸铝晶须。
本实施例的十二烷基硫酸钠改性液为：十二烷基硫酸钠、去离子水先按照重量比1:5混合，然后加入十二烷基硫酸钠总量5-10％的盐酸、1-5％的氯化镧溶液，搅拌混合充分，得到十二烷基硫酸钠改性液。
本实施例的氯化镧溶液的质量分数为5-10％。
本实施例的S2中改性液的制备方法为：
S101：将环氧大豆油溶解于3-4倍的四氢呋喃中，然后再加入环氧大豆油总量5-10％的磷酸，于60℃下反应1-2h，再去除四氢呋喃，得到开环大豆油；
S102：将10-20份开环大豆油、2-6份葡萄糖醛酸内酯、1-3份壳聚糖和0.5-0.9份改性助合剂，搅拌混合充分，得到改性液。
本实施例的改性助合剂的制备方法为：将苯酚先融化，然后加入苯酚总量5-10％的甲酸，随后在70-75℃下反应30-40min，然后加入苯酚总量1.1-1.2倍的甲醛、2-3倍的丙酮，继续反应1-2h，反应结束，得到改性助合剂。
本实施例的搅拌混合充分的转速为500-1000r/min，搅拌时间为30-40min。
本实施例的冷补助剂为质子辐照处理的碳纳米管。
本实施例的质子辐照处理的功率为100-300W，辐照时间为25-35min。
实施例1.
本实施例的本发明提供了一种高性能路面冷补料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将沥青加热到170℃，然后加入改性沥青总量20％的二甲苯，得到沥青剂；
步骤二：矿料剂的制备：
S1：将10份二氧化硅、2份玄武岩粉、3份氧化镁和1份改性硼酸铝晶须搅拌混合充分，得到复合矿粉；
S2：然后加入复合矿粉总量3倍的改性液中超声分散，超声功率为350W，超声时间为10min，超声结束，水洗、干燥，得到矿料剂；
步骤三：将2份SBR胶乳、1份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物共混，然后再加入1份二乙氨基丙烷、0.5份偶联剂KH560和0.1冷补助剂，搅拌混合充分，得到改性冷补剂；
步骤四：将沥青剂、矿料剂、改性冷补剂按照重量比4:5:1混合，混合充分，得到本发明的高性能路面冷补料。
本实施例的沥青为生物质沥青。
本实施例的改性硼酸铝晶须的改性方法为：
将硼酸铝晶须送入到3倍的十二烷基硫酸钠改性液中，于75℃下反应30min，反应转速为350r/min，反应结束，水洗、干燥，得到改性硼酸铝晶须。
本实施例的十二烷基硫酸钠改性液为：十二烷基硫酸钠、去离子水先按照重量比1:5混合，然后加入十二烷基硫酸钠总量5％的盐酸、1％的氯化镧溶液，搅拌混合充分，得到十二烷基硫酸钠改性液。
本实施例的氯化镧溶液的质量分数为5％。
本实施例的S2中改性液的制备方法为：
S101：将环氧大豆油溶解于3倍的四氢呋喃中，然后再加入环氧大豆油总量5％的磷酸，于60℃下反应1h，再去除四氢呋喃，得到开环大豆油；
S102：将10份开环大豆油、2份葡萄糖醛酸内酯、1份壳聚糖和0.5份改性助合剂，搅拌混合充分，得到改性液。
本实施例的改性助合剂的制备方法为：将苯酚先融化，然后加入苯酚总量5％的甲酸，随后在70℃下反应30min，然后加入苯酚总量1.1倍的甲醛、2倍的丙酮，继续反应1h，反应结束，得到改性助合剂。
本实施例的搅拌混合充分的转速为500r/min，搅拌时间为30min。
本实施例的冷补助剂为质子辐照处理的碳纳米管。
本实施例的质子辐照处理的功率为100W，辐照时间为25min。
实施例2.
本实施例的本发明提供了一种高性能路面冷补料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将沥青加热到175℃，然后加入改性沥青总量30％的二甲苯，得到沥青剂；
步骤二：矿料剂的制备：
S1：将20份二氧化硅、6份玄武岩粉、7份氧化镁和7份改性硼酸铝晶须搅拌混合充分，得到复合矿粉；
S2：然后加入复合矿粉总量6倍的改性液中超声分散，超声功率为450W，超声时间为20min，超声结束，水洗、干燥，得到矿料剂；
步骤三：将6份SBR胶乳、3份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物共混，然后再加入2份二乙氨基丙烷、0.8份偶联剂KH560和0.3冷补助剂，搅拌混合充分，得到改性冷补剂；
步骤四：将沥青剂、矿料剂、改性冷补剂按照重量比6:7:1混合，混合充分，得到本发明的高性能路面冷补料。
本实施例的沥青为生物质沥青、石油沥青或者橡胶沥青中的一种。
本实施例的改性硼酸铝晶须的改性方法为：
将硼酸铝晶须送入到4倍的十二烷基硫酸钠改性液中，于85℃下反应40min，反应转速为450r/min，反应结束，水洗、干燥，得到改性硼酸铝晶须。
本实施例的十二烷基硫酸钠改性液为：十二烷基硫酸钠、去离子水先按照重量比1:5混合，然后加入十二烷基硫酸钠总量10％的盐酸、5％的氯化镧溶液，搅拌混合充分，得到十二烷基硫酸钠改性液。
本实施例的氯化镧溶液的质量分数为10％。
本实施例的S2中改性液的制备方法为：
S101：将环氧大豆油溶解于4倍的四氢呋喃中，然后再加入环氧大豆油总量10％的磷酸，于60℃下反应2h，再去除四氢呋喃，得到开环大豆油；
S102：将20份开环大豆油、6份葡萄糖醛酸内酯、3份壳聚糖和0.9份改性助合剂，搅拌混合充分，得到改性液。
本实施例的改性助合剂的制备方法为：将苯酚先融化，然后加入苯酚总量10％的甲酸，随后在75℃下反应40min，然后加入苯酚总量1.2倍的甲醛、3倍的丙酮，继续反应2h，反应结束，得到改性助合剂。
本实施例的搅拌混合充分的转速为1000r/min，搅拌时间为40min。
本实施例的冷补助剂为质子辐照处理的碳纳米管。
本实施例的质子辐照处理的功率为300W，辐照时间为35min。
实施例3.
本实施例的本发明提供了一种高性能路面冷补料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将沥青加热到172.5℃，然后加入改性沥青总量25％的二甲苯，得到沥青剂；
步骤二：矿料剂的制备：
S1：将15份二氧化硅、4份玄武岩粉、5份氧化镁和4份改性硼酸铝晶须搅拌混合充分，得到复合矿粉；
S2：然后加入复合矿粉总量4.5倍的改性液中超声分散，超声功率为400W，超声时间为15min，超声结束，水洗、干燥，得到矿料剂；
步骤三：将4份SBR胶乳、2份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物共混，然后再加入1.5份二乙氨基丙烷、0.65份偶联剂KH560和0.2冷补助剂，搅拌混合充分，得到改性冷补剂；
步骤四：将沥青剂、矿料剂、改性冷补剂按照重量比5:6:1混合，混合充分，得到本发明的高性能路面冷补料。
本实施例的沥青为生物质沥青、石油沥青或者橡胶沥青中的一种。
本实施例的改性硼酸铝晶须的改性方法为：
将硼酸铝晶须送入到3.5倍的十二烷基硫酸钠改性液中，于80℃下反应35min，反应转速为400r/min，反应结束，水洗、干燥，得到改性硼酸铝晶须。
本实施例的十二烷基硫酸钠改性液为：十二烷基硫酸钠、去离子水先按照重量比1:5混合，然后加入十二烷基硫酸钠总量7.5％的盐酸、3％的氯化镧溶液，搅拌混合充分，得到十二烷基硫酸钠改性液。
本实施例的氯化镧溶液的质量分数为7.5％。
本实施例的S2中改性液的制备方法为：
S101：将环氧大豆油溶解于3.5倍的四氢呋喃中，然后再加入环氧大豆油总量7.5％的磷酸，于60℃下反应1.5h，再去除四氢呋喃，得到开环大豆油；
S102：将15份开环大豆油、4份葡萄糖醛酸内酯、2份壳聚糖和0.7份改性助合剂，搅拌混合充分，得到改性液。
本实施例的改性助合剂的制备方法为：将苯酚先融化，然后加入苯酚总量7.5％的甲酸，随后在72.5℃下反应35min，然后加入苯酚总量1.1倍的甲醛、2.5倍的丙酮，继续反应1.5h，反应结束，得到改性助合剂。
本实施例的搅拌混合充分的转速为750r/min，搅拌时间为35min。
本实施例的冷补助剂为质子辐照处理的碳纳米管。
本实施例的质子辐照处理的功率为200W，辐照时间为30min。
实施例1-3产品的性能测试结果如下：
Figure BDA0003710279010000091
Figure BDA0003710279010000101
本发明通过对比例进一步测试产品的性能：
对比例1.
与实施例3不同是复合矿粉中未加入改性硼酸铝晶须。
对比例2.
与实施例3不同是复合矿粉未采用改性液处理。
对比例3.
与实施例3不同是改性液采用10份硅烷偶联剂KH560、5份盐酸和15份水配比制成。
对比例4.
与实施例3不同是改性冷补剂采用SBS代替。
将实施例1-3及对比例1-4产品进行性能测试；
Figure BDA0003710279010000102
从对比例1-4及实施例1-3可看出；
实施例3相对于对比例1，稳定度/大空隙灌浆后养生3d马歇尔试件，提高了1.6KN，而浸水马歇尔残留稳定度提高了6.6％，可知本发明的产品具有高的稳定度性能，以及浸水后稳定性能显著增强改进。
从对比例1及实施例3中可看出，复合矿粉中未加入改性硼酸铝晶须，产品的稳定度显著降低，同时浸水马歇尔残留稳定度也发生变化，可知硼酸铝晶须改性后，对产品的稳定度有显著增效效果；
从对比例2及实施例3中可看出，添加复合矿粉，但未采用改性液处理，产品的稳定度降低程度比未加入改性硼酸铝晶须更明显，可知改性液的处理对产品的性能改进具有显著优化效果；
此外，从对比例3-4中可看出，改性液、改性冷补剂的选用虽可提高产品的性能，但均不如本发明的制备原料改进效果显著。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种高性能路面冷补料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将沥青加热到170-175℃，然后加入改性沥青总量20-30％的二甲苯，得到沥青剂；
步骤二：矿料剂的制备：
S1：将10-20份二氧化硅、2-6份玄武岩粉、3-7份氧化镁和1-7份改性硼酸铝晶须搅拌混合充分，得到复合矿粉；
S2：然后加入复合矿粉总量3-6倍的改性液中超声分散，超声功率为350-450W，超声时间为10-20min，超声结束，水洗、干燥，得到矿料剂；
步骤三：将2-6份SBR胶乳、1-3份苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物共混，然后再加入1-2份二乙氨基丙烷、0.5-0.8份偶联剂KH560和0.1-0.3冷补助剂，搅拌混合充分，得到改性冷补剂；
步骤四：将沥青剂、矿料剂、改性冷补剂按照重量比(4-6):(5-7):1混合，混合充分，得到本发明的高性能路面冷补料；
所述改性硼酸铝晶须的改性方法为：
将硼酸铝晶须送入到3-4倍的十二烷基硫酸钠改性液中，于75-85℃下反应30-40min，反应转速为350-450r/min，反应结束，水洗、干燥，得到改性硼酸铝晶须；
十二烷基硫酸钠改性液为：十二烷基硫酸钠、去离子水先按照重量比1:5混合，然后加入十二烷基硫酸钠总量5-10％的盐酸、1-5％的氯化镧溶液，搅拌混合充分，得到十二烷基硫酸钠改性液；
S2中改性液的制备方法为：
S101：将环氧大豆油溶解于3-4倍的四氢呋喃中，然后再加入环氧大豆油总量5-10％的磷酸，于60℃下反应1-2h，再去除四氢呋喃，得到开环大豆油；
S102：将10-20份开环大豆油、2-6份葡萄糖醛酸内酯、1-3份壳聚糖和0.5-0.9份改性助合剂，搅拌混合充分，得到改性液。
2.根据权利要求1所述的一种高性能路面冷补料的制备方法，其特征在于，所述沥青为生物质沥青、石油沥青或者橡胶沥青中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种高性能路面冷补料的制备方法，其特征在于，所述氯化镧溶液的质量分数为5-10％。
4.根据权利要求1所述的一种高性能路面冷补料的制备方法，其特征在于，所述改性助合剂的制备方法为：将苯酚先融化，然后加入苯酚总量5-10％的甲酸，随后在70-75℃下反应30-40min，然后加入苯酚总量1.1-1.2倍的甲醛、2-3倍的丙酮，继续反应1-2h，反应结束，得到改性助合剂。
5.根据权利要求1所述的一种高性能路面冷补料的制备方法，其特征在于，所述搅拌混合充分的转速为500-1000r/min，搅拌时间为30-40min。
6.根据权利要求1所述的一种高性能路面冷补料的制备方法，其特征在于，所述冷补助剂为质子辐照处理的碳纳米管。
7.根据权利要求6所述的一种高性能路面冷补料的制备方法，其特征在于，所述质子辐照处理的功率为100-300W，辐照时间为25-35min。
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