CN115403306A - 一种水激发快硬型沥青冷补料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及沥青路面养护领域，尤其是一种水激发快硬型沥青冷补料,由冷补液料和矿料组成，所述的冷补液料包括40‑80质量份的石油沥青、10‑20质量份的稀释剂、10‑25质量份的环氧化橡胶、1‑3质量份的六水合三氯化铁、8‑18质量份的纤维；所述的冷补液料液料与矿料的质量比为7‑10：100。本发明的水激发快硬型沥青冷补料采用先浇水后压实的工艺，可以实现冷补料的快速硬化，具有远高于传统冷补料的性能，还具有优异的可回收再生的性能：由于本发明中交联网络是依靠配位键形成的，金属离子配位键的可逆断裂与重构可以使冷补料以热再生的方式进行再生回收，具有更高的资源利用率。
Description
技术领域
本发明涉及沥青路面养护领域，尤其是一种水激发快硬型沥青冷补料。
背景技术
沥青冷补料是修补坑槽的常用材料。沥青冷补料通常由胶结料、集料、矿粉、稀释剂等构成，施工后，通过稀释剂的挥发来提升冷补料的胶结强度。然而，在现实使用中，稀释剂挥发速度很慢，进而造成冷补料的性能在短期内难以达到理想值。在车辆碾压、剪切作用以及雨水的冲刷浸泡下，极易发生剥离和脱落，导致冷补料过早失效，形成新的坑槽。
目前已有部分技术通过添加反应性化合物对冷补料进行增强，例如专利号为CN101255276A的中国专利对沥青进行改性处理，使沥青接枝反应性官能团以提高环氧与沥青的相容性，成为环氧固化剂的一部分，配以环氧树脂为B组分，两组分按比例混合制备反应性混合料；又如专利号为CN201910584136.4的中国专利利用硅橡胶的原位反应提高冷补料的稳定度，形成交联结构实现增强耐久。
然而，该类技术手段不仅制备工艺复杂，经济性有限，而且交联网络会导致冷补料趋于热固性，难以重复再生利用。因此，仍需进一步提升冷补料的综合性能，以满足路面养护的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：目前，传统冷补料硬化慢，性能差，难以满足坑槽修补的性能要求；已有的改进方法仍具有一定的局限性，需要对冷补料的性能进行进一步优化。为了克服现有技术中存在的不足，提供一种水激发快硬型沥青冷补料。
本发明采用的技术方案是：一种水激发快硬型沥青冷补料，由冷补液料和矿料组成，所述的冷补液料包括40-80质量份的石油沥青、10-20质量份的稀释剂、10-25质量份的环氧化橡胶、1-3质量份的六水合三氯化铁、8-18质量份的纤维。
进一步的，所述的冷补液料液料与矿料的质量比为7-10：100。
进一步的，所述矿料的级配包括6种，如下表1所示：
表1矿料的级配表
进一步的，所述的石油沥青为60-90号石油沥青中的一种或两种及以上的混合物。
进一步的，所述的稀释剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种及以上的混合物。
进一步的，所述的环氧化橡胶为环氧化天然橡胶、环氧化丁腈橡胶中的一种或两种的混合物。
进一步的，所述的纤维为聚丙烯纤维。
优选的，所述的冷补液料包括55-72质量份的石油沥青、12-16质量份的稀释剂、15-20质量份的环氧化橡胶、1.5-2.5质量份的六水合三氯化铁、10-15质量份的纤维；所述石油沥青为70号石油沥青；稀释剂为N,N-二甲基乙酰胺；环氧化橡胶为环氧化天然橡胶；所述纤维为聚丙烯纤维。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明的水激发快硬型沥青冷补料，在使用时，将冷补料倒入坑槽，采用先浇水后压实的工艺，可以实现冷补料的快速硬化，且具有远高于传统冷补料的性能，其原理如下：当本发明的水激发快硬型沥青冷补料遇到水后，体系中的稀释剂会与水混溶，六水合三氯化铁会溶解在体系中。之后，在压实过程中，会发生以下两个过程：(1)三价铁离子会与环氧化橡胶中的环氧基团发生配位，快速形成物理网络；(2)通过相似相容作用，稀释剂会随水分离出沥青体系。这两个过程会快速提升冷补料的强度和粘附性，同时，橡胶弹性网络又提供了足够的韧性，可以有效防止裂缝和脆性开裂的发生，进而在快硬性能基础上又保证了材料的路面适用性。
2、与新型交联型冷补料相比，本发明的水激发快硬型沥青冷补料具有优异的可回收再生的性能：由于本发明中交联网络是依靠配位键形成的，金属离子配位键的可逆断裂与重构可以使冷补料以热再生的方式进行再生回收，具有更高的资源利用率。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
(1)冷补液料的制备
将40质量份的70号石油沥青、10质量份的N,N-二甲基乙酰胺、10质量份的环氧化天然橡胶、1质量份的六水合三氯化铁、8质量份的聚丙烯纤维，搅拌均匀，即得冷补液料。
(2)冷补料的制备
将不同粒径的矿料与冷补液料进行混合，液料与矿料的质量比为7:100，其中，矿料的级配为表1中1号配比，将配好的冷补料进行装袋密封，即得快水激发硬型沥青冷补料。
实施例2
(1)冷补液料的制备
将80质量份的60号石油沥青、20质量份的二甲基亚砜、25质量份的环氧化丁腈橡胶、3质量份的六水合三氯化铁、18质量份的聚丙烯纤维，搅拌均匀，即得冷补液料。
(2)冷补料的制备
将不同粒径的矿料与冷补液料进行混合，液料与矿料的质量比为10:100，其中，矿料的级配为表1中2号配比。最后，将配好的冷补料进行装袋密封，即得快水激发硬型沥青冷补料。
实施例3
(1)冷补液料的制备
将62质量份的70号油沥青、14质量份的N,N-二甲基乙酰胺、17质量份的环氧化天然橡胶、2质量份的六水合三氯化铁、12质量份的聚丙烯纤维搅拌均匀，即得冷补液料。
(2)冷补料的制备
将不同粒径的矿料与冷补液料进行混合，液料与矿料的质量比为8:100。其中，矿料的级配为表1中4号配比。最后，将配好的冷补料进行装袋密封，即得快水激发硬型沥青冷补料。
实施例4
(1)冷补液料的制备
将30质量份的70号石油沥青、20质量份的90号石油沥青、10质量份的N,N-二甲基乙酰胺、5质量份的N,N-二甲基甲酰胺、12质量份的环氧化天然橡胶、1.5质量份的六水合三氯化铁、10质量份的聚丙烯纤维搅拌均匀，即得冷补液料。
(2)冷补料的制备
将不同粒径的矿料与冷补液料进行混合，液料与矿料的质量比为7.5:100，其中，矿料的级配为表1中5号配比。将配好的冷补料进行装袋密封，即得快水激发硬型沥青冷补料。
实施例5
(1)冷补液料的制备
将70质量份的90号石油沥青、6质量份的N,N-二甲基乙酰胺、6质量份N,N-二甲基甲酰胺、6质量份的二甲基亚砜、12质量份的环氧化天然橡胶、8质量份的环氧化丁腈橡胶、2.5质量份的六水合三氯化铁、17质量份的聚丙烯纤维搅拌均匀，即得冷补液料。
(2)冷补料的制备
将不同粒径的矿料与冷补液料进行混合，液料与矿料的质量比为9:100，其中，矿料的级配为表1中3号配比。将配好的冷补料进行装袋密封，即得快水激发硬型沥青冷补料。
实施例6
(1)冷补液料的制备
将65质量份的70号石油沥青、6质量份的N,N-二甲基乙酰胺、10质量份的二甲基亚砜、7质量份的环氧化天然橡胶、14质量份的环氧化丁腈橡胶、3质量份的六水合三氯化铁、13质量份的聚丙烯纤维搅拌均匀，即得冷补液料。
(2)冷补料的制备
将不同粒径的矿料与冷补液料进行混合，液料与矿料的质量比为8.5:100，其中，矿料的级配为表1中6号配比。将配好的冷补料进行装袋密封，即得快水激发硬型沥青冷补料。
实施例7
(1)冷补液料的制备
将65质量份的90号石油沥青、15质量份的N,N-二甲基甲酰胺、23质量份的环氧化丁腈橡胶、2质量份的六水合三氯化铁、10质量份的聚丙烯纤维搅拌均匀，即得冷补液料。
(2)冷补料的制备
将不同粒径的矿料与冷补液料进行混合，液料与矿料的质量比为9:100，其中，矿料的级配为表1中5号配比。将配好的冷补料进行装袋密封，，即得快水激发硬型沥青冷补料。
对比例1
(1)冷补液料的制备
将62质量份的70号油沥青、14质量份的N,N-二甲基乙酰胺、9质量份的环氧化天然橡胶、2质量份的六水合三氯化铁、12质量份的聚丙烯纤维搅拌均匀，即得冷补液料。
(2)冷补料的制备
将不同粒径的矿料与冷补液料进行混合，液料与矿料的质量比为8:100。其中，矿料的级配为表1中4号配比。最后，将配好的冷补料进行装袋密封。
对比例2
(1)冷补液料的制备
将62质量份的70号油沥青、14质量份的N,N-二甲基乙酰胺、17质量份的环氧化天然橡胶、0.8质量份的六水合三氯化铁、12质量份的聚丙烯纤维搅拌均匀，即得冷补液料。
(2)冷补料的制备
将不同粒径的矿料与冷补液料进行混合，液料与矿料的质量比为8:100。其中，矿料的级配为表1中4号配比。最后，将配好的冷补料进行装袋密封。
对比例3
(1)冷补液料的制备
将62质量份的70号油沥青、14质量份的N,N-二甲基乙酰胺、17质量份的环氧化天然橡胶、3.5质量份的六水合三氯化铁、12质量份的聚丙烯纤维搅拌均匀，即得冷补液料。
(2)冷补料的制备
将不同粒径的矿料与冷补液料进行混合，液料与矿料的质量比为8:100。其中，矿料的级配为表1中4号配比。最后，将配好的冷补料进行装袋密封。
对比例4
(1)冷补液料的制备
将82质量份的70号油沥青、14质量份的N,N-二甲基乙酰胺、17质量份的环氧化天然橡胶、2质量份的六水合三氯化铁、12质量份的聚丙烯纤维搅拌均匀，即得冷补液料。
(2)冷补料的制备
将不同粒径的矿料与冷补液料进行混合，液料与矿料的质量比为8:100。其中，矿料的级配为表1中4号配比。最后，将配好的冷补料进行装袋密封。
对比例5
(1)冷补液料的制备
将62质量份的70号油沥青、14质量份的N,N-二甲基乙酰胺、17质量份的环氧化天然橡胶、2质量份的六水合三氯化铁、12质量份的聚丙烯纤维搅拌均匀，即得冷补液料。
(2)冷补料的制备
将不同粒径的矿料与冷补液料进行混合，液料与矿料的质量比为6.5:100。其中，矿料的级配为表1中4号配比。最后，将配好的冷补料进行装袋密封。
表2实施例1-实施例6及对比例1-对比例5所得冷补料的性能汇总
由实施例和对比例可以看出，当环氧橡胶和六水合三氯化铁用量不足时(对比例1和对比例2)，配位交联点不足，体系稳定度不够，无法达到早强快硬的目的；而当六水合三氯化铁过量时(对比例3)，交联度过高，体系韧性不足，体现为流值过低，其韧性难以满足路用要求；环氧橡胶过量又会造成体系粘度过高，且大大增加成本。因此，在该体系中起主要作用的反应性组分之间的比例必须保持在适当的范围内，才可达到最佳效果。
另一方面，沥青组分和液料/矿料的配比也会影响体系性能。沥青用量过低，成本上升，性价比降低，沥青用量过高(对比例4)，则体系黏度过高，和易性变差。液料的用量是形成胶结作用的关键，当液料用量不足时(对比例5)，矿料之间无法形成有效、充分的胶结力，进而造成冷补料稳定度不足。
综合来看，当各组分用量适宜时，体系在一小时内即可达到较高的稳定度，具有快硬的性能特点，且远超坑槽冷补料的稳定度要求(JT T 972-2015沥青路面坑槽冷补成品料)。因此，只有各组分用量控制在一定比例时，冷补料才可以达到最佳效果。
Claims (7)
1.一种水激发快硬型沥青冷补料，其特征在于，由冷补液料和矿料组成，所述的冷补液料包括40-80质量份的石油沥青、10-20质量份的稀释剂、10-25质量份的环氧化橡胶、1-3质量份的六水合三氯化铁、8-18质量份的纤维。
2.根据权利要求1所述的水激发快硬型沥青冷补料，其特征在于，所述的冷补液料液料与矿料的质量比为7-10：100。
3.根据权利要求1所述的水激发快硬型沥青冷补料，其特征在于，所述矿料的级配包括6种，如下表所示：
4.根据权利要求1所述的水激发快硬型沥青冷补料，其特征在于，所述的石油沥青为60-90号石油沥青中的一种或两种及以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的水激发快硬型沥青冷补料，其特征在于，所述的稀释剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种或两种及以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的水激发快硬型沥青冷补料，其特征在于，所述的环氧化橡胶为环氧化天然橡胶、环氧化丁腈橡胶中的一种或两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的水激发快硬型沥青冷补料，其特征在于，所述的纤维为聚丙烯纤维。
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