CN116947378A - 一种水反应型沥青冷补料、制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种水反应型沥青冷补料、制备方法及应用，按照质量百分比计，包括以下组分：97～98％的沥青路面铣刨料、0.5～1％的旧沥青活化剂和1.5～2.5％的冷补剂；本发明的水反应型沥青冷补料的强度形成主要来源于旧沥青活化剂和冷补剂中的活性成分在水作用下的固化反应，因此相较于传统沥青冷补料，本发明的水反应型沥青冷补料具有更高的初始强度，修补的路面在开放交通后具备更好的耐久性。
Description
技术领域
本发明属于道路铺筑技术领域，具体涉及一种水反应型沥青冷补料、制备方法及应用。
背景技术
路面破损或开挖的修补是道路日常养护的一项重要内容，而能够在全天候条件下进行路面修补作业，则是道路工作者长期向望和追求的实用技术。长期以来，路面修补技术主要是以热拌沥青混合料为主的热补和以冷拌沥青混合料为主的冷补2种。热补技术通常需要专用机械和熟练工人，修补剩余材料作废，这对工程量较小的路面维修十分不便，并且沥青路面不宜在气温较低以及雨天、路面潮湿的情况下施工，这对随时可能出现的修补作业带来了较大限制。冷补技术弥补了传统热补法的不足，操作简便，材料可存储，随取随用，拓宽了热拌沥青路面的施工气温条件，已成为目前道路小面积修补作业的首选方式。
目前国内最常用的冷补料是溶剂型冷补料，由冷补沥青与集料在一定温度下拌和而成，冷补沥青一般由基质沥青、稀释剂和添加剂组成，稀释剂一般为石油类产品，如汽油、煤油、柴油、机油等。溶剂型冷补料的初始强度主要依靠压实后矿料间的嵌挤力，后期强度的增大主要依靠开放交通后车轮的不断碾压使矿料进一步密实以及稀释剂的不断挥发使胶结料不断凝固。然而溶剂型冷补料的初始强度普遍不高，强度增长这一过程也比较缓慢，导致使用性能较差，容易松散剥落，发生二次病害。稀释剂的挥发也会增加对自然环境的危害，这与当下绿色可持续发展的理念是冲突的。
另外还有反应型冷补料和乳化型冷补料。反应型冷补沥青混合料采用掺入高分子聚合物的液体石油沥青作为胶结材料，修补路面时加入一定比例的固化剂，固化剂与高分子聚合物反应生成空间网状固化物，提供成型强度，使用性能较好，但是这种产品成本昂贵。乳化型冷补料由乳化沥青和集料在一定温度下拌和而成，其强度的形成主要依靠水分的蒸发和乳化沥青破乳后形成的黏结力提供，所以关键在于得到可以精确控制破乳时间的乳化沥青，现有技术很难做到这一点，这就限制了其大范围的推广应用。
以上三种冷补料在施工时都要修整破损处、涂粘层油，在坑槽潮湿或有少量积水的情况下不能施工，都存在固化时间较长和存储时间较短的问题，并且用到的稀释剂都属于石油系。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水反应型沥青冷补料、制备方法及应用，解决了现有的冷补材料存在上述不足。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种水反应型沥青冷补料，按照质量百分比计，包括以下组分：
97～98％的沥青路面铣刨料、0.5～1％的旧沥青活化剂和1.5～2.5％的冷补剂。
优选地，沥青路面铣刨料的含水率小于等于1％。
优选地，旧沥青活化剂按照质量百分比计，包括以下组分：
15～25％的生物柴油、70～80％的芳烃油、2～3％的焦磷酸钾、1～2％的邻苯二甲酸二丁酯、1～2％的气相二氧化硅。
优选地，冷补剂按照质量百分比计，包括以下组分：45～55％的70号基质沥青、40～50％的植物油、2～3％的抗剥落剂、3～5％的环烷酸锰。
优选地，所述沥青路面铣刨料由0-5mm、5-10mm和10-15mm三档集料组成，该三档集料的级配范围满足LB-13或LB-10。
一种水反应型沥青冷补料的制备方法，包括以下步骤：
按照质量百分比计，称取97～98％的沥青路面铣刨料、0.5～1％的旧沥青活化剂和1.5～2.5％的冷补剂；
将沥青路面铣刨料和旧沥青活化剂在常温条件下搅拌均匀；
之后加入冷补剂，继续搅拌至无花白料且覆盖均匀，得到水反应型沥青冷补料。
优选地，所述旧沥青活化剂通过以下步骤制备得到：
按照质量百分比计，称取15～25％的生物柴油、70～80％的芳烃油、2～3％的焦磷酸钾、1～2％的邻苯二甲酸二丁酯、1～2％的气相二氧化硅；
将称取得到的生物柴油和芳烃油混合并加热搅拌均匀；
之后加入焦磷酸钾和邻苯二甲酸二丁酯保温继续搅拌均匀；
之后加入气相二氧化硅，常温搅拌均匀得到旧沥青活化剂。
优选地，所述冷补剂通过以下步骤制备得到：
按照质量百分比计，称取45～55％的70号基质沥青、40～50％的植物油、2～3％的抗剥落剂、3～5％的环烷酸锰；
将称取的70号基质沥青加热至135-140℃，然后将植物油倒入到70号基质沥青中搅拌均匀，最后加入抗剥落剂和环烷酸锰，在60-70℃的温度下继续搅拌均匀，然后冷却至常温，得到冷补剂。
一种所述的水反应型沥青冷补料的应用，所述的水反应型沥青冷补料用于路面修补作业。
优选地，将水反应型沥青冷补料用于路面修补作业时，需在水反应型沥青冷补料的表面撒布水反应型沥青冷补料质量2％的水再进行碾压。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种水反应型沥青冷补料，以沥青路面铣刨料为原料，实现了沥青路面铣刨料的100％循坏再利用和常温条件下的再生，可节约80％以上的新沥青和100％新砂石集料的使用；同时，传统沥青冷补料的强度形成主要与其有机溶剂的挥发程度有关，而本发明的水反应型沥青冷补料则无溶剂挥发，强度形成主要来源于旧沥青活化剂和冷补剂中的活性成分在水作用下的固化反应，因此相较于传统沥青冷补料，本发明的水反应型沥青冷补料具有更高的初始强度，修补的路面在开放交通后具备更好的耐久性，同时，本发明的水反应型沥青冷补料在高海拔、高寒、低温雨雪天气和坑槽积水等恶劣修补作业环境下，修补过后的路面，初始强度、水稳定性和耐久性均优于传统冷补料。
本发明提供的一种水反应型沥青冷补料的制备方法，其生产使用过程中无需加热，没有燃料消耗，不产生二氧化碳和有毒有害气体排放，同时该冷补料修补后的路面基本无挥发性气体产生，安全环保。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
针对传统冷补料存在的诸多问题，本申请研制了一种以100％铣刨旧料为原材料，外加一定剂量的添加剂，同时常温下拌和即可获得成品冷补料的新技术。该冷补料集料全部采用铣刨旧料且常温生产，成本优势十分明显，同时修补路面的初始强度高于传统冷补料，耐久性更好，而且该冷补料可在常温下装袋长期存储，施工性和修补效果俱佳。
本申请提供的一种水反应型沥青冷补料，按照质量百分比计，包括以下组分：
97～98％的沥青路面铣刨料、0.5～1％的旧沥青活化剂和1.5～2.5％的冷补剂。
具体地：
所述沥青路面铣刨料的含水率小于等于1％。
旧沥青活化剂按照质量百分比计，包括以下组分：
15～25％的生物柴油、70～80％的芳烃油、2～3％的焦磷酸钾、1～2％的邻苯二甲酸二丁酯、1～2％的气相二氧化硅。
冷补剂按照质量百分比计，包括以下组分：45～55％的70号基质沥青、40～50％的植物油、2～3％的抗剥落剂、3～5％的环烷酸锰。
所述沥青路面铣刨料由0-5mm、5-10mm和10-15mm三档集料组成，该三档集料的级配范围满足LB-13或LB-10。
本申请还提供一种水反应型沥青冷补料的制备方法，包括以下步骤：
按照质量百分比计，称取97～98％的沥青路面铣刨料、0.5～1％的旧沥青活化剂和1.5～2.5％的冷补剂；
将沥青路面铣刨料和旧沥青活化剂在常温条件下搅拌均匀；
之后加入冷补剂，继续搅拌至无花白料且覆盖均匀，得到水反应型沥青冷补料。
具体地，所述旧沥青活化剂通过以下步骤制备得到：
按照质量百分比计，称取15～25％的生物柴油、70～80％的芳烃油、2～3％的焦磷酸钾、1～2％的邻苯二甲酸二丁酯、1～2％的气相二氧化硅；
将称取得到的生物柴油和芳烃油混合并加热搅拌均匀；
之后加入焦磷酸钾和邻苯二甲酸二丁酯保温继续搅拌均匀；
之后加入气相二氧化硅，常温搅拌均匀得到旧沥青活化剂。
所述冷补剂通过以下步骤制备得到：
按照质量百分比计，称取45～55％的70号基质沥青、40～50％的植物油、2～3％的抗剥落剂、3～5％的环烷酸锰；
将称取的70号基质沥青加热至135-140℃，然后将植物油倒入到70号基质沥青中搅拌均匀，最后加入抗剥落剂和环烷酸锰，在60-70℃的温度下继续搅拌均匀，然后冷却至常温，得到冷补剂。
本申请还提供一种水反应型沥青冷补料的应用，所述的水反应型沥青冷补料用于路面修补作业，将水反应型沥青冷补料用于路面修补作业时，需在水反应型沥青冷补料的表面撒布水反应型沥青冷补料质量2％的水再进行碾压。
实施例1
本实施例提供的一种水反应型沥青冷补料，包括以下组分：
沥青路面铣刨料 97％
旧沥青活化剂 1％
冷补剂 2％
其中：沥青路面铣刨料的含水率不超过1％，由0-5mm、5-10mm和10-15mm三档集料组成，级配范围满足LB-13和LB-10要求，各筛孔通过率见表1所示。
表1LB-13和LB-10级配各筛孔通过率(％)
旧沥青活化剂，按质量百分比计，其由以下组分组成：生物柴油15％、芳烃油80％、焦磷酸钾2％、邻苯二甲酸二丁酯2％和气相二氧化硅1％。
冷补剂，按质量百分比计，其由以下组分组成：70号基质沥青55％、植物油40％、抗剥落剂2％和环烷酸锰3％。
一种水反应型沥青冷补料的制备方法，包括以下步骤：
第一步是旧沥青活化剂的制备：将生物柴油和芳烃油倒入至反应容器内，升温至60℃，搅拌30分钟，然后加入焦磷酸钾和邻苯二甲酸二丁酯保温继续搅拌40分钟，最后加入气相二氧化硅，常温高速搅拌20分钟，搅拌速度为1200r/min，即得到旧沥青活化剂。
第二步是冷补剂的制备：将70号基质沥青加热至140℃，然后将植物油倒入到70号基质沥青中搅拌均匀，最后加入抗剥落剂和环烷酸锰，在65℃的温度下继续搅拌20分钟，搅拌速度为240r/min，冷却至常温即得到冷补剂。
第三步是水反应型冷补料的制备：将沥青路面铣刨料倒入圆桶搅拌机或双卧轴搅拌机内，常温条件下，加入旧沥青活化剂搅拌3分钟，最后加入冷补剂，继续搅拌4分钟即可得到本发明的水反应型沥青冷补料。
实施例2
本实施例提供的一种水反应型沥青冷补料，包括以下组分：
沥青路面铣刨料 97％
旧沥青活化剂 0.5％
冷补剂 2.5％
本实施例中沥青路面铣刨料的含水率要求和级配类型及各筛孔通过率与实施列1相同。
旧沥青活化剂，按质量百分比计，其由以下组分组成：生物柴油20％，芳烃油75％，焦磷酸钾2％，邻苯二甲酸二丁酯2％，气相二氧化硅1％；冷补剂，按质量百分比计，其由以下组分组成：70号基质沥青45％，植物油50％，抗剥落剂2％，环烷酸锰3％。
水反应型沥青冷补料的制备工艺与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供的一种水反应型沥青冷补料，包括以下组分：
沥青路面铣刨料 98％
旧沥青活化剂 0.5％
冷补剂 1.5％
本实施例中沥青路面铣刨料的含水率要求和级配类型及各筛孔通过率与实施列1相同。
旧沥青活化剂，按质量百分比计，其由以下组分组成：生物柴油15％，芳烃油80％，焦磷酸钾3％，邻苯二甲酸二丁酯1％，气相二氧化硅1％；冷补剂，按质量百分比计，其由以下组分组成：70号基质沥青45％，植物油50％，抗剥落剂2％，环烷酸锰3％。
水反应型沥青冷补料的制备工艺与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供的一种水反应型沥青冷补料，包括以下组分：
沥青路面铣刨料 98％
旧沥青活化剂 1％
冷补剂 1％
本实施例中沥青路面铣刨料的含水率要求和级配类型及各筛孔通过率与实施列1相同。
旧沥青活化剂，按质量百分比计，其由以下组分组成：生物柴油25％，芳烃油70％，焦磷酸钾3％，邻苯二甲酸二丁酯1％，气相二氧化硅1％；冷补剂，按质量百分比计，其由以下组分组成：70号基质沥青45％，植物油50％，抗剥落剂2％，环烷酸锰3％。
水反应型沥青冷补料的制备工艺与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供的一种水反应型沥青冷补料，包括以下组分：
沥青路面铣刨料 97％
旧沥青活化剂 0.5％
冷补剂 2.5％
本实施例中沥青路面铣刨料的含水率要求和级配类型及各筛孔通过率与实施列1相同。
旧沥青活化剂，按质量百分比计，其由以下组分组成：生物柴油25％，芳烃油68％，焦磷酸钾3％，邻苯二甲酸二丁酯2％，气相二氧化硅2％；冷补剂，按质量百分比计，其由以下组分组成：70号基质沥青47％，植物油45％，抗剥落剂3％，环烷酸锰5％。
水反应型沥青冷补料的制备工艺与实施例1相同。
实施例6
本实施例提供的一种水反应型沥青冷补料，包括以下组分：
沥青路面铣刨料 97.5％
旧沥青活化剂 0.5％
冷补剂 2％
本实施例中沥青路面铣刨料的含水率要求和级配类型及各筛孔通过率与实施列1相同。
旧沥青活化剂，按质量百分比计，其由以下组分组成：生物柴油20％，芳烃油75％，焦磷酸钾3％，邻苯二甲酸二丁酯1％，气相二氧化硅1％；冷补剂，按质量百分比计，其由以下组分组成：70号基质沥青45％，植物油50％，抗剥落剂3％，环烷酸锰2％。
水反应型沥青冷补料的制备工艺与实施例1相同。
为了验证本发明产品的有益效果，将上述实施例1-6制备的水反应型沥青冷补料按照《沥青路面坑槽冷补成品料》(JT/T 972-2015)和《公路沥青路面施工技术规范》(JTJF40-2004)的相关技术要求和试验方法进行试验验证，试验结果见表2和表3所示。水反应型沥青冷补料在成型马歇尔试件过程中添加了冷补料质量2％的水。表2和表3中的对比例是从市场中购买的LB-13和LB-10级配的冷补料。
表2LB-13水反应型沥青冷补料使用性能试验结果
表3LB-10水反应型沥青冷补料使用性能试验结果
表2和表3的试验结果表明，本发明的水反应型沥青冷补料实施列1-6，其路用技术性能均满足规范的技术要求，说明本发明的旧沥青活化剂和冷补剂实现了沥青路面铣刨料的100％循坏再利用和常温条件下的再生；实施列1-6的水反应型沥青冷补料，马歇尔稳定度和水稳定性指标的试验结果均明显优于对比例，说明本发明的水反应型沥青冷补料耐久性更好。
沥青冷补料的强度指标是影响修补路面耐久性的关键。沥青冷补料作为沥青混合料的一种,其强度构成在本质上与热沥青混合料相同,都取决于混合料的内摩阻力和内粘聚力,但前者的强度形成与有机溶剂的挥发程度有关,从而决定了沥青冷补料在工程应用中应满足的两个强度条件,即初始强度和成型强度。沥青冷补料在刚刚用于修补路面破损处后,尚未完全达到其最终强度。为了满足立即开放交通的要求,该混合料应具有一定的初始强度和刚度来承受汽车的荷载。另外,为了保证用沥青冷补料修补的路面在以后的长期使用中,特别是在夏季高温季节,在行车荷载的反复作用下不致产生新的路面病害,沥青冷补料应具有足够的强度和稳定性以抵抗外界荷载的作用,即成型强度。
本发明的水反应型沥青冷补料与传统沥青冷补料强度形成的区别在于：传统沥青冷补料的强度形成主要与其有机溶剂的挥发程度有关，而本发明的水反应型沥青冷补料则无溶剂挥发，强度形成主要来源于旧沥青活化剂和冷补剂中的活性成分在水作用下的固化反应，因此相较于传统沥青冷补料，本发明的水反应型沥青冷补料具有更高的初始强度，修补的路面在开放交通后具备更好的耐久性。
为了验证本发明产品在初始强度上的有益效果，将上述实施例1-6制备的水反应型沥青冷补料按照修正马歇尔试验方法进行试验，试验结果见表4所示。水反应型沥青冷补料在成型马歇尔试件过程中添加了冷补料质量2％的水。表4中的对比例与表2和表3相同。
修正马歇尔试验方法：取适量冷补料，以击实后的试件高度63.5±1.3mm为标准，用塑料袋密封放入25℃恒温室中12h，取出装入马歇尔试模中双面各击实75次，然后连同脱模一起放入25℃恒温室中再养生12h，取出后立即脱模，直接在马歇尔稳定度仪上测定其马歇尔稳定度，即为初始马歇尔稳定度。
表4水反应型沥青冷补料初始强度的试验结果
表4的试验结果表明，本发明的水反应型沥青冷补料实施列1-6，其初始强度不仅明显优于对比例，而且均满足《沥青路面坑槽冷补成品料》(JT/T 972-2015)和《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ F40-2004)对沥青冷补料马歇尔稳定度指标的技术要求(>3kN)，再次证明本发明的水反应型沥青冷补料所具备的有益效果。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水反应型沥青冷补料，其特征在于，按照质量百分比计，包括以下组分：
97～98％的沥青路面铣刨料、0.5～1％的旧沥青活化剂和1.5～2.5％的冷补剂。
2.根据权利要求1所述的一种水反应型沥青冷补料，其特征在于，沥青路面铣刨料的含水率小于等于1％。
3.根据权利要求1所述的一种水反应型沥青冷补料，其特征在于，旧沥青活化剂按照质量百分比计，包括以下组分：
15～25％的生物柴油、70～80％的芳烃油、2～3％的焦磷酸钾、1～2％的邻苯二甲酸二丁酯、1～2％的气相二氧化硅。
4.根据权利要求1所述的一种水反应型沥青冷补料，其特征在于，冷补剂按照质量百分比计，包括以下组分：45～55％的70号基质沥青、40～50％的植物油、2～3％的抗剥落剂、3～5％的环烷酸锰。
5.根据权利要求1所述的一种水反应型沥青冷补料，其特征在于，所述沥青路面铣刨料由0-5mm、5-10mm和10-15mm三档集料组成，该三档集料的级配范围满足LB-13或LB-10。
6.一种水反应型沥青冷补料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照质量百分比计，称取97～98％的沥青路面铣刨料、0.5～1％的旧沥青活化剂和1.5～2.5％的冷补剂；
将沥青路面铣刨料和旧沥青活化剂在常温条件下搅拌均匀；
之后加入冷补剂，继续搅拌至无花白料且覆盖均匀，得到水反应型沥青冷补料。
7.根据权利要求6所述的一种水反应型沥青冷补料的制备方法，其特征在于，所述旧沥青活化剂通过以下步骤制备得到：
按照质量百分比计，称取15～25％的生物柴油、70～80％的芳烃油、2～3％的焦磷酸钾、1～2％的邻苯二甲酸二丁酯、1～2％的气相二氧化硅；
将称取得到的生物柴油和芳烃油混合并加热搅拌均匀；
之后加入焦磷酸钾和邻苯二甲酸二丁酯保温继续搅拌均匀；
之后加入气相二氧化硅，常温搅拌均匀得到旧沥青活化剂。
8.根据权利要求6所述的一种水反应型沥青冷补料的制备方法，其特征在于，所述冷补剂通过以下步骤制备得到：
按照质量百分比计，称取45～55％的70号基质沥青、40～50％的植物油、2～3％的抗剥落剂、3～5％的环烷酸锰；
将称取的70号基质沥青加热至135-140℃，然后将植物油倒入到70号基质沥青中搅拌均匀，最后加入抗剥落剂和环烷酸锰，在60-70℃的温度下继续搅拌均匀，然后冷却至常温，得到冷补剂。
9.一种权利要求1-5中任一项所述的水反应型沥青冷补料的应用，其特征在于，所述的水反应型沥青冷补料用于路面修补作业。
10.根据权利要求9所述的一种水反应型沥青冷补料的应用，其特征在于，将水反应型沥青冷补料用于路面修补作业时，需在水反应型沥青冷补料的表面撒布水反应型沥青冷补料质量2％的水再进行碾压。
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| CN202310925725.0A CN116947378A (zh) | 2023-07-26 | 2023-07-26 | 一种水反应型沥青冷补料、制备方法及应用 |
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|---|---|
| CN (1) | CN116947378A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118221386A (zh) * | 2024-03-18 | 2024-06-21 | 山东大学 | 一种基于沥青铣刨料的溶剂型冷补沥青混合料及其制备方法 |
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2023
- 2023-07-26 CN CN202310925725.0A patent/CN116947378A/zh active Pending
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| CN118221386A (zh) * | 2024-03-18 | 2024-06-21 | 山东大学 | 一种基于沥青铣刨料的溶剂型冷补沥青混合料及其制备方法 |
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