CN117624919B - 冷拌冷铺型植物油基环氧沥青及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷拌冷铺型植物油基环氧沥青及其制备方法，该沥青中的组分A和组分B分别占78‑89wt％和11‑22wt％，组分A中的基质沥青占56.9‑74.7wt％、环氧树脂占11.6‑23.5wt％、环氧植物油占4.9‑10.1wt％、稀释剂占6.0‑13.9wt％，组分B中的固化剂占97‑99wt％、缓凝剂占1‑3wt％。该方法包括以下步骤：将基质沥青加热至流动状态，将稀释剂加入基质沥青中搅拌；先将环氧植物油加入基质沥青中搅拌，再将环氧树脂加入基质沥青中搅拌，制得组分A；将缓凝剂加入固化剂中搅拌，制得组分B；将组分B加入组分A中搅拌，即可制得冷拌冷铺型植物油基环氧沥青。本发明制备的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青能在常温条件下施工、提高了环氧沥青的韧性、减少了石油基环氧树脂及稀释剂的使用，养生时间短。
Description
技术领域
本发明属于道桥工程材料制备技术领域，具体涉及一种冷拌冷铺型植物油基环氧沥青及其制备方法。
背景技术
近年来，随着公路运输的重载化，夏季最高气温及持续时间的增加，车辙已成为沥青路面的主要病害之一，特别是在道路交叉口、公交站、长大纵坡等车辆起步、停车较频繁的一般路段的路面，车辙病害尤为突出，车辙较深，甚至达到10cm以上，给行车安全带来极大威胁。对于一般路段的路面而言，通过使用SBS改性剂、岩沥青和抗车辙剂等改性剂对基质沥青进行改性的方法来预防车辙，但是这些措施只能解决一般路段的车辙问题，而对于有高温持续作用、超载严重等特殊路段的路面而言，仅通过在基质沥青中掺加改性剂的方法来预防车辙是无法达到理想使用效果的。
此外对于钢桥面而言，通过铺装可以有效保护钢桥面的结构，目前常用的铺装材料包括浇注式沥青混凝土、沥青玛蹄脂混凝土和环氧沥青混凝土等，其中浇筑式沥青混凝土和沥青玛蹄脂混凝土存在着高温稳定性不足的问题，容易产生车辙病害。
环氧沥青最早是壳牌公司在20世纪50年代，针对航空燃料和喷气高温对机场跑道造成损害而开发的改性沥青产品，该产品由基质沥青、环氧树脂、固化剂和其他添加剂按照一定比例配合而成。环氧树脂与固化剂发生反应形成了环氧组分为连续相的三维网络结构将基质沥青嵌锁其中，从而改变了基质沥青受热变形的性质。但是环氧树脂与基质沥青的相容性较差，制得的环氧沥青较脆，施工相对复杂，需要严格控制施工温度，养生时间长。
现有技术使用的环氧树脂是石油基材料，它具有不可再生性，在制备环氧沥青时需要使用有机溶剂和助剂等化学品，这些化学品会造成环境污染，同时环氧沥青在加热过程中也会产生有害气体排放，对施工人员的身体和环境保护造成影响。
虽然众多研究人员已经在环氧沥青的材料优化、增韧技术等方面做了大量工作，但是仍不能从根本上解决现有技术存在的问题，因此如何同时实现环氧沥青能在常温条件下施工、提高基质沥青与环氧树脂之间的相容性、提高环氧沥青的韧性、减少石油基环氧树脂的使用、减少养生时间等是本领域重要且迫切的需求。
申请公布号为CN113278297A的发明专利公开了一种中低温固化生物基环氧沥青复合材料及其应用，该复合材料包括A组分和B组分，A组分和B组分的质量比为100：(50-70)；A组分按质量份数配比包括双酚A型环氧树脂15-40份、改性环氧树脂9.8-25份、环氧稀释剂4.5-10份、固化促进剂0.1-1份、石油沥青40-50份，B组分为环氧固化剂；改性环氧树脂为油酸环氧、二聚脂肪酸环氧、聚氨酯改性环氧中的至少一种，用量为14.9份。该技术方案制备的生物基环氧沥青中使用了改性环氧树脂，主要通过化学物质将石油基环氧树脂进行改性，它并不属于植物油基环氧树脂，所制备的环氧沥青路面的性能任有待改善。
申请公布号为CN111978677A的发明专利公开了一种生物基环氧沥青及其制备方法，该沥青是由木质素基环氧树脂、固化剂在催化剂的作用下，对沥青改性而成；催化剂是2-乙基1,4-甲基咪唑，固化剂是桐油脂肪酸，木质素基环氧树脂与桐油脂肪酸的质量比是100:80，木质素基环氧树脂、固化剂的总质量与沥青的质量比为100：(7.5-22.5)，木质素基环氧树脂、沥青、固化剂的总质量与催化剂的质量比例为189:1。该技术方案制备的生物基环氧沥青中使用的木质素基环氧树脂不属于植物油基环氧树脂，若原材料不同，则各物质的配比、反应原理和技术效果等也会不同。
现有技术还公开了一些与生物油、植物油相关的文献，比如申请公布号为CN108504111A的发明专利公开了一种基于生物油的抗老化沥青再生剂及其制备方法、申请公布号为CN112063189A的发明专利公开了一种基于环氧生物油的稳定型改性沥青再生剂及其制备方法、申请公布号为CN105754358A的发明专利公开了一种植物油基沥青再生剂及其制备方法等，虽然这些技术方案中提及了生物油、植物油等物质，但是该物质及配比主要用于制备改性剂，进而对老旧沥青进行改性、活化，而不能用于制备环氧沥青。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种冷拌冷铺型植物油基环氧沥青，由组分A和组分B组成，所述组分A由基质沥青、环氧树脂、环氧植物油和稀释剂组成，所述组分B由固化剂和缓凝剂组成；所述组分A和所述组分B分别占所述冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的质量百分比为78-89wt％和11-22wt％；所述组分A中各物质占所述组分A的质量百分比为，基质沥青占56.9-74.7wt％、环氧树脂占11.6-23.5wt％、环氧植物油占4.9-10.1wt％、稀释剂占6.0-13.9wt％；所述组分B中各物质占所述组分B的质量百分比为，固化剂占97-99wt％、缓凝剂占1-3wt％。
优选的是，所述环氧树脂与所述环氧植物油的质量配比为1.5-2.4:1。
在上述任一方案中优选的是，所述环氧树脂和所述环氧植物油的质量之和与所述固化剂的质量配比为1:0.6-1.2。
在上述任一方案中优选的是，所述环氧植物油的环氧值不低于6.5％。
在上述任一方案中优选的是，所述基质沥青为70号道路石油沥青；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其型号为E55、E51和E44中的任一种或几种；所述环氧植物油为环氧大豆油、环氧亚麻油、环氧葵花油、环氧棉籽油和环氧菜籽油中的任一种或几种；所述稀释剂为柴油、煤油、丙酮、甲苯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯中的任一种或几种。
在上述任一方案中优选的是，所述固化剂为乙二胺、聚酰胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和3-二乙胺基丙胺中的任一种或几种；所述缓凝剂为2-乙基-4-甲基咪唑和/或1-三苯甲基咪唑。
本发明还提供一种冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的制备方法，用于制备上述任一项所述的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤一：按照设计要求分别称取基质沥青、环氧树脂、环氧植物油、稀释剂、固化剂和缓凝剂备用；
步骤二：将基质沥青放入烘箱内进行加热处理，加热至基质沥青保持流动状态，然后将流动状态的基质沥青倒入存储容器中；将稀释剂加入流动状态的基质沥青中，并使用搅拌器进行搅拌，对基质沥青进行稀释处理；
步骤三：将环氧植物油加入稀释后的基质沥青中，并使用搅拌器进行搅拌；保持搅拌器处于搅拌状态，继续将环氧树脂加入稀释后的基质沥青中，并使用搅拌器继续进行搅拌，待搅拌结束后，制得组分A；
步骤四：将缓凝剂加入固化剂中，并使用搅拌器进行搅拌，待搅拌结束后，制得组分B；
步骤五：将组分B加入组分A中，并使用剪切器进行剪切搅拌，待剪切搅拌结束后，即可制得冷拌冷铺型植物油基环氧沥青。
优选的是，步骤二中，基质沥青的加热温度为125-140℃、加热时间为1.5-2.5h；将稀释剂加入流动状态的基质沥青中，稀释剂和基质沥青的搅拌速度为1300-1500r/min、搅拌时间为3-5min。
在上述任一方案中优选的是，步骤三中，将环氧植物油加入稀释后的基质沥青中，环氧植物油和基质沥青的搅拌速度为1300-1500r/min、搅拌时间为2-3min；将环氧树脂加入稀释后的基质沥青中，环氧树脂、环氧植物油和基质沥青的搅拌速度为1300-1500r/min、搅拌时间为2-3min。
在上述任一方案中优选的是，步骤四中，将缓凝剂加入固化剂中，缓凝剂和固化剂的搅拌速度为1300-1500r/min、搅拌时间为3-5min。
在上述任一方案中优选的是，步骤五中，将组分B加入组分A中，组分B和组分A的剪切搅拌速度为3000-5000r/min、剪切搅拌时间为3-5min。
本发明中，所使用的烘箱、搅拌器、剪切器等设备，根据实际使用情况选择现有的设备即可，对设备型号不做特殊要求。在冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的制备过程中，涉及诸多工艺参数，如果某一环节没有限定温度参数，那么选择常温操作即可。本发明中各物质的配比、制备过程的工艺参数、工艺先后顺序等非常重要，尤其是环氧植物油与环氧树脂之间的质量配比、环氧植物油和环氧树脂的质量和与固化剂的质量配比、环氧植物油和环氧树脂的添加顺序更为关键，本发明涉及诸多工艺参数，须将各物质的配比、各步骤的参数作为一个整体进行协同作用，以达到最佳效果。
使用本发明制备的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青，拌合矿料后即可制得冷拌冷铺型植物油基环氧沥青混合料，采用传统的拌合工艺即可，对工艺参数不做特殊要求，只要按照本发明的技术方案制备冷拌冷铺型植物油基环氧沥青，就能够进一步制得综合性能优异的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青混合料。
本发明使用环氧植物油替代一部分石油基环氧树脂与稀释剂，在最终制得的植物油基环氧沥青中同时存在环氧植物油和环氧树脂，在制备过程中，须严格控制二者的质量配比，以达到最佳效果。环氧植物油与环氧树脂共同组成环氧体系，环氧植物油和环氧树脂均与固化剂发生开环固化反应。同时，环氧植物油还作为反应型稀释剂，在环氧沥青固化前，环氧植物油起到稀释基质沥青、减少传统稀释剂用量的作用；在环氧沥青固化中，环氧植物油与固化剂发生开环固化反应，环氧植物油可以提高基质沥青与环氧树脂之间的相容性。
本发明所制备的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青，在常温下与集料拌合，无需加热，具有环保、能耗低和性能优的特点，可广泛应用于桥面和路面的铺装以及道路上小面积坑槽的修补。
本发明所制备的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青，容留时间可达60min，在冷拌冷铺型植物油基环氧沥青刚制备出来时，环氧沥青处于流动状态，在容留时间内可根据实际需求将环氧沥青与矿料拌合制备冷拌冷铺型植物油基环氧沥青混合料，同时进行路面铺设，待路面铺设结束后，在常温条件下养护3天即可开放交通，整个拌合、铺设、养护过程均在常温下进行，施工效率高，成本低，路面综合性能优异，没有环境污染。
本发明的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青及其制备方法，具有如下有益效果：
(1)原材料再生，冷拌冷铺型植物油基环氧沥青中所使用的环氧植物油来自于农作物，比如大豆、蓖麻、菜籽等，这有助于减少对非再生资源的依赖，从而促进可持续发展，同时有利于环境保护。
(2)力学性能优，环氧植物油不仅能够提高基质沥青与环氧树脂的相容性，而且能够在保证环氧沥青原有性能的基础上，显著提高环氧沥青的柔韧性。
(3)常温下施工，冷拌冷铺型植物油基环氧沥青能够减少对稀释剂的使用，具有在常温环境下施工的特点，极大地改善了传统冷拌环氧沥青中环氧树脂与基质沥青的相容性问题，对环境更加友好，且养护时间短。
(4)适用范围广，不仅可以适用于桥梁和路面的铺装，而且可以用于道路坑槽的修补以及隧道铺装。
(5)创新性应用，冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的开发代表了对可持续道路建设的创新探索，有助于推动道路建设领域向更环保和可持续的方向发展。
附图说明
图1为按照本发明的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青及其制备方法的一优选实施例的工艺流程图；
图2为图1所示实施例制备的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的实物照片；
图3为图1所示实施例制备的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青在不同固化时间下的荧光显微图像，其中：(a)为固化0h后的荧光显微图像，(b)为固化1.5h后的荧光显微图像，(c)为固化3h后的荧光显微图像，(d)为固化6h后的荧光显微图像，(e)为固化24h后的荧光显微图像，(f)为固化48h后的荧光显微图像；
图4为图1所示实施例制备的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青混合料的马歇尔试件。
具体实施方式
为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。
实施例一：
按照本发明冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的一优选实施例，由组分A和组分B组成，所述组分A由基质沥青、环氧树脂、环氧植物油和稀释剂组成，所述组分B由固化剂和缓凝剂组成；所述组分A和所述组分B分别占所述冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的质量百分比为84wt％和16wt％；所述组分A中各物质占所述组分A的质量百分比为，基质沥青占64.5wt％、环氧树脂占18wt％、环氧植物油占7.5wt％、稀释剂占10wt％；所述组分B中各物质占所述组分B的质量百分比为，固化剂占98wt％、缓凝剂占2wt％。其中，所述环氧树脂与所述环氧植物油的质量配比为2.4:1，所述环氧树脂和所述环氧植物油的质量之和与所述固化剂的质量配比为1:0.73。所述环氧植物油的环氧值不低于6.5％。
所述基质沥青为70号道路石油沥青；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其型号为E55；所述环氧植物油为环氧大豆油；所述稀释剂为柴油。所述固化剂为乙二胺；所述缓凝剂为2-乙基-4-甲基咪唑。
如图1所示，本实施例还提供一种冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的制备方法，用于制备上述冷拌冷铺型植物油基环氧沥青，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤一：按照设计要求分别称取基质沥青、环氧树脂、环氧植物油、稀释剂、固化剂和缓凝剂备用；
步骤二：将基质沥青放入烘箱内进行加热处理，加热至基质沥青保持流动状态，然后将流动状态的基质沥青倒入存储容器中；将稀释剂加入流动状态的基质沥青中，并使用搅拌器进行搅拌，对基质沥青进行稀释处理；
步骤三：将环氧植物油加入稀释后的基质沥青中，并使用搅拌器进行搅拌；保持搅拌器处于搅拌状态，继续将环氧树脂加入稀释后的基质沥青中，并使用搅拌器继续进行搅拌，待搅拌结束后，制得组分A；
步骤四：将缓凝剂加入固化剂中，并使用搅拌器进行搅拌，待搅拌结束后，制得组分B；
步骤五：将组分B加入组分A中，并使用剪切器进行剪切搅拌，待剪切搅拌结束后，即可制得冷拌冷铺型植物油基环氧沥青。
步骤二中，基质沥青的加热温度为132℃、加热时间为2h；将稀释剂加入流动状态的基质沥青中，稀释剂和基质沥青的搅拌速度为1400r/min、搅拌时间为4min。
步骤三中，将环氧植物油加入稀释后的基质沥青中，环氧植物油和基质沥青的搅拌速度为1400r/min、搅拌时间为2.5min；将环氧树脂加入稀释后的基质沥青中，环氧树脂、环氧植物油和基质沥青的搅拌速度为1400r/min、搅拌时间为2.5min。
步骤四中，将缓凝剂加入固化剂中，缓凝剂和固化剂的搅拌速度为1400r/min、搅拌时间为4min。
步骤五中，将组分B加入组分A中，组分B和组分A的剪切搅拌速度为4000r/min、剪切搅拌时间为4min。
按照本实施例制备的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的实物照片如图2所示；使用荧光显微镜对本实施例制备的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青在不同固化时间下的微观结构进行观察，荧光显微图像如图3所示，放大倍数均为160倍，其中：(a)为固化0h后的荧光显微图像，也即冷拌冷铺型植物油基环氧沥青刚制备出来时的显微结构，(b)为固化1.5h后的荧光显微图像，(c)为固化3h后的荧光显微图像，(d)为固化6h后的荧光显微图像，(e)为固化24h后的荧光显微图像，(f)为固化48h后的荧光显微图像。
通过图3可以看出，在环氧树脂和环氧植物油形成的环氧体系中，荧光物质被激发呈现黄绿色，基质沥青呈现黑色。图3(a)的荧光图像表明，在环氧体系与基质沥青混合初，基质沥青均匀地分散在环氧体系中；图3(b)-(c)的荧光图像表明，随着固化反应的进行，环氧体系网络逐渐形成，基质沥青开始聚合成较大的颗粒；图3(d)-(e)的荧光图像表明，环氧体系的交联密度逐渐增大，大颗粒的基质沥青逐渐被植物油基环氧体系隔成小颗粒；图3(f)的荧光图像表明，基质沥青的颗粒变化逐渐稳定，植物油基环氧体系形成稳定的交联网络结构。图3说明本实施例的植物油基环氧体系能够在基质沥青中形成稳定的交联体系，有效地提升了植物油基环氧沥青的力学性能。
本实施例中，所使用的烘箱、搅拌器、剪切器等设备，根据实际使用情况选择现有的设备即可，对设备型号不做特殊要求。在冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的制备过程中，涉及诸多工艺参数，如果某一环节没有限定温度参数，那么选择常温操作即可。本实施例中各物质的配比、制备过程的工艺参数、工艺先后顺序等非常重要，尤其是环氧植物油与环氧树脂之间的质量配比、环氧植物油和环氧树脂的质量和与固化剂的质量配比、环氧植物油和环氧树脂的添加顺序更为关键，本实施例涉及诸多工艺参数，须将各物质的配比、各步骤的参数作为一个整体进行协同作用，以达到最佳效果。
使用本实施例制备的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青，拌合矿料后即可制得冷拌冷铺型植物油基环氧沥青混合料，采用传统的拌合工艺即可，对工艺参数不做特殊要求，只要按照本实施例的技术方案制备冷拌冷铺型植物油基环氧沥青，就能够进一步制得综合性能优异的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青混合料。
使用本实施例制备的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青制备沥青混合料，其中冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的掺加量为矿料质量的6wt％。图4为由冷拌冷铺型植物油基环氧沥青混合料制作的马歇尔试件。
本实施例使用环氧植物油替代一部分石油基环氧树脂与稀释剂，在最终制得的植物油基环氧沥青中同时存在环氧植物油和环氧树脂，在制备过程中，须严格控制二者的质量配比，以达到最佳效果。环氧植物油与环氧树脂共同组成环氧体系，环氧植物油和环氧树脂均与固化剂发生开环固化反应。同时，环氧植物油还作为反应型稀释剂，在环氧沥青固化前，环氧植物油起到稀释基质沥青、减少传统稀释剂用量的作用；在环氧沥青固化中，环氧植物油与固化剂发生开环固化反应，环氧植物油可以提高基质沥青与环氧树脂之间的相容性。
本实施例所制备的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青，容留时间可以达到60min，在冷拌冷铺型植物油基环氧沥青刚制备出来时，环氧沥青处于流动状态，在容留时间内可根据实际需求将环氧沥青与矿料拌合制备冷拌冷铺型植物油基环氧沥青混合料，同时进行路面铺设，待路面铺设结束后，在常温条件下养护3天即可开放交通，整个拌合、铺设、养护过程均在常温下进行，施工效率高，成本低，路面综合性能优异，没有环境污染。
本实施例的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青及其制备方法，具有如下有益效果：冷拌冷铺型植物油基环氧沥青中所使用的环氧植物油来自于农作物，有助于减少对非再生资源的依赖，促进可持续发展；环氧植物油不仅能够提高基质沥青与环氧树脂的相容性，而且能够在保证环氧沥青原有性能的基础上，显著提高环氧沥青的柔韧性；冷拌冷铺型植物油基环氧沥青能够减少对稀释剂的使用，具有在常温环境下施工的特点，且养护时间短，对环境友好。
实施例二：
按照本发明冷拌冷铺型植物油基环氧沥青及其制备方法的另一优选实施例，其所使用的原材料、工艺步骤、所使用的设备、技术原理和有益效果等与实施例一基本相同，不同的是：
(一)对于冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的配方
冷拌冷铺型植物油基环氧沥青由组分A和组分B组成，所述组分A由基质沥青、环氧树脂、环氧植物油和稀释剂组成，所述组分B由固化剂和缓凝剂组成；所述组分A和所述组分B分别占所述冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的质量百分比为78wt％和22wt％；所述组分A中各物质占所述组分A的质量百分比为，基质沥青占60.8wt％、环氧树脂占15.2wt％、环氧植物油占10.1wt％、稀释剂占13.9wt％；所述组分B中各物质占所述组分B的质量百分比为，固化剂占97wt％、缓凝剂占3wt％。其中，所述环氧树脂与所述环氧植物油的质量配比为1.5:1，所述环氧树脂和所述环氧植物油的质量之和与所述固化剂的质量配比为1:1.08。所述环氧植物油的环氧值不低于6.5％。
所述基质沥青为70号道路石油沥青；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其型号为E51；所述环氧植物油为环氧大豆油和环氧亚麻油的混合物，二者的质量配比为1:1；所述稀释剂为柴油。所述固化剂为聚酰胺；所述缓凝剂为1-三苯甲基咪唑。
(二)对于冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的制备方法
步骤二中，基质沥青的加热温度为125℃、加热时间为2.5h；将稀释剂加入流动状态的基质沥青中，稀释剂和基质沥青的搅拌速度为1300r/min、搅拌时间为5min。
步骤三中，将环氧植物油加入稀释后的基质沥青中，环氧植物油和基质沥青的搅拌速度为1300r/min、搅拌时间为3min；将环氧树脂加入稀释后的基质沥青中，环氧树脂、环氧植物油和基质沥青的搅拌速度为1300r/min、搅拌时间为3min。
步骤四中，将缓凝剂加入固化剂中，缓凝剂和固化剂的搅拌速度为1300r/min、搅拌时间为5min。
步骤五中，将组分B加入组分A中，组分B和组分A的剪切搅拌速度为3000r/min、剪切搅拌时间为5min。
实施例三：
按照本发明冷拌冷铺型植物油基环氧沥青及其制备方法的另一优选实施例，其所使用的原材料、工艺步骤、所使用的设备、技术原理和有益效果等与实施例一基本相同，不同的是：
(一)对于冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的配方
冷拌冷铺型植物油基环氧沥青由组分A和组分B组成，所述组分A由基质沥青、环氧树脂、环氧植物油和稀释剂组成，所述组分B由固化剂和缓凝剂组成；所述组分A和所述组分B分别占所述冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的质量百分比为89wt％和11wt％；所述组分A中各物质占所述组分A的质量百分比为，基质沥青占74.7wt％、环氧树脂占12.4wt％、环氧植物油占6.2wt％、稀释剂占6.7wt％；所述组分B中各物质占所述组分B的质量百分比为，固化剂占99wt％、缓凝剂占1wt％。其中，所述环氧树脂与所述环氧植物油的质量配比为2.0:1，所述环氧树脂和所述环氧植物油的质量之和与所述固化剂的质量配比为1:0.66。所述环氧植物油的环氧值不低于6.5％。
所述基质沥青为70号道路石油沥青；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其型号为E44；所述环氧植物油为环氧大豆油；所述稀释剂为柴油。所述固化剂为二乙烯三胺；所述缓凝剂为2-乙基-4-甲基咪唑。
(二)对于冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的制备方法
步骤二中，基质沥青的加热温度为140℃、加热时间为1.5h；将稀释剂加入流动状态的基质沥青中，稀释剂和基质沥青的搅拌速度为1500r/min、搅拌时间为3min。
步骤三中，将环氧植物油加入稀释后的基质沥青中，环氧植物油和基质沥青的搅拌速度为1500r/min、搅拌时间为2min；将环氧树脂加入稀释后的基质沥青中，环氧树脂、环氧植物油和基质沥青的搅拌速度为1500r/min、搅拌时间为2min。
步骤四中，将缓凝剂加入固化剂中，缓凝剂和固化剂的搅拌速度为1500r/min、搅拌时间为3min。
步骤五中，将组分B加入组分A中，组分B和组分A的剪切搅拌速度为5000r/min、剪切搅拌时间为3min。
实施例四：
按照本发明冷拌冷铺型植物油基环氧沥青及其制备方法的另一优选实施例，其所使用的原材料、工艺步骤、所使用的设备、技术原理和有益效果等与实施例一基本相同，不同的是：
(一)对于冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的配方
冷拌冷铺型植物油基环氧沥青由组分A和组分B组成，所述组分A由基质沥青、环氧树脂、环氧植物油和稀释剂组成，所述组分B由固化剂和缓凝剂组成；所述组分A和所述组分B分别占所述冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的质量百分比为85wt％和15wt％；所述组分A中各物质占所述组分A的质量百分比为，基质沥青占62wt％、环氧树脂占19.4wt％、环氧植物油占8.8wt％、稀释剂占9.8wt％；所述组分B中各物质占所述组分B的质量百分比为，固化剂占99wt％、缓凝剂占1wt％。其中，所述环氧树脂与所述环氧植物油的质量配比为2.2:1，所述环氧树脂和所述环氧植物油的质量之和与所述固化剂的质量配比为1:0.62。所述环氧植物油的环氧值不低于6.5％。
所述基质沥青为70号道路石油沥青；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其型号为E44；所述环氧植物油为环氧大豆油和环氧亚麻油的混合物，二者的质量配比为1:1；所述稀释剂为柴油。所述固化剂为乙二胺；所述缓凝剂为2-乙基-4-甲基咪唑。
(二)对于冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的制备方法
步骤二中，基质沥青的加热温度为135℃、加热时间为2.2h；将稀释剂加入流动状态的基质沥青中，稀释剂和基质沥青的搅拌速度为1450r/min、搅拌时间为4.5min。
步骤三中，将环氧植物油加入稀释后的基质沥青中，环氧植物油和基质沥青的搅拌速度为1450r/min、搅拌时间为2.8min；将环氧树脂加入稀释后的基质沥青中，环氧树脂、环氧植物油和基质沥青的搅拌速度为1450r/min、搅拌时间为2.8min。
步骤四中，将缓凝剂加入固化剂中，缓凝剂和固化剂的搅拌速度为1450r/min、搅拌时间为4.5min。
步骤五中，将组分B加入组分A中，组分B和组分A的剪切搅拌速度为4500r/min、剪切搅拌时间为4.5min。
实施例五：
按照本发明冷拌冷铺型植物油基环氧沥青及其制备方法的另一优选实施例，其所使用的原材料、工艺步骤、所使用的设备、技术原理和有益效果等与实施例一基本相同，不同的是：
(一)对于冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的配方
冷拌冷铺型植物油基环氧沥青由组分A和组分B组成，所述组分A由基质沥青、环氧树脂、环氧植物油和稀释剂组成，所述组分B由固化剂和缓凝剂组成；所述组分A和所述组分B分别占所述冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的质量百分比为80wt％和20wt％；所述组分A中各物质占所述组分A的质量百分比为，基质沥青占59wt％、环氧树脂占22wt％、环氧植物油占9.6wt％、稀释剂占9.4wt％；所述组分B中各物质占所述组分B的质量百分比为，固化剂占97wt％、缓凝剂占3wt％。其中，所述环氧树脂与所述环氧植物油的质量配比为2.29:1，所述环氧树脂和所述环氧植物油的质量之和与所述固化剂的质量配比为1:0.77。所述环氧植物油的环氧值不低于6.5％。
所述基质沥青为70号道路石油沥青；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其型号为E44；所述环氧植物油为环氧大豆油；所述稀释剂为柴油。所述固化剂为乙二胺；所述缓凝剂为2-乙基-4-甲基咪唑。
(二)对于冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的制备方法
步骤二中，基质沥青的加热温度为130℃、加热时间为1.8h；将稀释剂加入流动状态的基质沥青中，稀释剂和基质沥青的搅拌速度为1350r/min、搅拌时间为3.5min。
步骤三中，将环氧植物油加入稀释后的基质沥青中，环氧植物油和基质沥青的搅拌速度为1350r/min、搅拌时间为2.2min；将环氧树脂加入稀释后的基质沥青中，环氧树脂、环氧植物油和基质沥青的搅拌速度为1350r/min、搅拌时间为2.2min。
步骤四中，将缓凝剂加入固化剂中，缓凝剂和固化剂的搅拌速度为1350r/min、搅拌时间为3.5min。
步骤五中，将组分B加入组分A中，组分B和组分A的剪切搅拌速度为3500r/min、剪切搅拌时间为3.5min。
实施例六：
按照本发明冷拌冷铺型植物油基环氧沥青及其制备方法的另一优选实施例，其所使用的原材料、工艺步骤、所使用的设备、技术原理和有益效果等与实施例一基本相同，不同的是：
(一)对于冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的配方
冷拌冷铺型植物油基环氧沥青由组分A和组分B组成，所述组分A由基质沥青、环氧树脂、环氧植物油和稀释剂组成，所述组分B由固化剂和缓凝剂组成；所述组分A和所述组分B分别占所述冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的质量百分比为89wt％和11wt％；所述组分A中各物质占所述组分A的质量百分比为，基质沥青占70wt％、环氧树脂占11.6wt％、环氧植物油占5.8wt％、稀释剂占12.6wt％；所述组分B中各物质占所述组分B的质量百分比为，固化剂占99wt％、缓凝剂占1wt％。其中，所述环氧树脂与所述环氧植物油的质量配比为2.0:1，所述环氧树脂和所述环氧植物油的质量之和与所述固化剂的质量配比为1:0.7。所述环氧植物油的环氧值不低于6.5％。
所述基质沥青为70号道路石油沥青；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其型号为E44；所述环氧植物油为环氧大豆油和环氧菜籽油的混合物，二者的质量比为1:1；所述稀释剂为柴油。所述固化剂为乙二胺；所述缓凝剂为2-乙基-4-甲基咪唑。
(二)对于冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的制备方法
步骤二中，基质沥青的加热温度为138℃、加热时间为2.2h；将稀释剂加入流动状态的基质沥青中，稀释剂和基质沥青的搅拌速度为1480r/min、搅拌时间为4.5min。
步骤三中，将环氧植物油加入稀释后的基质沥青中，环氧植物油和基质沥青的搅拌速度为1480r/min、搅拌时间为2.8min；将环氧树脂加入稀释后的基质沥青中，环氧树脂、环氧植物油和基质沥青的搅拌速度为1480r/min、搅拌时间为2.8min。
步骤四中，将缓凝剂加入固化剂中，缓凝剂和固化剂的搅拌速度为1480r/min、搅拌时间为4.5min。
步骤五中，将组分B加入组分A中，组分B和组分A的剪切搅拌速度为4800r/min、剪切搅拌时间为4.5min。
对比例一：
本对比例的环氧沥青由基质沥青、环氧树脂、稀释剂、固化剂和缓凝剂组成，环氧树脂没有用环氧植物油进行部分替代。普通环氧沥青中各物质的质量百分比为，组分A占82wt％、组分B占18wt％；组分A中各物质占组分A的质量百分比为，基质沥青占68wt％、环氧树脂占20wt％、稀释剂占12wt％；组分B中各物质占组分B的质量百分比为，固化剂占98wt％、缓凝剂占2wt％。
使用本对比例制备的环氧沥青与矿料混合，即可获得环氧沥青混合料，其中环氧沥青的掺加量为矿料质量的6wt％，选择的具体物质以及工艺参数均与实施例一相同。
对比例二：
本对比例的环氧沥青由基质沥青、环氧树脂、环氧植物油、稀释剂、固化剂和缓凝剂组成，只有很小一部分环氧树脂用环氧植物油替代，即环氧植物油的掺加量很少。环氧沥青中各物质的质量百分比为，组分A占82wt％、组分B占18wt％；组分A中各物质占组分A的质量百分比为，基质沥青占68wt％、环氧树脂占18wt％、环氧植物油占4wt％、稀释剂占10wt％；组分B中各物质占组分B的质量百分比为，固化剂占98wt％、缓凝剂占2wt％。其中，选择的具体物质以及工艺参数均与实施例一相同。
使用本对比例制备的环氧沥青与矿料混合，即可获得环氧沥青混合料，其中环氧沥青的掺加量为矿料质量的6wt％，选择的具体物质以及工艺参数均与实施例一相同。
对上述六个实施例和两个对比例进行拉伸试验、马歇尔稳定度试验和低温小梁弯曲试验，所使用的试验设备、试验环境、试验条件、试样形状及尺寸均相同。拉伸试验用于测试冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的拉伸强度和断裂伸长率，根据《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》(GBT 528-2009)，在23±2℃的试验温度下以500mm/min的拉伸速率进行拉伸性能的测试。马歇尔稳定度试验用于测试沥青混合料的力学性能，将试件置于已达规定温度的恒温水槽中保温，标准马歇尔试件需保温30min，取出后立即进行试验。低温小梁弯曲试验用于测试沥青混合料在低温环境下抵抗开裂的能力，使用低温弯曲试验的最大破坏应变指标来评价冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的低温性能，试验温度为-10℃，加载速率为50mm/min。每个试验项目至少有三个有效数据，然后取平均值，主要性能测试结果如表1所示。
表1六个实施例和两个对比例的主要性能测试结果
| 试验编号 | 拉伸强度(MPa) | 断裂伸长率(％) | 马歇尔稳定度(kN) | 低温破坏应变(με) |
| 实施例一 | 3.74 | 312 | 65.29 | 3198 |
| 实施例二 | 3.51 | 327 | 75.65 | 3114 |
| 实施例三 | 3.42 | 368 | 65.75 | 3310 |
| 实施例四 | 3.08 | 321 | 63.47 | 3156 |
| 实施例五 | 3.89 | 311 | 78.36 | 3197 |
| 实施例六 | 3.54 | 324 | 66.69 | 3247 |
| 对比例一 | 7.54 | 54 | 87.92 | 2415 |
| 对比例二 | 6.17 | 147 | 80.11 | 2732 |
从拉伸试验数据可以看出，实施例的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的拉伸强度虽然低于对比例中普通环氧沥青的拉伸强度，但是冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的断裂伸长率远高于普通环氧沥青的断裂伸长率，对比例一中没有掺加环氧植物油，其断裂伸长率仅为54％，远低于《道路与桥梁铺装用环氧沥青材料通用技术条件》(GB T 30598-2014)中不低于200％的使用规定，对比例二中仅掺加了少量的环氧植物油，其断裂伸长率为147％，接近规范要求中不低于200％的使用规定。这是因为环氧植物油改善了环氧树脂与基质沥青之间的相容性，有效地提高了环氧沥青的柔韧性，使冷拌冷铺型植物油基环氧沥青在拉伸试验时，在保证环氧沥青原有性能的基础上，显著提高了环氧沥青的柔韧性。
从低温小梁弯曲试验数据可以看出，实施例的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青混合料的低温弯曲破坏应变满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中对改性沥青混合料的破坏应变不低于2800με的要求，这表明环氧植物油的加入提高了冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的韧性，并显著提升了冷拌冷铺型植物油基环氧沥青混合料的低温抗裂性能。对比例一中没有掺加环氧植物油，其低温破坏应变仅为2415με，远低于规范要求，对比例二中仅掺加了少量的环氧植物油，其低温破坏应变为2732με，接近规范要求。
同时对于六个实施例而言，冷拌冷铺型植物油基环氧沥青中的环氧基团与固化剂发生反应，形成三维交联结构，将沥青嵌锁在网状结构中，增强了沥青与矿料之间的黏聚力，显著提高了冷拌冷铺型植物油基环氧沥青混合料的抗永久变形能力。在植物油基环氧体系固化过程中，一部分稀释剂被环氧体系在固化过程中产生的热量加速挥发，另一部分被植物油基环氧体系固化形成的三维交联结构封在沥青混合料中。
上述实施例和对比例所使用的基质沥青购买于北京市政路桥建材集团有限公司，稀释剂购买于赛谱锐思(北京)科技有限公司，其他原材料均购买于广州富飞化工科技有限公司。
特别说明：本发明的技术方案中涉及了诸多参数，需要综合考虑各个参数之间的协同作用，才能获得本发明的有益效果和显著进步。而且技术方案中各个参数的取值范围都是经过大量试验才获得的，针对每一个参数以及各个参数的相互组合，发明人都记录了大量试验数据，限于篇幅，在此不公开具体试验数据。
本领域技术人员不难理解，本发明的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青及其制备方法包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种冷拌冷铺型植物油基环氧沥青，其特征在于：由组分A和组分B组成，所述组分A由基质沥青、环氧树脂、环氧植物油和稀释剂组成，所述组分B由固化剂和缓凝剂组成；所述组分A和所述组分B分别占所述冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的质量百分比为78-89wt%和11-22wt%；所述组分A中各物质占所述组分A的质量百分比为，基质沥青占56.9-74.7wt%、环氧树脂占11.6-23.5wt%、环氧植物油占4.9-10.1wt%、稀释剂占6.0-13.9wt%；所述组分B中各物质占所述组分B的质量百分比为，固化剂占97-99wt%、缓凝剂占1-3wt%；
所述环氧树脂与所述环氧植物油的质量配比为1.5:1；所述环氧树脂和所述环氧植物油的质量之和与所述固化剂的质量配比为1:0.62或1:1.08；
所述环氧植物油为环氧大豆油、环氧亚麻油、环氧葵花油、环氧棉籽油和环氧菜籽油中的任一种或几种，所述环氧植物油的环氧值不低于6.5%；所述稀释剂为柴油或煤油；所述缓凝剂为2-乙基-4-甲基咪唑和/或1-三苯甲基咪唑；
所述冷拌冷铺型植物油基环氧沥青的制备方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤一：按照设计要求分别称取基质沥青、环氧树脂、环氧植物油、稀释剂、固化剂和缓凝剂备用；
步骤二：将基质沥青放入烘箱内进行加热处理，加热至基质沥青保持流动状态，然后将流动状态的基质沥青倒入存储容器中；将稀释剂加入流动状态的基质沥青中，并使用搅拌器进行搅拌，对基质沥青进行稀释处理；
步骤三：将环氧植物油加入稀释后的基质沥青中，并使用搅拌器进行搅拌；保持搅拌器处于搅拌状态，继续将环氧树脂加入稀释后的基质沥青中，并使用搅拌器继续进行搅拌，待搅拌结束后，制得组分A；
步骤四：将缓凝剂加入固化剂中，并使用搅拌器进行搅拌，待搅拌结束后，制得组分B；
步骤五：将组分B加入组分A中，并使用剪切器进行剪切搅拌，待剪切搅拌结束后，即可制得冷拌冷铺型植物油基环氧沥青；
步骤二中，基质沥青的加热温度为125-140℃、加热时间为1.5-2.5h；将稀释剂加入流动状态的基质沥青中，稀释剂和基质沥青的搅拌速度为1300-1500r/min、搅拌时间为3-5min；
步骤三中，将环氧植物油加入稀释后的基质沥青中，环氧植物油和基质沥青的搅拌速度为1300-1500r/min、搅拌时间为2-3min；将环氧树脂加入稀释后的基质沥青中，环氧树脂、环氧植物油和基质沥青的搅拌速度为1300-1500r/min、搅拌时间为2-3min；
步骤四中，将缓凝剂加入固化剂中，缓凝剂和固化剂的搅拌速度为1300-1500r/min、搅拌时间为3-5min；
步骤五中，将组分B加入组分A中，组分B和组分A的剪切搅拌速度为3000-5000r/min、剪切搅拌时间为3-5min。
2.根据权利要求1所述的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青，其特征在于：所述基质沥青为70号道路石油沥青；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其型号为E55、E51和E44中的任一种或几种。
3.根据权利要求2所述的冷拌冷铺型植物油基环氧沥青，其特征在于：所述固化剂为乙二胺、聚酰胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和3-二乙胺基丙胺中的任一种或几种。
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