CN101265045A - 处理沥青碎石封层石料的裹覆材料及处理石料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于沥青路面工程，是一种处理沥青碎石封层石料的裹覆材料及处理石料的方法。本发明的裹覆材料由重量比为27～52％的石油沥青、0.6～4％的阳离子型沥青用乳化剂、1～5％的增粘剂、0～8％的稀释剂和水组成。其制备过程是：将石油沥青用稀释剂稀释、加热，或直接加热石油沥青，然后进行乳化，得浓缩沥青乳液，再向浓缩沥青乳液中加入增粘剂水溶液即得本发明的裹覆材料。本发明处理碎石封层石料的方法是：将石料筛选、清洗和筛分，然后在常温下将上述裹覆材料喷洒到石料表面。用本发明的裹覆材料处理石料后可显著提高石料与沥青结合料的粘附性能，大大减少了路面中石料的松散和剥落现象，提高了行车的安全性。

Description

处理沥青碎石封层石料的裹覆材料及处理石料的方法

技术领域

本发明属于沥青路面工程领域，特别是一种处理沥青碎石封层石料的裹覆材料及处理石料的方法。

背景技术

沥青碎石封层技术是一种喷洒沥青类胶结料后立即撒布一定量的碎石，经碾压使碎石2/3嵌入胶结料中而形成耐久、抗滑的薄封层技术。碎石封层技术因其具有卓越的抗滑、封水性能、良好的随从变形能力以及造价低、施工工艺简便、施工速度快等优点，已广泛应用于新建道路的磨耗层、面层和已建道路的预防性养护。

石料通常按SiO₂含量大于65％、65％～52％及小于52％分为酸性、中性和碱性。一般认为碱性集料与沥青的粘附性好，酸性集料(如花岗岩、砂岩和石英岩)与沥青的粘附性差，但其结构致密、坚硬、耐磨性好，可充分发挥集料之间的嵌挤作用，碾压过程中不易碎，所以碎石封层用石料多选用花岗岩、砂岩和石英岩等酸性集料。在碎石封层技术中，由于酸性石料与沥青的粘附性较差，开放交通行车后，石料极易松散、剥落，特别是在高速公路上，车速较快，造成飞料现象，对路面和行车安全都会造成威胁。如何增加酸性石料与沥青的粘附性和抗剥落性能是碎石封层技术的关键。

目前在沥青中掺加抗剥落剂是改善碎石封层技术中沥青与石料粘附性能较为常用的方法，但此方法造价高，需在沥青罐中增加搅拌工序，工艺较复杂，而且大多数抗剥落剂高温稳定性差，易分解，长期使用效果不理想。提高沥青与石料粘附性的另一种方法是将石灰粉或水泥添加到沥青混合料中，或用石灰水处理酸性石料的表面，来增加石料与沥青的粘附性。尽管这种方法可以适当提高石料与沥青的粘附性，但因施工中温度较低，石灰水或石灰粉或水泥等都基本上不与沥青产生化学反应，沥青与石料的粘附性仍然不能满足使用要求。中国专利CN1239625C公开了一种沥青涂敷颗粒材料的方法及其设备，主要是采用泡沫沥青对颗粒材料进行涂敷，涂敷过程中需对颗粒材料进行加热，并且需制备合格的泡沫沥青，尽管可达到对颗粒材料进行裹覆的目的，但能耗较高、工艺较复杂。中国专利CN101031523A公开了一种用于热拌沥青混凝土应用和其它相关应用的预处理的集料，它是在向集料中加入沥青基的底结合料之前，将底涂料加入到表面温度至少为250°F的热集料上，底涂料在热集料和底结合料之间形成底涂料中间层，可提高沥青混凝土的性能，但在集料的加热过程中消耗了大量的能量，增加了该技术的成本。

发明内容

本发明所要解决的问题在于克服现有石料预处理技术中存在的缺点，提供一种使用便捷、成本低廉、石料与沥青粘结料粘附性能好的处理沥青碎石封层石料的裹覆材料及处理石料的方法。

本发明所提供的处理沥青碎石封层石料的裹覆材料由下列重量比的组分组成：石油沥青27～52％，阳离子型沥青用乳化剂0.6～4％，增粘剂1～5％，稀释剂0～8％，余量为水。

本发明提供的处理沥青碎石封层石料的裹覆材料制备方法如下：

1)制备浓缩沥青乳液，其中各组分的重量百分含量为：石油沥青45～65％，阳离子型沥青用乳化剂1～5％，稀释剂0～10％，其余为水；

浓缩沥青乳液的制备过程是：将稀释剂加入到石油沥青中，混合、加热到100～130℃待用，或直接将沥青加热到100～130℃待用；将乳化剂加入到水中搅拌，形成乳化剂水溶液；然后将上述加热后的石油沥青与稀释剂混合液或直接将上述加热后的沥青加入到乳化剂水溶液，经乳化、剪切，得到浓缩沥青乳液；

2)将增粘剂加入上述浓缩沥青乳液中，搅拌均匀后即得本发明的处理沥青碎石封层石料的裹覆材料，其中浓缩沥青乳液占60～80％，增粘剂占1～5％，其余为水，以上比例为重量百分比。

上述阳离子型沥青用乳化剂可采用阳离子快裂型乳化剂或阳离子中裂型乳化剂中的一种；

上述阳离子快裂型乳化剂可选烷基二胺类，最好采用牛脂基丙烯二胺或氢化牛脂基丙烯二胺。

上述阳离子中裂型乳化剂可选季胺盐类，最好采用十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基苄基氯化铵、十八烷基三甲基苄基溴化铵中的一种或几种。

上述增粘剂是丁苯胶乳(SBR)、天然橡胶乳(NR)、氯丁胶乳(CR)、丁腈胶乳(ABR)、液体苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)或液体乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)中的一种。

沥青稀释剂通常选用煤油、柴油或煤油和柴油的混合物。

本发明所提供的处理沥青碎石封层石料的方法是：

1)将石料进行筛选或清洗，其目的是减少针、片状石料的含量，使选出的石料形状呈块状，并符合中华人民共和国行业标准JTG F40-2004中对粗集料粒径规格的规定，满足沥青碎石封层技术的要求；

2)裹覆石料：在常温下将27～52％的石油沥青，0.6～4％的阳离子型沥青用乳化剂，1～5％的增粘剂，0～8％的稀释剂，余量为水所组成的裹覆材料喷洒到石料表面，使石料表面形成裹覆层，即得到本发明的用于沥青碎石封层的裹覆石料，裹覆材料喷洒到石料表面后的裹覆率至少为50％，以上各组分的含量比为重量百分比。

为了既可以使石料表面形成较均匀的裹覆层，又可以达到所需的裹覆率，最好采用分次喷洒的方法将裹覆材料喷洒到石料表面，喷洒是在石料翻滚的同时进行的，裹覆材料喷洒到石料表面后的裹覆率至少为三分之二，一般情况下喷洒两次即可满足要求。

为了进一步降低成本，裹覆材料与石料的重量比例一般控制在0.2～0.8∶100，以便形成较薄的裹覆层。

本发明的裹覆材料可改善石料表面的碱值，并具有良好渗透性能，可渗透到石料表面孔隙中，其中的乳化剂为表面活性剂，可有效降低界面张力，这些因素都增加了石料与沥青的粘附性能，提高了沥青路面的水稳性，防止水损害破坏，增强了路面的耐久性能和使用寿命。另外，裹覆材料喷洒到石料表面后有一部分形成凸起，增加了石料表面的粗糙度，有利于沥青材料在石料表面的润湿和铺展；本发明的裹覆材料为黑色，与路面颜色一致，避免了碎石封层技术中石料露于路面部分的花白料现象，增加了路面美观性。此外，本发明在沥青碎石封层的石料处理中，裹覆材料和石料均为常温状态，不需加热，不仅节省了大量能源，而且减少了由于加热而带来的环境污染，本发明还具有使用方便、成本较低的优点。本发明特别适合裹覆酸性石料，若裹覆碱性石料也可使其与沥青的粘附性得到一定的提高。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的内容加以详细说明。

实施例1

1)筛选石料：将待处理的石料，通过石料整形机，减少针片状石料的含量，使石料的形状呈块状，以满足沥青碎石封层技术的要求。

2)清洗石料：将整形后的石料用水清洗，除去石料表面浮沉，然后烘干或自然风干。

3)筛分石料：按照中华人民共和国行业标准JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中对粗集料粒径规格的规定，兼顾沥青碎石封层技术的特点和需求，将清洁干燥的石料通过多级筛，分成粒径为3～5mm、5～10mm、10～15mm和10～20mm的4档单粒径石料，即石料规格分别为S14、S12、S10和S9，以满足沥青碎石封层技术的多样化需求。本实例选用规格为S14的石料。

4)配制裹覆材料，以制备100kg裹覆材料为例。

第一步：制备浓缩的沥青乳液

将4kg煤油稀释剂加入到40kg克拉玛依90号沥青中，将沥青与煤油的混合物加热到110～130℃待用。再将2.3kg十六烷基三甲基溴化铵乳化剂加入到50～60℃的23.7kg水中搅拌，使十六烷基三甲基溴化铵溶解于水中。先将十六烷基三甲基溴化铵水溶液加入到剪切机中，然后将沥青与煤油混合液缓慢加入到乳化剂水溶液中，乳化5分钟，即得到浓缩沥青乳液。

第二步：将3kg丁苯胶乳增粘剂加入到27kg常温饮用水中，搅拌，使丁苯胶乳均匀分散在水中，再将丁苯胶乳水溶液加入到浓缩沥青乳液中，人工或机械搅拌5分钟，即得本发明沥青碎石封层的石料裹覆材料。

5)喷洒裹覆材料

喷洒在常温下分两次进行：将石料放入螺旋式输送槽中，第一喷洒头位于螺旋式输送槽的前端部位，第二喷洒头与第一喷洒头相距一定距离，石料在螺旋搅拌中翻滚、前进，裹覆材料与石料的重量比为0.5∶100，经两次喷洒、搅拌后，石料表面形成了均匀的超薄裹覆层。

实施例2

将27kg韩国SK90号沥青加热到100～120℃，再将0.6kg牛脂基丙烯二胺乳化剂加入到60～70℃的32.4kg水中搅拌、溶解；将牛脂基丙烯二胺水溶液加入到胶体磨中，然后将100～120℃的沥青缓慢加入到牛脂基丙烯二胺水溶液中，乳化3分钟，得到浓缩沥青乳液；将1kg天然橡胶乳增粘剂加入到39kg常温饮用水中，搅拌均匀，再将天然橡胶乳水溶液加入到浓缩沥青乳液中，人工或机械搅拌3分钟，即得到100kg裹覆材料。

对规格为S 12的石料喷洒裹覆材料，其过程与实施例1相同，其中裹覆材料与石料的重量比为0.8∶100。

实施例3

100Kg裹覆材料由8kg煤油、52kg欢喜岭70号沥青、4kg十八烷基三甲基苄基氯化铵乳化剂、5kg液体苯乙烯-丁二烯-苯乙烯增粘剂和水按实施例1的方法配置而成，其中沥青与煤油混合物的加热温度为110～120℃。裹覆材料与规格为S10石料的重量比为0.2∶100，喷洒过程与实施例1相同。

实施例4

100Kg裹覆材料由5kg煤油、35kg克拉玛依110号沥青、2kg十八烷基三甲基溴化铵乳化剂、3kg液体乙烯-乙酸乙烯酯共聚物增粘剂和水按实施例1的方法配置而成，其中沥青与煤油混合物的加热温度为100～120℃。裹覆材料与规格为S9石料的重量比为0.4∶100，喷洒过程与实施例1相同。

实施例5

裹覆材料中的乳化剂采用十八烷基三甲基苄基溴化铵，增粘剂采用氯丁胶乳，其它组分与实施例2相同，各组分的配比量也与实施例2相同。裹覆材料与规格为S12石料的重量比为0.7∶100，喷洒过程与实施例1相同。

实施例6

沥青碎石封层的石料预处理方法与实施例2中的方法相同。沥青碎石封层的石料预处理方法中所用裹覆材料配方和制备方法与实施例2基本相同，不同的是乳化剂采用氢化牛脂基丙烯二胺与十八烷基三甲基溴化铵，比例为3∶1，增粘剂采用丁腈胶乳。

实施例7

裹覆材料中的乳化剂采用十八烷基丙烯二胺与十六烷基三甲基溴化铵，两者重量比为5∶1，增粘剂采用丁腈胶乳，其它组分与实施例2相同，各组分的配比量也与实施例2相同。裹覆材料与石料的重量比及喷洒过程与实施例3相同。

实施例8

裹覆材料的配制及石料裹覆过程与实施例1基本相同，不同的是稀释剂采用柴油。

实施例9

裹覆材料的配制及石料裹覆过程与实施例1基本相同，不同的是稀释剂采用柴油与柴油的组合物，比例为3∶1。

将实施例1～9所制备的石料与无裹覆层的石料进行粘附性对比试验，试验中沥青层为克拉玛依90号沥青。按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0616-1993有关粘附性试验规定，进行检测，试验结果如下表所示。

试验结果	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7	实施例8	实施例9
										石料的裹覆率，％	100	85	70	55	100	100	95	90	95
无裹覆层石料粘附性等级	2	2	2	2	2	3	2	2	2
										裹覆石料粘附性等级	5	4	4	4	5	5	5	5	5

试验结果表明，用本发明提供的裹覆材料处理石料后石料与沥青的粘附性能得到显著提高。

根据本发明的思路，当要求不太高时也可将稀释沥青(液体沥青)或乳化沥青(包括改性沥青)用做石料的裹覆材料。

Claims (10)

1、一种处理沥青碎石封层石料的裹覆材料，其特征是由下列重量比的组分组成：石油沥青27～52％，阳离子型沥青用乳化剂0.6～4％，增粘剂1～5％，稀释剂0～8％，余量为水。

2、根据权利要求1所述的裹覆材料，其特征是所说的阳离子型沥青用乳化剂是阳离子快裂型乳化剂或阳离子中裂型乳化剂。

3、根据权利要求2所述的裹覆材料，其特征是阳离子快裂型乳化剂是烷基二胺，阳离子中裂型乳化剂是季胺盐。

4、根据权利要求3所述的裹覆材料，其特征所说的烷基二胺乳化剂是牛脂基丙烯二胺或氢化牛脂基丙烯二胺，季胺盐乳化剂是十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基苄基氯化铵、十八烷基三甲基苄基溴化铵中的一种或几种。

5、根据权利要求1至4中任一项所述的裹覆材料，其特征所说的增粘剂是丁苯胶乳、天然橡胶乳、氯丁胶乳、丁腈胶乳、液体苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或液体乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的一种。

6、制备权利要求1所述裹覆材料的方法，其特征是按如下步骤进行：

1)制备浓缩沥青乳液，其中各组分的重量百分含量为：石油沥青45～65％，阳离子型沥青用乳化剂1～5％，稀释剂0～10％，其余为水；制备过程是：将稀释剂加入到石油沥青中，混合、加热到100～130℃待用，或直接将沥青加热到100～130℃待用；将乳化剂加入到水中搅拌，形成乳化剂水溶液；然后将上述加热后的石油沥青与稀释剂混合液或直接将上述加热后的沥青加入到乳化剂水溶液，经乳化、剪切，即得到浓缩沥青乳液；

2)将增粘剂加入上述浓缩沥青乳液中，搅拌均匀后即得本发明的处理沥青碎石封层石料的裹覆材料，其中浓缩沥青乳液占60～80％，增粘剂占1～5％，其余为水，以上比例为重量百分比。

7、根据权利要求6所述的制备裹覆材料的方法，其特征是所说的乳化剂是烷基二胺和季胺盐，所说的增粘剂是丁苯胶乳、天然橡胶乳、氯丁胶乳、丁腈胶乳、液体苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或液体乙烯-乙酸乙烯酯共聚物中的一种。

8、根据权利要求7所述的制备裹覆材料的方法，其特征是所说的乳化剂是牛脂基丙烯二胺或氢化牛脂基丙烯二胺中的一种，或者是十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基苄基氯化铵、十八烷基三甲基苄基溴化铵中的一种或几种。

9、用权利要求1所述裹覆材料处理沥青碎石封层石料的方法，步骤如下：

1)将石料进行筛选或清洗；

2)裹覆石料：在常温下将27～52％的石油沥青，0.6～4％的阳离子型沥青用乳化剂，1～5％的增粘剂，0～8％的稀释剂，余量为水所组成的裹覆材料喷洒到石料表面，使石料表面形成裹覆层，即得到本发明的用于沥青碎石封层的裹覆石料，裹覆材料喷洒到石料表面后的裹覆率至少为50％，以上各组分的含量比为重量百分比。

10、根据权利要求9所述裹覆材料处理沥青碎石封层石料的方法，其特征是采用分次喷洒的方法将裹覆材料喷洒到石料表面，喷洒是在石料翻滚的同时进行的，裹覆材料与石料的重量比为0.2～0.8∶100，裹覆材料喷洒到石料表面后的裹覆率至少为三分之二。