CN104513460B - 一种集料‑沥青的界面改性剂材料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集料‑沥青的界面改性剂材料及其应用。该界面改性剂材料由以下组分制备得到，所述组分按重量份数计为：溶剂20‑40，树脂20‑30，偶联剂5‑20，促进剂3‑10，润滑剂0.5‑3，稳定剂0.5‑2，抗氧剂0.5‑2，乳化剂0.3‑2，加工助剂5‑10。本发明所得改性剂材料通过精细雾化***和高效发泡***将其应用于集料表面。本发明的集料‑沥青界面改性剂材料能够改善集料‑沥青界面的粘附性能，增强沥青与集料的粘结。同时能够有效降低集料使用及运输成本，可以广泛应用于高等级公路沥青路面修建行业。
Description
技术领域
本发明涉及界面改性剂材料技术领域，特别涉及一种集料-沥青的界面改性剂材料及其应用。
背景技术
目前，随着高速公路建筑的蓬勃发展，中性及碱性优质集料稀少，成为极度缺乏资源，将产量稳定且丰富的酸性集料作为沥青表面集料是必然趋势。为了能有效地使用这类酸性集料，必须采取各种提高集料与沥青粘附能力的抗剥落措施。
传统抗剥落剂的添加工艺缺乏针对性，导致抗剥落剂未能完全发挥功效；部分传统抗剥落剂存在使用缺陷，施工工艺尚待改善。因此开发一种性能优良的集料-沥青界面改性剂是现有技术领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明克服现有技术的缺陷，提供一种集料-沥青的界面改性剂材料及其应用。该集料-沥青界面改性剂材料在保证界面改性剂粘附等级的同时降低集料使用及运输成本。可有效提升沥青路面质量及延长使用寿命，配方合理，适用于大范围的推广应用。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种集料-沥青的界面改性剂材料，所述界面改性剂材料由以下组分制备得到，所述组分按重量份数计为：
溶剂 20~40
树脂 20~30
偶联剂 5~20
促进剂 3~10
润滑剂 0.5~3
稳定剂 0.5~2
抗氧剂 0.5~2
乳化剂 0.3~2
表面活性剂 0.3~2
加工助剂 5~10。
优选的，所述的溶剂为水溶性溶剂，所述水溶性溶剂包括去离子水或酒精中的一种以上。
优选的，所述树脂为水性环氧树脂。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂为KH-550，化学名称为γ- 氨丙基三乙氧基硅烷，分子式为NH2CH2CH2CH2Si(OC2H5)3。
优选的，所述的促进剂为928促进剂。
优选的，所述的润滑剂为水溶性润滑剂，所述水溶性润滑剂成分包括水、纤维、甘油、丙烯乙二醇、香料或三氯蔗糖；所述的稳定剂为铅盐类稳定剂。
优选的，所述的抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076或抗氧剂TNP中的一种以上。
优选的，所述的乳化剂为***胶、烷基苯磺酸钠中的一种以上。
优选的，所述的表面活性剂为两性离子表面改性剂，所述两性离子表面改性剂为卵磷脂、氨基型或甜菜碱型中的一种以上；所述的加工助剂为固化剂，所述固化剂为脂肪族胺类二乙烯基三胺(DETA)或氨乙基哌嗪(AE)中的一种以上。
一种集料-沥青的界面改性剂材料应用于沥青混合料用的集料表面改性。改性剂材料通过精细雾化***和高效发泡***将其应用于集料表面。
与现有技术相比，本发明具有以下收益效果：
本发明提供的集料-沥青界面改性剂材料的配方以及参数对于最终产品的性能起到关键性的决定作用，本发明所得集料-沥青界面改性剂材料能够改善集料-沥青界面的粘附性能，增强沥青与石料的粘结。同时能够有效降低集料使用及运输成本，可以广泛应用于高质量沥青路面修建行业。
具体实施方法
下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。
实施例1
(1)将以下配方： 15份KH-550硅烷偶联剂（20g）、1份水溶性润滑剂（甘油）、1.5份铅盐复合热稳定剂、1份抗氧剂1010、0.5份烷基苯磺酸钠，并称取25份水性环氧树脂将其溶于20份去离子水中，使各个组分搅拌混合均匀。
(2)将以下配方： 8份928促进剂、8份氨乙基哌嗪，溶于20份去离子水中，使各个组分充分搅拌混合均匀。
(3)将步骤（1）（2）得到的溶液混合，在室温下混合搅拌，得到抗剥落剂，即界面改性剂材料。
(4) 在沥青混合料中掺2%（重量百分比）抗剥落剂，通过精细雾化***和高效发泡***将其应用于集料表面（精细雾化***为专利201420210732.9中的一种实验室内石料表面改性的雾化装置，高效发泡***为专利201420210697.0中的一种实验室内石料表面改性的发泡装置）。
实施例2
(1)将以下配方： 15份KH-550硅烷偶联剂（20g）、1.5份水溶性润滑剂（甘油）、1.5份铅盐类稳定剂、1.5份抗氧剂1010、0.5份烷基苯磺酸钠，并称取35份水性环氧树脂将其溶于20份去离子水中，使各个组分搅拌混合均匀。
(2)将以下配方：5份928促进剂、10份氨乙基哌嗪，溶于15份去离子水中，使各个组分充分搅拌混合均匀。
(3)将步骤（1）（2）得到的溶液混合，在室温下混合搅拌，得到抗剥落剂，即界面改性剂材料。
(4) 在沥青混合料中掺2%（重量百分比）本发明抗剥落剂，通过精细雾化***和高效发泡***将其应用于集料表面。
实施例3
依据国家行业标准——公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E-20-2011）中沥青与粗集料的黏附性试验方法（T0616-1993）水煮法完成了粘附性等级试验。以下测试均使用实施例1所得产品进行测试，实施例2所得产品的效果可参照以下数据。
表1.实例1粘附性对比
| 组合方式 | 粘附等级 |
| 酸性石料+沥青 | 3级 |
| 酸性石料+沥青+传统抗剥落剂 | 4级 |
| 酸性石料+沥青+界面改性剂 | 5级 |
| 碱性石料+沥青 | 4~5级 |
| 碱性石料+沥青+传统抗剥落剂 | 4~5级 |
| 碱性石料+界面改性剂 | 5级 |
粘附性等级数据表明（表1），无论是酸性集料还是碱性集料，在添加界面改性剂材料之后，其粘附性等级都得到提高。沥青与集料之间相互作用所产生吸附能力都有所提高，沥青路面的强度、水稳性以及耐久性都得到提高。
通过车辙试验---将沥青混合料在专用的轮廓成型机上成型尺寸为30cm*30cm*5cm的试件，重约10kg。我们可以得到抗高温车辙变形能力的动稳定度实验结果（次/mm），合格值为1000次/mm：
表2.实例1抗高温车辙能力对比
| 组合方式 | 动稳定度（次/mm） |
| 酸性石料+沥青 | 820 |
| 酸性石料+沥青+传统抗剥落剂 | 1130 |
| 酸性石料+沥青+界面改性剂 | 2026 |
| 碱性石料+沥青 | 1705 |
| 碱性石料+沥青+传统抗剥落剂 | 1738 |
| 碱性石料+界面改性剂 | 2326 |
车辙试验数据表明（表2），对于酸性集料，界面改性材料可以大大提高沥青混合料的高温抗车辙变形能力，提升1.5~3倍；对于碱性集料，可提高30%~60%。
通过冻融劈裂试验----用两面击实50次的马歇尔试件（试件的孔隙率达6%~8%）在常温水中浸泡20min，真空饱水后放入-18℃冰箱中冷冻16h，然后在60℃水浴中放置24h，完成一次冻融循环。然后在25℃水中浸泡4h后测试其劈裂强度，将此强度与未经冻融循环试件的25℃劈裂强度相比，求出劈裂强度比，依此指标作为沥青混合料的水稳性指标。我们得到抗水损害能力实验结果（间接抗拉强度比，合格值为75%）；
表3.实例1抗水损能力对比
| 组合方式 | 间接抗拉强度比 |
| 酸性石料+沥青 | 83.7% |
| 酸性石料+沥青+传统抗剥落剂 | 91.0% |
| 酸性石料+沥青+界面改性剂 | 98.0% |
| 碱性石料+沥青 | 91.0% |
| 碱性石料+沥青+传统抗剥落剂 | 92.0% |
| 碱性石料+界面改性剂 | 95.0% |
冻融劈裂试验数据表明（表3），对于酸性集料，界面改性剂可以明显提高沥青混合料的抗水损害能力，提升17%～50%；对于碱性集料，略有提升。
通过四点弯曲疲劳试验（如表4所示），在200微应变的试验条件下，在相应的最佳沥青用量的情况下,严格按要求成型试件,采用Cooper疲劳试验机进行四点弯曲疲劳试验，我们得到抗疲劳开裂能力的疲劳寿命实验结果（/次）：
表4.实例1抗疲劳开裂能力对比
| 组合方式 | 疲劳寿命（次） |
| 酸性石料+沥青 | 468352 |
| 酸性石料+沥青+传统抗剥落剂 | 510345 |
| 酸性石料+沥青+界面改性剂 | 612041 |
| 碱性石料+沥青 | 556723 |
| 碱性石料+沥青+传统抗剥落剂 | 572343 |
| 碱性石料+界面改性剂 | 623876 |
疲劳试验数据表明，对于酸性集料，界面改性剂可以明显提高沥青混合料的疲劳寿命，提升30%～100%。对于碱性集料，可提高12%～50%。
总的来说，通过使用界面改性材料和工艺，可多方面改善酸性集料和碱性集料与沥青粘附后的沥青混合料路用性能，尤其对酸性集料的高温稳定性贡献最大，同时还可明显改善沥青混合料的抗疲劳开裂能力与水稳定性。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种集料-沥青的界面改性剂材料，其特征在于：所述界面改性剂材料由以下组分制备得到，所述组分按重量份数计为：
溶剂 20~40
树脂 20~30
偶联剂 5~20
促进剂 3~10
润滑剂 0.5~3
稳定剂 0.5~2
抗氧剂 0.5~2
乳化剂 0.3~2
表面活性剂 0.3~2
加工助剂 5~10；
所述的稳定剂为铅盐类稳定剂；
所述的表面活性剂为两性离子表面改性剂，所述两性离子表面改性剂为卵磷脂、氨基型或甜菜碱型中的一种以上；
所述树脂为水性环氧树脂；
所述的加工助剂为固化剂，所述固化剂为脂肪族胺类二乙烯基三胺 (DETA) 或氨乙基哌嗪。
2.根据权利要求 1 所述的集料-沥青的界面改性剂材料，其特征在于：所述的溶剂为水溶性溶剂，所述水溶性溶剂包括去离子水或酒精中的一种以上。
3.根据权利要求 1 所述的集料-沥青的界面改性剂材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述硅烷偶联剂为 γ- 氨丙基三乙氧基硅烷；所述的促进剂为 928 促进剂。
4.根据权利要求 1 所述的集料 - 沥青的界面改性剂材料，其特征在于：所述的润滑剂为水溶性润滑剂，所述水溶性润滑剂成分包括水、甘油、丙烯乙二醇或三氯蔗糖。
5.根据权利要求 1 所述的集料-沥青的界面改性剂材料，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂 1010、抗氧剂 1076 或抗氧剂 TNP中的一种以上。
6.根据权利要求 1 所述的集料-沥青的界面改性剂材料，其特征在于：所述的乳化剂为***胶、烷基苯磺酸钠中的一种以上。
7.权利要求 1 所述集料-沥青的界面改性剂材料应用于沥青混合料用的集料表面改性。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，改性剂材料通过精细雾化***和高效发泡***将其应用于集料表面。
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