CN104804443A - 一种乳化沥青、其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乳化沥青、其制备方法及应用。以重量份计，本发明所提供的乳化沥青包含下述组份：岩沥青胶结料50～75份、乳化剂0.5～3份、阳离子丁苯胶乳1～10份和水20～40份；其中，岩沥青胶结料以重量百分含量计包含下述组份：岩沥青30～65％、地沟油处理物1～3％、余量为润滑油、润滑油精制抽出油或其混合物。本发明所提供该种乳化沥青通过对胶结料组分的选择，尤其是少量沟油以及阳离子丁苯胶乳的引入，使制备得到的乳化沥青具有更好的粘附性，用作微表处时效果极佳，可解决现有的微表处技术容易发生泛油、高温强度低和低温易开裂等不足之处、明显提高封层的高温稳定性及其低温抗裂性。

Description

一种乳化沥青、其制备方法和应用

技术领域

本发明属于道路工程乳化沥青及其加工技术领域，具体涉及一种用于微表处的复合改性乳化沥青、其制备方法和应用。

背景技术

乳化沥青是沥青和乳化剂在一定工艺作用下，生成水包油或油包水的液态沥青，其将通常高温使用的道路沥青，经过机械搅拌和化学稳定的方法，扩散到水中而液化成常温下粘度很低、流动性很好的一种道路建筑材料。

在众多的道路建设应用中，乳化沥青提供了一种比热沥青更为安全、节能和环保的***，其可以常温使用，也可以和冷、潮湿的石料一起使用，避免了高温操作、加热和有害物质排放。乳化沥青主要用于道路的升级与养护，如石屑封层，还有多种独特的、其它沥青材料不可替代的应用，如冷拌料、稀浆封层，乳化沥青亦可用于新建道路施工，如粘层油、透层油等。乳化沥青是稀浆封层混合料的粘结材料，其质量的好坏直接影响稀浆封层的质量。由于乳化沥青具有节能、环保等优点,乳化沥青的应用将越来越多地得到人们的广泛关注。

微表处是指应用具有一定级配的石屑或砂、填料(水泥、石灰、粉煤灰、石粉等)与聚合物改性乳化沥青、外掺剂和水，按一定比例拌制成流动型混合料，再均匀洒布于路面上的封层技术，微表处技术对于乳化沥青本身的稳定性、以及经微表处铺筑后的路面在低温环境或高温环境中的抗裂、抗变型性能方面具有较高的要求，因而亟待寻找在微表处技术中性能表现优越的新型复合乳化沥青。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种高温抗变形能力强和低温抗裂性能好的复合乳化沥青。

本发明的另一个目的在于提供上述乳化沥青的制备方法。

本发明的还一个目的在于提供上述乳化沥青的应用。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式首先提供了一种乳化沥青，以重量份计，该种乳化沥青包含下述组份：岩沥青胶结料50～75份、乳化剂0.5～3份、改性剂SBR胶乳1～10份、水20～40份；其中，所述岩沥青胶结料以重量百分含量计包含下述组份：岩沥青30～65％、地沟油处理物1～3％、余量为润滑油、润滑油精制抽出油或其混合物。本发明的实施方式所提供的乳化沥青路用性能优良，可解决微表处易泛油、高温强度低和低温易开裂的技术缺陷；该复合改性岩沥青乳化沥青用于微表处时可以明显提高封层高温稳定性及其低温抗裂性，具有很好的应用前景。

优选地，本发明的实施方式所提供的乳化沥青的组成成份中，地沟油处理物以下述方法制备得到：将地沟油和温度为90～95℃的水加入处理罐中，所述水的质量为所述地沟油质量的18～22％，在60～80转/分钟的转速下搅拌15～25分钟，静置分层，使油脂中的杂质混合物分散在水中形成分液层，从处理罐的罐底排出下层沉淀(即杂质混合物)，对罐内剩余物除去水分，即得到所述地沟油处理物。本发明的实施方式中所使用的地沟油可以为回收的食用油、反复使用的炸油、或下水道中的油腻漂浮物。实验证明，少量地沟油的加入，使得本发明的实施方式所制备得到的乳化沥青具有更好的粘附性，能更好地防止铺筑后的沥青路面出现水损害、松散、剥落等病害及车辙。

优选地，本发明的实施方式所提供的乳化沥青的组成成份中，以重量份计包含乳化剂1.0～2.5份，且乳化剂的种类优选为美国MeadWestvaco公司生产的MQK-1D乳化剂，在本发明的实施方式中使用该种乳化剂，不仅能提高最后制备得到的乳化沥青性能的稳定性，而且乳化效果更佳。

优选地，本发明的实施方式所提供的乳化沥青的组成成份中，以重量份计包含阳离子丁苯胶乳3～8份。阳离子丁苯胶乳即为改性剂SBR胶乳，在本发明的实施方式中，改性剂SBR胶乳优选使用美国MeadWestvaco公司生产的PC1468。阳离子丁苯胶乳的加入，能改善本发明沥青的低温性能，防止路面低温开裂。

优选地，本发明的实施方式所提供的乳化沥青的组成成份中，岩沥青交结料中所包含的岩沥青，可采用商业化的岩沥青产品，如山东高速青川天然沥青开发有限公司的NES岩沥青，针入度为2dmm，软化点大于195℃，灰分含量5％。

优选地，本发明的实施方式所提供的乳化沥青的组成成份中，润滑油、润滑油精制抽出油或其混合物中，在40℃下的粘度为0.5～7Pa.S，且芳香分的质量百分含量为35～90％；进一步优选地，在40℃下的粘度为0.5～7Pa.S，芳香分的质量百分含量为55～90％。

此外，上述的润滑油由原油或植物油蒸馏得到、润滑油精制抽出油由溶剂提取前述润滑油得到。进一步优选地，该种润滑油精制抽出油由溶剂提取脱沥青油得到，其中，脱沥青油由原油蒸馏后除去沥青质得到(即Bright-Stock抽出油)，用于提取的溶剂可以为苯酚、N－甲基吡咯烷酮、液态二氧化硫或糠醛，所述Bright-Stock抽出油中芳香分的质量百分含量优选为65～90％。

需要补充说明的是：上述润滑油、润滑油精制抽出油或其混合物是指以下几种情况之一：一种润滑油或多种润滑油的混合物；一种润滑油精制抽出油或多种润滑油精制抽出油的混合物；一种或多种润滑油和一种或多种润滑油精制抽出油的混合物。

满足前述条件的润滑油、润滑油精制抽出油或其混合物可经由商业途径获得，或将商业途径的润滑剂调和获得，如东营孚润达化工有限公司的商品名为芳烃油的润滑油；中海沥青(滨州)公司的商品名为抽出油2#的润滑油精制抽出油；台湾中油股份有限公司的商品名为國光牌橡膠軟化油的润滑油等。

本发明的实施方式同时提供上述乳化沥青的制备方法，包含下述步骤：

(1)制备岩沥青胶结料：将润滑油、润滑油精制抽出油或其混合物加热到150～190℃，按照下述重量百分含量配比加入岩沥青和地沟油处理物：岩沥青30～65％、地沟油处理物1～3％、余量为润滑油、润滑油精制抽出油或其混合物；搅拌混合0.5～3小时，制得所述岩沥青胶结料；

(2)制备皂液：按照下述重量份配比将乳化剂、阳离子丁苯胶乳和水混合，加入盐酸溶液调节PH值至1.8～2.2，搅拌均匀，加热至45～90℃；

(3)取步骤(1)中制备的岩沥青胶结料和步骤(2)中制备的皂液混合，并使岩沥青胶结料的温度T1和皂液的温度T2满足：T1+T2≤200℃，在乳化设备中进行乳化，制得乳化沥青；

其中，上述岩沥青胶结料、乳化剂、阳离子丁苯胶乳和水的重量份配比为：岩沥青胶结料50～75份、乳化剂0.5～3份、阳离子丁苯胶乳1～10份、水20～40份。

上述制备过程中所使用的乳化设备可以为常用的胶体磨或均化器等，乳化沥青的配制和生产过程方便易行，且乳化效果极好。

本发明的实施方式还提供上述乳化沥青的应用，具体来说，将乳化沥青与石料混合后用于铺筑铺筑微表处路面，其中，乳化沥青的重量为石料重量的7～14％。

本发明的实施方式所提供的乳化沥青路用性能优良，可以提高石料与沥青的粘附性，用作微表处时效果极佳，可解决微表处易泛油、高温强度低和低温易开裂的技术问题、明显提高封层高温稳定性及其低温抗裂性，具有很好的应用前景。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

实施例1～5岩沥青胶结料的制备及性能检测

实施例1～5中所用到的组份如下：

地沟油处理物：将地沟油和温度为90～95℃的水加入处理罐中，水的质量为地沟油质量的18～22％，在60～80转/分钟的转速下搅拌15～25分钟，静置分层，从处理罐的罐底排出下层沉淀，除去水分，即制得地沟油处理物。本实施方式中所使用的地沟油可以为回收的食用油、反复使用的炸油、或下水道中的油腻漂浮物。

润滑油精制抽出油：台湾中油股份有限公司生产，商品名：國光牌橡膠軟化油，40℃粘度3.1Pa.S，闪点：253℃，芳香分含量：74.7wt％，15℃密度：0.94g/cm³。

岩沥青，山东高速青川天然沥青开发有限公司的NES岩沥青，针入度为2dmm，软化点大于195℃，灰分含量5％。

将润滑油精制抽出油加热到175℃，然后按照下表1中所示的重量百分含量比例加入岩沥青和地沟油处理物，并采用搅拌器以200转/分钟的转速进行搅拌180分钟，制得岩沥青胶结料。

此外，增设对比试验例，对比试验例中制备岩沥青胶结料的组成成份的物质来源与实施例1～5相同，各组分的含量配比也记载在下表1中。

采用中国交通部标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000标准规定的检测方法对实施例1～5以及对比试验例中所制备的岩沥青胶结料进行性能检测，具体检测方法简述如下：将岩沥青胶结料与集料进行混合料马歇尔试件与车辙试件成型，其中50％重量份石料4.75～9.5mm玄武岩石料、10％重量份2.363～4.75mm石灰岩石料、32％重量份0～2.36mm石灰岩，混合料中胶结料占混合料的总重量为4.6％。混合料的成型方法依照中国交通部标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000规定的标准方法进行，其中混合料的拌和温度为160℃，成型温度为145℃，马歇尔击实次数为双面击实75次，车辙试件碾压成型次数为12次。并依照中国交通部标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000规定的标准方法测试其沥青混合料车辙试验动稳定度、沥青混合料冻融劈裂试验残留强度比及空隙率。检测结果见下表1所示。

表1

      

      

从表1可以看出，对比实验例与实施例2的差别仅在于不添加地沟油，但其沥青混合料空隙率比实施例2大一倍，表明其施工性能差；沥青混合料车辙试验动稳定度仅为实施例2的三分之一，表明其高温性能差；沥青混合料冻融劈裂试验残留强度比仅有67％，而其实施例2的可以达到85％，可见地沟油的加入对提高混合料的粘附性有预料不到的提高效果。

实施例6～10岩沥青胶结料的制备及性能检测

在实施例1～5所制备的岩沥青胶结料的基础上，将胶结料加热到125℃，使之呈完全熔化状态，加以搅拌使其混和均匀。向水中加入MeadWestvaco公司生产的MQK-1D乳化剂，和改性剂SBR胶乳，并加入盐酸溶液调节酸值，使溶液PH＝2.1，搅拌均匀，并升温至60℃，制备得到皂液。将上述熔化状态的岩沥青胶结料和皂液混合，通过胶体磨研磨1～3遍，即制备得到乳化沥青。上述制备过程中，各物质组份的用量配比见下表2。

对实施例6～10所制备的乳化沥青做性能检测，测试方法如下：1、蒸发残留物软化点，℃：ASTM D36、中国T0606—2000；2、蒸发残留物粘度，Pa.s：中国T0625—2000；3、蒸发残留物BBR指标S,Mpa、m:AASHTO：TP1－98；4、蒸发残留物DSR指标G*/sinδ，Pa:AASHTO TP5-93。检测结果也记载在下表2中。

表2

      

      

由表2可以看出：实施例6、7、8、9、10的软化点、60℃粘度和DSR指标均优异，说明本发明的复合改性岩沥青乳化沥青具有较好的高温性能。同时，实施例6、7、8、9、10的-12℃BBR指标均满足SHRP沥青路面低温性能规范AASHTO MP1：S<300Mpa，m>0.3，说明本发明的实施例不仅高温性能好，且低温性能也好。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种乳化沥青，其特征在于，以重量份计包含下述组份：

其中，所述岩沥青胶结料以重量百分含量计包含下述组份：

岩沥青                              30～65％、

地沟油处理物                        1～3％、

润滑油、润滑油精制抽出油或其混合物  余量。

2.根据权利要求1所述的乳化沥青，其特征在于，所述地沟油处理物以下述方法制备得到：将地沟油和温度为90～95℃的水加入处理罐中，所述水的质量为所述地沟油质量的18～22％，在60～80转/分钟的转速下搅拌15～25分钟，静置分层，从所述处理罐的罐底将下层沉淀排出后，对罐内剩余物去除水分，即制得所述地沟油处理物。

3.根据权利要求1所述的乳化沥青，其特征在于，以重量份计包含乳化剂1.0～2.5份。

4.根据权利要求1所述的乳化沥青，其特征在于，以重量份计包含阳离子丁苯胶乳3～8份。

5.根据权利要求1所述的乳化沥青，其特征在于，所述岩沥青的针入度在5dmm以下，软化点在190℃以上，灰分含量在10％以下。

6.根据权利要求1所述的乳化沥青，其特征在于，所述润滑油、润滑油精制抽出油或其混合物在40℃下的粘度为0.5～7Pa.S，且所含芳香分的质量百分含量为35～90％。

7.根据权利要求1所述的乳化沥青，其特征在于，所述润滑油由原油或植物油蒸馏得到；所述润滑油精制抽出油由溶剂提取所述润滑油得到，所述溶剂为苯酚、N－甲基吡咯烷酮、液态二氧化硫或糠醛。

8.根据权利要求7所述的乳化沥青，其特征在于，所述润滑油为脱沥青油，所述脱沥青油由原油蒸馏后除去沥青质得到。

9.权利要求1所述的乳化沥青的制备方法，其特征在于，包含下述步骤：

(1)制备岩沥青胶结料：将润滑油、润滑油精制抽出油或其混合物加热到150～190℃，按照下述重量百分含量配比加入岩沥青和地沟油处理物：岩沥青30～65％、地沟油处理物1～3％、余量为润滑油、润滑油精制抽出油或其混合物；搅拌混合0.5～3小时，制得所述岩沥青胶结料；

(2)制备皂液：将乳化剂、阳离子丁苯胶乳和水混合，加入盐酸溶液调节PH值至1.8～2.2，搅拌均匀，加热至45～90℃；

(3)取步骤(1)中制备的岩沥青胶结料和步骤(2)中制备的皂液混合，并使所述岩沥青胶结料的温度T1和所述皂液的温度T2满足：T1+T2≤200℃，在乳化设备中进行乳化，制得所述乳化沥青；

其中，所述岩沥青胶结料、乳化剂、阳离子丁苯胶乳和水的重量份配比为：岩沥青胶结料50～75份、乳化剂0.5～3份、阳离子丁苯胶乳1～10份、水20～40份。

10.权利要求1所述的乳化沥青的应用，其特征在于：所述乳化沥青与石料混合后用于铺筑微表处路面，其中，所述乳化沥青的重量为石料重量的7～14％。