CN105802267A - 不粘轮乳化沥青、制备方法、施工工艺及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了不粘轮乳化沥青、制备方法、施工工艺及其应用，所述乳化沥青包括占其总质量百分比的下列各组分：40％‑60％硬质沥青，0‑5％聚合物改性剂，0.3％‑3％沥青乳化剂，0‑1％增稠剂，酸碱调节剂和水补足到100％；制备方法：先将聚合物改性剂、沥青乳化剂以及增稠剂加入水中，调节pH值，配成皂液，然后将硬质沥青加热至150℃‑160℃，和皂液一起经胶体磨高速剪切，得到乳化沥青,乳化工艺简单实用。该乳化沥青作为道路粘层油使用时，具有不粘轮的效果，避免了施工设备、运输车辆对粘层的破坏，提高了施工效率，也起到了避免污染环境的作用。而且其粘结强度强于普通乳化沥青，高温性能也很好，提高了路面的耐久性。

Description

不粘轮乳化沥青、制备方法、施工工艺及其应用
技术领域
本发明涉及道路材料领域，具体的涉及用于新建或养护路面中结构层之间粘结层的一种不粘轮乳化沥青、制备方法、施工工艺及其应用。
背景技术
在路面工程施工过程中，相邻结构层间通常采用撒布粘层材料的工艺，作用在于使上、下沥青层或沥青层与构造物完全粘结成一个整体，促使层与层之间形成整体的受力结构，从而减少由交通荷载引起的层间结构脱位和侧移，减少路面病害的发生，提高路面耐久性。
但是，在实际工程施工中，导致层间粘结效果不佳的一个重要原因在于，现有的粘层乳化沥青在洒布后，即使已经完全破乳成膜，依然常常被施工车辆的车轮碾压后带走，造成粘结层材料的损失，降低粘结效果，同时粘走的乳化沥青也对周边环境造成污染。另外，现有的粘层乳化沥青破乳时间长，在撒布后，施工单位通常会等待数小时，才能允许摊铺车辆进场进行混合料的摊铺，导致施工效率降低。
公开号为CN104403335A的中国专利提到了一种粘层乳化沥青的制备，其也可以达到快凝、不粘轮的效果，但是其制备过程需要将沥青加热到170℃-175℃，然后将改性剂和促乳化添加剂加入沥青中，且需要搅拌均匀，然后再进行乳化。
发明内容
针对上述现有粘层乳化沥青所存在的易粘轮，粘结力强度不够，以及破乳速度慢而引起的施工效率低等问题，本发明的目的之一在于提供一种不粘轮、快凝、改善粘结强度的粘层乳化沥青。
本发明的目的之二在于提供一种用于制备上述乳化沥青的制备方法。
本发明的目的之三在于提供一种上述乳化沥青的应用。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明的不粘轮乳化沥青，包括占其总质量百分比的下列各组分：40％-60％硬质沥青，0-5％聚合物改性剂，0.3％-3％沥青乳化剂，0-1％增稠剂，酸碱调节剂和水补足到100％。
进一步，所述的硬质沥青采用石油沥青，且沥青针入度为5dmm～30dmm。
进一步，所述的聚合物改性剂为纯丙乳液、醋丙乳液、苯丙乳液、聚氨酯乳液、硅丙乳液、聚醋酸乙烯乳液、醋酸乙烯－乙烯共聚乳液(EVA乳液)、氯丁胶乳中的任一种，或由上述各乳液中二种或二种以上以任意比例混合形成。
进一步，所述的沥青乳化剂为快裂型沥青乳化剂、中裂型沥青乳化剂或慢裂型沥青乳化剂中一种或二种以上以任意比例混合形成。
进一步，所述的沥青乳化剂为阳离子沥青乳化剂、非离子沥青乳化剂或阴离子沥青乳化剂中任一种，或阳离子沥青乳化剂和其它阳离子沥青乳化剂或非离子沥青乳化剂以任意比例混合形成，或阴离子沥青乳化剂和其它阴离子沥青乳化剂或非离子沥青乳化剂以任意比例混合形成。
进一步，所述的增稠剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇或改性淀粉中的一种。
进一步，所述的酸碱调节剂为盐酸、磷酸、硫酸、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种。
一种不粘轮乳化沥青的制备方法，步骤如下：
(1)将沥青乳化剂溶于50℃-60℃热水，再将聚合物改性剂和增稠剂加入水中，搅拌均匀并调节pH值，配成皂液；
(2)将硬质沥青加热至150℃-160℃；以及
(3)将硬质沥青和皂液一起经胶体磨高速剪切，得到乳化沥青。
所述不粘轮乳化沥青的一种施工工艺，其洒布温度在室温到80℃之间，如果使用慢裂乳化剂，需要达到快速破乳、表干，可以在70-80℃保温洒布，15-20分钟时间内可以破乳、表干。
更进一步的，洒布量在0.4～0.6Kg/m2，即可达到不粘轮、改善粘结强度的作用；如果加大洒布量到0.6～1.2Kg/m2，还可以填补下面层微小裂缝，延缓反射裂缝产生。
所述乳化沥青作为沥青路面层间或水泥路面加铺沥青层间的粘结层的应用。
本发明采用了易成膜的聚合物改性剂，在常温下(＜60℃)，可以在喷洒后的乳化沥青液面快速成膜，并形成网状结构，吸附并封锁沥青中的轻质成分，提高界面增强力，从而降低沥青对轮胎的粘附。而在高温下(＞120℃)，粘结层会被热沥青混合料软化，恢复粘结力。而且改性剂可以直接加入到皂液中，操作方便，另外改性剂的添加比例也不高。
本发明采用的硬质沥青一般条件下乳化困难，但将加热温度升至150℃-160℃可以乳化。
本发明采用的沥青乳化剂除了快裂和中裂型沥青乳化剂，还可以采用慢裂型沥青乳化剂，其含有辅助分散的组分，更有利于乳化沥青的分散性和储存稳定性，如果需要达到快速破乳、表干，可以在70-80℃保温洒布，一般15分钟内可以破乳、表干，通过温度控制破乳，可调控性强。
采用本发明会产生如下有益效果：
1)生产工艺、施工工艺方便使用；以及
2)具有不粘轮的特性，避免了施工车辆对粘层材料的破坏，改善了粘结效率和粘结强度，也提高了路面的耐久性。
附图说明
图1是对本发明的表干后采用车辆碾压测试图。
图2是现有的粘层乳化沥青经图1的方法测试后的状态图。
图3是本发明的实施例1的不粘轮乳化沥青经图1的方法测试后的状态图。
图4是本发明的实施例2的不粘轮乳化沥青经图1的方法测试后的状态图。
图5是对本发明的不粘轮乳化沥青进行斜向剪切试验图。
图6图5所述的实验后的不粘轮乳化沥青的产品图片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作详细描述。
本发明的不粘轮乳化沥青，包括占其总质量百分比的下列各组分：40％-60％硬质沥青，0-5％聚合物改性剂，0.3％-3％沥青乳化剂，0-1％增稠剂，酸碱调节剂和水补足到100％。
针对上述的实施方案内容，若如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中
本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。
一、制备实施例
实施例1
材料选取：30号石油沥青作为硬质沥青；选用德国巴斯夫公司生产的聚丙烯酸酯乳液AcronalA378(固含量61～63％)作为改性剂；沥青乳化剂选用上海龙孚材料技术有限公司生产的阳离子型慢裂沥青乳化剂EM-560；增稠剂选用上海龙孚材料技术有限公司的羟乙基纤维素CL-12；酸碱调节剂选用浓度为36％的浓盐酸。上述各材料及水按如下重量称取：
皂液配制：将EM-560溶于约30kg50℃-60℃热水，搅拌至溶解，再将改性剂AcronalA378和增稠剂CL-12加入水中，搅拌均匀，用浓盐酸调节pH值至2.0-2.5，然后加剩余的热水，补足到整体溶液重量为45kg,即配成皂液并保温在60℃烘箱。
乳化沥青配制：将30号石油沥青加热至150℃-160℃，与上述配制好的60℃皂液在胶体磨中充分混合乳化，制得不粘轮乳化沥青，并将制备好的乳化沥青置于80℃烘箱保温备用。
实施例2
材料选取：20号石油沥青作为硬质沥青；选用上海赛福化工发展有限公司生产的丙烯酸酯乳液LFE01(固含量50％)作为改性剂；沥青乳化剂选用上海龙孚材料技术有限公司生产的阳离子型中裂沥青乳化剂EM-310和阳离子型慢裂沥青乳化剂EM-560；增稠剂选用上海龙孚材料技术有限公司的羟乙基纤维素CL-12；酸碱调节剂选用浓度为36％的浓盐酸。上述各材料及水按如下重量称取：
皂液配制：将EM-310和EM-560溶于约30kg50℃-60℃热水，搅拌至溶解，再将改性剂LFE01和增稠剂CL-12加入水中，搅拌均匀，用浓盐酸调节pH值至2.0-2.5，然后加剩余的热水，补足到整体溶液重量为50kg,即配成皂液并保温在60℃烘箱。
乳化沥青配制：将20号石油沥青加热至160℃，与上述配制好的60℃皂液在胶体磨中充分混合乳化，制得不粘轮乳化沥青，并将制备好的乳化沥青置于70℃烘箱保温备用。
实施例3
材料选取：10号石油沥青作为硬质沥青；选用德国巴斯夫公司生产的苯丙乳液AcronalS400Fap(固含量57％)作为改性剂；沥青乳化剂选用上海龙孚材料技术有限公司生产的阴离子型慢裂沥青乳化剂EM-580；增稠剂选用上海龙孚材料技术有限公司的羟乙基纤维素CL-12；酸碱调节剂选用氢氧化钠。上述各材料及水按如下重量称取：
皂液配制：将EM-580溶于约30kg50℃-60℃热水，搅拌至溶解，再将改性剂AcronalS400Fap和增稠剂CL-12加入水中，搅拌均匀，用氢氧化钠调节pH值至10.5-11，然后加剩余的热水，补足到整体溶液重量为60kg,即配成皂液并保温在60℃烘箱。
乳化沥青配制：将10号石油沥青加热至160℃，与上述配制好的60℃皂液在胶体磨中充分混合乳化，制得不粘轮乳化沥青，并将制备好的乳化沥青置于70℃烘箱保温备用。
二、应用实施例
实施例1
将上述制备实施例1所得不粘轮乳化沥青用于沥青路面层间的粘层洒布，乳化沥青温度保温在80℃，按照洒布量为0.6Kg/m2，洒布于沥青路面，并与普通乳化沥青进行对比。其中表干实验见表1，在气温为30℃，本实施例所得不粘轮乳化沥青在15分钟内即破乳、表干，而且不粘手。而普通粘层乳化沥青则需要近40分钟才表干，而且容易沾手。
表干后采用车辆碾压测试，使车辆轮胎首先通过粘结层随即碾压空白纸张，由此评价乳化沥青的抑制黏附效果，由图1可见，普通粘层乳化沥青容易黏附车轮，而且沥青粘带纸张破碎，而本实施例所得不粘轮乳化沥青则无黏附现象。
实施例2
将上述制备实施例2所得不粘轮乳化沥青用于沥青路面层间的粘层洒布，乳化沥青温度保温在70℃，按照洒布量为0.6Kg/m2，洒布于沥青路面，并与普通乳化沥青进行对比。其中表干实验见表1，在气温为30℃，本实施例所得不粘轮乳化沥青在15分钟内即破乳、表干，而且不粘手。而普通粘层乳化沥青则需要近40分钟才表干，而且容易沾手。
表干后采用车辆碾压测试(参见图1)，使车辆轮胎首先通过粘结层随即碾压空白纸张，由此评价乳化沥青的抑制黏附效果，实验后发现：普通粘层乳化沥青容易黏附车轮，而且沥青粘带纸张破碎(见图2)，而本实施例所得不粘轮乳化沥青则无黏附现象(参见图3、图4)。
表1表干试验对比测试表
品种 5min 10min 15min 20min 30min 40min
普通粘层乳化沥青 湿、黏附 湿、黏附 湿、黏附 湿、黏附 湿、黏附 表干
实施例1 湿、黏附 湿、黏附 表干 — — —
实施例2 湿、黏附 湿、黏附 表干 — — —
另外分别对实施例1～2中形成的不粘轮乳化沥青进行斜向剪切试验，剪切角度为45度，模拟道路交通荷载作用下受力条件，检验粘结层抵抗由行车荷载水平力产生的剪切应力的能力。考虑到本发明主要针对养护工艺需求，因此级配类型选择ECA-10易密实超薄沥青混凝土、常规改性AC-13沥青混凝土，试验测试图片如图5、图6所示的斜剪对比测试图。
为尽可能反映粘结层实际工作状况，模拟现场施工过程，按照“预制下面层车辙板一涂刷粘结层一碾压上层沥青混凝土一切割试件”的顺序，车辙板成型后用双面锯切割成50mmX50mm×60mm的试件，分别开展0℃、25℃、50℃三个温度试验，斜剪试验结果如表2所示。
表2剪切试验结果表
由上述实验及比较结果可见，本发明的不粘轮乳化沥青的粘结强度强于普通乳化沥青；且其特点是随温度升高强度降低幅度小，试验温度升高至50℃时，其剪切强度成倍于普通乳化沥青粘结层，具有优异的层间粘结性能，达到了显著的技术效果，效果也是意想不到的。
本发明的不粘轮乳化沥青破乳成型后强度大、受温度影响小，可大量喷洒而不必担心加铺层出现泛油病害；加大喷洒量(0.6～1.2Kg/m2)后在路面形成硬质涂层，乳液渗入路面微小裂缝，封闭空隙，延缓裂缝发展；尤其适用于路面出现微裂缝(＜2mm)，有裂缝发展趋势，但不适宜采用铣刨处理的病害情况；厚质喷洒与加铺热拌沥青混凝土工艺相结合，可以大幅度延长路面使用寿命。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (11)

1.不粘轮乳化沥青，其特征在于，所述乳化沥青包括占其总质量百分比的下列各组分：40％-60％硬质沥青，0-5％聚合物改性剂，0.3％-3％沥青乳化剂，0-1％增稠剂，酸碱调节剂和水补足到100％。
2.根据权利要求1所述的不粘轮乳化沥青，其特征在于，所述的硬质沥青采用石油沥青，且沥青针入度为5dmm～30dmm。
3.根据权利要求1所述的不粘轮乳化沥青，其特征在于，所述的聚合物改性剂为纯丙乳液、醋丙乳液、苯丙乳液、聚氨酯乳液、硅丙乳液、聚醋酸乙烯乳液、醋酸乙烯－乙烯共聚乳液(EVA乳液)、氯丁胶乳中的任一种，或由上述各乳液中二种或二种以上以任意比例混合形成。
4.根据权利要求1所述的不粘轮乳化沥青，其特征在于，所述的沥青乳化剂为快裂型沥青乳化剂、中裂型沥青乳化剂或慢裂型沥青乳化剂中一种或二种以上以任意比例混合形成。
5.根据权利要求4所述的不粘轮乳化沥青，其特征在于，所述的沥青乳化剂为阳离子沥青乳化剂、非离子沥青乳化剂或阴离子沥青乳化剂中任一种，或阳离子沥青乳化剂和其它阳离子沥青乳化剂或非离子沥青乳化剂以任意比例混合形成，或阴离子沥青乳化剂和其它阴离子沥青乳化剂或非离子沥青乳化剂以任意比例混合形成。
6.根据权利要求1所述的不粘轮乳化沥青，其特征在于，所述的增稠剂为甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯醇或改性淀粉中的任一种。
7.根据权利要求1所述的不粘轮乳化沥青，其特征在于，所述的酸碱调节剂为盐酸、磷酸、硫酸、氢氧化钠或氢氧化钾中的任一种。
8.根据权利要求1到7任一所述的不粘轮乳化沥青的制备方法，其特征在于，所述制备方法包含如下步骤：
(1)将沥青乳化剂溶于50℃-60℃热水，再将聚合物改性剂和增稠剂加入水中，搅拌均匀并调节pH值，配成皂液；
(2)将硬质沥青加热至150℃-160℃；以及
(3)将硬质沥青和皂液一起经胶体磨高速剪切，得到乳化沥青。
9.根据权利要求1-7任一所述的不粘轮乳化沥青的施工工艺，其特征在于，其洒布温度在室温到80℃之间；如果使用慢裂乳化剂，需要达到快速破乳、表干，在70-80℃保温洒布。
10.根据权利要求9所述的不粘轮乳化沥青的施工工艺，其特征在于，更进一步的，一般洒布量在0.4～0.6Kg/m2，即可达到不粘轮、改善粘结强度的作用；如果加大洒布量到0.6～1.2Kg/m2，还可以填补下面层微小裂缝，延缓反射裂缝产生。
11.根据权利要求1-7任一所述的不粘轮乳化沥青的应用，其特征在于，所述乳化沥青作为沥青路面层间或水泥路面加铺沥青层间的粘结层的应用。
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