CN105860439B - 一种用于处治路面离析的材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于处治路面离析的材料，包括以下重量份数的组分：水性环氧树脂乳液30～60份；阳离子乳化沥青20～50份；水性固化剂10～30份。本发明提供的用于处治路面离析的材料在使用过程中不会出现泛油现象，且常温下为液态、粘度低、流动性好，具有合理的可操作时间。本发明利用乳液良好的流动性，使乳液下渗并破乳后填充离析部位的空隙，材料下渗后与结构层具有良好的粘结，自身强度好，从而达到层间粘结作用，实现对离析部位的“上封下堵，适当补强”的目的。此外，本发明提供的用于处治路面离析的材料的固化物具有较好的热稳定性，固化物起始热失重温度可达300℃；接触角可达113°；乳化沥青蒸发残留物接触角不足99°。

Description

一种用于处治路面离析的材料
技术领域
本发明涉及路面修补材料技术领域，特别涉及一种用于处治路面离析的材料。
背景技术
沥青路面离析是指路面某一区域内沥青混合料主要性质的不均匀，包括沥青含量、级配组成、外掺剂含量以及路面的空隙率等，从而加速了沥青路面的损害。高速公路沥青路面的一些早期损坏，如由水损害造成的网裂、形变和坑洞、局部严重辙槽、局部泛油、横向裂缝多和新铺沥青路面的构造深度不均等等，都与沥青混合料的离析相关。
路面离析产生于各施工过程，离析部位强度低、易渗水，严重影响路面的使用耐久性，离析严重时路面使用寿命减少50％以上。近年来沥青路面普遍采用骨架密实型混合料，使得路面离析现象更为普遍、离析程度更为严重。
目前现有技术中对于路面离析处治，一般采取洒布乳化沥青、铣刨等措施，但其处治效果非常有限，尤其是采取洒布乳化沥青措施后使用初期会出现泛油的现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于处治路面离析的材料，本发明提供的用于处治路面离析的材料使用后不会出现泛油现象。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种用于处治路面离析的材料，包括以下重量份数的组分：
水性环氧树脂乳液 30～60份；
阳离子乳化沥青 20～50份；
水性固化剂 10～30份。
优选的，所述水性环氧树脂乳液包括双酚A环氧树脂、复配乳化剂和水；
所述双酚A环氧树脂、复配乳化剂和水的质量比为(5～25):(5～25):(60～95)。
优选的，所述复配乳化剂包括烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵；
所述烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵的质量比为(1～5):1。
优选的，所述水性环氧树脂乳液的制备方法包括如下步骤：
对双酚A环氧树脂进行软化处理；
将所述软化处理后的双酚A环氧树脂与复配乳化剂和水进行乳化处理，得到水性环氧树脂乳液。
优选的，所述软化处理的温度为25～35℃。
优选的，所述乳化处理的温度为60～80℃；
所述乳化处理的时间为20～40分钟。
优选的，所述阳离子乳化沥青包括沥青、阳离子沥青乳化剂和水；
所述沥青、阳离子沥青乳化剂和水的质量比为(30～70):(1～5):(30～60)。
优选的，所述阳离子沥青乳化剂的制备方法包括如下步骤：
使棉籽油在水中进行水解反应，得到混合脂肪酸；
将所述混合脂肪酸和马来酸反应得到三羧酸类中间体；
将所述三羧酸类中间体和多乙烯多胺反应得到阳离子沥青乳化剂。
优选的，所述水解反应的温度为250～300℃；
所述水解反应的时间为10～60分钟；
所述棉籽油和水的体积比为1:(2～5)。
本发明提供了一种用于处治路面离析的材料，包括以下重量份数的组分：水性环氧树脂乳液30～60份；阳离子乳化沥青20～50份；水性固化剂10～30份。本发明提供的用于处治路面离析的材料虽然含有高含量的沥青，但是所用组分水性环氧乳化沥青具有超强的黏结力、良好的水性和易性以及优越的高温稳定性在使用过程中不会出现泛油现象，且常温下为液态、粘度低、流动性好，具有合理的可操作时间。本发明利用乳液良好的流动性，使乳液下渗并破乳后填充离析部位的空隙，材料下渗后与结构层具有良好的粘结，自身强度好，从而达到层间粘结作用，实现对离析部位的“上封下堵，适当补强”的目的。此外，本发明提供的用于处治路面离析的材料的固化物具有较好的热稳定性，固化物起始热失重温度可达300℃；接触角可达113°；乳化沥青蒸发残留物接触角不足99°。
由试验结果可知，经本申请提供的用于处治路面离析的材料处治之后的路面的空隙率明显减小，中度、重度离析试件渗水系数、水稳定性可满足规范要求；马歇尔稳定度可提高25％～35％(中度离析)或40％～55％(重度离析)、劈裂抗拉强度至少可提高10％、抗压强度至少可提高10％～15％；动稳定度可提高10％～30％(中度离析)或50％～70％(重度离析)，抗剪强度可提高约25％，较处治前的离析路面，更接近未离析路面的技术要求。处治后的离析路面可以延长使用年限至少1.6年～2年，且减少了养护阻塞交通问题。
具体实施方式
本发明提供了一种用于处治路面离析的材料，包括以下重量份数的组分：
水性环氧树脂乳液 30～60份；
阳离子乳化沥青 20～50份；
水性固化剂 10～30份。
本发明提供的用于处治路面离析的材料包含30～60份水性环氧树脂乳液，优选为40～50份，更优选为42～48份。
在本发明中，所述水性环氧树脂乳液优选包括双酚A环氧树脂、复配乳化剂和水。在本发明中，所述双酚A环氧树脂、复配乳化剂和水的质量比优选为(5～25):(5～25):(60～95)，更优选为(10～20):(9～20):(65～90)，最优选为(11～18):(11～18):(70～80)。
在本发明中，所述双酚A环氧树脂具体为产品型号为E-44或E-51的双酚A环氧树脂。
在本发明中，所述复配乳化剂优选包括烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵；所述烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵的质量比优选为(1～5):1，具体的可以为1:1、2:1、3:1、4:1或5:1。
本发明对所述双酚A环氧树脂、烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的双酚A环氧树脂、烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵的市售商品即可。
本发明对所述水没有特殊要求，具体的可以为去离子水、纯净水或者蒸馏水。
在本发明中，所述水性环氧树脂乳液的制备方法优选包括如下步骤：
对双酚A环氧树脂进行软化处理；
将所述软化处理后的双酚A环氧树脂与复配乳化剂和水进行乳化处理，得到水性环氧树脂乳液。
本发明对双酚A环氧树脂进行软化处理，得到软化的双酚A环氧树脂。在本发明中，所述软化处理的温度优选为25～35℃，更优选为28～33℃，最优选为30～31℃。本发明对所述软化处理的时间没有特殊要求，能够使得所述双酚A环氧树脂软化即可，大约为1分钟左右。在本发明中，所述软化处理优选在搅拌的条件下进行，以使得双酚A环氧树脂受热均匀，加速软化过程。
得到所述软化的双酚A环氧树脂后，本发明将所述软化处理后的双酚A环氧树脂与复配乳化剂和水进行乳化处理，得到水性环氧树脂乳液。本发明对所述双酚A环氧树脂、复配乳化剂和水的混合顺序没有特殊要求，可以按照任意顺序进行混合。本发明优选将水加入双酚A环氧树脂和复配乳化剂的混合物中。在本发明中，所述水优选为60～80℃的热水，更优选为65～75℃，最优选为68～72℃。
在本发明中，所述乳化处理的温度优选为60～80℃，更优选为65～75℃，最优选为68～72℃；所述乳化处理的时间优选为20～40分钟，更优选为25～35分钟，最优选为26～33分钟。
本发明提供的用于处治路面离析的材料包含20～50份的阳离子乳化沥青，更优选为25～45份，最优选为30～40份。
在本发明中，所述阳离子乳化沥青优选包括沥青、阳离子沥青乳化剂和水。在本发明中，所述沥青、阳离子沥青乳化剂和水的质量比优选为(30～70):(1～5):(30～60)，更优选为(40～60):(2～4):(35～55)，最优选为(45～55):(3～4):(40～50)。
本发明对所述沥青的种类没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的沥青即可。在本发明实施例中，具体应用产品型号为SK90#或SK70#的沥青。
在本发明中，所述阳离子沥青乳化剂的制备方法优选包括如下步骤：
使棉籽油在水中进行水解反应，得到混合脂肪酸；
将所述混合脂肪酸和马来酸反应，得到三羧酸类中间体；
将所述三羧酸类中间体和多乙烯多胺反应，得到阳离子沥青乳化剂。
本发明优选使棉籽油在水中进行水解反应，得到混合脂肪酸。在本发明中，所述水解反应的温度优选为250～300℃，更优选为260～290℃，最优选为270～280℃；所述水解反应的时间优选为10～60分钟；，更优选为20～50分钟，最优选为30～40分钟。在本发明中，所述棉籽油和水的体积比优选为1:(2～5)，可具体为1:2、1:3、1:4或1:5。
在本发明中，所述棉籽油的主要成分是高级脂肪酸的甘油酯，在催化剂的催化条件下，发生水解反应；所述水解反应是酯化反应的逆反应，反应进行时，酯基的碳、氧键断裂，分别结合体系中H和-OH生成醇和羧酸。
在本发明中，所述催化剂可具体为***、十二烷基磺酸钠、浓硫酸、马来酸、多乙烯多胺或氢氧化钾。
本发明对所述水没有特殊要求，具体的可以为去离子水、纯净水或者蒸馏水。
在本发明中，所述阳离子乳化沥青优选还包括稳定剂；所述稳定剂与沥青的质量比优选为(0.01～0.5):(30～70)，更优选为(0.05～0.3):(40～60)，最优选为(0.1～0.2):(45～55)。在本发明中，所述稳定剂有助于减少乳化剂用量，增加乳化沥青储存稳定性。
在本发明中，所述阳离子乳化沥青的制备方法优选包括如下步骤：
将阳离子沥青乳化剂和水进行混合，得到乳化剂混合溶液；
将所述乳化剂混合溶液与预热的沥青混合乳化，得到阳离子乳化沥青。
本发明对所述混合的顺序没有特殊要求，优选的将阳离子沥青乳化剂加入到水中。在本发明中，所述阳离子沥青乳化剂优选和稳定剂一起加入到水中。在本发明中，所述混合的温度优选为50～70℃，更优选为55～65℃，最优选为58～62℃。在本发明中，所述水的温度优选为50～70℃，更优选为55～65℃，最优选为58～62℃。本发明对所述混合的方式没有特殊要求，优选为搅拌混合。
得到乳化剂混合溶液后，本发明将所述乳化剂混合溶液与预热的沥青混合乳化，得到阳离子乳化沥青。在本发明中，预热的沥青的温度优选为130～140℃，更优选为132～138℃，最优选为134～136℃。在本发明中，所述乳化的温度优选为80～90℃，更优选为82～88℃，最优选为84～86℃。
本发明对所述乳化的具体实施方式没有特殊要求，本发明优选在胶体磨中进行所述乳化。在本发明中，所述胶体磨的转速优选为2000～4000r/min，更优选2500～3500r/min，最优选为3000～3300r/min。在本发明中，所述乳化的时间优选为1～5分钟，具体的可以为1分钟、2分钟、3分钟、4分钟或5分钟。
本发明提供的用于处治路面离析的材料优选包含10～30份水性固化剂，更优选为15～25份，最优选为18～22份。在本发明中，所述水性固化剂优选为多元胺及其衍生物类的水性固化剂。在本发明中，所述多元胺及其衍生物类的水性固化剂可具体为二乙烯三胺、己二胺或乙二胺。
本发明对所述离析处治材料的使用方法没有特殊要求，将水性环氧树脂乳液、阳离子乳化沥青和水性固化剂混合后使用即可。本发明优选将水性环氧树脂乳液和阳离子乳化沥青的混合物与水性固化剂混合，或者将水性环氧树脂乳液和和水性固化剂的混合物与阳离子乳化沥青混合。
在本发明中，路面离析程度的判断标准如表1所述。
表1离析程度的判断标准
离析程度 空隙率(％) 渗水系数(mL/min) 100mL水渗透时间(s)
轻度 6.0～8.0 133～800 17～70
中度 8.0～10.0 800～2400 6～17
重度 10.0～12.0 2400～6000 2～5
在本发明中，对于轻度离析路面，所述用于处治路面离析的材料优选的包含50份水性环氧树脂乳液、35份阳离子乳化沥青和15份水性固化剂。
对于中度和重度离析路面，所述用于处治路面离析的材料优选的包含40份水性环氧树脂乳液、40份阳离子乳化沥青和20份水性固化剂。
对于所述轻度离析路面，本发明优选的以包含50份水性环氧树脂乳液、35份阳离子乳化沥青和15份水性固化剂的用于处治路面离析的材料进行涂刷。
对于中度和重度离析路面，本发明优选进行两次涂刷，更优选的以包含40份水性环氧树脂乳液、40份阳离子乳化沥青和20份水性固化剂的用于处治路面离析的材料进行第一次涂刷，以包含40份水性环氧树脂乳液、40份阳离子乳化沥青和20份水性固化剂的用于处治路面离析的材料进行第二次涂刷。本发明优选在第一次涂刷后的表明破乳或变黑时进行第二次涂刷。
本发明提供了一种用于处治路面离析的材料，包括以下重量份数的组分：水性环氧树脂乳液30～60份；阳离子乳化沥青20～50份；水性固化剂10～30份。本发明提供的用于处治路面离析的材料虽然含有高含量的沥青，但是在使用过程中不会出现泛油现象，且常温下为液态、粘度低、流动性好，具有合理的可操作时间。本发明利用乳液良好的流动性，使乳液下渗并破乳后填充离析部位的空隙，材料下渗后与结构层具有良好的粘结，自身强度好，从而达到层间粘结作用，实现对离析部位的“上封下堵，适当补强”的目的。此外，本发明提供的用于处治路面离析的材料的固化物具有较好的热稳定性，固化物起始热失重温度可达300℃；接触角可达113°；乳化沥青蒸发残留物接触角不足99°。
由实施例的实验结果可知，经本申请提供的用于处治路面离析的材料处治之后的路面的空隙率明显减小，中度、重度离析试件渗水系数、水稳定性可满足规范要求；马歇尔稳定度可提高25％～35％(中度离析)或40％～55％(重度离析)、劈裂抗拉强度至少可提高10％、抗压强度至少可提高10％～15％；动稳定度可提高10％～30％(中度离析)或50％～70％(重度离析)，抗剪强度可提高约25％，较处治前的离析路面，更接近未离析路面的技术要求。处治后的离析路面可以延长使用年限至少1.6年～2年，且减少了养护阻塞交通问题。
下面结合实施例对本发明提供的用于处治路面离析的材料进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
水性环氧树脂：将11份双酚A环氧树脂在30℃下进行软化，软化后与6份烷基酚聚氧乙烯醚和3份十六烷基三甲基氯化铵混合，边搅拌边加入预热到70℃的热水，在70℃下乳化处理30分钟，得到水性环氧树脂乳液。
阳离子乳化沥青：280℃温度下，将1份棉籽油在4份水中水解25分钟，得到混合脂肪酸；将所述长碳链混合脂肪酸和马来酸反应得到三羧酸类中间体；将所述三羧酸类中间体和多乙烯多胺反应得到阳离子沥青乳化剂。
将30份产品型号为SK90#的沥青、4份阳离子沥青乳化剂和40份水混合得到阳离子乳化沥青。
将50份水性环氧树脂乳液和35份阳离子乳化沥青的混合物与15份水性固化剂混合，得到用于处治路面离析的材料。
用得到的用于处治路面离析的材料对轻度离析路面进行涂刷，进行处治，处治过程中无泛油现象发生。
本实施例得到的水性环氧树脂乳液的技术指标如表2所示，阳离子沥青乳化剂和阳离子乳化沥青的技术指标分别如表3和表4所示，用于处治路面离析的材料的技术指标如表5所示。
表2实施例1得到的水性环氧树脂乳液的技术指标
由表2可知，本申请得到的水性环氧树脂乳液的外观、密度、离心稳定性、黏度、贮存期、相容性和pH值、环氧当量以及平均粒径等技术指标均符合相关的技术要求。
表3实施例1得到的阳离子沥青乳化剂的技术指标
表4实施例1得到的阳离子乳化沥青的技术指标
表5实施例1得到的用于处治路面离析的材料的技术指标
其中，表5中的初始黏度是指水性环氧树脂乳液、水性固化剂和阳离子乳化沥青混合10分钟时的黏度；可施工时间是指用于处治路面离析的材料制备完成后黏度发生明显变化仍可施工的时间。
实施例2
水性环氧树脂：将11份双酚A环氧树脂在30℃下进行软化，软化后与6份烷基酚聚氧乙烯醚和3份十六烷基三甲基氯化铵混合，边搅拌边加入预热到70℃的热水，在70℃下乳化处理30分钟，得到水性环氧树脂乳液。
阳离子乳化沥青：270℃温度下，将1份棉籽油在3份水中水解30分钟，得到混合脂肪酸；将所述长碳链混合脂肪酸和马来酸反应得到三羧酸类中间体；将所述三羧酸类中间体和多乙烯多胺反应得到阳离子沥青乳化剂。
将70份产品型号为SK90#的沥青、3份阳离子沥青乳化剂和50份水混合得到阳离子乳化沥青。
将40份水性环氧树脂乳液和40份阳离子乳化沥青的混合物与20份水性固化剂混合，得到用于处治路面离析的材料。
用得到的用于处治路面离析的材料对中度离析路面涂刷两遍，进行处治，处治过程中无泛油现象发生。
本发明对实施例得到的水性环氧树脂乳液、阳离子沥青乳化剂、阳离子乳化沥青和用于处治路面离析的材料的技术指标按照实施例1所列项目和方式进行了检测，检测结果表明，本实施例得到的水性环氧树脂乳液、阳离子沥青乳化剂、阳离子乳化沥青和用于处治路面离析的材料的技术指标均符合各项指标要求，与实施例1的检测结果基本相符，在此不再进行赘述。
实施例3
水性环氧树脂：将11份双酚A环氧树脂在30℃下进行软化，软化后与6份烷基酚聚氧乙烯醚和3份十六烷基三甲基氯化铵混合，边搅拌边加入预热到70℃的热水，在70℃下乳化处理30分钟，得到水性环氧树脂乳液。
阳离子乳化沥青：250℃温度下，将1份棉籽油在5份水中水解40分钟，得到混合脂肪酸；将所述长碳链混合脂肪酸和马来酸反应得到三羧酸类中间体；将所述三羧酸类中间体和多乙烯多胺反应得到阳离子沥青乳化剂。
将50份产品型号为SK90#的沥青、5份阳离子沥青乳化剂和40份水混合得到阳离子乳化沥青。
将40份水性环氧树脂乳液和40份阳离子乳化沥青的混合物与20份水性固化剂混合，得到用于处治路面离析的材料。
用得到的用于处治路面离析的材料对中度离析路面涂刷两遍，进行处治，处治过程中无泛油现象发生。
本发明对实施例得到的水性环氧树脂乳液、阳离子沥青乳化剂、阳离子乳化沥青和用于处治路面离析的材料的技术指标按照实施例1所列项目和方式进行了检测，检测结果表明，本实施例得到的水性环氧树脂乳液、阳离子沥青乳化剂、阳离子乳化沥青和用于处治路面离析的材料的技术指标均符合各项指标要求，与实施例1的检测结果基本相符，在此不再进行赘述。
本发明还对实施例1～3中路面处治前后各种性能的变化情况进行了检测，检测结果如表6所示。
表6实施例1路面处治前后性能比较
表6所列实验结果表明，经本申请提供的用于处治路面离析的材料处治之后的路面的空隙率明显减小，中度、重度离析试件渗水系数、水稳定性可满足规范要求；马歇尔稳定度可提高25％～35％(中度离析)或40％～55％(重度离析)、劈裂抗拉强度至少可提高10％、抗压强度至少可提高10％～15％；动稳定度可提高10％～30％(中度离析)或50％～70％(重度离析)，抗剪强度可提高约25％，较处治前的离析路面，更接近未离析路面的技术要求。此外，处治后的离析路面可以延长使用年限至少1.6年～2年，且减少了养护阻塞交通问题。
由以上实施例可知，本发明提供了一种用于处治路面离析的材料，包括以下重量份数的组分：水性环氧树脂乳液30～60份；阳离子乳化沥青20～50份；水性固化剂10～30份。本发明提供的用于处治路面离析的材料虽然含有高含量的沥青，但是在使用过程中不会出现泛油现象，且常温下为液态、粘度低、流动性好，具有合理的可操作时间。本发明利用乳液良好的流动性，使乳液下渗并破乳后填充离析部位的空隙，材料下渗后与结构层具有良好的粘结，自身强度好，从而达到层间粘结作用，实现对离析部位的“上封下堵，适当补强”的目的。此外，本发明提供的用于处治路面离析的材料的固化物具有较好的热稳定性，固化物起始热失重温度可达300℃；接触角可达113°；乳化沥青蒸发残留物接触角不足99°。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于处治路面离析的材料，包括以下重量份数的组分：
水性环氧树脂乳液 30～60份；
阳离子乳化沥青 20～50份；
水性固化剂 10～30份；
其中，所述水性环氧树脂乳液包括双酚A环氧树脂、复配乳化剂和水；
所述双酚A环氧树脂、复配乳化剂和水的质量比为(5～25):(5～25):(60～95)；
所述复配乳化剂包括烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵；
所述烷基酚聚氧乙烯醚和十六烷基三甲基氯化铵的质量比为(1～5):1；
所述阳离子乳化沥青包括沥青、阳离子沥青乳化剂和水；
所述沥青、阳离子沥青乳化剂和水的质量比为(30～70):(1～5):(30～60)；
所述阳离子沥青乳化剂的制备方法包括如下步骤：
使棉籽油在水中进行水解反应，得到混合脂肪酸；
将所述混合脂肪酸和马来酸反应得到三羧酸类中间体；
将所述三羧酸类中间体和多乙烯多胺反应得到阳离子沥青乳化剂。
2.根据权利要求1所述的用于处治路面离析的材料，其特征在于，所述水性环氧树脂乳液的制备方法包括如下步骤：
对双酚A环氧树脂进行软化处理；
将所述软化处理后的双酚A环氧树脂与复配乳化剂和水进行乳化处理，得到水性环氧树脂乳液。
3.根据权利要求2所述的用于处治路面离析的材料，其特征在于，所述软化处理的温度为25～35℃；
所述乳化处理的温度为60～80℃；
所述乳化处理的时间为20～40分钟。
4.根据权利要求1所述的用于处治路面离析的材料，其特征在于，所述水解反应的温度为250～300℃；
所述水解反应的时间为10～60分钟；
所述棉籽油和水的体积比为1:(2～5)。
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