CN106046820A - 一种硬质乳化沥青的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种硬质乳化沥青的制备方法，包括以下步骤：一、称取一定质量百分比的各种原料：50号硬质沥青，湖沥青，青川岩沥青，可分散乳胶粉，多聚磷酸，乳化剂，无机稳定剂，有机稳定剂，水；二、将50号硬质沥青、湖沥青、青川岩沥青、可分散乳胶粉和多聚磷酸搅拌均匀，得到混合物；三、将水加热至80℃，然后依次将有机稳定剂、无机稳定剂和乳化剂加入热水中搅拌均匀，得到皂液，然后采用无机酸调节皂液的pH值；四、置于胶体磨中研磨，得到硬质乳化沥青。本发明制备的硬质乳化沥青的柔韧性好，粘结性能强，耐老化，而且储存稳定性好，且具有良好的低温抗裂性能及耐久性能，能够极大地提高路面使用性能，延长使用寿命。

Description

一种硬质乳化沥青的制备方法
技术领域
本发明属于道路工程用乳化沥青加工技术领域，具体涉及一种硬质乳化沥青的制备方法。
背景技术
近年来，软化点高、针入度低、高温稳定性好的硬质沥青开始受到道路工作者广泛的关注。硬质沥青针入度小因而相对与普通沥青来说具有较大的粘度，与石料接触之后的粘附性强不易脱落，所形成的混合料的劲度模量也高。基于此，国外也对其开展了深入的研究。关于硬质沥青的研究最早出现在法国的20世纪80年代，并将硬质沥青定义成针入度小于25mm/10(温度为25℃下)的沥青，并被分成15/25、10/20和5/10三个等级。并随后在欧洲国家得到了广泛的应用。同时法国的一项调查研究中也发现使用硬质沥青混凝土能够较大的减少路面厚度从而降低道路建设成本。相比之下，我国在这方面的研究起步较晚但近几年发展较快，目前针入度为50的沥青已实现了在高等级路面上的应用。硬质沥青在沥青混凝土路面的应用得到进展之后，采用硬质沥青制备硬质乳化沥青也吸引了各国道路***门的兴趣。在法国南部地区的夏季，使用针入度为40-60甚至35-50mm/10的沥青所制备的硬质乳化沥青已应用于高荷载的区域。在美国，已有硬质乳化沥青应用于路面封层和防水层处理方面的报道和相关的专利。
沥青材料在这种混合体系中容易产生沉降的特点使得采用针入度较小的沥青制备的硬质乳化沥青在性能上存在不稳定的特征。同时这种不稳定性带来硬质乳化沥青生产过程中的难题，即乳化沥青不稳定的特性导致其在实际生产过程中可供处理的时间较短(几小时或者几天)，这可以通过加入更高的乳化剂含量来解决，但是过高的乳化剂含量势必会大大延长乳化沥青的破乳时间，这对于需要快速开放交通的要求并不符合。为了克服这些技术上的难题，荷兰LAREXFALT公司开发了一种新型乳化***，它不仅能使用针入度较小的硬质沥青(20mm～30mm、10mm)生产出具有不粘性质的粘层用乳化沥青和其他路面涂层使用的硬质乳化沥青，并且能够保证生产过程中产品性能的连续稳定。同时公司开发的一种新型的乳液稳定剂使得这种硬质乳化沥青的工业化生产成为可能，然而目前并没有这种硬质乳化沥青材料在实例中的报导。国内对硬质乳化沥青的制备也尚未进行研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种硬质乳化沥青的制备方法。利用该方法制备的高性能硬质乳化沥青的优点如下：柔韧性好，粘结性能强，耐老化，而且储存稳定性好，不仅能适用于沥青路面粘结层，也可以适用于超薄磨耗层罩面，可以有效地抵抗车轮剪切作用，且具有良好的低温抗裂性能及耐久性能，能够极大地提高路面使用性能，延长使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种硬质乳化沥青的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、称取以下质量百分比的各种原料：50号硬质沥青50％，湖沥青5％，青川岩沥青1％，可分散乳胶粉0.5％，多聚磷酸0.25％，乳化剂0.6％，无机稳定剂0.1％，有机稳定剂0.05％，余量为水；
步骤二、将步骤一中所称取的50号硬质沥青加热至140℃～150℃，然后依次将湖沥青、青川岩沥青、可分散乳胶粉和多聚磷酸加入到加热后的50号硬质沥青中搅拌均匀，得到混合物；
步骤三、将水加热至80℃，然后依次将有机稳定剂、无机稳定剂和乳化剂加入热水中搅拌均匀，得到皂液，然后在皂液温度为60～70℃的条件下，采用无机酸将皂液的pH值调至1.8；
步骤四、将步骤三中调节pH值后的皂液加入胶体磨中研磨2min～3min，得到硬质乳化沥青。
上述的一种硬质乳化沥青的制备方法，其特征在于，步骤一中所述多聚磷酸的浓度以H3PO4的质量百分比计大于100％。
上述的一种硬质乳化沥青的制备方法，其特征在于，步骤一中所述多聚磷酸的浓度以H3PO4的质量百分比计为110％～115％。
上述的一种硬质乳化沥青的制备方法，其特征在于，步骤一中所述乳化剂为克阳离子型乳化剂。
上述的一种硬质乳化沥青的制备方法，其特征在于，步骤一中所述无机稳定剂为CaCl2。
上述的一种硬质乳化沥青的制备方法，其特征在于，步骤一中所述有机稳定剂为PVA。
上述的一种硬质乳化沥青的制备方法，其特征在于，步骤三中所述无机酸为盐酸。
本发明所采用的硬质沥青主要原料为经过比选、柔韧性好、粘度低、储存稳定性更佳的50号硬质沥青；湖沥青为凝胶体结构类型，具有较高的硬度及软化点，结构稳定且与沥青具有极好的混溶性，可以提高耐老化性能；青川岩沥青富含大分子沥青质，且其灰分含量较低，与岩石具有极强吸附力，可以提高粘结力；可分散乳胶粉能够提高低温延展性；多聚磷酸能够提高硬质乳化沥青的稳定性。
在下式计算得到的沥青温度和皂液温度的基础上，经过多次试验研究，反复对比，最终确定乳化硬质沥青时沥青的温度控制在140℃～150℃，皂液温度控制在60℃～65℃，能制备出高质量的硬质乳化沥青。
T W = T e + ( T e - T a ) × C a × A C w × W
式中，A——沥青用量，％；W——皂液的用量，％；Ca——沥青的比热；Cw——水的比热；Te——乳液的温度；Ta——沥青的稳定；Tw——皂液的稳定。
pH值对乳化效果有很大影响，直接影响到沥青能不能被乳化。经过多次试验对比研究，最终确定制备硬质乳化沥青的PH值为1.8。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明经过比选，确定用50号硬质沥青来制备硬质乳化沥青，其柔韧性好，粘度小，而且储存稳定性好；确定出了改性添加剂湖沥青、青川岩沥青、可分散乳胶粉、多聚磷酸的种类及掺量，有效提高了硬质乳化沥青的粘结性及耐久性；确定出了稳定剂和乳化剂的最佳掺量，既没有使所得沥青延度降低又保证了储存稳定性良好；将无机稳定剂和有机稳定剂复配使用不但可以大大提高乳化沥青储存稳定性，而且还能减少乳化剂的用量，产生良好的经济效应。改性添加剂湖沥青、青川岩沥青、可分散乳胶粉、多聚磷酸的种类及掺量均为经过比选后确定的，能够制备出具有更好粘结性及耐久性的硬质乳化沥青；
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例硬质乳化沥青的制备方法包括以下步骤：
步骤一、称取如表1所示的质量百分比的各种原料；
表1实施例1硬质乳化沥青原材料配方
步骤二、将50号硬质沥青加热至145℃，然后依次将湖沥青、青川岩沥青、可分散乳胶粉和多聚磷酸加入到加热后的50号硬质沥青中搅拌均匀，得到混合物；
步骤三、将水加热至80℃，然后依次将有机稳定剂、无机稳定剂和乳化剂加入热水中搅拌均匀，得到皂液，然后在皂液温度为65℃的条件下，采用盐酸将皂液的pH值调至1.8；
步骤四、将步骤三中调节pH值后的皂液加入胶体磨中研磨2.5min，得到硬质乳化沥青。
根据本实施例所述方法制备的硬质乳化沥青并检测其性能指标，其结果如表2所示。
表2本实施例硬质乳化沥青的性能指标
由表2可知，本实施例所制备的硬质乳化沥青的各项指标均满足《沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的要求。
实施例2
本实施例硬质乳化沥青的制备方法与实施例1所述方法的不同之处仅在于：步骤二中所述50号硬质沥青的加热温度为140℃，步骤三中所述皂液的温度为60℃，步骤四中所述研磨的时间为3min。
经检测，本实施例所制备的硬质乳化沥青的各项指标均满足《沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的要求。
实施例3
本实施例硬质乳化沥青的制备方法与实施例1所述方法的不同之处仅在于：步骤二中所述50号硬质沥青的加热温度为150℃，步骤三中所述皂液的温度为70℃，步骤四中所述研磨的时间为2min。
经检测，本实施例所制备的硬质乳化沥青的各项指标均满足《沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种硬质乳化沥青的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、称取以下质量百分比的各种原料：50号硬质沥青50％，湖沥青5％，青川岩沥青1％，可分散乳胶粉0.5％，多聚磷酸0.25％，乳化剂0.6％，无机稳定剂0.1％，有机稳定剂0.05％，余量为水；
步骤二、将步骤一中所称取的50号硬质沥青加热至140℃～150℃，然后依次将湖沥青、青川岩沥青、可分散乳胶粉和多聚磷酸加入到加热后的50号硬质沥青中搅拌均匀，得到混合物；
步骤三、将水加热至80℃，然后依次将有机稳定剂、无机稳定剂和乳化剂加入到热水中搅拌均匀，得到皂液，然后在皂液温度为60℃～70℃的条件下，采用无机酸将皂液的pH值调至1.8；
步骤四、将步骤三中调节pH值后的皂液加入胶体磨中研磨2min～3min，得到硬质乳化沥青。
2.根据权利要求1所述的一种硬质乳化沥青的制备方法，其特征在于，步骤一中所述多聚磷酸的浓度以H3PO4的质量百分比计大于100％。
3.根据权利要求1或2所述的一种硬质乳化沥青的制备方法，其特征在于，步骤一中所述多聚磷酸的浓度以H3PO4的质量百分比计为110％～115％。
4.根据权利要求1所述的一种硬质乳化沥青的制备方法，其特征在于，步骤一中所述乳化剂为阳离子型乳化剂。
5.根据权利要求1所述的一种硬质乳化沥青的制备方法，其特征在于，步骤一中所述无机稳定剂为CaCl2。
6.根据权利要求1所述的一种硬质乳化沥青的制备方法，其特征在于，步骤一中所述有机稳定剂为PVA。
7.根据权利要求1所述的一种硬质乳化沥青的制备方法，其特征在于，步骤三中所述无机酸为盐酸。
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