CN107418230A - 一种浸润型改性沥青及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种浸润型改性沥青及其制作方法，包括基质沥青和添加剂，所述添加剂中包含改性剂、相容剂、表面活性剂、渗透剂和稳定剂，所述组分重量份为：基质沥青100份，改性剂：3‑8份，相容剂0.5‑3份，表面活性剂：0.2‑3份，渗透剂0.1‑2份，稳定剂0.1‑2份，通过加入表面活性剂、渗透剂的方法，在改性沥青与石料抖拌和时，降低两种材料间的表面张力，使改性沥青对石料具有更好的浸润性，使改性沥青充分地渗入到石料表面的微小孔隙内部，且牢固地粘结在一起，防止水进入粘结薄弱部位进行破坏，加强两者之间的粘结力。

Description

一种浸润型改性沥青及其制作方法

技术领域

本发明涉及改性沥青技术领域，特别是涉及一种浸润型改性沥青及其制作方法。

背景技术

水损害是沥青路面破坏的三个主要形式之一(其余两种为车辙推移、裂缝)，它是由于水分侵入沥青和集料界面影响粘结而使沥青膜剥落，沥青混合料松散，最后导致沥青路面形成坑槽的病害。沥青路面通车后的自然老化，沥青混合料配合比设计不当，沥青或石料质量不满足要求，施工质量不良，都会导致沥青路面在雨天受到水损害，尤其是在行车条件下，强大的动水压力首先使水侵入沥青与石料的粘结薄弱部位，使混合料开始松散，继而形成坑槽。众所周知，普通重交沥青属于酸性材料，当它与同属酸性的石料(如花岗岩)粘结时，两种材料只有物理吸附作用，粘结效果就较差，其粘附性通常等级为2-3级，不能达到规范的要求，此时通常的处理办法是通过加入抗剥落剂、水泥或消石灰等碱性外加剂的措施，增加普通重交沥青与石料的粘附性，使混合料的抗水损害能力得以改善。

沥青与石料粘结时，石料的表面受到沥青的浸润，其浸润的程度是由沥青里所含有极性物质的量来决定的，这些极性物质是促进了沥青的表面活性，使沥青对石料浸润粘附。然而，沥青是一种低极性的有机物。沥青组份中，沥青酸、沥青酸酐是沥青中的极性物质，这些极性物质在沥青组份中占很低，所以沥青宏观上是低极性的。一般说来，用酸值可以确定沥青的活性大小。有资料显示，当沥青的酸值大于0.75mg KOH/g时，与碱性石料粘结可满足我为现行规范各项技术指标要求；当沥青的酸值大于3.5mg KOH/g时，与中性石料粘结可满足我为现行规范各项技术指标要求；而与酸性石料粘结时，均不能满足要求。沥青的酸值高低是其固有的性质，其与石油的来源及炼厂的工艺有关，我国大部分沥青的酸值都低于3.5mg KOH/g，有些甚至低至0.15mg KOH/g。因此，通过外加剂来改善沥青的活性就显得十分必要。特别地，花岗岩却是我国一种常见而又易于就地取材的酸性石料，它被大量地使用在沥青路面上。因此改善沥青的活性，增加其与各种石料(尤其是花岗岩)的粘附性，对提高沥青路面抗水损害能力具体十分重要的意义。

本文上述提到使用抗剥落剂、水泥、消石灰等手段改善沥青与石料的粘附性，其本质上也是改善沥青的表面活性。宏观上，沥青包括了普通重交沥青与改性沥青。工程上，使用抗剥落剂等处理措施的仅指普通重交沥青。改性沥青与普通重交沥青不同，它本身具有较大的粘度，即使与酸性石料粘结，不需加入外加剂即可达到我国现行规范的粘附性4级要求，因此，改性沥青的抗水损害的能力往往不再被人们重视。然而即使使用了改性沥青的路面也存在严重的水损害问题困扰，在雨季，坑槽加速扩大，严重影响道路通行安全，有些路面项目甚至在几天内出现成百上千的坑槽。其根本原因，首先是改性沥青的活性没有改变；其次，由于改性沥青的粘度较大，在拌和时，改性沥青膜虽然裹覆在石料的表面，但石料内部表面部分细微的空隙无法渗透粘结，形成薄弱部位，给水损害留下了隐患。因此，增加改性沥青与石料的粘结力，同样值得我们重视。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浸润型改性沥青及其制作方法，通过加入表面活性剂活化改性沥青，使改性沥青无论对酸性、中性及碱性石料都有良好的浸润性；同时加入渗透剂，进一步降低改性沥青的表面张力，使改性沥青与石料拌和过程中，不但宏观上在石料表面形成一层沥青膜，而且使改性沥青渗入到石料每个开口孔隙的微细部位，与石料形成一个牢固的整体，有效有防止水的入侵，从而有效提高沥青路面抗水损能力。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种浸润型改性沥青，包括基质沥青和添加剂，所述添加剂中包含改性剂、相容剂、表面活性剂、渗透剂和稳定剂，所述组分重量份为：

基质沥青100份，改性剂：3-8份，相容剂0.5-3份，表面活性剂：0.2-3份，渗透剂0.1-2份，稳定剂0.1-2份。

在其中一个实施例中，所述基质沥青为70#或90#重交沥青。

在其中一个实施例中，所述改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，其英语简称为SBS。

在其中一个实施例中，所述相容剂为橡胶操作油或糠醛抽出油或芳香分油。

在其中一个实施例中，所述稳定剂是指硫磺或有效硫磺含量大于90的混合物。

在其中一个实施例中，所述表面活性剂是指季胺盐型阳离子表面活性剂。

在其中一个实施例中，所述渗透剂为含有至少一种具有至少10个碳原子的线性脂族单缩水甘油醚。

在其中一个实施例中，所述表面活性剂和所述渗透剂的组分重量份比为1∶(0.5～2)。

一种浸润型改性沥青的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

将基质沥青加热，使基质沥青呈熔融状态，加入改性剂到基质沥青中搅拌溶胀20～30min；

将溶胀后的基质沥青与改性剂混合剪切研磨，剪切温度为185℃-195℃，30-40min后形成混合料；

混合料中加入相容剂和稳定剂进行发育发育温度为180℃-185℃，60-70min后形成改性沥青；

改性沥青自然放置至温度到170℃-175℃，加入表面活性剂和渗透剂，搅拌60-70min，形成浸润型改性沥青。

与现有技术相比，本发明的一种浸润型改性沥青具有以下有益效果：

1、通过加入表面活性剂、渗透剂的方法，在改性沥青与石料拌和时，降低两种材料间的表面张力，使改性沥青对石料具有更好的浸润性，使改性沥青充分地渗入到石料表面的微小孔隙内部，且牢固地粘结在一起，防止水进入粘结薄弱部位进行破坏，加强两者之间的粘结力，防止水进入改性沥青所包裹石料的体系内部，从而加强了沥青路面防止水损害的能力；

2、通过加入表面活性剂对沥青改性，在表面形成疏水层，可以防止水进入改性沥青所包裹石料的体系内部；从而加强了沥青路面防止水损害的能力，并且大大降低了摊铺和碾压温度，施工温度较低，气味相应减少，有利于环保，便于施工，其制备方法工序简单，适合大规模工业化生产应用。

具体实施方式

实施例1

本实例中，一种普通改性沥青，由以下重量份数的原料制成：基质沥青100份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物3份，表面活性剂0.2份；橡胶操作油0.5份，渗透剂0.1份；硫磺0.1份。

一种普通改性沥青的制作方法，包括以下步骤：

将基质沥青100份加热，使基质沥青呈熔融状态，加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物4.5份到基质沥青中搅拌溶胀30min；

将溶胀后的基质沥青与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物混合在剪切温度为195℃时剪切研磨，35min后形成混合料；

混合料中加入橡胶操作油1份和硫磺0.2份，在温度为183℃时，进行发育，70min后形成改性沥青；

改性沥青自然放置至温度到170℃，加入表面活性剂和渗透剂，搅拌70min，形成浸润型改性沥青。

其中表面活性剂为憎水基碳数为12～18之间的季胺盐型阳离子表面活性剂；渗透剂优选为含有14-22个碳原子的线性脂族单缩水甘油醚。

测试后的主要性能为：针入度(mm)测试条件为(25℃，100g，5g)：56.2；软化点(℃)：69.3；延度(cm)测试条件为(5℃，5cm/min)：32.2；老化后延度(cm)测试条件为(5℃，5cm/min)：17.5；针入度比(％)：75；离析(℃)：0.4。与花岗岩石料拌制，在标准试验中，与石料的粘附性等级达到4级；沥青混合料的浸水马歇尔试验残留稳定度为88％；冻融劈裂试验残留强度比84％。

实施例2

本实例中，一种浸润型改性沥青，由以下重量份数的原料制成：基质沥青100份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物4份，橡胶操作油1份，季胺盐型阳离子表面活性剂0.5份，线性脂族单缩水甘油醚0.5份，硫磺0.2份。

一种浸润型改性沥青的制作方法，包括以下步骤：

将基质沥青100份加热，使基质沥青呈熔融状态，加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物4份到基质沥青中搅拌溶胀30min；

将溶胀后的基质沥青与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物混合在剪切温度为195℃时剪切研磨，30min后形成混合料；

混合料中加入橡胶操作油1份和硫磺0.2份，在温度为183℃时，进行发育，70min后形成改性沥青；

调节改性沥青温度为173℃时，同时加入季胺盐型阳离子表面活性剂0.5份和线性脂族单缩水甘油醚0.5份，搅拌60min形成浸润型改性沥青。

测试后的主要性能为：针入度(mm)测试条件为(25℃，100g，5g)：52；软化点(℃)：72.6；延度(cm)测试条件为(5℃，5cm/min)：31.2；老化后延度(cm)测试条件为(5℃，5cm/min)：17.3；针入度比(％)：76；离析(℃)：0.3。与花岗岩石料拌制，在标准试验中，与石料的粘附性等级达到5级；沥青混合料的浸水马歇尔残留稳定度为95％；冻融劈裂试验残留强度比91％。

实施例3

本实例中，一种浸润型改性沥青，由以下重量份数的原料制成：基质沥青100份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物5.5份，橡胶操作油2份，季胺盐型阳离子表面活性剂1份，线性脂族单缩水甘油醚2份，硫磺0.25份。

一种浸润型改性沥青的制作方法，包括以下步骤：

将基质沥青100份加热，使基质沥青呈熔融状态，加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物5.5份到基质沥青中搅拌溶胀30min；

将溶胀后的基质沥青与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物混合在剪切温度为195℃时剪切研磨，30min后形成混合料；

混合料中加入橡胶操作油2份和硫磺0.25份，在温度为183℃时，进行发育，70min后形成改性沥青；

调节改性沥青温度为173℃时，同时加入季胺盐型阳离子表面活性剂1份和线性脂族单缩水甘油醚1.5份，搅拌60min形成浸润型改性沥青。

测试后的主要性能为：针入度(mm)测试条件为(25℃，100g，5g)：50；软化点(℃)：82.6；延度(cm)测试条件为(5℃，5cm/min)：34.3；老化后延度(cm)测试条件为(5℃，5cm/min)：19.3；针入度比(％)：82；离析(℃)：0.4。与花岗岩石料拌制，在标准试验中，与石料的粘附性等级达到5级；在加强试验中，水煮时间由3分钟调至5分钟，与石料的粘附性等级达到5级，沥青混合料的马歇尔残留稳定度为96％；冻融劈裂试验残留强度比93％。

实施例4

本实例中，一种浸润型改性沥青，由以下重量份数的原料制成：基质沥青100份，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物8份，橡胶操作油3份，季胺盐型阳离子表面活性剂3份，线性脂族单缩水甘油醚2份，硫磺2份。

一种浸润型改性沥青的制作方法，包括以下步骤：

将基质沥青100份加热，使基质沥青呈熔融状态，加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物7份到基质沥青中搅拌溶胀30min；

将溶胀后的基质沥青与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物混合在剪切温度为195℃时剪切研磨，30min后形成混合料；

混合料中加入橡胶操作油3.5份和硫磺0.3份，在温度为185℃时，进行发育，70min后形成改性沥青；

调节改性沥青温度为175℃时，同时加入季胺盐型阳离子表面活性剂2份和线性脂族单缩水甘油醚2份，搅拌60min形成浸润型改性沥青。

测试后的主要性能为：针入度(mm)测试条件为(25℃，100g，5g)：48.4；软化点(℃)：89.6；延度(cm)测试条件为(5℃，5cm/min)：39.2；老化后延度(cm)测试条件为(5℃，5cm/min)：27.3；针入度比(％)：89；离析(℃)：0.8。与花岗岩石料拌制，在标准试验中，与石料的粘附性等级达到5级；在加强试验中，水煮时间由3分钟调至5分钟，与石料的粘附性等级达到5级，沥青混合料的马歇尔残留稳定度为98％；冻融劈裂试验残留强度比97％。

一般情况下，主要是通过沥青与集料的粘附性试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验等来进行评价沥青路面的抗水损能力，改性沥青是指在基质沥青中掺入改性剂及其他添加剂，经过一定工艺加工而成的沥青结合料，通过加入表面活性剂、渗透剂的方法，使改性沥青对石料具有更好的浸润性，与石料的粘附性等级达到5级，沥青混合料的浸水马歇尔残留稳定度大于90％，冻融劈裂试验残留强度比也大于90％；在改性沥青与石料拌和时，降低两种材料间的表面张力，使改性沥青充分地渗入到石料表面的微小孔隙内部，且牢固地粘结在一起，防止水进入粘结薄弱部位进行破坏，加强两者之间的粘结力，解决沥青路面的水损害问题。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种浸润型改性沥青，其特征在于，包括基质沥青和添加剂，所述添加剂中包含改性剂、相容剂、表面活性剂、渗透剂和稳定剂，所述组分重量份为：

基质沥青100份，改性剂：3-8份，相容剂0.5-3份，表面活性剂：0.2-3份，渗透剂0.1-2份，稳定剂0.1-2份。

2.根据权利要求1所述的一种浸润型改性沥青，其特征在于，所述基质沥青为70#或90#重交沥青。

3.根据权利要求1所述的一种浸润型改性沥青，其特征在于，所述改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

4.根据权利要求1所述的一种浸润型改性沥青，其特征在于，所述相容剂为橡胶操作油或糠醛抽出油或芳香分油。

5.根据权利要求1所述的一种浸润型改性沥青，其特征在于，所述稳定剂是指硫磺或有效硫磺含量大于90的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种浸润型改性沥青，其特征在于，所述表面活性剂是指季胺盐型阳离子表面活性剂。

7.根据权利要求1所述的一种浸润型改性沥青，其特征在于，所述渗透剂为含有至少一种具有至少10个碳原子的线性脂族单缩水甘油醚。

8.根据权利要求1所述的一种浸润型改性沥青，其特征在于，所述表面活性剂和所述渗透剂的组分重量份比为1∶(0.5～2)。

9.根据权利要求1所述的浸润型改性沥青的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

将基质沥青加热，使基质沥青呈熔融状态，加入改性剂到基质沥青中搅拌溶胀20～30min；

将溶胀后的基质沥青与改性剂混合剪切研磨，剪切温度为185℃-195℃，30-40min后形成混合料；

混合料中加入相容剂和稳定剂进行发育发育温度为180℃-185℃，60-70min后形成改性沥青；

改性沥青自然放置至温度到170℃-175℃，加入表面活性剂和渗透剂，搅拌60-70min，形成浸润型改性沥青。