CN110003851A - 一种道路工程粘结层用改性乳化沥青及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种道路工程粘结层用改性乳化沥青及其制备方法。本发明的技术方案如下：一种道路工程粘结层用改性乳化沥青，包括以下原料组分：按重量百分比计，沥青50％～60％、乳化剂0.5％～1.2％、稳定剂0.4％～2.3％、聚氨酯水性分散体8％～18％、可分散异氰酸酯固化剂0.1％～1.4％，余量为无机酸和水。本发明提供的道路工程粘结层用改性乳化沥青及其制备方法，能够提高粘层油的粘结力和防水性能，减轻道路路面的反射裂缝。

Description

一种道路工程粘结层用改性乳化沥青及其制备方法
技术领域
本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种道路工程粘结层用改性乳化沥青及其制备方法。
背景技术
以乳化沥青为胶结材料的路面养护或修补技术具有应用范围广、施工便利、节约能耗等诸多优点。但传统乳化沥青粘结强度较低，当作为结构层间的粘结材料使用时，在行车荷载作用下，层与层间容易滑移、脱层，导致路面整体承载力下降。
水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的二元胶态体系，因此水性聚氨酯既具备溶剂型聚氨酯耐低温性、耐水性、耐化学腐蚀性、高粘高韧性的优点，又兼备无毒环保、不燃、流动性大等溶剂型聚氨酯所没有的特点。
通过水性聚氨酯和水性异氰酸酯(固化剂)对乳化沥青进行改性，这种新型改性乳化沥青不但沿袭传统乳化沥青常温施工、运输方便的优点，也兼具了聚氨酯材料高粘、高韧性、耐高低温的特点。
中国专利CN100503731C公开一种改性乳化沥青及其制备方法，该发明是通过水性环氧树脂和固化剂对乳化沥青进行改性，使得到的改性乳化沥青具有更高的粘结性能，但是改性过程中使用的是双份A型环氧树脂和芳香胺固化剂，这两类物质中含大量刚性苯环官能团，固化产物呈现硬而脆的属性，降低了沥青的柔韧性，导致在荷载作用下容易开裂。
发明内容
本发明提供一种道路工程粘结层用改性乳化沥青及其制备方法，能够提高粘层油的粘结力和防水性能，减轻道路路面的反射裂缝。
本发明的技术方案如下：
一种道路工程粘结层用改性乳化沥青，包括以下原料组分：按重量百分比计，沥青50％～60％、乳化剂0.5％～1.2％、稳定剂0.4％～2.3％、聚氨酯水性分散体8％～18％、可分散异氰酸酯固化剂0.1％～1.4％，余量为无机酸和水。
所述的道路工程粘结层用改性乳化沥青，其优选方案为，所述沥青为道路石油沥青，标号为90号，软化点≥45℃，25℃针入度80～100(0.1mm)。
所述的道路工程粘结层用改性乳化沥青，其优选方案为，所述乳化剂为脂肪族铵盐类阳离子快裂乳化剂或脂肪族铵盐类阳离子中裂型乳化剂。
所述的道路工程粘结层用改性乳化沥青，其优选方案为，所述稳定剂为CaCl2、MgCl2或CrCl3。
所述的道路工程粘结层用改性乳化沥青，其优选方案为，所述聚氨酯水性分散体为阴离子脂肪族聚氨酯分散体。
所述的道路工程粘结层用改性乳化沥青，其优选方案为，所述可分散异氰酸酯固化剂为脂肪族二异氰酸酯。
所述的道路工程粘结层用改性乳化沥青，其优选方案为，所述无机酸为Hcl。
上述的道路工程粘结层用改性乳化沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将乳化剂、稳定剂按比例加入到50～55℃的水中，搅拌均匀，用Hcl调配制成PH值为2～3的皂液，待用；
(2)将沥青加热到120～130℃后，与所述皂液按比例共同加入到胶体磨中，经胶体磨均匀剪磨后，制成乳化沥青，冷却待用；
(3)将所述乳化沥青与聚氨酯水性分散体及异氰酸酯固化剂按比例混合并机械搅拌，搅拌时间3～6分钟，得到改性乳化沥青。
本发明的有益效果为：本发明的原料价格低廉，容易获得，制备工艺简单，作为道路工程结构层间的粘结材料，比一般改性乳化沥青粘度大，比水性环氧树脂改性乳化沥青韧性好，比树脂复合改性乳化沥青造价低且工艺简单。本发明能够大幅提高道路层间粘结力，且同时减少工程费用。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种道路工程粘结层用改性乳化沥青，组成按重量百分比表示为：
沥青：50％
乳化剂：0.6％
稳定剂：0.5
聚氨酯水性分散体：8％
可分散异氰酸酯固化剂：0.8％
余量为无机酸和水
沥青为道路石油沥青，标号90号，产地为盘锦辽河，软化点≥45℃，25℃针入度80～100(0.1mm)。
乳化剂为辽宁路通化工有限公司产品，牌号为DEPREET RN-90。
稳定剂为CaCl2。
聚氨酯水性分散体按重量百分比表示，万华化学的5630 45％，其余为万华化学的3460；其中，5630固含量为50±1％，25℃粘度50～900mPa·s；3460固含量为50±1％，25℃粘度20～200mPa·s。
可分散异氰酸酯固化剂为万华聚氨酯股份有限公司的278，25℃粘度1500～3500mPa·s。
无机酸为Hcl。
上述道路工程粘结层用改性乳化沥青制备方法如下：
(1)将乳化剂、稳定剂按比例加入到50～55℃的水中，搅拌均匀，用Hcl调配制成PH值为2～3的皂液，待用。
(2)将基质沥青加热到120～130℃后，与所述皂液按比例共同加入到胶体磨中，经胶体磨均匀剪磨后，制成乳化沥青，冷却待用。
(3)将所述乳化沥青、聚氨酯水性分散体、异氰酸酯固化剂按比例混合并机械搅拌，搅拌3～6分钟得到改性乳化沥青。
实施例2
一种道路工程粘结层用改性乳化沥青，组成按重量百分比表示为：
沥青：54％
乳化剂：0.9％
稳定剂：0.6
聚氨酯水性分散体：9％
可分散异氰酸酯固化剂：1.1％
余量为无机酸和水
沥青为道路石油沥青，标号90号，产地为盘锦辽河，软化点≥45℃，25℃针入度80～100(0.1mm)。
乳化剂为辽宁路通化工有限公司产品，牌号为DEPREET RN-90。
稳定剂为CaCl2。
聚氨酯水性分散体按重量百分比表示，万华化学的5630 60％，其余为万华化学的3460；其中，5630固含量为50±1％，25℃粘度50～900mPa·s；3460固含量为50±1％，25℃粘度20～200mPa·s。
可分散异氰酸酯固化剂为万华聚氨酯股份有限公司的278，25℃粘度1500～3500mPa·s。
无机酸为Hcl。
上述道路工程粘结层用改性乳化沥青制备方法如下：
(1)将乳化剂、稳定剂按比例加入到50～55℃的水中，搅拌均匀，用Hcl调配制成PH值为2～3的皂液，待用。
(2)将基质沥青加热到120～130℃后，与所述皂液按比例共同加入到胶体磨中，经胶体磨均匀剪磨后，制成乳化沥青，冷却待用。
(3)将所述乳化沥青、聚氨酯水性分散体、异氰酸酯固化剂按比例混合并机械搅拌，搅拌3～6分钟得到改性乳化沥青。
实施例3
一种道路工程粘结层用改性乳化沥青，组成按重量百分比表示为：
沥青：58％
乳化剂：1.1％
稳定剂：0.8
聚氨酯水性分散体：10％
可分散异氰酸酯固化剂：1.2％
余量为无机酸和水
沥青为道路石油沥青，标号90号，产地为盘锦辽河，软化点≥45℃，25℃针入度80～100(0.1mm)。
乳化剂为辽宁路通化工有限公司产品，牌号为DEPREET RN-90。
稳定剂为CaCl2。
聚氨酯水性分散体按重量百分比表示，安大华泰的AH-1618 60％，其余为万华化学的3460；其中，AH-1618固含量为50±1％，25℃粘度>100mPa·s；3460固含量为50±1％，25℃粘度20～200mPa·s。
可分散异氰酸酯固化剂为万华聚氨酯股份有限公司的278，25℃粘度1500～3500mPa·s。
无机酸为Hcl。
上述道路工程粘结层用改性乳化沥青制备方法如下：
(1)将乳化剂、稳定剂按比例加入到50～55℃的水中，搅拌均匀，用Hcl调配制成PH值为2～3的皂液，待用。
(2)将基质沥青加热到120～130℃后，与所述皂液按比例共同加入到胶体磨中，经胶体磨均匀剪磨后，制成乳化沥青，冷却待用。
(3)将所述乳化沥青、聚氨酯水性分散体、异氰酸酯固化剂按比例混合并机械搅拌，搅拌3～6分钟得到改性乳化沥青。
对比例
本对比例制备喷洒型改性乳化沥青，由SBS改性沥青、乳化剂、增粘剂、稳定剂、无机酸和水组成。
对比例改性乳化沥青，组成按重量百分比表示为：
SBS改性沥青：60％
乳化剂：1.2％
增粘剂：0.4％
稳定剂：0.8％
余量为无机酸和水
SBS改性乳化沥青产地为盘锦辽河，软化点为65℃，5℃针入度74.4(0.1mm)。
乳化剂为辽宁路通化工有限公司产品，牌号为DEPREET RN-90。
稳定剂为CaCl2。
无机酸为Hcl。
SBS改性乳化沥青制备方法如下：
(1)将乳化剂、增粘剂、稳定剂按比例加入到50～55℃的水中，搅拌均匀，用Hcl调配制成PH值为1.8～2.2的皂液，待用。
(2)将SBS改性沥青加热到160～170℃后，与上一步制备的皂液按比例共同加入到胶体磨中，经胶体磨均匀剪磨后，制成乳化沥青，冷却待用。
实施效果如下：
表1为实施例1、2、3和对比例的路用性能检测结果：
表2为实施例1、2、3和对比例材料的结构层间抗剪试验和拉拔试验检测结果：
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
抗剪强度，Kpa 0.286 0.298 0.331 0.217
抗拉强度，Mpa 2.2 2.3 2.6 1.2
表1的数据表明，实施例1、2、3的指标都满足《公路施工技术规范》(JTG F40-2004)中对改性乳化沥青的要求，且指标数据优于对比例的试验结果。
将实施例1、2、3和对比例材料分别涂抹在准备好的密级配马歇尔试件之间，待4种改性乳化沥青破乳成型后，静置3天进行结构层间的抗剪试验和拉拔试验；从表2试验结果可以看出，水性聚氨酯改性乳化沥青的层间抗剪强度比对比例提升31.8％～52.5％，抗拉强度比对比例提升83.3％～116.7％，说明本发明水性聚氨酯材料在乳化沥青中，充分发挥其高粘、高弹的特性，达到了本发明目的。综上所述，本发明提供的一种道路工程粘结层用改性乳化沥青是一种可以作为道路工程层间结构的粘层油使用。

Claims (8)

1.一种道路工程粘结层用改性乳化沥青，其特征在于，包括以下原料组分：按重量百分比计，沥青50％～60％、乳化剂0.5％～1.2％、稳定剂0.4％～2.3％、聚氨酯水性分散体8％～18％、可分散异氰酸酯固化剂0.1％～1.4％，余量为无机酸和水。
2.根据权利要求1所述的道路工程粘结层用改性乳化沥青，其特征在于，所述沥青为道路石油沥青，标号为90号，软化点≥45℃，25℃针入度80～100(0.1mm)。
3.根据权利要求1所述的道路工程粘结层用改性乳化沥青，其特征在于，所述乳化剂为脂肪族铵盐类阳离子快裂乳化剂或脂肪族铵盐类阳离子中裂型乳化剂。
4.根据权利要求1所述的道路工程粘结层用改性乳化沥青，其特征在于，所述稳定剂为CaCl2、MgCl2或CrCl3。
5.根据权利要求1所述的道路工程粘结层用改性乳化沥青，其特征在于，所述聚氨酯水性分散体为阴离子脂肪族聚氨酯分散体。
6.根据权利要求1所述的道路工程粘结层用改性乳化沥青，其特征在于，所述可分散异氰酸酯固化剂为脂肪族二异氰酸酯。
7.根据权利要求1所述的道路工程粘结层用改性乳化沥青，其特征在于，所述无机酸为Hcl。
8.如权利要求1-7任一项所述的道路工程粘结层用改性乳化沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将乳化剂、稳定剂按比例加入到50～55℃的水中，搅拌均匀，用Hcl调配制成PH值为2～3的皂液，待用；
(2)将沥青加热到120～130℃后，与所述皂液按比例共同加入到胶体磨中，经胶体磨均匀剪磨后，制成乳化沥青，冷却待用；
(3)将所述乳化沥青与聚氨酯水性分散体及异氰酸酯固化剂按比例混合并机械搅拌，搅拌时间3～6分钟，得到改性乳化沥青。
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