CN110643185A - 一种反应型高粘液体沥青及制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开反应型高粘液体沥青及其制备方法与应用。本发明的反应型高粘液体沥青包含50‑60重量份沥青、25‑35重量份有机溶剂和15‑25重量份改性剂。将本发明的反应型高粘液体沥青与无机活性粉末固化剂、级配集料拌合得到的反应型高粘液体沥青混合料具有成本低，强度高和强度发展快的特点，而且施工方便，用途广泛，可用作原路面加铺超薄磨耗层，也可用于新建排水路面。

Description

一种反应型高粘液体沥青及制备方法与应用
技术领域
本发明涉及道路建筑材料领域，更具体地说，本发明涉及一种反应型高粘液体沥青及制备方法与应用。
背景技术
高粘沥青与普通改性沥青相比，具有更好的粘度和韧性，与集料结合后具备很高的结合强度，是大空隙开级配排水式沥青磨耗层(OGFC)的关键材料。传统的高粘沥青普遍采用热拌技术，存在制备工艺复杂、成本高、污染大的弊端。为规避热拌沥青的弊端，温拌沥青和常温沥青相继被开发出来。温拌沥青虽在一定程度上降低了拌合温度，但在使用过程中仍需加热，没有从根本上解决问题。常温沥青多采用乳化沥青和溶剂沥青，强度的发展太依赖破乳的效率和溶剂挥发的速度，受温度和气候的影响大。如何降低沥青的施工温度，并在此基础上提升沥青的粘度，是高粘沥青材料所面临的重点更是难点。
专利ZL201811343960.2，一种环保型低温高粘沥青及其制备方法，通过添加植物油、温拌剂和增粘剂，降低了沥青的施工温度并在一定程度上提升了粘度；专利ZL201710592588.X，一种改性高粘沥青及其制备方法,通过SBS和粘韧性助剂的添加，大大提升了沥青的粘性，使其能更好地应用于排水式沥青路面当中；专利ZL 201711415343.4，一种高粘沥青及其制备方法，通过对沥青进行SBR改性并添加助剂和稳定剂，改善了沥青在施工拌和时的工作性能，降低成本并简化工艺。专利ZL201810135831 .8，一种改性高粘沥青及其制备方法，通过添加水性增粘树脂，增加沥青的粘度和紧密度，增加发泡剂，将改性沥青进行发泡，其内部结构短暂成为蜂窝式从而大大增加了粘度和连接性。上述公开的多项技术方案，总体上存在制备工艺复杂，成本高、污染大，而且没有真正实现沥青的常温液化和高粘性能。由于各种添加剂是在基质沥青中高温分散，实际使用时可能会随着温度的下降离析结团，进而影响其路用性能。
发明内容
针对现有技术的部分不足，本发明提供一种反应型高粘液体沥青及制备方法与应用，该反应型高粘液体沥青既实现沥青常温下的液化，又能保证高粘度的路用性能。
为了解决上述部分技术问题，具体地，本发明包括以下内容：
本发明的第一方面，提供一种反应型高粘液体沥青，其特征在于，按重量份计，包括50-60重量份沥青、25-35重量份有机溶剂和15-25重量份改性剂。
优选地，所述的反应型高粘液体沥青，其特征在于，按重量份计，包括53-56重量份沥青，29-31重量份有机溶剂，20-22重量份改性剂。
优选地，所述的反应型高粘液体沥青，其特征在于，所述有机溶剂包含不饱和脂肪酸和表面活性剂，所述不饱和脂肪酸和所述表面活性剂的重量比为10:2-2.5。
优选地，所述的反应型高粘液体沥青，其特征在于，所述不饱和脂肪酸由油酸、亚油酸、亚麻酸中的至少一种组成，表面活性剂为甲基硅酸钠、甲基硅酸钾中至少一种组成。
优选地，所述的反应型高粘液体沥青，其特征在于，所述改性剂包含SBS胶乳、环氧树脂和石油树脂，所述SBS胶乳、环氧树脂和石油树脂的重量比为3:20-21:10-11。
本发明的第二方面，提供一种反应型高粘液体沥青的制备方法，其包括以下步骤：
（1）将上述按重量份称取的基质沥青加热至130-150℃后保温备用；
（2）将上述按重量份称取的有机溶剂加入经（1）处理的基质沥青中，以转速为80-120r/min的速度搅拌5-10分钟，并以30-50r/min的速度搅拌5-8分钟后备用；
（3）将上述按重量份称取的改性剂加入经（2）处理的沥青中，以转速为100-150r/min的速度搅拌8-10分钟，即制得到反应型高粘液体沥青；
本发明的第三方面，提供一种反应型高粘液体沥青混合料，其特征在于，包括反应型高粘液体沥青、级配集料和无机活性粉末固化剂，且所述反应型高粘液体沥青为前面所述反应型高粘液体沥青，无机活性粉末固化剂由硅酸盐水泥和偏高岭土组成。
优选地，所述的反应型高粘液体沥青混合料，其特征在于，所述反应型高粘液体沥青、级配集料和无机活性粉末固化剂的重量比为6-8:100:0.65-0.85。
优选地，所述的无机活性粉末固化剂，其特征在于，所述硅酸盐水泥和偏高岭土的重量比为2-3:1。
优选地，所述的反应型高粘液体沥青混合料，其特征在于，采用人工拌合方式时，油石比取大值，即反应型高粘液体沥青、级配集料的重量比为8:100；采用机械拌合方式时，油石比取小值，即反应型高粘液体沥青、级配集料的重量比为6:100。
其中，级配集料满足《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011和《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2017中对于集料和级配的要求。
本发明摒弃了传统的乳化沥青和溶剂沥青，通过复配不饱和脂肪酸、表面活性剂作为有机溶剂，使基质沥青实现了常温液化。基质沥青与有机溶剂的比例小于2:1，使得本发明制备的反应型高粘液体沥青在常温下具有良好的工作性能。表面活性剂中的有机物官能团能够溶解在水中，并与许多聚合物发生化学反应，无机物官能团则可以和无机物发生反应。表面活性剂因具有这种特性，能够加强各种材料之间的表面交互作用，增强材料的性能，被称为“分子桥”。SBS胶乳能与沥青基质形成空间立体网络结构，有效地改善沥青的温度性能、拉伸性能、弹性、内聚附着性能、混合料的稳定性、耐老化等性能；环氧树脂能加强沥青与集料的粘结力，提高沥青混合料的高低温性能；石油树脂在常温条件下流动性较好，具有优良的快粘性且粘结性能稳定，可以增强沥青混合料的抗老化性能。SBS与环氧树脂交融后，能降低环氧树脂在低温转变为玻璃态EA时的模量，提升其韧性，避免温度应力引起的开裂和载荷作导致用的脆性断裂；石油树脂作为促进剂和调节剂，化学性质稳定，具有很好的混溶性，在与SBS胶乳混合后，能有效解决SBS在沥青中无法充分溶胀导致的异相分离，提升沥青的储存稳定性。偏高岭土中存在的活性SiO2、Al2O3 等有效成分能和硅酸盐水泥拌水后产生的Ca(OH)2 发生火山灰反应，使高粘液体沥青在2小时内迅速形成初始强度，提升沥青及混合料性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）采用冷拌技术，有效避免了热拌施工过程中面临的环境污染、能源消耗、沥青老化等问题，更加绿色环保。
（2）复合改性保证了反应型高粘液体沥青在常温条件下的流动性，储存阶段的均匀稳定性以及使用过程中的良好性能。
（3）摒弃传统冷拌技术设计使用的乳化沥青和溶剂沥青，有机溶剂-无机活性粉末固化剂体系使反应型高粘液体沥青混合料在使用时具备更好的初始强度和更短的强度上升周期。
【具体实施方式】
实施例1
一、反应型高粘液体沥青的制备
按重量份分别称取基质沥青55份，有机溶剂30份，改性剂20份。所述有机溶剂由亚油酸、亚麻酸和甲基硅酸钠按重量比10:10:2配合调制而成；所述改性剂由GT012型SBS胶乳、RWE10型环氧树脂和液体碳系C9型石油树脂按重量比3:21:11配合调制而成。并以下方法制备：
（1）将上述按重量份称取的基质沥青加热至140℃后保温备用；
（2）将有机溶剂加入经步骤一处理的基质沥青中，以转速为100r/min的速度搅拌10分钟，并以30r/min的速度搅拌备用；
（3）加入按重量份称取的改性剂，以转速为120r/min的速度搅拌8分钟，制得反应型高粘液体沥青；
（4）将所制沥青装入容器中，密封保存，备用。
二、混合料的制备
将制备的反应型高粘液体沥青：无机活性粉末固化剂：级配集料按照重量比8: 0.85:100进行拌合，得到反应型高粘液体沥青混合料。所述无机活性粉末固化剂由硅酸盐水泥和偏高岭土按重量比2.3:1配合调制而成，级配采用美国乔治亚州12.5mm OGFC级配，级配集料满足《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011和《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2017中对于集料和级配的要求。
对比例1
改性剂24份，其他与实施例1相同。
对比例2
基质沥青66份，其他与实施例1相同。
对比例3
有机溶剂23份，其他与实施例1相同。
上述各实施例中，为测试上述实施例和对比例的性能，对其配制好的反应型高粘液体沥青及其混合料，采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011）中的要求进行测试，测试结果如下表：
表1 各组合物的性质
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2 各组合物混合料性质
Figure DEST_PATH_IMAGE002
由表1的测试结果可知：
（1）与实施例相比，对比例1增加改性剂掺量，提升了反应型高粘液体沥青的粘性，动力粘度增长了6.7%；提升了沥青的高低温性能，软化点和延度均有一定程度增加；增粘作用降低了反应型高粘液体沥青的流动性，会影响反应型高粘沥青的施工性能。
（2）与实施例相比，对比例2增加基质沥青掺量，提升了反应型高粘液体沥青的感温性能，针入度有所增加；改性剂相对含量的减少，降低了反应型高粘液体沥青的高温性能，软化点减少26.1%；有机溶剂相对含量的减少，使沥青的流动性出现下降。
（3）与实施例相比，对比例3减少了有机溶剂的掺量，反应型高粘液体沥青流动性急剧下降；固化反应及反应产物减少，反应型高粘液体沥青的低温性能得到提升，延度增了加10.9%。
（4）综合上述结果，改性剂掺量会影响反应型高粘沥青的粘性、高低温性能及流动性；基质沥青掺量会影响反应型高粘液体沥青的感温性能、高温性能及流动性；有机溶剂掺量会影响反应型高粘液体沥青的低温性能及流动性。
由表2的测试结果可知：
（1）对比实施例和对比例1的测试结果，改性剂掺量增加了20%，因为沥青的流动性下降，固化反应速度减慢，使得混合料的初始稳定度下降，成型稳定度变化不大。
（2）对比实施例和对比例2的测试结果，基质沥青掺量增加了20%，其他物质的掺量相对减少，导致增粘作用和固化反应作用降低，使得反应型高粘液体沥青混合料初始稳定度和成型稳定度都减小了。
（3）对比实施例和对比例3的测试结果，有机溶剂掺量减少了20%，固化反应减少，反应生成的无机水化产物减少，使得反应型高粘液体沥青混合料成型稳定度降低。
（4）综合上述结果，改性剂掺量会影响反应型高粘沥青混合料的初始稳定度；基质沥青掺量会影响反应型高粘液体沥青混合料的初始稳定度和成型稳定度；有机溶剂掺量会影响反应型高粘液体沥青混合料的成型稳定度。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种反应型高粘液体沥青，其特征在于，按重量份计，包括50-60重量份沥青、25-35重量份有机溶剂和15-25重量份改性剂。
2.根据权利要求1所述的反应型高粘液体沥青，其特征在于，按重量份计，包括53-56重量份沥青，29-31重量份有机溶剂，20-22重量份改性剂。
3.根据权利要求1所述的反应型高粘液体沥青，其特征在于，所述有机溶剂包含不饱和脂肪酸和表面活性剂，所述不饱和脂肪酸和所述表面活性剂的重量比为10:2-3。
4.根据权利要求3所述的反应型高粘液体沥青，其特征在于，所述不饱和脂肪酸为油酸、亚油酸和亚麻酸中的至少一种，所述表面活性剂为甲基硅酸钠、甲基硅酸钾中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的反应型高粘液体沥青，其特征在于，所述改性剂包含SBS胶乳、环氧树脂和石油树脂，且三者的重量比为3:18-22:9-13。
6.一种反应型高粘液体沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将沥青加热至130-150℃；
（2）将有机溶剂加入（1）中加热后的沥青中，以转速100-150r/min的速度搅拌8-10分钟，再以30-50r/min的速度搅拌5-8分钟备用；
（3）向（2）中加入改性剂，以转速100-150r/min的速度搅拌8-10分钟，即得本发明的反应型高粘液体沥青。
7.一种反应型高粘液体沥青混合料，其特征在于，包含反应型高粘液体沥青、无机活性粉末固化剂和级配集料，且所述的反应型高粘液体沥青为根据权利要求1-4任一项所述的反应型高粘液体沥青，无机活性粉末固化剂为反应型高粘液体沥青的8-10wt%。
8.根据权利要求7所述的反应型高粘液体沥青混合料，其特征在于，所述无机活性粉末固化剂由硅酸盐水泥和高岭土组成，且两者之间的重量比为2-3:1。
9.根据权利要求7所述的反应型高粘液体沥青混合料，其特征在于，反应型高粘液体沥青、无机活性粉末固化剂和级配集料的重量比为6-8:0.65-0.85:100。
10.根据权利要求1-5任一项所述的反应型高粘液体沥青在路面和/或道路修建中的应用。
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