CN114988765A - 一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及沥青技术领域，具体涉及一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青及其应用，包括如下重量份数：乳化沥青10‑30份、集料70‑100份和水10‑20份，所述集料过4.75mm筛的通过率为60‑70%，过2.36mm筛的通过率为40‑45%，过1.18mm筛的通过率为12‑16%，过0.6mm筛的通过率为8‑10%。本发明通过对集料的级配进行合理的设计，超过2.36mm的集料可以起到骨架的作用，低于2.36mm的集料可以起到填充的作用，从而使改性沥青具有更大的粘聚力和内摩阻力，制得的改性沥青既有水乳型的性质，也有适用于冷拌冷铺的性质，具有环境污染小、施工难度低等优点。

Description

一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青及其应用
技术领域
本发明涉及沥青技术领域，具体涉及一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青及其应用。
背景技术
传统的道路材料以热拌沥青混合料为主，但由于需要加热，因此耗能巨大，施工难度和成本较高，还会受到季节性的限制，在冬季很难保障必要的施工温度。
冷拌冷铺沥青混合料是一种新型沥青材料，具有良好的存储性能，可以及时对破损路面进行修复，并且相对热拌沥青混合料，具有环境污染小、施工难度低等优点，能够很好地解决热拌沥青混合料的存在问题。
目前对于冷拌冷铺沥青的研究仍然不够深入，不足以指导高质量高性能的路面生产工作。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青及其应用，具有强度高、环保性强的优点。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青，包括如下重量份数：乳化沥青10-30份、集料70-100份和水10-20份，所述集料过4.75mm筛的通过率为60-70%，过2.36mm筛的通过率为40-45%，过1.18mm筛的通过率为12-16%，过0.6mm筛的通过率为8-10%。
其中，所述集料为石灰岩集料。
其中，所述乳化沥青为SBS改性乳化沥青。
其中，所述乳化沥青通过如下步骤制得：将100重量份的基质沥青加热至150-160℃，然后加入5-10重量份的SBS以及2-6重量份的稳定助剂，保温搅拌20-30min，然后进行剪切，将SBS剪切至粒径低于5微米的胶粒，然后加入4-10重量份的乳化剂，研磨乳化，即得到所述乳化沥青。
其中，所述乳化剂由十六烷基三甲基氯化铵、壬基酚聚氧乙烯醚和水按重量比1-2:1-3:100的比例组成。
其中，所述稳定助剂为芳烃油。
其中，其制备方法为：按重量配比将乳化沥青、集料和水进行拌合后，即得到所述水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青。
一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青的应用，应用于道路铺设工艺上。
所述道路铺设工艺包括如下步骤：
（1）拌合：将重量配比将乳化沥青、集料和水投入拌合机中进行拌合；
（2）运输：安排载重自卸车将拌合后的改性沥青运输至施工位置；
（3）摊铺：摊铺机将改性沥青均匀地摊铺在路面上；
（4）压实：对摊铺后的沥青路面依次进行初压、复压及终压的操作；
（5）划线：划线机将划线漆涂布在沥青路面上。
由于本发明采用的是水乳型的改性沥青，并且采用的是冷拌冷铺的工艺，因此压实后的沥青里面依然含有较多的水分，对于划线漆的涂布会造成一定的难度，一般是对路面进行自然养生顺带减少水分后，才开始划线漆的涂布工作，但是这会造就工程期的加长，并且也不能保证天气可以持续不下雨，因而本发明对应研发配套使用的具有速干性质以及耐水性质的划线漆。
所述划线漆通过如下方法制得：
A、在100重量份的去离子水中加入40-50重量份的钛白粉、16.3-21.5重量份的丙烯酸丁酯、22.3-26.5重量份的丙烯酸甲酯、2-3重量份的丙烯酸、3-4重量份的乳化剂以及0.3-0.4重量份的过硫酸铵，搅拌混合，升温至65-75℃并保温反应60-90min，然后逐渐滴加由9.4-11.4重量份的丙烯酸丁酯、6.4-8.4重量份的丙烯酸甲酯、5.3-9.5重量份的双丙酮丙烯酰胺以及0.1-0.2重量份的过硫酸铵组成的混合液，滴加过程中保持温度进行反应，滴加时间控制在90-120min，得到第一胶乳；
B、在100重量份的去离子水中加入60-70重量份的钛白粉、70-80重量份的滑石粉以及10-19重量份的己二酸二酰肼，以转速600-800r/min进行高速分散后，得到第二胶乳；
C、将第一胶乳和第二胶乳按重量比1-2:1的比例进行高速分散，设置转速为600-800r/min，持续20-40min，然后加入助剂，继续高速分散2-8min，记得到所述划线漆。
虽然采用有机溶剂提高蒸发速度是速干采用的手段，但是在本发明中仍以水性体系的划线漆为更优的选择，一方面是，本发明不需要等待沥青路面养生风干就进行划线漆涂布，也即是在含水量较大的路面进行施工时，有机体系反而更容易与水分互相渗溶，影响涂布效果；另一方面，本发明采用水乳型沥青就是为了降低VOC排放，因此采用水性的划线漆相得益彰。
为了使水性体系的划线漆也具有速干的性质，需要尽可能地提升划线漆的固含量，也相当于提高填充料的含量，这也有助于划线漆的耐磨性的提升。但是随着填充料的含量提升，作为连接料的树脂含量也就相对降低，这容易造成填充料和连接料的分布不均匀，从而导致部分填充料的附着性变差，也就相当于造成耐磨性的下降。
为此，与一般直接采用连接树脂与填充料进行混合的形式不同，本发明采用自由基引发聚合反应，对钛白粉进行包覆改性并且形成聚丙烯酸酯乳液，也即是该部分钛白粉已经处于作为连接树脂的聚丙烯酸酯中，因而保障了该部分钛白粉在连接树脂中的均匀分布；而后，本发明采用己二酸二酰肼对滑石粉和另一部分钛白粉进行物理混合改性，形成第二胶乳，本发明在第一胶乳的聚丙烯酸单体中引入了双丙酮丙烯酰胺，因此第二胶乳的己二酸二酰肼可以促进第二胶乳的胶粒发生交联反应，即可以通过第二胶乳的预先分散将滑石粉和另一部分钛白粉均匀分散在第一胶乳的胶粒之间，同时促进交联网络的形成，提高胶粒之间的紧密性，从而提高分散相的稳定性，并且提高胶粒之间的内聚能，有助于涂布后的附着力的提高以及收缩率的降低。本发明制备的划线漆具有水性环保、固含量高、耐磨及耐水性。
本发明划线漆的钛白粉粒径优选为0.3-0.5μm，所述滑石粉的粒径为2-10μm。
本发明的有益效果在于：本发明通过对集料的级配进行合理的设计，超过2.36mm的集料可以起到骨架的作用，低于2.36mm的集料可以起到填充的作用，从而使改性沥青具有更大的粘聚力和内摩阻力，制得的改性沥青既有水乳型的性质，也有适用于冷拌冷铺的性质，具有环境污染小、施工难度低等优点。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青，包括如下重量份数：乳化沥青20份、集料85份和水15份，所述集料过4.75mm筛的通过率为65%，过2.36mm筛的通过率为43%，过1.18mm筛的通过率为14%，过0.6mm筛的通过率为9%。
其中，所述集料为石灰岩集料。
其中，所述乳化沥青为SBS改性乳化沥青。
其中，所述乳化沥青通过如下步骤制得：将100重量份的基质沥青加热至155℃，然后加入7.5重量份的SBS以及4重量份的稳定助剂，保温搅拌25min，然后进行剪切，将SBS剪切至粒径低于5微米的胶粒，然后加入7重量份的乳化剂，研磨乳化，即得到所述乳化沥青。
其中，所述乳化剂由十六烷基三甲基氯化铵、壬基酚聚氧乙烯醚和水按重量比1.5:2:100的比例组成。
其中，所述稳定助剂为芳烃油。
其中，其制备方法为：按重量配比将乳化沥青、集料和水进行拌合后，即得到所述水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青。
一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青的应用，应用于道路铺设工艺上。
所述道路铺设工艺包括如下步骤：
（1）拌合：将重量配比将乳化沥青、集料和水投入拌合机中进行拌合；
（2）运输：安排载重自卸车将拌合后的改性沥青运输至施工位置；
（3）摊铺：摊铺机将改性沥青均匀地摊铺在路面上；
（4）压实：对摊铺后的沥青路面依次进行初压、复压及终压的操作；
（5）划线：划线机将划线漆涂布在沥青路面上。
实施例2
一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青，包括如下重量份数：乳化沥青10份、集料70份和水10份，所述集料过4.75mm筛的通过率为60%，过2.36mm筛的通过率为40%，过1.18mm筛的通过率为12%，过0.6mm筛的通过率为8%。
其中，所述集料为石灰岩集料。
其中，所述乳化沥青为SBS改性乳化沥青。
其中，所述乳化沥青通过如下步骤制得：将100重量份的基质沥青加热至150℃，然后加入5重量份的SBS以及2重量份的稳定助剂，保温搅拌20min，然后进行剪切，将SBS剪切至粒径低于5微米的胶粒，然后加入4重量份的乳化剂，研磨乳化，即得到所述乳化沥青。
其中，所述乳化剂由十六烷基三甲基氯化铵、壬基酚聚氧乙烯醚和水按重量比1:1:100的比例组成。
其中，所述稳定助剂为芳烃油。
其中，其制备方法为：按重量配比将乳化沥青、集料和水进行拌合后，即得到所述水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青。
一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青的应用，应用于道路铺设工艺上。
所述道路铺设工艺包括如下步骤：
（1）拌合：将重量配比将乳化沥青、集料和水投入拌合机中进行拌合；
（2）运输：安排载重自卸车将拌合后的改性沥青运输至施工位置；
（3）摊铺：摊铺机将改性沥青均匀地摊铺在路面上；
（4）压实：对摊铺后的沥青路面依次进行初压、复压及终压的操作；
（5）划线：划线机将划线漆涂布在沥青路面上。
实施例3
一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青，包括如下重量份数：乳化沥青30份、集料100份和水20份，所述集料过4.75mm筛的通过率为70%，过2.36mm筛的通过率为45%，过1.18mm筛的通过率为16%，过0.6mm筛的通过率为10%。
其中，所述集料为石灰岩集料。
其中，所述乳化沥青为SBS改性乳化沥青。
其中，所述乳化沥青通过如下步骤制得：将100重量份的基质沥青加热至160℃，然后加入10重量份的SBS以及6重量份的稳定助剂，保温搅拌30min，然后进行剪切，将SBS剪切至粒径低于5微米的胶粒，然后加入10重量份的乳化剂，研磨乳化，即得到所述乳化沥青。
其中，所述乳化剂由十六烷基三甲基氯化铵、壬基酚聚氧乙烯醚和水按重量比2:3:100的比例组成。
其中，所述稳定助剂为芳烃油。
其中，其制备方法为：按重量配比将乳化沥青、集料和水进行拌合后，即得到所述水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青。
一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青的应用，应用于道路铺设工艺上。
所述道路铺设工艺包括如下步骤：
（1）拌合：将重量配比将乳化沥青、集料和水投入拌合机中进行拌合；
（2）运输：安排载重自卸车将拌合后的改性沥青运输至施工位置；
（3）摊铺：摊铺机将改性沥青均匀地摊铺在路面上；
（4）压实：对摊铺后的沥青路面依次进行初压、复压及终压的操作；
（5）划线：划线机将划线漆涂布在沥青路面上。
实施例4
本实施例为实施例1的进一步实施方式：
所述划线漆通过如下方法制得：
A、在100重量份的去离子水中加入45重量份的钛白粉、18.9重量份的丙烯酸丁酯、24.4重量份的丙烯酸甲酯、2.5重量份的丙烯酸、3.5重量份的乳化剂以及0.35重量份的过硫酸铵，搅拌混合，升温至70℃并保温反应75min，然后逐渐滴加由10.4重量份的丙烯酸丁酯、7.4重量份的丙烯酸甲酯、7.4重量份的双丙酮丙烯酰胺以及0.15重量份的过硫酸铵组成的混合液，滴加过程中保持温度进行反应，滴加时间控制在105min，得到第一胶乳；
B、在100重量份的去离子水中加入65重量份的钛白粉、75重量份的滑石粉以及14.5重量份的己二酸二酰肼，以转速700r/min进行高速分散后，得到第二胶乳；
C、将第一胶乳和第二胶乳按重量比1.5:1的比例进行高速分散，设置转速为700r/min，持续30min，然后加入助剂，继续高速分散5min，记得到所述划线漆。
本发明划线漆的钛白粉粒径D50优选为0.4μm，所述滑石粉的粒径D50为6μm。
实施例5
本实施例与实施例4的区别在于：
所述划线漆通过如下方法制得：
A、在100重量份的去离子水中加入40重量份的钛白粉、16.3重量份的丙烯酸丁酯、22.3重量份的丙烯酸甲酯、2重量份的丙烯酸、3重量份的乳化剂以及0.3重量份的过硫酸铵，搅拌混合，升温至65℃并保温反应60min，然后逐渐滴加由9.4重量份的丙烯酸丁酯、6.4重量份的丙烯酸甲酯、5.3重量份的双丙酮丙烯酰胺以及0.1重量份的过硫酸铵组成的混合液，滴加过程中保持温度进行反应，滴加时间控制在90min，得到第一胶乳；
B、在100重量份的去离子水中加入60重量份的钛白粉、70重量份的滑石粉以及10重量份的己二酸二酰肼，以转速600r/min进行高速分散后，得到第二胶乳；
C、将第一胶乳和第二胶乳按重量比1:1的比例进行高速分散，设置转速为600r/min，持续20min，然后加入助剂，继续高速分散2min，记得到所述划线漆。
本发明划线漆的钛白粉粒径D50优选为0.3μm，所述滑石粉的粒径D50为2μm。
实施例6
本实施例与实施例4的区别在于：
所述划线漆通过如下方法制得：
A、在100重量份的去离子水中加入50重量份的钛白粉、21.5重量份的丙烯酸丁酯、26.5重量份的丙烯酸甲酯、3重量份的丙烯酸、4重量份的乳化剂以及0.4重量份的过硫酸铵，搅拌混合，升温至75℃并保温反应90min，然后逐渐滴加由11.4重量份的丙烯酸丁酯、8.4重量份的丙烯酸甲酯、9.5重量份的双丙酮丙烯酰胺以及0.2重量份的过硫酸铵组成的混合液，滴加过程中保持温度进行反应，滴加时间控制在120min，得到第一胶乳；
B、在100重量份的去离子水中加入70重量份的钛白粉、80重量份的滑石粉以及19重量份的己二酸二酰肼，以转速800r/min进行高速分散后，得到第二胶乳；
C、将第一胶乳和第二胶乳按重量比2:1的比例进行高速分散，设置转速为800r/min，持续40min，然后加入助剂，继续高速分散8min，记得到所述划线漆。
本发明划线漆的钛白粉粒径D50优选为0.5μm，所述滑石粉的粒径D50为10μm。
对比例1
本对比例与实施例4的区别在于：
所述划线漆通过如下方法制得：
A、在100重量份的去离子水中加入45重量份的钛白粉、18.9重量份的丙烯酸丁酯、24.4重量份的丙烯酸甲酯、2.5重量份的丙烯酸、3.5重量份的乳化剂以及0.35重量份的过硫酸铵，搅拌混合，升温至70℃并保温反应75min，然后逐渐滴加由10.4重量份的丙烯酸丁酯、7.4重量份的丙烯酸甲酯、7.4重量份的双丙酮丙烯酰胺以及0.15重量份的过硫酸铵组成的混合液，滴加过程中保持温度进行反应，滴加时间控制在105min，得到第一胶乳；
B、在100重量份的去离子水中加入65重量份的钛白粉以及75重量份的滑石粉，以转速700r/min进行高速分散后，得到第二胶乳；
C、将第一胶乳和第二胶乳按重量比1.5:1的比例进行高速分散，设置转速为700r/min，持续30min，然后加入助剂，继续高速分散5min，记得到所述划线漆。
对比例2
本对比例为市售常规的溶剂型划线漆。
将实施例4、对比例1和对比例2的划线漆进行性能测试，测试基材为本发明的水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青制成的相应形状试样，并且并未进行任何干燥处理，测试项目、标准以及结果如下：
耐磨性：GB/T1768-2006（200转/1000g）
耐水性：GB/T1733-1993
附着性：GB/T1720-2020
耐磨性 耐水性 附着性
实施例4 26.5 水中浸泡24h无异常现象 3级
对比例1 53.8 水中浸泡24h出现部分脱落 6级
对比例2 38.6 水中浸泡24h无异常现象 4级
由上述试验对比可知，市售常规的溶剂型划线漆具有较好的性能，基本满足使用需求，但是由于其用于非完全干燥的沥青基材上，因此效果仍然差强人意，本发明的水性划线漆具有更好的适用性，可以无需等待沥青基材干燥即可进行涂布，具有较好的耐磨性、耐水性和附着性；通过对比例1的对比可知，己二酸二酰肼的促进交联作用是本发明划线漆具有高性能的关键点之一，常规物理混合的水性划线漆不能达到使用标准。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青，其特征在于：包括如下重量份数：乳化沥青10-30份、集料70-100份和水10-20份，所述集料过4.75mm筛的通过率为60-70%，过2.36mm筛的通过率为40-45%，过1.18mm筛的通过率为12-16%，过0.6mm筛的通过率为8-10%。
2.根据权利要求1所述的一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青，其特征在于：所述集料为石灰岩集料。
3.根据权利要求1所述的一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青，其特征在于：所述乳化沥青为SBS改性乳化沥青。
4.根据权利要求1所述的一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青，其特征在于：所述乳化沥青通过如下步骤制得：将100重量份的基质沥青加热至150-160℃，然后加入5-10重量份的SBS以及2-6重量份的稳定助剂，保温搅拌20-30min，然后进行剪切，将SBS剪切至粒径低于5微米的胶粒，然后加入4-10重量份的乳化剂，研磨乳化，即得到所述乳化沥青。
5.根据权利要求1所述的一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青，其特征在于：所述乳化剂由十六烷基三甲基氯化铵、壬基酚聚氧乙烯醚和水按重量比1-2:1-3:100的比例组成。
6.根据权利要求1所述的一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青，其特征在于：所述稳定助剂为芳烃油。
7.根据权利要求1所述的一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青，其特征在于：其制备方法为：按重量配比将乳化沥青、集料和水进行拌合后，即得到所述水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青。
8.一种水乳型适用于冷拌冷铺的改性沥青的应用，其特征在于：应用于道路铺设工艺上。
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