沥青路面裂缝嵌封材料的制备方法

摘要

一种沥青路面裂缝嵌封材料的制备方法，由石油沥青5％～60％、橡胶粉10％～25％、填充剂15％～25％、促进剂2％～14％、增容剂1％～3％重量配比制成。制备方法，包括：将石油沥青加入到反应釜中，加热到140～160℃，然后加入橡胶粉、增容剂、促进剂，以300～1500转/分钟搅拌20分钟，升温至170～220℃，用高速剪切机剪切30～45分钟，再加入填充剂，放入储存罐中发育45～90分钟，制备成本发明产品。本发明产品用在裂缝嵌封中与裂缝的粘附力大，有效地防止新的裂缝产生，流动性好，容易灌入裂缝中，与裂缝亲和性好，灌注饱满，粘合面大。可适用于沥青路面裂缝的修补。

权利要求

1.一种沥青路面裂缝嵌封材料的制备方法，其特征在于它包括下述步骤：将石油沥青加入到反应釜中，加热到140～160℃，然后依次加入橡胶粉、增容剂、促进剂，以300～1500转/分钟搅拌20分钟，升温至170～220℃，再用高速剪切机剪切30～

45分钟，转速控制在5000转/分钟，再加入填充剂，放入储存罐中发育45～90分钟，制备成沥青路面裂缝嵌封材料；上述原料及其重量配比为：石油沥青 45％～60％

橡胶粉 10％～25％填充剂 20％～30％促进剂 2％～14％

增容剂 1％～3％

所述配比中的石油沥青为环烷基道路石油沥青A级，针入度为80～100即以0.1mm计；

增容剂为高温干馏煤焦油、中温干馏煤焦油、顺丁烯二酸、丙烯酸辛酯、十二烷基伯胺、十八烷基伯胺、汽车机油中的一种，促进剂为烷基酚树脂、C5石油树脂、C9石油树脂、萜烯树脂、氢化松香、松香甘油脂、松香季戊四醇脂中的一种，填充剂为普通硅酸盐水泥、石灰粉、粉煤灰、滑石粉、轻质碳酸钙、重质碳酸钙中的一种。

说明书

沥青路面裂缝嵌封材料的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于现场铺筑道路或飞机场的凝结性铺面技术领域，具体涉及到铺面上层或表面层的修整；铺面材料的混合、浇灌或铺撒方法。

[0002] 背景技术

[0003] 裂缝是沥青路面的主要病害之一，由于交通荷载，环境因素的作用和路面结构的影响，裂缝随着时间的推移而发生并逐渐发展。虽然裂缝本身对沥青面层使用性能影响不大，但裂缝破坏了路面结构的整体性和连续性，在一定程度上导致结构强度的削弱，同时路表水会沿裂缝浸入基层而使基层变软，在大量行车荷载反复作用下会发生冲刷和唧泥现象，使路面结构承载力下降，导致路面的结构破坏。因此，修复沥青路面裂缝病害，对防止沥青路面的早期破坏有着重要的意义。

[0004] 专利公开号为CN 1597827A的发明专利，提出了一种道路裂缝密封胶的生产方法，用主要成份为沥青、SBS、增粘树脂、合成橡胶等，该密封胶成分复杂，生产过程中不易掌握，所用的原料成本较高。

[0005] 发明内容

[0006] 本发明所要解决的一个主要技术问题在于克服上述沥青路面裂缝所用材料的缺点，提供一种使用材料量少、成本低、防水性能好、耐磨性能好、成型速度快的沥青路面裂缝嵌封材料。

[0007] 本发明所要解决的另一个技术问题在于，提供一种上述沥青路面裂缝嵌封材料的制备方法。

[0008] 解决上述技术问题所采用的技术方案它是由下述的原料及其重量配比制成：

[0009] 石油沥青 45％～60％

[0010] 橡胶粉 10％～25％

[0011] 填充剂 20％～30％

[0012] 促进剂 2％～14％

[0013] 增容剂 1％～3％

[0014] 上述配比中的石油沥青为环烷基道路石油沥青A级，针入度为80～100(以0.1mm计)；增容剂为高温干馏煤焦油、中温干馏煤焦油、顺丁烯二酸、丙烯酸辛酯、十二烷基伯胺、十八烷基伯胺、汽车机油中的一种；促进剂为烷基酚树脂、C5石油树脂、C9石油树脂、萜烯树脂、氢化松香、松香甘油脂、松香季戊四醇脂中的一种；填充剂为普通硅酸盐水泥、石灰粉、粉煤灰、滑石粉、轻质碳酸钙、重质碳酸钙中的一种；橡胶粉为废旧轮胎橡胶粉，由西安长乐再生胶制品有限公司生产。其指标为：水分小于5％，金属含量小于0.4％，纤维、粉尘含量小于1.5％，细度为30～60目。

[0015] 上述配比中的组分促进剂和增容剂，可以增加本发明产品与沥青路面裂缝的亲和性以及粘结性。

[0016] 制备本发明的优选重量配比为：

[0017] 石油沥青 50～55％

[0018] 橡胶粉 15～20％

[0019] 填充剂 20～25％

[0020] 促进剂 2～10％

[0021] 增容剂 1～2％

[0022] 制备本发明的最佳重量配比为：

[0023] 石油沥青 50％

[0024] 橡胶粉 20％

[0025] 填充剂 22％

[0026] 促进剂 6％

[0027] 增容剂 2％

[0028] 上述材料的制备方法包括下述步骤：

[0029] 按重量百分比将石油沥青加热到140～160℃，然后加入橡胶粉、增容剂和促进剂，搅拌均匀，继续升温至170～220℃，在此温度下破碎、剪切30～45分钟，转速控制在5000转/分钟，加入填充剂，放入储存罐中发育45～90分钟，制成本发明产品。

[0030] 本发明配比中的废旧轮胎橡胶粉，提高了产品的性能，降低了产品成本，减少了环境污染。本发明产品用在裂缝处治中与裂缝的粘附力大，有效地防止新的裂缝产生；流动性好，容易灌入裂缝中，与裂缝亲和性好，灌注饱满，粘合面大。采用本发明方法制备的沥青路面裂缝嵌封材料，针入度、弹性复原率、拉伸量各项指标均达到中华人民共和国交通行业标准JT/T 589-2004《水泥混凝土路面嵌缝密封材料》中对修复材料的技术要求，可广泛适用于沥青路面裂缝的修补。

具体实施方式

[0031] 下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

[0032] 实施例1

[0033] 以生产本发明沥青路面裂缝嵌封材料100kg为例，所用的原料及其配比如下：

[0034] 石油沥青 50kg

[0035] 橡胶粉 20kg

[0036] 粉煤灰 22kg

[0037] C5石油树脂 6kg

[0038] 高温干馏煤焦油 2kg

[0039] 本实施例中石油沥青采用韩国生产的SK-90号环烷基道路石油沥青A级，针入度为80～100(以0.1mm计)，橡胶粉采用废旧轮胎磨细的橡胶粉，细度为60目，由西安长乐再生胶制品有限公司生产。

[0040] 其制备方法如下：

[0041] 按上述重量比将石油沥青加热到150℃，加入橡胶粉、C5石油树脂和高温干馏煤焦油搅拌均匀，继续升温至200℃，在此温度下破碎，剪切40分钟后，再加入粉煤灰，放入储存罐中发育60分钟，制成本发明产品。

[0042] 实施例2

[0043] 以生产本发明沥青路面裂缝嵌封材料100kg为例，所用的原料及其配比如下：

[0044] 石油沥青 45kg

[0045] 橡胶粉 18kg

[0046] 粉煤灰 20kg

[0047] C5石油树脂 14kg

[0048] 高温干馏煤焦油 3kg

[0049] 本实施例中石油沥青采用日本生产的加德士-90号环烷基道路石油沥青A级，针入度为80～100(以0.1mm计)，橡胶粉采用废旧轮胎磨细的橡胶粉，细度为60目，由西安长乐再生胶制品有限公司生产。

[0050] 其制备方法如下：

[0051] 按上述重量比将石油沥青加热到140℃，加入橡胶粉、C5石油树脂和高温干馏煤焦油搅拌均匀，继续升温至170℃，在此温度下破碎，剪切30分钟后，再加入粉煤灰，放入储存罐中发育45分钟，制成本发明产品。

[0052] 实施例3

[0053] 以生产本发明沥青路面裂缝嵌封材料100kg为例，所用的原料及其配比如下：

[0054] 石油沥青 60kg

[0055] 橡胶粉 10kg

[0056] 粉煤灰 20kg

[0057] C5石油树脂 9kg

[0058] 高温干馏煤焦油1kg

[0059] 本实施例中石油沥青采用克拉玛依-90号环烷基道路石油沥青A级，针入度为80～100(以0.1mm计)，橡胶粉采用废旧轮胎磨细的橡胶粉，细度为60目，由西安长乐再生胶制品有限公司生产。

[0060] 其制备方法如下：

[0061] 按上述重量比将石油沥青加热到160℃，加入橡胶粉、C5石油树脂和高温干馏煤焦油搅拌均匀，继续升温至220℃，在此温度下破碎，剪切45分钟后，再加入粉煤灰，放入储存罐中发育90分钟，制成本发明产品。

[0062] 实施例4

[0063] 以生产本发明沥青路面裂缝嵌封材料100kg为例，所用的原料及其配比如下：

[0064] 石油沥青 45kg

[0065] 橡胶粉 25kg

[0066] 粉煤灰 27kg

[0067] C5石油树脂 2kg

[0068] 高温干馏煤焦油1kg

[0069] 本实施例中石油沥青采用中海-90号环烷基道路石油沥青A级，针入度为80～100(以0.1mm计)，橡胶粉采用废旧轮胎磨细的橡胶粉，细度为60目，由西安长乐再生胶制品有限公司生产。其制备方法与实施例1相同。

[0070] 实施例5

[0071] 以生产本发明沥青路面裂缝嵌封材料100kg为例，所用的原料及其配比如下：

[0072] 石油沥青 45kg

[0073] 橡胶粉 22kg

[0074] 粉煤灰 30kg

[0075] C5石油树脂 2kg

[0076] 高温干馏煤焦油1kg

[0077] 本实施例中石油沥青采用欢喜岭-90号环烷基道路石油沥青A级，针入度为80～100(以0.1mm计)，橡胶粉采用废旧轮胎磨细的橡胶粉，细度为60目，由西安长乐再生胶制品有限公司生产。

[0078] 其制备方法与实施例1相同。

[0079] 实施例6

[0080] 以生产本发明沥青路面裂缝嵌封材料100kg为例，所用的原料及其配比如下：

[0081] 在以上的实施例1～5中，高温干馏煤焦油用汽车机油替换，用量与高温干馏煤焦油相同，C5石油树脂用萜烯树脂替换，用量与C5石油树脂相同，粉煤灰用普通硅酸盐水泥替换，普通硅酸盐水泥可采用标号为325或标号为425的硅酸盐水泥，用量与粉煤灰相同。其它原料以及原料的用量与相应的实施例相同。其制备方法与相应的实施例相同。

[0082] 实施例7

[0083] 以生产本发明沥青路面裂缝嵌封材料100kg为例，所用的原料及其配比如下：

[0084] 在以上的实施例1～5中，高温干馏煤焦油用顺丁烯二酸替换，用量与高温干馏煤焦油相同，C5石油树脂用烷基酚树脂替换，用量与C5石油树脂相同，粉煤灰用石灰粉替换，用量与粉煤灰相同。其它原料以及原料的用量与相应的实施例相同。其制备方法与相应的实施例相同。

[0085] 实施例8

[0086] 以生产本发明沥青路面裂缝嵌封材料100kg为例，所用的原料及其配比如下：

[0087] 在以上的实施例1～5中，高温干馏煤焦油用中温干馏煤焦油替换，用量与高温干馏煤焦油相同，C5石油树脂用萜烯树脂替换，用量与C5石油树脂相同，粉煤灰用普通硅酸盐水泥替换，普通硅酸盐水泥可采用标号为325或标号为425的硅酸盐水泥，用量与粉煤灰相同。其它原料以及原料的用量与相应的实施例相同。其制备方法与相应的实施例相同。

[0088] 实施例9

[0089] 以生产本发明沥青路面裂缝嵌封材料100kg为例，所用的原料及其配比如下：

[0090] 在以上的实施例1～5中，高温干馏煤焦油用丙烯酸辛酯替换，用量与高温干馏煤焦油相同，C5石油树脂用C9石油树脂替换，用量与C5石油树脂相同，粉煤灰用滑石粉替换，用量与粉煤灰相同。其它原料以及原料的用量与相应的实施例相同。其制备方法与相应的实施例相同。

[0091] 实施例10

[0092] 以生产本发明沥青路面裂缝嵌封材料100kg为例，所用的原料及其配比如下：

[0093] 在以上的实施例1～5中，高温干馏煤焦油用十二烷基伯胺替换，用量与高温干馏煤焦油相同，C5石油树脂用萜烯树脂替换，用量与C5石油树脂相同，粉煤灰用轻质碳酸钙替换，用量与粉煤灰相同。其它原料以及原料的用量与相应的实施例相同。其制备方法与相应的实施例相同。

[0094] 实施例11

[0095] 以生产本发明沥青路面裂缝嵌封材料100kg为例，所用的原料及其配比如下：

[0096] 在以上的实施例1～5中，高温干馏煤焦油用十八烷基伯胺替换，用量与高温干馏煤焦油相同，C5石油树脂用氢化松香替换，用量与C5石油树脂相同，粉煤灰用重质碳酸钙替换，用量与粉煤灰相同。其它原料以及原料的用量与相应的实施例相同。其制备方法与相应的实施例相同。

[0097] 实施例12

[0098] 以生产本发明沥青路面裂缝嵌封材料100kg为例，所用的原料及其配比如下：

[0099] 在以上的实施例1～5中，C5石油树脂用松香甘油脂替换，用量与C5石油树脂相同。其它原料以及原料的用量与相应的实施例相同，其制备方法与相应的实施例相同。

[0100] 实施例13

[0101] 以生产本发明沥青路面裂缝嵌封材料100kg为例，所用的原料及其配比如下：

[0102] 在以上的实施例1～5中，C5石油树脂用松香季戊四醇脂替换，用量与C5石油树脂相同。其它原料以及原料的用量与相应的实施例相同，其制备方法与相应的实施例相同。

[0103] 为确定本发明产品原料配比以及最佳的制备方法，发明人进行料大量的研究试验，各种试验情况如下。

[0104] 1、橡胶粉的选择

[0105] 橡胶粉为本发明产品的主要配方材料之一，不同的橡胶粉对沥青的改性效果有着明显的差异，为对比橡胶粉对沥青的改性效果，采用旧轮胎橡胶粉、鞋底胶粉、杂胶粉三种不同的废旧橡胶粉进行对比试验，废旧轮胎磨细的橡胶粉，细度为60目，由西安长乐再生胶制品有限公司生产。鞋底胶粉由西安长乐再生胶制品有限公司生产，杂胶粉由西安长乐再生胶制品有限公司生产。废旧橡胶粉对沥青进行改性，加入量为总重量的20％。

[0106] 改性效果见表1。

[0107] 表1不同废旧橡胶粉对沥青改性试验结果

[0108]橡胶粉种类 软化点(℃) 5℃延度(cm) 针入度(0.1mm) 弹性恢复(％)
未加 45.8 - 88.6 12
轮胎橡胶粉 62.2 17.6 50.2 87
鞋底胶粉 65.3 15.1 50.4 80
杂胶粉 58.7 12.9 49.8 75

[0109] 由表中可见，3种橡胶粉均对沥青表现出优良的改性效果。软化点和弹性恢复均显著增加，针入度和5℃延度增加。这表明经废旧橡胶粉改性后，沥青的耐高低温性均得到了改善。相比较而言，轮胎橡胶粉比鞋底胶粉和杂胶粉在延度和弹性恢复方面改性效果略好，而且轮胎橡胶粉来源比较广泛。考虑多方面因素，本发明沥青路面裂缝嵌封材料中橡胶粉最佳采用轮胎橡胶粉。

[0110] 2、橡胶粉目数的选择

[0111] 橡胶粉的目数对本发明沥青路面裂缝嵌封材料的性能有直接的影响，为确定本发明沥青路面裂缝修复所用材料中橡胶粉的目数，对不同目数的橡胶粉制备的本发明沥青路面裂缝修复所用材料进行对比性试验，由于10目的橡胶粉颗粒较大，在沥青改性后熔胀体积也较大，会影响施工效果，发明人选用20目以上的橡胶粉做对比性试验。

[0112] 试验结果见表2。

[0113] 表2不同粒径的轮胎胶粉沥青改性对比试验结果

[0114]-1
橡胶粉粒径 软化点(℃) 5℃延度(cm) 针入度(10 mm) 弹性恢复(％)
未加 45.1 - 88.6 11
20目 56.1 14.6 45.8 91
30目 62.3 16.3 49.5 88
40目 61.8 17.2 50.7 84
60目 60.2 18.0 51.6 81
80目 56.7 23.2 52.2 67

[0115] 由表2可见，橡胶粉粒径不同，对沥青的改性效果有一定差异。粒径大的橡胶粉对沥青的软化点、弹性恢复的改善效果较好，而粒径小的橡胶粉对沥青的延度的提高更为明显，沥青针入度的降低也较小。这是因为橡胶粉越细，在沥青中溶胀越容易，对提高沥青的延度和针入度有益，但因橡胶粉在沥青中溶胀性有限，则过细的橡胶粉在沥青中将难以形成网状结构，会使沥青的弹性恢复减弱，并在温度升高时易流动变形，即软化点会降低。由此可见，对沥青改性并非胶粉越细越好。而且越细的橡胶粉加工费用也越高，本发明采用将橡胶粉的目数为30～60目。

[0116] 3、确定橡胶粉的加入量

[0117] 为了确定本发明橡胶粉的配比，发明人采用同种橡胶粉和基质沥青，按不同配比制成橡胶粉改性沥青，试验方法按JTJ052-2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程进行。其中：针入度按T0604-2000沥青针入度试验，延度按T0605-1993沥青延度试验，软化点按T0606-2000沥青软化点试验，弹性恢复按T0662-2000沥青弹性恢复试验。

[0118] 表3橡胶粉的加入量对沥青性能的影响

[0119]

[0120] [0118]由表3可见，当橡胶粉的掺入重量在20％以下时，沥青的软化点和5℃延度以及弹性恢复的指标是增加比较快，接近线性关系。当橡胶粉含量继续增加时，其指标值变化很小，基本趋于稳定。对于针入度指标随着橡胶粉掺入重量的增加而减小，掺入重量在25％以下时减小较快，当继续增加橡胶粉掺入重量时，针入度指标基本趋于平缓。说明当橡胶粉含量逐渐增加时，改性沥青的高、低温等各项性能很快的得到提高，当掺量增大到一定量时再增加其掺重量，效果不十分明显，橡胶粉的掺入重量为10％～25％效果较好。本发明采用橡胶粉的加入重量为10％～25％，最佳为20％。

[0121] 4、确定填充剂的加入量

[0122] 试验方法：为确定本发明沥青路面裂缝嵌封材料中填充剂的用量，填充剂采用粉煤灰，按照《水泥混凝土路面嵌缝密封材料》(JT/T 589-2004)加热施工式密封料试验方法进行流动度试验。试验结果见表4。

[0123] 表4添加本发明填充剂流动度试验结果

[0124]

[0125] 由表4中可以看出，填充剂的用量越大，沥青路面裂缝嵌封材料的流动度越小，在高温条件下越不易流淌，橡胶粉改性沥青在加入填充剂后，其流动度迅速减小，当添加量达到15％后，流动度减小缓慢。当添加量超过25％时，流动度变化已经不大。考虑到不同添加量的性能，本发明填充剂的添加量选择在15％～30％，最佳为22％。

[0126] 5、确定基质沥青加热温度

[0127] 试验方法：基质沥青在加热过程中，温度高于163℃时会发生老化现象，被老化的沥青对粘附性和耐久性产生很大的负面影响。为确定本发明基质沥青的最佳加热温度，采用实施例1的配比及制备方法，分别将三份基质沥青加热到140～160℃、160～170℃、170～180℃，加入重量为25％的橡胶粉制成本发明沥青路面裂缝嵌封材料，进行对石料的粘附性对比试验，试验过程按照JTJ 052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T 0616-1993沥青与粗集料的粘附性试验。

[0128] 试验结果见表5。

[0129] 表5基质沥青加热温度对粘附性试验结果

[0130]沥青加热温度 试验后石料表面上沥青膜剥落情况 粘附性等级
140-160℃ 沥青膜完全保存，剥离面积百分率接近于 5
0
160-170℃ 沥青膜少部分为水所移动，厚度不均匀，剥 4
离面积百分率少于10％
170-180℃ 沥青膜局部明显地为水所移动，保留在石 3
料表面上，剥离面积百分率少于30％

[0131] 由表5可见，基质沥青加热温度在140～160℃时，制备的本发明沥青路面裂缝嵌封材料粘附性最好，基质沥青加热温度越高，制备的本发明沥青路面裂缝嵌封材料粘附性越差，但基质沥青加热温度不得低于140℃，低于这个温度，在加入橡胶粉后其粘度过大不利于橡胶粉与基质沥青均匀混合。

[0132] 6、确定剪切温度

[0133] 试验方法：为确定本发明合适的剪切温度，采用实施例2中的重量配比及其制备方法，分别将四份改性沥青进行加工，剪切温度为170℃、200℃、220℃、250℃。将制备的本发明沥青路面裂缝嵌封材料按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)中沥青布氏旋转粘度试验T 0625-2000进行。

[0134] 试验结果见表6。

[0135] 表6剪切温度对粘度影响试验结果

[0136]

[0137] 由表6可见，剪切温度在170℃～220℃之间时，粘度趋于稳定，当温度高于220℃时，粘度降低加快，在250℃时，粘度降低约80％，本发明沥青路面裂缝嵌封材料的粘度有很强的温度依赖性，温度过高时，橡胶粉颗粒会发生脱硫和降解，造成粘度下降，使本发明沥青路面裂缝嵌封材料性能降低，剪切温度在170℃～220℃运动粘度较好。本发明采用剪切温度为170～220℃。

[0138] 7、确定剪切时间

[0139] 试验方法：为确定本发明合适的剪切时间，采用实施例1的重量配比及其制备方法，分别将三份改性沥青进行加工，剪切时间分别为15、30、45、60、75、90、120分钟。将制备的本发明沥青路面裂缝嵌封材料按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)中沥青布氏旋转粘度试验T 0625-2000进行。

[0140] 试验结果见表7。

[0141] 表7剪切时间对粘度影响试验结果

[0142]

[0143] 由表7可见，在剪切最初阶段，粘度和时间成正比关系，在60分钟以后，粘度随时间而逐渐下降。说明在最初阶段，橡胶粉熔胀占主导地位，在高温条件下，橡胶粉吸收沥青的能力增强，橡胶粉颗粒体积迅速膨胀，轻质组分被吸收后，自由沥青的粘度也相应提高，使最初阶段的粘度快速增加。当熔胀达到一定程度后，在高温情况下，橡胶粉的脱硫和降解开始变化，脱硫造成橡胶粉交联键断裂，使橡胶粉力学性能下降，降解使橡胶粉分子量下降，弹性工作区间变窄，从而使改性沥青的粘度下降，剪切60分钟时，改性沥青的粘度最大，但比剪切45分钟的粘度提高不大。剪切时间为30～45分钟，运动粘度较好。本发明采用剪切时间为30～45分钟。

[0144] 8、确定发育时间

[0145] 在剪切后的橡胶粉改性沥青中添加填充剂粉煤灰，本发明将发育时间选择在45分钟～90分钟。将制备的本发明沥青路面裂缝嵌封材料按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)中沥青粘韧性试验T 0624-1993进行。实验结果见表8。

[0146] 表8发育时间对改性沥青粘韧性的影响

[0147]