一种快凝、不粘轮黏层乳化沥青及其制备方法转让专利
申请号 : CN201410671342.6
文献号 : CN104448848B
文献日 : 2017-06-09
发明人 : 王文峰 , 郭良倩 , 吴春颖 , 刘伟 , 牛晓伟 , 叶勤
申请人 : 江苏省交通科学研究院股份有限公司
摘要 :
本发明涉及一种快凝、不粘轮黏层乳化沥青及其制备方法，所述乳化沥青包括占其总质量百分比的下列各组分：40%～60%基质沥青，0.5～10%界面增强剂，0.1%～3%沥青乳化剂，0～3%盐酸，0～0.1%增稠剂，余为水。制备方法包括：首先是制备增强改性沥青和皂液两种中间材料，接着是对所中间材料的高速研磨，形成未稳型乳化沥青；最后对未稳型乳化沥青进行恒温搅拌，得到黏层乳化沥青。本发明的有益效果是，破乳速度快、成型快，从而大大提高施工效率；具有不粘轮轮特性，避免了施工设备、运输车辆对黏层材料的破坏，提高了粘结效率和粘结强度，从而提高了路面的耐久性；沥青的高温性能好；同时工艺简单实用，有利于推广应用。
权利要求 :
1.一种快凝、不粘轮黏层乳化沥青，其特征在于：包括占所述乳化沥青总质量百分比的下列各组分：40% ～ 60% 基质沥青，0.5 ～ 10% 界面增强剂，0.1% ～ 3% 沥青乳化剂，0 ～ 3%盐酸，0 ～ 0.1% 增稠剂，余量为水；所述基质沥青的针入度为50dmm～100dmm，所述界面增强剂为乙烯基或丙烯基高分子聚合物中的一种或二种以任意比例混合而成，且重均分子量为1000 ～ 5000；所述沥青乳化剂为快裂快凝型沥青乳化剂，该沥青乳化剂为：脂肪族胺盐乳化剂或脂肪族季铵盐乳化剂中的一种，或由至少二种脂肪族胺盐乳化剂复合形成；或由至少二种脂肪族季铵盐乳化剂复合形成；或由至少一种脂肪族胺盐乳化剂与至少一种脂肪族季铵盐乳化剂复合形成。
2.根据权利要求1 所述的黏层乳化沥青，其特征在于：所述增稠剂为纤维素醚类水溶性高分子聚合物，其重均分子量为30000～70000。
3.如权利要求1 所述黏层乳化沥青的制备方法，包括下述步骤：
1）中间材料制备
将基质沥青加热至160 ～ 170℃，在该温度环境下并在搅拌状态中，加入界面增强剂，使界面增强剂均匀分布在基质沥青中，形成增强改性沥青；将沥青乳化剂、增稠剂溶于50～
60℃水中，再加入盐酸，并调节pH 值达到2.0～2.5，形成皂液；
2）材料高速研磨
将所述增强改性沥青和皂液同时通过高速研磨的磨具，形成未稳型乳化沥青；
3）恒温搅拌
将未稳型乳化沥青在55～70℃下，恒温搅拌16～48小时，得到所述黏层乳化沥青。
4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于：所述高速研磨的磨具为胶体磨，其转速为3600～9000 转/ 分钟。
5.如权利要求1 所述黏层乳化沥青的应用：其特征在于：所述乳化沥青用于沥青路面层间或水泥路面加铺沥青层之间的黏层撒布。
说明书 :
一种快凝、不粘轮黏层乳化沥青及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及道路材料领域，尤其涉及用于新建或养护路面中结构层之间粘结层的一种快凝、不粘轮黏层乳化沥青及其制备方法。
背景技术
[0002] 在道路建设和养护工程中，相邻结构层间通常采用撒布黏层材料的工艺，促使层与层之间形成整体的受力结构，从而减少由交通荷载引起的层间结构推移、拥抱等病害。黏层材料提供的层间粘结强度和抗滑能力能够将路面结构层间粘结形成一个整体，提高路面的耐久性。
[0003] 然而，在实际施工过程中，现有的黏层材料，在撒布完成后，破乳速度慢，形成强度慢，施工单位通常会等待数小时，才能允许摊铺设备进场，进行上层混合料的摊铺，导致施工效率降低。有的甚至为了保证充分的破乳，提前一天进行撒布，第二天进行上层摊铺。更严重的问题在于，现有的黏层材料即使完全破乳，在进行摊铺时，施工设备、运料车辆的车轮仍会带起大量的黏层材料，造成粘结层的损伤，破坏了黏层的均一性和粘结性，降低了粘结效率，进而影响路面的耐久性。因此，目前黏层材料粘轮的问题，一直是施工单位无法避免的问题。
发明内容
[0004] 本发明的目的之一在于提供一种快凝、不粘轮的黏层乳化沥青及其制备方法，以解决路面结构层施工中破乳速度慢、成型慢而引起的施工效率低问题和粘轮引起的路面耐久性低的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明的黏层乳化沥青包括占所述乳化沥青总质量百分比的下列各组分：40%～60%基质沥青，0.5～10%界面增强剂，0.1%～3%沥青乳化剂，0～3%盐酸，0～0.1%增稠剂，余为水。
[0006] 进一步的，所述基质沥青采用石油沥青，且沥青针入度为50dmm～100dmm。
[0007] 进一步的，所述界面增强剂为乙烯基或丙烯基高分子聚合物，其重均分子量为1000～5000。
[0008] 进一步的，所述沥青乳化剂为快裂快凝型沥青乳化剂。
[0009] 进一步的，所述沥青乳化剂为：脂肪族胺盐乳化剂或脂肪族季铵盐乳化剂中的一种，或由至少二种脂肪族胺盐乳化剂复合形成；或由至少二种脂肪族季铵盐乳化剂复合形成；或由至少一种脂肪族胺盐乳化剂与至少一种脂肪族季铵盐乳化剂复合形成。
[0010] 进一步的，所述盐酸为浓度为36～38%氯化氢水溶液。
[0011] 进一步的，所述增稠剂为纤维素醚类水溶性高分子聚合物，其重均分子量为30000～70000。
[0012] 所述黏层乳化沥青的制备包括下述步骤：
[0013] 1）中间材料制备
[0014] 将基质沥青加热至160～170℃，在该温度环境下并在搅拌状态中，加入界面增强剂，使界面增强剂均匀分布在基质沥青中，形成增强改性沥青；将沥青乳化剂、增稠剂溶于50～60℃水中，再加入盐酸，并调节PH值达到2.0～2.5，形成皂液；
[0015] 2）材料高速研磨
[0016] 将所述增强改性沥青和皂液同时通过高速研磨的磨具，形成未稳型乳化沥青；
[0017] 3）恒温搅拌
[0018] 将未稳型乳化沥青在55～70℃下，恒温搅拌16～48小时，得到所述黏层乳化沥青。
[0019] 进一步的，所述高速研磨的磨具为胶体磨，其转速为3600～9000转/分钟。
[0020] 所述乳化沥青用于沥青路面层间或水泥路面加铺沥青层之间的黏层撒布。
[0021] 本发明采用界面增强剂对基质沥青进行改性，以解决：沥青中轻质组分因对温度的敏感性，在常温（25℃）或更高的温度下易被软化，即使破乳后仍然会产生粘轮的问题。通过界面增强剂对基质沥青进行改性，使软化温度提高到90℃以上，在常温下或较高温度下（60℃）使沥青界面形成网格结构，能够锁住沥青中的轻质组分，从而使本发明的黏层乳化沥青具有在常温不粘轮的特性，并产生如下的有益效果：
[0022] 1） 可乳化性好、破乳速度快、成型快，从而大大提高施工效率；
[0023] 2） 具有不粘轮轮特性，避免了施工设备、运输车辆对黏层材料的破坏，提高了粘结效率和粘结强度，从而提高了路面的耐久性。
[0024] 3） 沥青的高温性能好；
[0025] 4） 工艺简单实用，有利于推广应用。
附图说明
[0026] 图1是制备实施例1制得的黏层乳化沥青与普通黏层乳化沥青在沥青层撒布的效果对比照片，其中图a）是所述实施例1的黏层乳化沥青撒布后，在10min内即破乳硬化，硬化后不粘手的情形；图b）是普通黏层乳化沥青撒布后30min才破乳硬化，破乳后，手指按压路面黏层材料被手粘带起的情形。
[0027] 图2是制备实施例2制得的黏层乳化沥青与普通黏层乳化沥青在沥青层撒布的效果对比照片，其中图a）是所述实施例2的黏层乳化沥青撒布后，在10min内即破乳硬化，硬化后不粘手的情形；图b）是普通黏层乳化沥青撒布后30min才破乳硬化，破乳后，手指按压路面黏层材料被手粘带起的情形。
具体实施方式
[0028] 本发明的黏层乳化沥青，包括下列质量百分比的组分：40%～60%基质沥青，0.5～10%界面增强剂，0.1%～3%沥青乳化剂，0～3%盐酸，0～0.1%增稠剂，余为水。下面结合实施例对该乳化沥青的制备过程及具体使用材料做详细说明，以进一步解释本发明。
[0029] 一、制备实施例
[0030] 实施例1
[0031] 首先是中间材料的制备，选取：70号SK石油沥青作为基质沥青；重均分子量为3000的聚乙烯作为界面增强剂；沥青乳化剂选用快裂快凝型，本实施例选用脂肪族季铵盐乳化剂，十八烷基三甲基氯化铵；盐酸浓度为36%的氯化氢水溶液；选用重均分子量为50000羟乙基纤维素醚作为增稠剂。上述各材料及水按下述重量称取：
[0032] 70号SK石油沥青 50kg
[0033] 重均分子量为3000的聚乙烯 6kg
[0034] 十八烷基三甲基氯化铵 0.3kg
[0035] 浓度为36%的氯化氢水溶液 0.13kg
[0036] 重均分子量为50000羟乙基纤维素醚 0.04kg
[0037] 水 43.53kg
[0038] 将称取的70号SK石油沥青置于搅拌器中，并对其加热至160℃，开始搅拌，同时加入称取的重均分子量为3000的聚乙烯，连续搅拌3h，使界面增强剂均匀分布在基质沥青中，得到增强改性沥青，保持该材料基本在160℃，以备用。
[0039] 将称取的水加热至55℃，再将称取的十八烷基三甲基氯化铵和羟乙基纤维素醚溶于该60℃的水中，之后加入浓度为36%的浓盐酸，注意检测水溶液的PH值达，应为2.0～2.5，从而形成皂液。
[0040] 接着是对所制备的中间材料的高速研磨，将所述增强改性沥青和皂液同时通过转速为9000转/分钟胶体磨，形成未稳型乳化沥青。
[0041] 最后对未稳型乳化沥青进行恒温搅拌，将高速研磨得到的未稳型乳化沥青置于搅拌器中，该未稳型乳化沥青起先的温度较高，在温度降至基本为60℃时，进行恒温搅拌16小时，最终得到本实施例的黏层乳化沥青。
[0042] 实施例2
[0043] 首先是中间材料的制备，选取：90号中石化沥青作为基质沥青；重均分子量为2000的聚丙烯作为界面增强剂；沥青乳化剂选用快裂快凝型，本实施例选用MeadWestvac公司的脂肪族胺盐乳化剂AA-63；盐酸浓度为37%的氯化氢水溶液；选用重均分子量为50000羟乙基纤维素醚作为增稠剂。上述各材料按下述重量称取并在称取相适应的水：
[0044] 90号中石化沥青作为基质沥青 60kg
[0045] 重均分子量为2000的聚丙烯 10kg
[0046] 脂肪族胺盐乳化剂AA-63 3.0kg
[0047] 浓度为37%的氯化氢水溶液 0.5kg
[0048] 重均分子量为50000羟乙基纤维素醚 0.10kg
[0049] 水 26.4kg
[0050] 将称取的90号中石化沥青置于搅拌器中，并对其加热至165℃，开始搅拌，同时加入称取的重均分子量为2000的聚丙烯，连续搅拌2小时，使界面增强剂均匀分布在基质沥青中，得到增强改性沥青，保持该材料基本在165℃，以备用。
[0051] 将称取的水加热至60℃，再将称取的十八烷基三甲基氯化铵和羟乙基纤维素醚溶于该60℃的水中，之后加入浓度为37%的浓盐酸，注意检测水溶液的PH值，应为2.0～2.5，从而形成皂液。
[0052] 接着是对所中间材料的高速研磨，将所述增强改性沥青和皂液同时通过转速为3600转/分钟胶体磨，形成未稳型乳化沥青。
[0053] 最后对未稳型乳化沥青进行恒温搅拌，将高速研磨得到的未稳型乳化沥青置于搅拌器中，该未稳型乳化沥青起先的温度较高，在温度降至基本为70℃时，进行恒温搅拌48小时，最终得到本实施例的黏层乳化沥青。
[0054] 实施例3
[0055] 首先是中间材料的制备，选取：70号SK石油沥青作为基质沥青；重均分子量为4000的聚乙烯和重均分子量为2000的聚丙烯，作为界面增强剂；沥青乳化剂选用快裂快凝型，本实施例选用Akzo Nobel 公司的脂肪族胺盐沥青乳化剂EM44和十八烷基三甲基氯化铵复配组成的复合乳化剂；盐酸浓度为37%的氯化氢水溶液；选用重均分子量为70000羟乙基纤维素醚作为增稠剂。上述各材料按下述重量称取并在称取相适应的水：
[0056] 70号SK石油沥青 40kg
[0057] 重均分子量为5000的聚乙烯 0.25kg
[0058] 重均分子量为2000的聚丙烯 0.25kg
[0059] 脂肪族沥青乳化剂EM44 0.05kg
[0060] 十八烷基三甲基氯化铵 0.05kg
[0061] 浓度为37%的氯化氢水溶液 0.08kg
[0062] 重均分子量为70000羟乙基纤维素醚 0.01kg
[0063] 水 59.31kg
[0064] 将称取的70号SK石油沥青置于搅拌器中，并对其加热至170℃，开始搅拌，同时加入称取的重均分子量为5000的聚乙烯和重均分子量为2000的聚丙烯，连续搅拌2小时，使界面增强剂均匀分布在基质沥青中，得到增强改性沥青，保持该材料基本在170℃下，以备用。
[0065] 将称取的水加热至50℃，再将称取的脂肪族沥青乳化剂EM44和十八烷基三甲基氯化铵和羟乙基纤维素醚溶于该60℃的水中，之后加入浓度为37%的浓盐酸，注意检测水溶液的PH值达，应为2.0～2.5，从而形成皂液。
[0066] 接着是对所制备的中间材料的高速研磨，将所述增强改性沥青和皂液同时通过转速为9000转/分钟胶体磨，形成未稳型乳化沥青。
[0067] 最后对未稳型乳化沥青进行恒温搅拌，将高速研磨得到的未稳型乳化沥青置于搅拌器中，该未稳型乳化沥青起先的温度较高，在温度降至基本为55℃时，进行恒温搅拌48小时，最终得到本实施例的黏层乳化沥青。
[0068] 二、应用实施例
[0069] 实施例1
[0070] 将上述制备实施例1所得黏层乳化沥青用于沥青路面层间的黏层撒布，以此作为层间粘结层，按照撒布量为0.7千克/平方米，撒布于沥青路面，与普通乳化沥青黏层材料对比图片见图1。
[0071] 由图1中的（a）图可以看出，本实施例所得黏层乳化沥青在10min内即破乳硬化，硬化后不粘手；而普通黏层乳化沥青，则在30min才破乳硬化，破乳后，手指按压路面，黏层材料被手粘带起，参见图1中的（b）图。
[0072] 实施例2
[0073] 将上述制备实施例2所得黏层乳化沥青用于水泥路面加铺沥青层之间黏层撒布，以此作为层间粘结层，按照撒布量为0.9千克/平方米，撒布于沥青路面，与普通乳化沥青黏层材料对比图片见图2。
[0074] 由图2中的（a）图可以看出，本实施例所得黏层乳化沥青在5min内即破乳硬化，硬化后不粘手；而（b）图中的普通黏层乳化沥青，则在25min才破乳硬化，破乳后，手指按压路面，黏层材料被手粘带起。