专利名称：放热混合物用于制造沥青混凝土的用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及添加剂混合物用于道路材料的组合物，特别是浙青混凝土的用途，以 及使用该混合物的方法。在这种制剂中使用该混合物能够在将浙青混凝土与水接触时增加 其温度。所述温度增加极大地改进了实施和施用道路材料的条件，并改进了道路材料的机 械性能。
背景技术：
浙青混凝土为至少集料(aggregates)和浙青粘合剂的混合物。通常且非限制 性地，为了获得1至15质量份的剩余浙青，将充足量的粘合剂与85至99质量份的集料 (以干重计)混合。取决于组成以及特别地集料的骨架，存在本领域技术人员公知的连续 或不连续的、厚、薄、极薄、甚至超薄、开放(多孔或提供排水性)、粒状、半粒状、致密或半 致密、可能可储存等的浙青混凝土，所述浙青混凝土一般在例如由union des syndicats des industries routieres de France (French RoadIndustry Union, USIRF)禾口 Revue Generale des Routes et Aerodromes(General Review ofRoads and Airfields) (Paris, 2001)共同出版的两卷著作“浙青混凝土”中进行标准化和描述。可将添加剂加入粘合剂、 集料或浙青混凝土。浙青混凝土的制造，即成分如何混合，可通过各种方式得以实现。通常 有两类方法“热”法和“冷”法。最近，在上述两个方法之间引入了称为“暖”或“半暖”的 方法。方法之间的差别实质上取决于集料温度。在热法中，集料在称作干燥器的设备中加热以使其干燥，从而使得浙青良好粘结 至集料。也将浙青加热至大约160°C的温度以降低粘性并提供集料的良好涂层。然后将由 此形成的浙青混凝土热施用(通常在150°C以上)至道路，然后在仍然热时压实。高的初始 温度确保了浙青混凝土的可加工性。然后上述材料在冷却时变硬。在冷法中，不干燥集料，其直接混合，即集料以它们天然的湿度在环境温度下混 合。然后，浙青可具有各种形式，最普通的形式为浙青的乳状液，其提供不非常粘稠的产品， 使得其可在环境温度下进行加工。所述乳状液有时略微加热至大约50°C的温度。仍然不常 见但越来越多地使用的另一方法包括使与根据合适的方法直接注入浙青的少量水接触的 热浙青(通常为160°C )起泡，然后将该泡沫与具有天然湿度的集料混合。可将添加剂加入 浙青和/或改进泡沫性能(特别是其稳定性和体积)的注入的水中。称作暖或半暖的方法仍然不普遍使用，有时也称作不同的名称(半热等)，但本领 域技术人员将清楚地了解这些方法包括或者将集料略微再加热，但并非足够加热至完全干 燥集料，或者将集料加热至刚刚100°c以上的温度。存在数种方法，例如可将粘合剂以与冷 浙青混凝土相同的形式(浙青乳状液或泡沫)引入。而且，特别是当目的是为了降低热浙 青混凝土的制造和施用温度以限制烟气排放时，这可需要使用添加剂或原始方法以使得浙 青混凝土保持与其在低于其通常使用的温度下的用途可相容的一定程度的可加工性。由于热涂层具有确保源于集料的均勻涂布和快速冷却的最终浙青混凝土的强且 接近迅速的粘合的优点，因此热涂层显然是主要的，然而，其具有一定数目的问题。实际上，
4其使用所需的温度消耗大量能量，这对浙青混凝土的最终成本具有显著的经济影响。此外， 这些高温增加了挥发性有机化合物(VOCs)、灰尘和烟气的排放，所述物质对环境和在这些物 质周围的工人有害。另一局限源自在热浙青的最终使用之前其储存和运输的需要。最后，在 混合过程中的高温造成浙青的加速老化，这限制了耐久性，使得道路对开裂现象更加敏感。其他的方法，暖和半暖，有助于减少这些缺点，对此，逻辑上最有效的是冷法。然而 它们有时也有局限性，特别是随时间变化的机械性能(通常称作固化)。因此，在使用浙青乳状液的冷浙青混凝土的情况中，这些变化导致乳状液被破坏， 也就是说，乳状液由浙青以微细液滴的形式分散在水相(乳状液)中的初始态变为浙青形 成涂布集料的膜的最终态。这不仅源于待排空的水的存在(这也阻碍了如同热浙青混凝土 一样有效的压实)，也源于乳状液和集料之间的复杂相互作用。在使用浙青泡沫的冷浙青混凝土的情况中，这些变化未得以很好的了解，其最可 能部分源于待排空的水的存在(这也阻碍了如同热浙青混凝土一样有效的压实)。这些问 题赋予冷浙青混凝土随时间变化的机械性能(称为固化)，因此，它们在被再次开放交通 (traffic)之前有时需要极长的时间以使得材料固化，这给使用者带来增加的不便。环境温 度越低，湿度越高，这些影响变得越显著，使得在低温下，通常10°C以下施用这种材料很困 难，或甚至在技术上有风险。当前研究暖和半暖浙青混凝土以缓和这些问题，但这以明显高于冷浙青混凝土的 能量消耗为代价。WO 2005/028756的作者试图在施用冷浙青混凝土时通过将冷浙青混凝土的温度 机械升高至30至65°C (通过红外或紫外辐射或高频波或微波或与热空气接触进行加热) 来解决这些问题。然而，该另外的步骤需要使用特定的加热设备，因此需要改进用于施用或 制造冷浙青混凝土的现有设备。而且，该步骤需要能量加热。因此，有用的是找到较不复杂 并更节约能量的方法以解决现有技术的问题。因此本发明人惊奇地发现，特定的添加剂混合物一旦与冷浙青混凝土混合，可利 用与水的放热反应来升高温度。因此无需提前加热集料或粘合剂，也无需使用用于浙青 混凝土的特定加热设备而获得温度增加，因此提供了大量的能量节约。该温度增加的优点 为-通过降低浙青粘合剂的粘度而改进浙青混凝土的可加工性，因此增加了施用和 压实之后的现场(in place)压实；-改进了浙青混凝土的粘合性和粘合的凝固速度，以获得在表面的加快硬化，由此 限制了常规冷浙青混凝土表面的抵抗性的敏感问题；-降低了浙青混凝土的剩余水含量以增加固化速度，并由此减少表面可承受运输 (traveled)的时间；-增加了浙青混凝土的最终机械强度；-改进了集料涂层的质量，这对于浙青混凝土对水的影响以及对表面损坏的良好 抵抗性很关键；
发明内容
因此，本发明涉及放热混合物在可为冷、暖或半暖浙青混凝土的含水的浙青混凝土，特别是具有浙青乳状液或泡沫的浙青混凝土中用以增加浙青混凝土的温度的用途，所 述放热混合物包含至少i) 一种酸酐或酸式盐以及至少ii) 一种碱酐或碱式盐。为了更好地理解本发明，提供如下定义是有用的·浙青意指道路浙青或基本上含有通常95质量％以上的浙青和可能的一种或 多种聚合物和/或一种或多种酸或碱和/或一种或多种乳化剂和/或一种或多种增粘剂 和/或一种或多种熔剂和/或一种或多种增塑剂和/或能够调节组合物性能的任何其他 添加剂的任何组合物。例如，道路浙青、纯浙青、熔化或流体化的浙青、由聚合物改性的浙 青、半吹制浙青、由吹制浙青部分改性的浙青和这些浙青的所有组合。由聚合物改性的浙 青由标准 NF EN 125291 和由 Laboratoire Central desPonts et Chauss6es 出版的文 献"Technical Guide :use ofmodified binders, special asphalts and asphalts with additives in roadwork，， (CentralLaboratory of Bridges and Roadway, LCPC)(IS SN 1151-1516ISBN2-7208-7140-4)定义。在可用于改性浙青的聚合物中，例子如下苯乙 烯_ 丁二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯共聚物、乙烯_乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、确保浙青 /聚合物混合物的良好稳定性的三元共聚物，例如具有丙烯酸丁酯和甲基缩水甘油基丙烯 酸酯官能团的乙烯链的化合物，和极大改进破裂和车辙(rutting)的弹性体和塑性体。引 申开来，其也意指旨在复制无黑色的浙青的性能以提供非黑浙青混凝土的非浙青合成粘合 剂。·浙青粘合剂意指含有浙青和可能的一种或多种添加剂和/或一种或多种乳化剂 和/或一种或多种增粘剂和/或一种或多种熔剂和/或一种或多种增塑剂和/或能够调节 性能的任何其他添加剂的任何组合物。例如，可以为浙青、由聚合物改性的浙青、浙青乳状 液和浙青泡沫。·浙青混凝土意指集料和浙青粘合剂的校准的混合物，可能含有一种或多种添加 剂，例如有机或矿物纤维、可能得自回收轮胎的橡胶粉、各种废物(缆线、聚烯烃等)以及所 有比例的它们的混合物。其优选的施用领域为道路建设，氮气也可用于密封结构件或挡板。 集料为各种来源的道路集料，包括来自采石场或采砾场的集料、如来自研磨的旧 浙青混凝土的集料的回收产品、工厂次品、回收建筑材料(拆毁的混凝土等)、炉渣、页岩、 来自所有来源，特别是来自城市固体废物焚烧炉(MSWI)底灰的人工集料，以及所有比例的 它们的混合物。所述集料通常具有选自0/Dmax范围以内的粒子尺寸，Dmax为例如根据标准 XP P 18-540定义的集料的最大直径，并通常为4至31. 5毫米。所述集料通常含有微细矿 物粒子，其定义为可通过0. 063毫米的筛子的天然或引入的集料，如微细石灰石(碳酸钙)、 水泥或水合石灰。用作本发明的添加剂的化合物i)和ii)的放热混合物在美国专利6，248，257中 特别描述。可用于本发明的放热混合物中的酸酐(化合物i))的例子包括五氧化二磷(P2O5)； 次亚磷酸钠；如多磷酸的部分水合的酸酐；例如B2O3和BO的其他非金属氧化物；如乙酸酐、 甲酸酐、丙酸酐、丁酸酐、异丁酸酐、戊酸酐、异戊酸酐、特戊酸酐、己酸酐、辛酸酐、癸酸酐、 月桂酸酐、丙二酸酐、琥珀酸酐、戊二酸酐、己二酸酐、庚二酸酐、邻苯二甲酸酐和马来酸酐 的羧酸酐或这些的混合物。五氧化二磷和次亚磷酸钠或它们的混合物在本发明的范围内是 特别有利的。五氧化二磷甚至更特别有利。
可用于本发明的放热混合物中的碱酐(化合物ii))的例子包括部分水合的碱性 氧化物，例如氧化钙或石灰(CaO)，现有技术公知其含有一些氢氧化钙。碱酐的其他例子 包括金属氧化物，所述金属选自锂、钠、钾、铷、铯、镁、锶或钡。因此，这些氧化物包括Li20、 Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, MgO (氧化镁)、CaO (石灰)、SrO 和 BaO0 石灰(CaO)和氧化镁(MgO) 或它们的混合物在本发明的范围内是特别有利的。石灰(CaO)甚至更特别有利。在本发明的范围内，术语“酸式盐”指一种盐，其在水中稀释之后将水溶液的PH减 少为7以下，且术语“碱式盐”指一种盐，其在水中溶解之后将水溶液的pH增加至7以上。因此，可用于本发明的放热混合物中的酸式盐(化合物i))的例子包括氯化铝 (AlCl3)、氯化锌(ZnCl2)、四氯化钛(TiCl4)、氯化亚铁(FeCl2)、氯化铁(FeCl3)和硝酸铁 (Fe(NO3)3)。氯化铝由于其产生的热量的高度增加而为优选的酸式盐。可用于本发明的放热混合物中的碱式盐(化合物ii))为乙酸钠、苯甲酸钠和抗坏 血酸钾。乙酸钠为优选的碱式盐。本发明范围内的有利的放热混合物为具有一种或多种如下性质的那些1)在与 水反应过程中相对较大的以重量计的热量产生；2)形成在特别是在欧洲(规章1967/548/ EC和1988/379/EC以及它们随后的更新)和北美的对于物质和制备的分类的有效法律下， 不分级为危险的反应产物。有利地，化合物i)为酸酐且化合物ii)为碱酐。特别地，反应 产物不应引起浙青混凝土的一种或多种成分的一种或多种物化性质的劣化，或不应具有根 据有效标准的有毒或生态毒性分级。五氧化二磷和石灰的放热混合物或次亚磷酸钠和氧化镁的放热混合物或五氧化 二磷和氧化镁的放热混合物在本发明的范围内是特别有利的。五氧化二磷和石灰的放热混合物由于来自水合和中和反应的可观的热量产生而 在本发明的范围内是甚至更特别有利的。实际上，在本发明的范围内，热量通过至少一种酸酐、酸式盐、碱酐或碱式盐的水 合而产生。另外的热量也通过中和获得的酸性或碱性水合产物而产生。有利地，产生热量 的连续或随后反应生成pH为4至10且有利地为6至8的最终产品。本发明的放热混合物的组合物的例子在如下表1(以重量计的水量未包括在表 中)中列出表 权利要求
一种放热混合物在基于含水的沥青粘合剂的冷、暖或半暖沥青混凝土中用以增加沥青混凝土的温度的用途，所述放热混合物包含至少i)一种酸酐或酸式盐以及至少ii)一种碱酐或碱式盐。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于所述含水的浙青粘合剂为乳状液或浙青泡 沫形式的浙青粘合剂。
3.通过用含水的浙青粘合剂涂布集料的用于道路表面的冷、暖或半暖浙青混凝土的制 造方法，其特征在于将放热混合物加入集料和/或集料/含水的浙青粘合剂的混合物以获 得有利地为5至20°C的浙青混凝土的温度增加，所述放热混合物包含至少i) 一种酸酐或酸 式盐以及至少ii) 一种碱酐或碱式盐。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述含水的浙青粘合剂为乳状液或浙青泡 沫形式的浙青粘合剂。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于在用含水的浙青粘合剂涂布之前将所 述放热混合物加入集料和/或细粒中。
6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于在用含水的浙青粘合剂涂布集料的过 程中加入所述放热混合物。
7.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于在浙青混凝土施用之后，有利地在浙青 混凝土涂敷之后并在将其压实之前或之后将所述放热混合物加入浙青混凝土。
8.根据权利要求3至7任一项所述的方法，其特征在于与放热混合物同时加入有利地 选自硼酸或三聚磷酸盐的缓凝剂。
9.根据权利要求3至8任一项所述的方法，其特征在于所述酸酐选自五氧化二磷、次亚 磷酸钠或它们的混合物。
10.根据权利要求3至9任一项所述的方法，其特征在于所述碱酐选自石灰、氧化镁或 它们的混合物。
11.根据权利要求3至10任一项所述的方法，其特征在于所述放热混合物由五氧化二 磷和石灰组成。
12.根据权利要求3至11任一项所述的方法，其特征在于所述放热混合物的量相对于 浙青混凝土的干集料的总重量为0. 1至10重量％，有利地相对于浙青混凝土的干集料的总 重量为0. 5至6重量％。
13.根据权利要求3至12任一项所述的方法，其特征在于酸酐或酸式盐/碱酐或碱式 盐的质量比为70/30至30/70，有利地为55/45至45/55。
14.用于基于含水的浙青粘合剂的冷、暖或半暖浙青混凝土的集料，其特征在于该集料 含有放热混合物，所述放热混合物包含至少i) 一种酸酐或酸式盐以及至少ii) 一种碱酐或 碱式盐。
15.根据权利要求14所述的集料，其特征在于其也包含有利地选自硼酸或三聚磷酸盐 的缓凝剂。
16.包含至少i)一种酸酐或酸式盐以及至少ii) 一种碱酐或碱式盐的放热混合物用以 干燥用于道路表面的集料和/或细粒的用途。
17.根据权利要求16所述的用途，其特征在于这些集料和/或细粒旨在用于基于含水 的浙青粘合剂的冷、暖或半暖浙青混合物中。
18.根据权利要求3至13任一项所述的方法获得的浙青混凝土。
19.根据权利要求18所述的浙青混凝土，其特征在于其含有i)一种酸酐或酸式盐与 ) 一种碱酐或碱式盐的反应产物。
20.根据权利要求18或19任一项所述的浙青混凝土，其特征在于其包含相对于集料的 重量5至12重量％，优选7至10重量％的浙青粘合剂。
21.根据权利要求18至20任一项所述的浙青混凝土，其特征在于所述浙青粘合剂选自 道路浙青、纯浙青、熔化或流体化的浙青、由聚合物改性的浙青、半吹制浙青、由吹制浙青部 分改性的浙青和/或它们的混合物。
22.根据权利要求18至21任一项所述的浙青混凝土用于制造道路表面的用途。
23.包含至少i)一种酸酐或酸式盐以及至少ii) 一种碱酐或碱式盐的放热混合物在浙 青乳状液中的用途。
24.根据权利要求23所述的乳状液用作粘结层、表面涂层或者密封或固化涂层的用途。
全文摘要
本发明涉及放热混合物在基于含水的沥青粘合剂的冷、暖或半暖沥青混合物中用于增加沥青混合物的温度的用途，所述放热混合物包含至少i)一种酸酐或酸式盐以及至少ii)一种碱酐或碱式盐。本发明也涉及使用放热混合物制造沥青混合物的方法、能够通过该方法获得的沥青混合物及其用于制造道路表面的用途。本发明另外涉及放热混合物用于干燥集料的用途以及含有该混合物的集料。最后，本发明涉及放热混合物在沥青乳状液中的用途。
文档编号E01C7/24GK101952356SQ200980104864
公开日2011年1月19日 申请日期2009年1月30日 优先权日2008年2月1日
发明者D·勒叙厄尔, F·德尔福斯, J-V·马丁 申请人:万喜路桥公司;英诺福斯公司