本发明属于道路工程领域，涉及一种乳化沥青混凝土，特别涉及一种水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土。
背景技术：
传统的冷拌沥青混合料能在一定程度上实现常温拌合施工，降低能源消耗，但是冷拌沥青混合料路用性能较差，无法满足现代路面对沥青材料的要求，只能应用于低质量的路面铺设或小范围的修补。
丙烯酸脂类单体具有碳碳不饱和双键，经聚合反应生成丙烯酸酯类树脂，不仅具有很高的光、热和化学稳定性，而且具有耐候性优异、耐腐蚀性、耐化学药品、耐沾污性和附着力高等优点。并且具有原料来源丰富、成本相对较低的特点。水性丙烯酸树脂广义上包括水性丙烯酸树脂乳液、水性丙烯酸树脂水分三体及水性丙烯酸树脂水溶液。其在建筑涂料市场占有重要的应用，但目前未应用于道路方面。
水性丙烯酸树脂乳液作为一种沥青改性剂，具有优良的物化性能，可以提高沥青的耐酸、耐碱及有机溶剂对沥青的腐蚀，提高沥青的高温及低温性能，降低沥青对温度的敏感性，增加沥青的弹性，减轻沥青老化倾向，改善沥青与石料的粘附性，提高沥青的耐疲劳强，全面改善乳化沥青的路用性能。近几年国内已有相关的研究，例如：申请号为201410023492.6的中国专利公开了一种丙烯酸树脂乳化沥青制备方法，其主要针对的是现有丙烯酸树脂乳化沥青的干燥时间长和防水性能差等技术问题而研究的，主要是乳化沥青防水材料。申请号为201410023481.8的中国专利公开了一种脲醛树脂乳化沥青制备方法，其合成脲醛树脂乳化沥青所需的反应时间长，操作复杂。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土，水性丙烯酸树脂与乳化沥青混合后相容性和稳定性较好，与集料混合后，通过水性丙烯酸树脂的自交联固化作用，提高了混合料的强度及抗水损坏性能。并且水性丙烯酸树脂固化以后形成具有的空间网状结构，起到增强、抗渗和抗化学品作用，可在常温条件下蒸发固化，不产生龟裂。
本发明一方面提供一种水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土，包括：
矿料；
与所述矿料混合搅拌在一起的水性丙烯酸树脂改性乳化沥青；
其中，所述矿料与所述水性丙烯酸树脂改性乳化沥青的重量份配比为100:5-40。
其中，所述矿料为玄武岩或石灰岩或其他满足现行技术标准规范的石料。
特别是，所述矿料由粗集料和细集料和填料组成，所述粗集料、细集料和填料的重量比为30-70:30-70:5-10，所述粗集料的公称粒径为δ＞4.75mm，所述细集料的公称粒径为：δ≤4.75mm，所述填料的公称粒径为δ≤0.075mm。
其中，所述水性丙烯酸树脂改性乳化沥青包括：
用水和乳化剂混合搅拌而制成的皂液；
用于加入到所述皂液中以形成混合液的单体混合物和引发剂；
加入到所述混合液中的沥青；
其中，在将所述单体混合物和引发剂加入到所述乳状液期间，在65-85℃的温度下进行搅拌；所述单体混合物进行滴加，所述引发剂用去离子水溶解后分批加入，在单体混合物滴加完毕后继续搅拌10-30min，再将所述混合液的pH调节到10-12；
其中，所述沥青在被加热至100-170℃时加入到所述混合液中。
特别是，所述皂液、单体混合物、引发剂、沥青的重量份配比为皂液41-73、单体混合物30-60、引发剂0.3-0.7、沥青40-80。
其中，将1-3份的乳化剂和40-70份去离子水混合搅拌，使乳化剂溶于水中，制成所述皂液。
特别是，所述乳化剂为阴离子乳化剂，包括但不限于十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
尤其是，所述搅拌速度为500-1000r/min。
其中，将所述单体混合物滴加至所述乳状液中，将引发剂用去离子水溶解后分批加入所述乳状液中，在65-85℃的温度下进行搅拌2-5min。
特别是，所述搅拌速度为500-1000r/min。
尤其是，所述单体混合物为丙烯酸、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酰胺中的任意两种或两种以上的混合物。
特别是，所述引发剂为过硫酸盐，包括但不限于过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠。
尤其是，在单体混合物滴加完毕后继续搅拌10-30min。
其中，将所述混合液的pH调节到10-12。
特别是，用碱溶液将所述混合液的pH调节到10-12。
尤其是，所述碱溶液优选氢氧化钠溶液。
其中，将所述沥青加热至100-170℃后缓慢加入到所述混合液中，持续搅拌，得到水性丙烯酸树脂改性乳化沥青。
特别是，所述搅拌速度为1000-3000r/min。
其中，将所述矿料和水性丙烯酸树脂改性乳化沥青混合，搅拌均匀，养护即得所述水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土。
特别是，所述搅拌时间为30-300s。
其中，所述水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土通过如下方法制备而成：
将乳化剂和水混合，搅拌均匀，制得皂液；将所述单体混合物滴加至所述皂液中，将引发剂用去离子水溶解后分批加入所述皂液中，在65-85℃的温度下进行搅拌；在单体混合物滴加完毕后继续搅拌10-30min，然后将所述混合液的pH调节到10-12；将加热至100-170℃的沥青加入所述已调节pH至10-12的混合液中，搅拌均匀，得到水性丙烯酸树脂乳化沥青；将所述水性丙烯酸树脂乳化沥青与矿料混合，搅拌均匀，养护，即得。
使用水性丙烯酸树脂改性乳化沥青，能够改善沥青的高温及低温性能，降低沥青对温度的敏感性，增加沥青的弹性，减轻沥青老化倾向，改善沥青与石料的粘附性，提高沥青的耐疲劳强度。
本发明另一方面提供一种丙烯酸树脂乳化沥青，包括：
矿料；
与所述矿料混合搅拌在一起的水性丙烯酸树脂和乳化沥青；
其中，所述矿料、水性丙烯酸树脂和乳化沥青的重量份配比为100:1-20:4-20。
其中，所述矿料为玄武岩或石灰岩或其他满足现行技术标准规范的石料。
特别是，所述矿料由粗集料和细集料和填料组成。
尤其是，所述粗集料、细集料和填料的重量比为30-70:30-70:5-10。
其中，所述粗集料的公称粒径为δ＞4.75mm，所述细集料的公称粒径为δ≤4.75mm，所述填料的公称粒径为δ≤0.075mm。
其中，所述乳化沥青包括：
用水和乳化剂混合搅拌而制成的皂液；
用于与所述皂液混合乳化的沥青；
其中，将所述皂液的pH调节到10-12，再将所述沥青加热至100-170℃加入到所述皂液中进行乳化2-5min。
特别是，所述水、乳化剂和沥青的重量份配比为25-60:1-3:40-80。
尤其是，将水和乳化剂混合，并在30-70℃下搅拌均匀，制得所述皂液。
特别是，所述乳化剂为阴离子乳化剂，包括但不限于十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
其中，所述水性丙烯酸树脂乳液为水性丙烯酸树脂的乳化液或分散液，其固含量为30-70％。
其中，将所述矿料、水性丙烯酸树脂和乳化沥青混合，搅拌均匀，养护即得所述水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土。
特别是，所述搅拌时间为30-300s。
其中，所述水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土通过如下方法制备而成：
将乳化剂和水混合，搅拌均匀，制得均一皂液；将加热至100-170℃的沥青加入所述均一皂液中进行乳化，制得乳化沥青；将水性丙烯酸树脂乳液与所述乳化沥青混合，搅拌均匀，得到水性丙烯酸树脂改性乳化沥青；将所述水性丙烯酸树脂改性乳化沥青与矿料混合，搅拌均匀，养护，即得。
本发明所述的水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土可以应用于沥青混凝土铺装材料、沥青路面修补材料、养护的稀浆封层、微表处和高速铁路沥青砂浆的制备。
本发明的优点和有益技术效果如下：
1、本发明首次采用的水性丙烯酸改性乳化沥青乳液，工艺简单，不含有机溶剂，二者相容性好，利用水性丙烯酸的自交联固化作用能形成具有空间网状结构的高性能复合沥青体系，大大提高了乳化沥青性能，且稳定储存。
2、本发明所制备的水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土，是一种新型路面环保材料，不仅具有传统冷拌沥青混凝土的优点，而且具有优良的力学性能和稳定性，路用性能优异，大大延长了路面使用寿命，缩短了养护时间，1-3天即可开放交通。
3、本发明所制备的水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土，作为冷拌冷铺式沥青混凝土，既可应用于沥青路面的摊铺或修补，也可应用于冷拌料、稀浆封层、微表处等，生产和施工中操作简单，应用广泛，不受运输，修补分散等条件的限制，相对于传统的热拌热铺混合料的热态技术，降低了能源消耗和沥青加热过程中有毒有害气体的排放，实现了节能减排。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1
称取2g十二烷基硫酸钠加入50g去离子中，在1000/min的速度下搅拌均匀，使十二烷基硫酸钠溶于水中，制成皂液；
称取45g丙烯酸和丙烯酸正丁酯的混合物，滴加入至皂液中，称取0.5g过硫酸胺用少量去离子水溶解后分批加入至皂液中，在1000/min的速度下搅拌3min，并且保持混合液的温度为75℃；
待单体滴加完毕后，继续搅拌20min，得到白色粘稠状液体，然后用1％的氢氧化钠溶液将混合液的pH调节到11；
称取60g沥青，将其加热至150℃后缓慢加入到上述白色粘稠状液体中，在2500/min的速度下搅拌3min，，得到水性丙烯酸树脂改性乳化沥青；
称取制得的水性丙烯酸树脂改性乳化沥青200g置于拌合锅中，加入1000g矿料，常温下搅拌150s，即得水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土。
其中，所述矿料为玄武岩；所述矿料由粗集料、细集料和填料组成，所述粗集料、细集料和填料的重量比为50:60:7，所述粗集料的公称粒径为：＞4.75mm，所述细集料的公称粒径为：δ≤4.75mm，所述填料的公称粒径为δ≤0.075mm。
实施例2
称取3g十二烷基磺酸钠加入70g去离子中，在500/min的速度下搅拌均匀，使其溶于水中，制成乳状液；
称取30g甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸乙酯的混合物，滴加入至乳状液中，称取0.7g过硫酸钾用少量去离子水溶解后分批加入至乳状液中，在500/min的速度下搅拌2min，并且保持混合液的温度为65℃；
待单体滴加完毕后，继续搅拌30min，得到白色粘稠状液体，然后用1％的氢氧化钠溶液将混合液的pH调节到12；
称取80g沥青，将其加热至100℃后缓慢加入到上述白色粘稠状液体中，在3000/min的速度下搅拌3min，得到水性丙烯酸树脂改性乳化沥青；
称取制得的水性丙烯酸树脂改性乳化沥青400g置于拌合锅中，加入1000g矿料，常温下搅拌300s，即得水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土。
其中，所述矿料为玄武岩；所述矿料由粗集料、细集料和填料组成，所述粗集料、细集料和填料的重量比为30:50:6，所述粗集料的公称粒径为：＞4.75mm，所述细集料的公称粒径为：δ≤4.75mm，所述填料的公称粒径为δ≤0.075mm。
实施例3
称取1g十二烷基苯磺酸钠加入40g去离子中，在750/min的速度下搅拌均匀，使十二烷基苯磺酸钠溶于水中，制成乳状液；
称取60g丙烯酸、丙烯酸月桂酯和丙烯酰胺的混合物，滴加入至乳状液中，称取0.3g过硫酸钠用少量去离子水溶解后分批加入至乳状液中，在750/min的 速度下搅拌5min，并且保持混合液的温度为85℃；
待单体滴加完毕后，继续搅拌10min，得到白色粘稠状液体，然后用1％的氢氧化钠溶液将混合液的pH调节到10；
称取40g沥青，将其加热至170℃后缓慢加入到上述白色粘稠状液体中，在1000/min的速度下搅拌3min，，得到水性丙烯酸树脂改性乳化沥青；
称取制得的水性丙烯酸树脂改性乳化沥青50g置于拌合锅中，加入1000g矿料，常温下搅拌30s，即得水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土。
其中，所述矿料为玄武岩；所述矿料由粗集料、细集料和填料组成，所述粗集料、细集料和填料的重量比为70:40:10，所述粗集料的公称粒径为：＞4.75mm，所述细集料的公称粒径为：δ≤4.75mm，所述填料的公称粒径为δ≤0.075mm。
实施例4
称取3g十二烷基苯磺酸钠加入60g去离子中，在70℃的温度下搅拌均匀，使十二烷基苯磺酸钠溶于水中，制成乳状液；用1％的氢氧化钠溶液将乳状液的pH调节到12；称取40g沥青，将其加热至170℃后缓慢加入到上述乳状液中，乳化5min，得到乳化沥青；
将40g乳化沥青、200g水性丙烯酸树脂乳液和1000g矿料混合，常温下搅拌30s，即得水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土。
其中，所述矿料为玄武岩；所述矿料由粗集料、细集料和填料组成，所述粗集料、细集料和填料的重量比为60:30:9，所述粗集料的公称粒径为：＞4.75mm，所述细集料的公称粒径为：δ≤4.75mm，所述填料的公称粒径为δ≤0.075mm；所述水性丙烯酸树脂乳液为市售线性分子型水性丙烯酸树脂乳液，其固含量为30％。
实施例5
称取1g十二烷基磺酸钠加入25g去离子中，在30℃的温度下搅拌均匀，使十二烷基磺酸钠溶于水中，制成乳状液；用1％的氢氧化钠溶液将乳状液的pH调节到10；称取80g沥青，将其加热至100℃后缓慢加入到上述乳状液中，乳化 2min，得到乳化沥青；
将200g乳化沥青、10g水性丙烯酸树脂乳液和1000g矿料混合，常温下搅拌300s，即得水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土。
其中，所述矿料为玄武岩；所述矿料由粗集料、细集料和填料组成，所述粗集料、细集料和填料的重量比为40:70:5，所述粗集料的公称粒径为：＞4.75mm，所述细集料的公称粒径为：δ≤4.75mm，所述填料的公称粒径为δ≤0.075mm；所述水性丙烯酸树脂乳液为市售线性分子型水性丙烯酸树脂乳液，其固含量为70％。
实施例6
称取2g十二烷基硫酸钠加入40g去离子中，在50℃的温度下搅拌均匀，使十二烷基硫酸钠溶于水中，制成乳状液；用1％的氢氧化钠溶液将乳状液的pH调节到11；称取60g沥青，将其加热至140℃后缓慢加入到上述乳状液中，乳化3min，得到乳化沥青；
将100g乳化沥青、100g水性丙烯酸树脂乳液和1000g矿料混合，常温下搅拌100s，即得水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土。
其中，所述矿料为玄武岩；所述矿料由粗集料、细集料和填料组成，所述粗集料、细集料和填料的重量比为50:50:8，所述粗集料的公称粒径为：δ＞4.75mm，所述细集料的公称粒径为：δ≤4.75mm，所述填料的公称粒径为δ≤0.075mm；所述水性丙烯酸树脂乳液为市售线性分子型水性丙烯酸树脂乳液，其固含量为55％。
对照例1
除了不加入水性丙烯酸树脂乳液外，其余均与实施例6相同，制得冷拌乳化沥青混凝土。
对照例2
称取60g沥青，将其加热至150℃后缓慢加入到1000g矿料中，常温下搅拌150s，即得热拌沥青混凝土。
其中，所述矿料为玄武岩；所述矿料由粗集料、细集料和填料组成，所述粗 集料、细集料和填料的重量比为50:60:7，所述粗集料的公称粒径为：δ＞4.75mm，所述细集料的公称粒径为：δ≤4.75mm，所述填料的公称粒径为δ≤0.075mm。
试验例1
将实施例1-6制备的水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土和对照例1制备的热拌沥青混凝土和2制备的冷拌乳化沥青混凝土按照规范《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ E20-2011)》成型试件、养护和进行马歇尔性能测试。测试结果如表1所示。
表1 马歇尔性能测试结果
注1：技术要求的依据为《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ E20-2011)》T0709
由表1可以看出，对照例1制备的冷拌乳化沥青混凝土稳定度差，马歇尔稳定度指标达不到技术要求，不能用于道路摊铺；实施例1-6制备的水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土经过水性丙烯酸树脂的改性作用,其马歇尔稳定度提高到对照例1的2倍以上，实施例4甚至可达12倍以上。
对照例2为传统的热拌沥青混凝土，由表1可知，本发明的水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土的各项指标接近甚至超越了热拌沥青混凝土的指标。
综上，本发明制备的水性丙烯酸树脂乳化沥青混凝土强度大，并具有优良的力学性能，通过水性丙烯酸树脂的改性作用，以冷拌的工艺达到了热拌沥青混凝土的技术效果，是一种路用性能优异的路面材料，可广泛应用于沥青混凝土铺装材料、沥青路面修补材料、养护的稀浆封层、微表处和高速铁路沥青砂浆的制备。