本发明涉及一种沥青组合物，本发明还涉及一种乳化沥青及其制备方法，本发明进一步涉及一种沥青混合料及其在路面微表处中的应用。
背景技术：
：当前，我国已有公路隧道10022处，共计805.27万米，现在隧道内的路面材料主要以水泥混凝土路面为主，由于其抗滑衰减速率快，服务一定时期后往往存在巨大的安全隐患。乳化沥青微表处技术是一项经济实用、低碳环保、施工便捷的路面养维护技术，不仅解决路面防滑、防水和耐久性等诸多问题，而且可常温施工，尤其是在隧道封闭条件下，避免了传统施工工艺产生的烟气对施工人员的健康威胁。但是，普通微表处在隧道内早期强度过低，会出现跑砂、掉料的现象，造成路面开放交通时间延长。因此，简单地将普通的微表处移植到隧道的技术路线无法满足施工和道面使用要求。技术实现要素：本发明的目的在于解决现有的微表处乳化沥青很难兼顾拌和时间和早期强度，导致早期强度较低的技术问题。根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种沥青组合物，该沥青组合物含有基质沥青、复合添加剂、至少一种阳离子型乳化剂和至少一种聚合物改性剂，相对于100重量份基质沥青，所述复合添加剂的含量为0.1-5重量份，所述阳离子型乳化剂的含量为1.5-5重量份，所述聚合物改性剂的含量为2-10重量份，其中，所述复合添加剂含有松香酸和烷基苯酚，所述阳离 子型乳化剂含有咪唑啉型乳化剂。根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种乳化沥青，该乳化沥青为本发明第一个方面所述的沥青组合物中的各组分与水的混合物。根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种乳化沥青的制备方法，所述乳化沥青含有本发明第一个方面所述的沥青组合物中的各组分以及水，该方法包括以下步骤：(1)将所述复合添加剂掺入温度为120-150℃的所述基质沥青中，得到改质沥青；(2)将一种皂液掺入所述改质沥青中，并进行乳化，所述皂液含有所述阳离子型乳化剂、所述聚合物改性剂和水。根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种沥青混合料，该沥青混合料含有乳化沥青和集料，所述乳化沥青为本发明第二个方面所述的乳化沥青或者由本发明第三个方面所述的方法制备的乳化沥青。根据本发明的第五个方面，本发明提供了本发明第四个方面所述的沥青混合料在路面微表处中的应用。由本发明的乳化沥青与集料混合形成的沥青混合料能够在拌和时间和早期强度之间获得良好的平衡，既具有充分的拌和时间，也具有较高的早期强度，各项性能指标均达到甚至高于JTG/TF40-2004规范中普通拌和型微表处乳化沥青的技术规范要求。本发明的沥青混合料能够获得上述技术效果的原因可能是：本发明在基质沥青中引入特定的复合添加剂，对基质沥青与集料之间的电荷作用进行调节，改善了破乳后沥青与集料之间的粘结作用，从而能在获得充分的拌和时间的同时，提高早期强度。由本发明的沥青混合料形成的沥青封层的湿轮磨损量以及负荷轮粘附砂量均不高，特别适用于对路面进行防滑处治，例如用于隧道路面以及其它在低温高湿环境服务的路面的微表处。具体实施方式根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种沥青组合物，该沥青组合物含有基质沥青、复合添加剂、至少一种阳离子型乳化剂和至少一种聚合物改性剂。本文中，“至少一种”表示一种或两种以上。所述复合添加剂含有松香酸和烷基苯酚。松香酸与烷基苯酚的重量比优选为1：(0.05-1)，更优选为1：(0.1-0.5)，进一步优选为1：(0.15-0.3)。所述复合添加剂可以仅含有松香酸和烷基苯酚。在一种优选的实施方式中，所述复合添加剂还含有脂肪酸，这样能在拌合时间和早期强度之间获得更好的平衡。在该优选的实施方式中，松香酸、烷基苯酚和脂肪酸的重量比优选为1：(0.05-1)：(0.05-1)，更优选为1：(0.1-1)：(0.1-1)，进一步优选为1：(0.2-1)：(0.2-1)，更进一步优选为1：(0.25-1)：(0.25-0.75)。所述烷基苯酚是指苯酚分子结构中苯环上的一个或两个以上氢原子被烷基取代而形成的化合物，优选为苯环上的一个氢原子被烷基取代而形成的化合物。烷基在苯环上的取代位置没有特别限定，可以为邻位、间位或对位。所述烷基优选为C10以上的烷基。更优选地，所述烷基为C12-C20的烷基，例如十二烷基及其异构体、十三烷基及其异构体、十四烷基及其异构体、十五烷基及其异构体、十六烷基及其异构体、十七烷基及其异构体、十八烷基及其异构体、十九烷基及其异构体和二十烷基及其异构体。进一步优选地，所述烷基为C14-C18的烷基。更进一步优选地，所述烷基为C16-C18的烷基。所述烷基苯酚的具体实例可以包括但不限于：十六烷基苯酚和十八烷基苯酚。所述脂肪酸可以为各种分子结构中含有羧基(-COOH)的脂肪族化合物，可以为一元羧酸、二元羧酸或多元羧酸。从原料易得性的角度出发，所述脂肪酸为一元羧酸。所述脂肪酸优选为C10以上的脂肪酸。更优选地，所述羧酸为C12以上的脂肪酸。所述脂肪酸优选为C20以下的脂肪酸。进一步优选 地，所述脂肪酸为C12-C20的脂肪酸。所述脂肪酸的具体实例可以包括但不限于：十二烷酸、十四烷酸、十六烷酸、十七烷酸、十八烷酸、十九烷酸和二十烷酸。进一步优选地，所述羧酸为C16-C18的脂肪酸。根据本发明的沥青组合物，相对于100重量份所述基质沥青，所述复合改性剂的含量可以为0.1-5重量份，优选为0.5-3重量份，更优选为1-1.5重量份。所述阳离子型乳化剂为溶于水发生电离后，与亲油基相连的亲水基是带正电荷的乳化剂。根据本发明的沥青组合物，所述阳离子型乳化剂含有咪唑啉型阳离子乳化剂。优选地，所述咪唑啉型阳离子乳化剂为式I所示的咪唑啉型化合物，(式I)式I中，R1为C10-C20的烷基，优选为C12-C20的烷基，更优选为C14-C18的烷基，最优选为C17的烷基。所述烷基可以为直链烷基，也可以为支链烷基，优选为直链烷基。式I所示的咪唑啉型化合物可以商购得到，也可以采用常规方法合成。根据本发明的沥青组合物，所述阳离子型乳化剂可以为所述咪唑啉型乳化剂，也可以为所述咪唑啉型乳化剂与其它阳离子型乳化剂的混合物，此时，所述咪唑啉型乳化剂与其它阳离子型乳化的重量比可以为1：(0.1-10)，优选为1：(0.2-5)，更优选为1：(0.5-2.5)，进一步优选为1：(0.6-1.5)，更进一步优选为1：(0.8-1.2)，最优选为1：1。所述其它阳离子型乳化剂可以为乳化沥青中常用的阳离子型乳化剂，例如：烷基多胺型阳离子乳化剂、氧化胺型阳离子乳化剂、季铵盐型阳离子乳化剂、酰胺型阳离子乳化剂和木质胺型阳离子乳化剂中的一种或两种以上，优选为酰胺型阳离子乳化剂。根据本发明的沥青组合物，所述阳离子型乳化剂更优选为所述咪唑啉型阳离子型乳化剂。根据本发明的沥青组合物，所述阳离子型乳化剂的用量可以为常规选择。一般地，相对于100重量份所述基质沥青，所述阳离子型乳化剂的用量可以为1.5-5重量份，优选为2-4重量份，更优选为2.5-3.5重量份。所述聚合物改性剂可以为本领域常用的各种能够与基质沥青混合，从而形成聚合物改性沥青的聚合物，优选为橡胶。具体地，所述聚合物改性剂可以选自丁苯橡胶和聚乙烯橡胶，优选为丁苯橡胶。所述聚合物改性剂一般以胶乳的形式提供，如丁苯橡胶乳液。根据本发明的沥青组合物对于所述聚合物改性剂的含量没有特别限定，可以为常规用量。一般地，相对于100重量份所述基质沥青，所述聚合物改性剂的含量可以为2-10重量份，优选为2.5-7重量份，更优选为3-4重量份。在所述聚合物改性剂为胶乳时，以胶乳中的固体为基准确定聚合物改性剂的含量。所述基质沥青可以为本领域常用的各种来源的基质沥青，例如：煤焦沥青、石油沥青和天然沥青中的一种或两种以上的混合物，优选为石油沥青。所述基质沥青的针入度优选为60-100(0.1mm)。所述基质沥青的具体实例可以包括但不限于70#石油沥青和90#型石油沥青。根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种乳化沥青，该乳化沥青含有本发明提供的沥青组合物中的各组分以及水。或者说，所述乳化沥青为含有本发明提供的沥青组合物中的各组分的水乳液。所述乳化沥青中水的含量可以常规选择。一般地，相对于100重量份基质沥青，水的用量可以为50-60重量份，优选为52-58重量份。根据本发明的乳化沥青的pH值一般在1.8-2的范围内。根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种乳化沥青的制备方法，所 述乳化沥青含有本发明提供的沥青组合物中的各组分以及水，该方法包括以下步骤：(1)将所述复合添加剂掺入温度为120-150℃的所述基质沥青中，得到改质沥青；(2)将一种皂液掺入所述改质沥青中，并进行乳化，所述乳液含有所述阳离子型乳化剂、所述聚合物改性剂和水。所述沥青组合物及其组成在前文已经进行了详细的描述，此处不再详述。根据本发明的方法，所述皂液中的水的用量以使得最终制备的乳化沥青中水的量能够满足要求为准。一般地，相对于100重量份所述基质沥青，所述水的用量可以为50-60重量份，优选为52-58重量份。根据本发明的方法，所述皂液还可以含有至少一种pH值调节剂，以将最终制备的乳化沥青的pH值调节为处于1.8-2的范围内。所述pH值调节剂可以为常用的各种能够调节乳化沥青的酸碱性的物质，例如盐酸。可以通过将所述阳离子型乳化剂和所述聚合物改性剂与水混合，从而得到所述皂液。根据本发明的方法，所述皂液的温度一般为50-70℃，这样能够更好地与改质沥青混合。根据本发明的第四个方面，本发明提供了一种沥青混合料，该沥青混合料含有乳化沥青和集料，其中，所述乳化沥青为本发明提供的乳化沥青或者由本发明提供的方法制备的乳化沥青。根据本发明的沥青混合料，所述集料分散在所述乳化沥青中，由于本发明的乳化沥青中的基质沥青用复合添加剂进行改质，其与集料之间的电荷作用得到改善，从而提高了沥青与集料之间的粘合作用，因而能够获得更高的早期强度，并仍然具有充分的拌和时间。所述乳化沥青及其制备方法在前文已经进行了详细的描述，此处不再详述。所述集料可以为常见的各种类型的集料，可以根据沥青混合料的类型及其具体应用场合在本领域的常规知识的指导下进行适当的选择。在本发明的沥青混合料主要用于路面微表处时，所述集料优选为玄武岩型集料。所述集料的含量可以根据该沥青混合料的具体应用场合以及集料的类型进行选择。在所述沥青混合料用于路面微表处时，相对于100重量份乳化沥青，所述集料的含量可以为800-1100重量份，优选为900-1000重量份。根据本发明的沥青混合料根据其具体应用场合还可以含有其它物料，例如水泥。其它物料的含量可以根据具体应用场合进行选择，没有特别限定。可以采用本领域的常规方法将所述乳化沥青与集料以及可选的其它物料混合，从而得到本发明的沥青混合料。具体地，可以在间歇式拌和机或连续式拌和机中进行拌制。所述拌制的温度可以为常规选择，一般可以为10-30℃。根据本发明的第五个方面，本发明提供了根据本发明的沥青混合料在路面微表处中的应用。根据本发明的沥青混合料既具有充分的拌和时间，又具有较高的早期强度，各项性能指标均达到甚至高于JTG/TF40-2004规范中普通拌和型微表处乳化沥青的技术规范要求，特别适用于隧道路面和/或在低温高湿环境中服务的路面的微表处。由本发明的沥青混合料形成的沥青封层的湿轮磨损量低，负荷轮粘附砂量低，特别适用于对路面进行防滑处治。以下通过实施例对本发明进行详细描述，但并不因此限制本发明的范围。以下实施例和对比例中，采用JTG/TF40-2004中关于改性乳化沥青的技 术规范要求对乳化沥青的性能进行评价，采用JTG/TF40-2004中关于普通拌和型微表处乳化沥青的技术规范要求对沥青混合料的性能进行评价。以下实施例和对比例中，橡胶胶乳的固含量根据GB/T8298-2008规定的方法测定。实施例1-5用于说明本发明。实施例1(1)将松香酸、十八烷基苯酚和十八烷酸按重量比为1：0.25：0.25掺入620g温度在120-150℃的范围内的基质沥青(购自中国石化，牌号为70#)中，搅拌0.5h，得到改质沥青，其中，松香酸、十八烷基苯酚和十八烷酸的总添加量为6.2g。(2)将18g咪唑啉型乳化剂(其中，R1为-(CH2)16CH3)掺入到50℃的水(水的用量为325g)中，然后掺入35g丁苯胶乳(购自美德维实伟克，牌号为PC1468，固含量为65重量％)，得到皂液。将皂液的温度保持在50-70℃之间，加入盐酸调节皂液的pH值为2。(3)将步骤(2)得到的皂液掺入步骤(1)得到的温度在120-150℃的范围内的改性沥青中，进行乳化，降温后得到乳化沥青，其性能指标在表1中列出。(4)将步骤(3)得到的乳化沥青按集料：水泥：水：乳化沥青的重量比为100：2：4：10的比例在环境温度(为25℃)拌和，得到沥青混合料。其中，集料为JTG/TF40-2004中的III型石料级配，大于2.36mm的粗石料为玄武岩类石料，2.36mm以下的细石料为石灰岩类石料。在20℃、无光照和无风条件模拟隧道环境评价该沥青混合料的性能指标，具体数值在表2中列出。表1表2项目实施例1技术要求拌和时间，s123≥12030min粘聚力，N·m1.5≥1.260min粘聚力，N·m2.2≥2.0湿轮磨耗量，g/m2237≤540负荷轮粘附砂量，g/m2265≤450对比例1采用与实施例1相同的方法制备乳化沥青和沥青混合料，不同的是，不进行步骤(1)，步骤(3)中直接将皂液添加到基质沥青中(即，不采用复合添加剂)。制备的沥青混合料的性能在表3中列出。对比例2采用与对比例1相同的方法制备乳化沥青和沥青混合料，不同的是，步 骤(2)中使用的乳化剂为木质素胺(购自美德维实伟克，牌号为W5乳化剂)，木质素胺的添加量为18g。制备的沥青混合料的性能在表3中列出。对比例3采用与实施例1相同的方法制备乳化沥青和沥青混合料，不同的是，步骤(1)中仅使用松香酸，松香酸的添加量为6.2g。制备的沥青混合料的性能在表3中列出。对比例4采用与实施例1相同的方法制备乳化沥青和沥青混合料，不同的是，步骤(1)中仅使用十八烷基苯酚，十八烷基苯酚的添加量为6.2g。制备的沥青混合料的性能在表3中列出。对比例5采用与实施例1相同的方法制备乳化沥青和沥青混合料，不同的是，步骤(1)中仅使用十八烷酸，十八烷酸的添加量为6.2g。制备的沥青混合料的性能在表3中列出。对比例6采用与实施例1相同的方法制备乳化沥青和沥青混合料，不同的是，步骤(1)中，复合添加剂不含十八烷基苯酚，松香酸与十八烷酸的重量比为1：0.25，松香酸和十八烷酸的总添加量为6.2g。制备的沥青混合料的性能在表3中列出。实施例2采用与实施例1相同的方法制备乳化沥青和沥青混合料，不同的是，步 骤(1)中，复合添加剂不含脂肪酸，松香酸与十八烷基苯酚的重量比为1：0.25，松香酸和十八烷基苯酚的总添加量为6.2g。制备的沥青混合料的性能在表3中列出。实施例3采用与实施例1相同的方法制备乳化沥青和沥青混合料，不同的是，松香酸、十八烷基苯酚和十八烷酸的重量比为1：0.5：0.5，松香酸、十八烷基苯酚和十八烷酸的总添加量为6.2g。制备的沥青混合料的性能在表3中列出。表3将实施例1与对比例1和3-6进行比较可以看出，通过使用本发明的复合添加剂能够有效地提高沥青混合料的早期强度，同时制备的沥青混合料仍然具有充分的拌和时间，沥青混合料的各项性能指标均满足JTG/TF40-2004中关于普通拌和型微表处乳化沥青的技术规范要求。将实施例1与对比例2进行比较可以看出，咪唑啉型阳离子乳化剂与复合添加剂具有更好的配伍性，在保持自身体系的稳定性的同时，能够获得更高的早期强度。实施例4(1)将松香酸、十六烷基苯酚和十六烷酸按重量比为1：1：0.5掺入620g温度在120-150℃的范围内的基质沥青(购自中国石化，牌号为70#) 中，搅拌0.5h，得到改质沥青，其中，松香酸、十六烷基苯酚和十六烷酸的总添加量为6.2g。(2)将18g咪唑啉型乳化剂(其中，R1为-(CH2)16CH3)掺入到50℃的水(水的用量为325g)中，然后掺入35g阳离子丁苯胶乳(购自美德维实伟克，牌号为PC1468，固含量为65重量％)，得到皂液。将皂液的温度保持在50-70℃之间，加入盐酸调节皂液的pH值为1.8。(3)将步骤(2)得到的皂液掺入步骤(1)得到的温度在120-150℃的范围内的改性沥青中，进行乳化，降温后得到乳化沥青，其性能指标在表4中列出。(4)采用与实施例1步骤(4)相同的方法制备沥青混合料并评价其性能，结果在表5中列出。表4表5项目实施例4技术规范拌和时间，s134≥12030min粘聚力，N·m1.4≥1.260min粘聚力，N·m2.2≥2.0湿轮磨耗仪量，g/m2198≤540负荷轮粘附砂量，g/m2270≤450实施例5(1)将松香酸、十六烷基苯酚和十八烷酸按重量比为1：0.25：0.75掺入620g温度在120-150℃的范围内的基质沥青(购自中国石化，牌号为70#)中，搅拌0.5h，得到改质沥青，其中，松香酸、十六烷基苯酚和十八烷酸的总添加量为9.3g。(2)将9g咪唑啉型乳化剂(其中，R1为-(CH2)16CH3)和9g酰胺型乳化剂(购自美德维实伟克，牌号为MQ3)掺入到50℃的水(水的用量为328g)中，然后掺入35g的阳离子丁苯胶乳(购自美德维实伟克，牌号为PC1468，固含量为65重量％)，得到皂液。将皂液的温度保持在50-70℃之间，加入盐酸调节皂液的pH值为1.9。(3)将步骤(2)得到的皂液掺入步骤(1)得到的温度在120-150℃的范围内的改性沥青中，进行乳化，降温后得到乳化沥青，其性能指标在表6中列出。(4)采用与实施例1步骤(4)相同的方法制备沥青混合料并评价其性能，结果在表7中列出。表6表7项目实施例5技术规范拌和时间，s121≥12030min粘聚力，N·m1.5≥1.260min粘聚力，N·m2.3≥2.0湿轮磨耗仪量，g/m2210≤540负荷轮粘附砂量，g/m2310≤450当前第1页1 2 3