本发明属于沥青添加剂技术领域，具体涉及一种沥青粘合剂及其制备方法和应用。
背景技术：
沥青粘合剂是指为了加强路面沥青层与水泥混凝土面板之间的粘结而洒布的薄沥青层，多用在以下几种情况：一是双层式或三层式热拌热铺沥青混合料路面在铺筑上层前，其下面的沥青层已被污染时；二是在旧沥青路面或水泥砼路面上加铺沥青层时；三是与新铺的沥青混合料与路缘石、雨水进水口或检查井等的侧面接触时。常规作为粘合剂的沥青材料一般采用快裂的洒布型乳化沥青，也可采用快凝或中凝的液体石油沥青或煤沥青，这类沥青洒布后，虽然能将新、旧沥青层粘结在一起，但粘结的牢固度不理想，影响道路的建筑或修复效果。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种沥青粘合剂，本发明提供的沥青粘合剂能渗透到待粘结下层沥青的内部，从而提高沥青层间粘结的牢固度。
为实现以上目的，本发明提供如下技术方案：
一种沥青粘合剂，以质量份计，包括：100份改性沥青、2～4份阴离子表面活性剂、10～15份蒽油、7～15份膨润土和140～180份水；
所述改性沥青包括基质沥青和常温沥青改性剂；所述常温沥青改性剂占改性沥青质量的8～12％。
优选的，所述基质沥青包括sbs改性沥青。
优选的，所述常温沥青改性剂包括橡胶油和稳定剂，所述橡胶油和稳定剂的质量比为3～5:1。
优选的，所述稳定剂包括有机稳定剂和/或无机稳定剂。
优选的，所述阴离子表面活性剂包括磺酸类阴离子表面活性剂、羧酸类阴离子表面活性剂和硫酸油类阴离子表面活性剂中的一种或几种。
优选的，所述磺酸类阴离子表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠或十二烷基苯基醚二磺酸钠；
所述羧酸类阴离子表面活性剂包括硬质酸钠或月桂酸钠；
所述硫酸油类阴离子表面活性剂包括硫酸化蓖麻油或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐。
优选的，所述膨润土的膨胀系数≥30ml/2g。
本发明另提供了上述技术方案所述沥青粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)在90～95℃条件下，将所述阴离子表面活性剂与部分水混合，得到乳化液；
(2)将所述步骤(1)得到乳化液和膨润土混合，得到泥浆乳化皂液；
(3)将所述步骤(2)得到泥浆乳化皂液与改性沥青、蒽油混合，得到粘合剂初品；
(4)将剩余水与粘合剂初品混合，得到沥青粘合剂。
优选的，所述步骤(3)中改性沥青的温度为130～150℃；所述蒽油的温度为80～90℃。
本发明还提供了上述技术方案所述沥青粘合剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的沥青粘合剂在制备粘层油或透层油中的应用。
本发明提供了一种沥青粘合剂，以质量份计，包括：100份改性沥青、2～4份阴离子表面活性剂、10～15份蒽油、7～15份膨润土和140～180份水；所述改性沥青包括基质沥青和常温沥青改性剂；所述常温沥青改性剂占改性沥青质量的8～12％。本发明以改性沥青为主料，为阴离子表面活性剂、蒽油和膨润土在高温或低温条件下发挥作用提供基础；本发明利用阴离子表面活性剂促进膨润土、改性沥青和蒽油混合的均匀性，有利于得到粘合性能稳定的粘合剂；本发明利用蒽油提高沥青粘合剂各组分的渗透性能，使沥青粘合剂渗透至旧沥青结构内部，进一步提高沥青粘合剂的粘结强度。实施例的结果表明，本发明提供的沥青粘合剂的粘结强度≥2.5mpa。
附图说明
图1为本发明沥青粘合剂制备方法流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种沥青粘合剂，以质量份计，包括：100份改性沥青、2～4份阴离子表面活性剂、10～15份蒽油、7～15份膨润土和140～180份水；所述改性沥青包括基质沥青和常温沥青改性剂；所述常温沥青改性剂占改性沥青质量的8～12％。
在本发明中，除特殊说明外，各原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明所述沥青粘合剂包括改性沥青。在本发明中，所述改性沥青包括基质沥青和常温沥青改性剂，所述基质沥青优选为sbs改性沥青，进一步优选为sbs改性的70#石油沥青或sbs改性的90#石油沥青。在本发明中，所述sbs改性沥青中sbs改性剂的质量含量优选为4～10％，进一步优选为4～8％。本发明对所述sbs改性沥青的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的市售产品或者自制均可。在本发明中，所述sbs改性沥青自行制备时，制备方法优选包括：将sbs改性剂与沥青在160～180℃条件下混合，在200～320r/min条件下搅拌20～60min，得到sbs改性沥青。
在本发明中，所述sbs改性剂的用量与上述技术方案sbs改性沥青中相应质量含量一致，在此不再重复。在本发明中，所述sbs改性剂与沥青的混合温度优选为160～180℃，进一步优选为165～175℃。在本发明中，所述sbs改性剂与沥青的混合优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度优选为200～320r/min，进一步优选为240～300r/min；所述搅拌的时间优选为20～60min，进一步优选为30～40min。本发明对所述sbs改性剂的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。本发明优选在上述条件下对沥青进行改性，能得到高低温性能及感温性能良好、抗疲劳性、弹性和韧性性能较好的sbs改性沥青。
在本发明中，所述改性沥青中的常温沥青改性剂优选包括橡胶油和稳定剂，所述橡胶油和稳定剂的质量比优选为3～5:1，进一步优选为4～4.5:1。在本发明中，所述橡胶油优选通过废旧轮胎和塑料炼制得到，以降低成本。
在本发明中，所述稳定剂优选包括有机稳定剂和/或无机稳定剂。所述稳定剂为有机稳定剂和无机稳定剂混合物时，本发明对所述有机稳定剂和无机稳定剂的用量比没有特殊要求。在本发明中，所述有机稳定剂包括二芳基二硫化物；所述无机稳定剂包括磷酸、氧化锌、蒙脱石和高岭土中的一种或几种；所述无机稳定剂为几种组分的混合物时，本发明对所述混合物中各组分的用量比没有特殊要求。
本发明优选通过上述稳定剂与沥青中含有的羟基、羰基和酯基等活泼官能团发生化学反应，形成稳定的离子键或共价键，改变沥青的化学结构，有效阻止两相分离，进而改善sbs改性沥青存储的稳定性。
在本发明中，所述改性沥青中常温沥青改性剂的质量含量为8～12％，优选为9～11％。本发明将常温沥青改性剂的含量限定在上述范围，能得到耐低温和耐高温性能较好的沥青粘合剂。在本发明中，所述耐低温性能是指在低温条件下具有优异的柔性，无裂纹、无断裂现象；所述沥青粘合剂的能够耐-20～-25℃的低温，进一步优选为-25℃。在本发明中，所述耐高温性能是指沥青在高温条件下无流淌、滑动、滴落现象的性能，所述改性沥青粘合剂能够耐150～160℃的高温，进一步优选为155～160℃。
本发明所述改性沥青的制备方法优选包括：
将sbs改性沥青与常温沥青改性剂在120～150℃条件下混合，再进行溶胀发育，得到改性沥青。
在本发明中，所述常温沥青改性剂的组成与上述技术方案所述的常温沥青改性剂组成一致，在此不再重复。在本发明中，所述常温沥青改性剂的用量与上述技术方案所述改性沥青中常温沥青改性剂的质量含量一致，在此不再重复。在本发明中，所述sbs改性沥青与常温沥青改性剂的混合温度优选为120～150℃，进一步优选为125～145℃。本发明对所述sbs改性沥青与常温沥青改性剂的混合方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的混合方式即可。
所述sbs改性沥青与常温沥青改性剂混合后，本发明对混合后得到的混合料进行溶胀发育，得到改性沥青。所述溶胀发育过程中，本发明利用混合后的余温即可，无需对混合料进行额外加热。在本发明中，所述溶胀发育过程优选在搅拌条件下进行，以使常温改性剂与sbs改性沥青充分接触。在本发明中，所述溶胀发育包括溶胀阶段和发育阶段，所述溶胀阶段的搅拌速度优选为200～400r/min，进一步优选为240～300r/min；所述溶胀阶段的时间优选为25～60min，进一步优选为30～45min。在本发明中，所述发育阶段的温度优选为125～145℃，进一步优选为130～140℃，更优选为132～138℃；所述发育阶段的搅拌速度优选为100～150r/min，进一步优选为110～120r/min；所述发育阶段的时间优选为10～20min，进一步优选为12～18min。在本发明中，所述发育后，本发明优选对发育后所得物料的软化点进行检测，以判断是否得到改性沥青；若发育后的物料软化点降低至原沥青的80％～90％，即为改性沥青，此时，停止发育；若发育后物料软化点高于原沥青的90％，将物料所在环境调整至与溶胀阶段的环境一致，重复溶胀阶段和发育阶段的过程，直至得到改性沥青。
本发明优选将sbs改性沥青和常温沥青改性剂在上述条件下进行溶胀发育，能使sbs改性沥青和常温改性剂相容，提高改性沥青储存的稳定性。
以所述改性沥青的100质量份计，本发明所述沥青粘合剂包括2～4份阴离子表面活性剂，进一步优选为2.5～3.5份。在本发明中，所述阴离子表面活性剂能够提高膨润土和改性沥青混合的均匀性，进而得到稳定性较好的沥青粘合剂。
在本发明中，所述阴离子表面活性剂优选包括磺酸类阴离子表面活性剂、羧酸类阴离子表面活性剂和硫酸油类阴离子表面活性剂中的一种或几种；所述磺酸类阴离子表面活性剂优选包括十二烷基苯磺酸钠或十二烷基苯基醚二磺酸钠；所述羧酸类阴离子表面活性剂优选包括硬质酸钠或月桂酸钠；所述硫酸油类阴离子表面活性剂优选包括硫酸化蓖麻油或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐；所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐优选为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵。
在本发明中，所述阴离子表面活性剂包括多种组分的混合物时，具体可以为十二烷基苯磺酸钠和硬脂酸钠的混合物，十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵的混合物，硫酸化蓖麻油和十二烷基苯基醚二磺酸钠的混合物，十二烷基苯磺酸钠、月桂酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵的混合物。在本发明中，所述阴离子表面活性剂为几种组分的混合物时，本发明对所述混合物中各组分的用量比没有特殊要求。
以所述改性沥青的100质量份计，本发明所述沥青粘合剂包括10～15份蒽油，进一步优选为11～14份，更优选为12～13份。在本发明中，所述蒽油能够促进沥青粘合剂各组分的渗透性，使沥青粘合剂能够渗透至沥青结构内部，从而提高沥青粘合剂的粘结强度。
以所述改性沥青的100质量份计，本发明所述沥青粘合剂包括7～15份膨润土，进一步优选为8～12份。在本发明中，所述膨润土遇水溶胀，实现沥青粘合剂粘度性能的提升。在本发明中，所述膨润土的膨胀系数优选≥30ml/2g，进一步优选为35～40ml/2g。在本发明中，所述膨润土优选为钠基膨润土；所述钠基膨润土的胶质价优选为37～42ml/15g土，进一步优选为40～41ml/15g土；所述钠基膨润土的粒度优选为300～800目，进一步优选为450～550目；所述钠基膨润土的耐火度优选为1508～1545℃，进一步优选为1515～1540℃。
在本发明中，以质量份计，所述钠基膨润土的化学组成优选包括：sio262～70份、al2o317～23份、fe2o32.5～5.3份、cao+mgo1～2份和k2o+na2o2～3份。以所述氧化硅的质量份计，所述氧化铝进一步优选为18～21份，所述氧化铁进一步优选为3～5份，所述氧化钙和氧化镁的总量优选为1.2～1.8份，所述氧化钾和氧化钠的总量优选为2.2～2.8份。
以所述改性沥青的100质量份为基础，本发明所述沥青粘合剂包括140～180份水，进一步优选为150～175份。本发明对所述水的具体来源没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的即可。
在本发明中，所述沥青粘合剂在25℃下的粘度优选为1500～2100cp，进一步优选为1600～1800cp。在本发明中，所述沥青粘合剂的储存稳定性优选为≤1％；所述稳定性按照t0655-1993乳化沥青存储稳定性试验测试得到。在本发明中，所述沥青粘合剂的渗透深度优选为≥5mm，进一步优选为5～6mm；所述渗透深度指按照t0984—2008半刚性基层透层油渗透深度测试方法度，将沥青粘合剂洒布在路面基层表面后，测试得到的渗透深度。在本发明中，所述沥青粘合剂的粘结强度优选为≥2.5mpa，进一步优选为2.6～2.7mpa；所述粘结强度指拉拔强度。在本发明中，所述沥青粘合剂的延度优选为≥40cm，进一步优选为40～50cm；所述延度指在5cm/min，15℃条件下进行的延度试验测试得到的结果。在本发明中，所述溶解度指沥青粘合剂在三氯乙烯中溶解量占沥青粘合剂总质量的百分比，所述沥青粘合剂在三氯乙烯中的溶解度优选≥97.5％，进一步优选为98.0～98.5％。
在本发明中，所述沥青粘合剂与矿料的粘结强度按照《jtge20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》t0654-2011乳化沥青与粗集料黏附性试验阳离子乳化沥青试验方法测试，测试后矿料表面上沥青粘合剂的剥落面积占总量的≤20％，进一步优选为0.01～5％；所述沥青粘合剂与矿料的粘结强度达到4～5级。在本发明中，所述矿料优选包括碱性石料或酸性石料，所述石料的酸碱性按照其化学组成中sio2的含量来划分；所述石料中sio2质量含量≥65％为酸性石料，所述石料中sio2质量含量≤52％为碱性石料。
本发明还提供上述技术方案所述沥青粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)在90～95℃条件下，将所述阴离子表面活性剂与部分水混合，得到乳化液；
(2)将所述步骤(1)得到乳化液和膨润土混合，得到泥浆乳化皂液；
(3)将所述步骤(2)得到泥浆乳化皂液与改性沥青、蒽油混合，得到粘合剂初品；
(4)将剩余水与粘合剂初品混合，得到沥青粘合剂。
本发明将所述阴离子表面活性剂与部分水混合，得到乳化液。在本发明中，所述混合优选在90～95℃下进行，进一步优选为92～94℃。本发明将阴离子表面活性剂与水的混合优选在上述温度范围下进行，能够实现阴离子表面活性剂的充分溶解，得到均匀分散的乳化液。本发明对所述混合温度的提供方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的即可。
在本发明中，与阴离子表面活性剂混合用水为制备沥青粘合剂的原料用水的部分。在本发明中，所述乳化液制备中阴离子表面活性剂与水的质量比优选为1:30～40，进一步优选为1:32～36。
在本发明中，所述混合优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度优选为100～150r/min，进一步优选为120～140r/min；所述搅拌的时间优选为1～5min，进一步优选为2～3min。
得到乳化液后，本发明将膨润土与所述乳化液混合，得到泥浆乳化皂液。本发明对所述膨润土与乳化液的混合方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的即可。所述膨润土与乳化液混合后，本发明优选对混合物料进行搅拌，以使膨润土与乳化液均匀混合。在本发明中，所述搅拌的速度优选为200～350r/min，进一步优选为260～300r/min；所述搅拌的时间优选为3～5min，进一步优选为3.5～4.5min。在本发明中，所述搅拌过程无需对混合物料进行额外的加热。
得到泥浆乳化皂液后，本发明将改性沥青、蒽油与所述泥浆乳化皂液混合，得到粘合剂初品。在本发明中，所述改性沥青的温度优选为130～150℃，进一步优选为135～145℃；所述蒽油的温度优选为80～90℃，进一步优选为82～88℃。本发明优选将改性沥青和蒽油的温度限定在上述范围，可降低粘度，促进改性沥青、蒽油与泥浆乳化皂液的混合。在本发明中，所述混合优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速度优选为280～350r/min，进一步优选为290～320r/min；所述搅拌的时间优选为20～30min，进一步优选为24～28min。在本发明中，所述混合优选通过静态混合器实现。
得到粘合剂初品后，本发明将剩余水与粘合剂初品混合，得到沥青粘合剂。在本发明中，所述剩余水的温度优选为室温。本发明优选将所述剩余水与粘合剂初品混合，用于调节粘合剂的粘度。在本发明中，所述剩余水和上述阴离子表面活性剂混合用水的总量与制备沥青粘合剂的原料用水量一致。
本发明还提供了上述技术方案所述沥青粘合剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的沥青粘合剂在制备粘层油或透层油中的应用。
在本发明中，所述粘层油的制备方法优选包括：将所述沥青粘合剂与水混合，得到透层油；所述沥青粘合剂与水的质量比优选为1:6～10，进一步优选为1:7～9。
在本发明中，所述透层油的制备方法优选包括：将所述沥青粘合剂与水混合得到，得到粘层油；所述沥青粘合剂与水的质量比优选为1:0.8～2，进一步优选为1:1～1.8。
为了进一步说明本发明，下面结合附图和实施例对本发明提供的沥青粘合剂及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
按照图1所示沥青粘合剂制备方法流程示意图制备沥青粘合剂：
将5份sbs改性剂与95份70#石油沥青在170℃下混合，得到sbs改性沥青；将90份sbs改性沥青与10份常温沥青改性剂在135℃下混合，得到改性沥青；
将2.5份十二烷基苯磺酸钠与140份的90℃水混合，在100r/min条件下，搅拌3min，得到乳化液；
将7份钠基膨润土添加至乳化液中，在280r/min条件下，搅拌5min，得到泥浆乳化皂液；
将100份的130℃改性沥青和15份80℃蒽油通过静态混合器加入到泥浆乳化皂液中，边加边搅拌，搅拌的速度为280r/min，搅拌的时间为20min，得到粘合剂初品；
将10份水添加至粘合剂初品中，得到沥青粘合剂。
将所得沥青粘合剂与水按照1:1.2质量比混合得到样品1，测试其粘结强度和渗透性能。
实施例2
将7份sbs改性剂与93份90#石油沥青在165℃下混合，得到sbs改性沥青；将91份sbs改性沥青与9份常温沥青改性剂在145℃下混合，得到改性沥青；
将3.5份硬脂酸钠和0.5份月桂酸钠与150份的92℃水混合，在120r/min条件下，搅拌3min，得到乳化液；
将11份钠基膨润土添加至乳化液中，在300r/min条件下，搅拌4min，得到泥浆乳化皂液；
将100份的改性沥青(140℃)和13份蒽油(90℃)通过静态混合器加入到泥浆乳化皂液中，边加边搅拌，搅拌的速度为320r/min，搅拌的时间为23min，得到粘合剂初品；
将15份水添加至粘合剂初品中，得到沥青粘合剂；将所得沥青粘合剂与水按照1:0.8的质量比混合得到样品2，测试其粘结强度和渗透性能。
实施例3
将8份sbs改性剂与92份70#石油沥青在175℃下混合，得到sbs改性沥青；将89份sbs改性沥青与11份常温沥青改性剂在(130)℃下混合，得到改性沥青；
将3份双十二烷基苯基醚二磺酸钠与160份的90℃水混合，在150r/min条件下，搅拌2min，得到乳化液；
将10份钠基膨润土添加至乳化液中，在200r/min条件下，搅拌4min，得到泥浆乳化皂液；
将100份的改性沥青(150℃)和10份蒽油(80℃)通过静态混合器加入到泥浆乳化皂液中，边加边搅拌，搅拌的速度为290r/min，搅拌的时间为20min，得到粘合剂初品；
将20份水添加至粘合剂初品中，得到沥青粘合剂；将所得沥青粘合剂与水按照1:1.8的质量比混合得到样品3，测试其粘结强度和渗透性能。
在25℃下，利用粘度测试仪测试实施例1～3所得沥青粘合剂的粘度；
按照t0655-1933标准测试实施例1～3所得沥青粘合剂粘度的变化情况，用于测试其储存稳定性；
按照t0984-2008标准，测试实施例1～3所得沥青粘合剂的渗透性能；
在5cm/min，15℃条件下，测试实施例1～3所得沥青粘合剂的延度；
利用三氯乙烯溶解实施例1～3沥青粘合剂，以测试沥青粘合剂的纯度；
按jtge20车辙试验制备成型沥青混凝土标准试板，采用黏结试验仪测试实施例1～3所得粘合剂的拉拔强度做为粘结强度；
按照jtge20/t0654条件，测试实施例1～3所得沥青粘合剂与矿料的粘附性能；
按照jc/t975-2005道桥用防水涂料测试条件，测试实施例1～3所得沥青粘合剂的低温柔性；
按照jc/t975-2005道桥用防水涂料测试条件，测试实施例1～3所得沥青粘合剂的耐热性能。
表1实施例1～3沥青粘合剂性能测试结果
由表1数据可知，本发明提供的沥青粘合剂具有优异的粘结强度，可达到2.5mpa及以上，这是因为蒽油能够促进粘合剂各组分的渗透，使粘合剂能够渗入到旧沥青或路面基质沥青的结构内部，进而增强沥青粘合剂的粘结性能。
由上述实施例可知，本发明提供的沥青粘合剂具有较高的粘结性能和渗透性能，能渗透到沥青内部，提高新、旧沥青粘结层的强度。
此外，本发明提供的沥青粘合剂纯度较高，避免杂质对粘结性能的影响；沥青粘合剂稳定性较好，粘结强度变化幅度小，可进一步延长沥青粘合剂的使用周期，避免短时间存储稳定性下降导致粘合剂无法使用造成资源浪费；沥青粘合剂在低温条件下无裂纹、不断裂具有优异的柔性，在高温条件下，无流淌、滑动和滴落现象，说明本发明提供的沥青粘合剂具有优异的低温抗裂性能，拓展了沥青粘合剂的应用范围；本发明提供的沥青粘合剂还可通过水量调节，使其作为粘层油或透层油使用；最后，本发明提供的沥青粘合剂具有较好的抗水害性能和抗疲劳开裂性能，具有较好的市场价值。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。