一种沥青冷补料及其制备方法与流程

本发明涉及沥青路面坑槽修补材料领域，特别涉及一种沥青冷补料及其制备方法。

背景技术：

1、沥青路面的表面平整，因具有较好的减振性和低噪声、可再生利用等优势而占据重要的地位。在使用过程中，由于存在如暴晒、雨雪、氧化、寒冷等自然因素，以及人为施工、重载的作用，会导致沥青路面的性能降低，出现坑槽、洞等结构性破坏，若不及时采用补救措施，不仅会影响到路基的寿命，还会导致路面行车质量下滑，增加交通事故的概率，带来严重的负面影响。

2、目前针对路面坑槽修补的方式主要包括热拌沥青混合料和溶剂型冷补料。在东北独特的气候条件以及自然环境特征下，随着冬季的来临，温度较低，传统热拌沥青混合料无法适用，且国内研发生产的常规溶剂型沥青冷补料会发生结块冻结现象、施工和易性差，不易压实成为板体，强度增长慢，随着雪天的来临，清雪车清雪过程中又会对修补的坑槽进一步造成损伤。

3、因此研发一种适用于冬季用的沥青冷补料是非常必要的。

技术实现思路

1、针对上述提到的技术问题，本技术提供了一种沥青冷补料及其制备方法，该沥青冷补料在低温下无结块、易压实、成品不易板结，同时具有优异的强度和抗开裂性能，适用于东北独特的地理环境。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

3、本发明一方面提供了一种沥青冷补料，按照重量份计，包括以下组分的原料：集料90-94份、矿粉1-3份、沥青冷补液4-8份、助剂0.02-0.11份、填料0.2-0.7份。

4、在一些实施方式中，所述集料由不同规格的碱性玄武岩石组成，按照重量份计，包括：

5、4.75-9.5mm 55-75份

6、2.36-4.75mm 15-25份

7、小于2.36mm 4-15份。

8、集料作为一种矿物骨料，其粒度大小会对沥青冷补料的性能产生影响，粒径太大或太小都会使得沥青冷补料的密实度降低，导致容易出现裂缝，本技术通过选用3种粒径的碱性玄武岩石可以使沥青冷补料表现出优异的承载力和抗压性能，有效提升修补材料表面的耐磨损能力。

9、矿粉的加入可以增加石油沥青与集料之间的粘附性，提高了沥青冷补料的水稳定性。

10、在一些实施方式中，按照重量份计，所述沥青冷补液包括以下组分的原料：石油沥青70-86份、柴油12-27份、三氯乙烯聚合物1-8份、改性古马隆树脂1-12份、抗剥落剂0.3-3.0份、抗车辙剂0.2-1.8份。

11、在一些实施方式中，所述石油沥青为90#石油沥青，柴油为-20轻质柴油。

12、在一些实施方式中，所述沥青冷补液的制备方法包括以下步骤：

13、a)按重量份准备各原料；

14、b)将抗剥落剂与柴油混合后得到混合物a，随后将混合物a与加热后的石油沥青倒入到高速剪切仪中以转速2500～3500r/min混合8-15min，加入改性古马隆树脂、抗车辙剂以转速3500～4500r/min混合100-150min得到混合物b，温度维持在135-145℃；

15、c)将混合物b降温至75-95℃，加入三氯乙烯聚合物，以转速2500～3500r/min混合25-35min，即得到所述沥青冷补液。

16、在一些实施方式中，按照重量份计，所述三氯乙烯聚合物包括以下组分的原料：三氯乙烯80-85份、乙醇15-20份、三乙醇胺0.05-0.12份、二乙二醇醚0.02-0.16份。

17、在一些实施方式中，所述三氯乙烯聚合物的制备方法包括以下步骤：将称量好的三氯乙烯、乙醇、三乙醇胺、二乙二醇醚按顺序加入容器中，以400-600r/min的转速下搅拌1-5min。

18、优选地，所述三氯乙烯聚合物的制备方法包括以下步骤：将称量好的三氯乙烯、乙醇、三乙醇胺、二乙二醇醚按顺序加入磁力搅拌锅中，以500r/min的转速下搅拌2min。

19、在一些实施方式中，所述改性古马隆树脂的制备方法包括以下步骤：将古马隆和茚的混合物与丙烯酸酯化合物混合，在70-95℃下加入引发剂使之发生聚合，将聚合后的溶液降温，接着进行水洗、蒸馏，即得到所述改性古马隆树脂。

20、优选地，所述改性古马隆树脂的制备方法包括以下步骤：将古马隆和茚的混合物与丙烯酸酯化合物混合，在70-95℃下加入引发剂使之发生聚合反应20-50min，将聚合后的溶液降温至45℃以下，加入溶液质量的1.5-2.5倍的水进行洗涤，将引发剂洗脱出去，对洗涤后的溶液进行蒸馏，除掉没有聚合的物质，即得到所述改性古马隆树脂。

21、在一些实施方式中，所述古马隆和茚的混合物与丙烯酸酯化合物的重量比为1:(0.03-0.07)。

22、优选地，所述古马隆和茚的混合物与丙烯酸酯化合物的重量比为1:0.05。

23、在一些实施方式中，所述古马隆和茚的混合物的组成按照重量百分比包括2-6％的古马隆和40-80％茚，剩余为不参加反应的三甲苯溶剂。

24、在一些实施方式中，所述丙烯酸酯化合物包括双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯和丙烯酸羟乙酯，二者的重量比为1：(0.5-1)。

25、优选地，所述丙烯酸酯化合物包括双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯和丙烯酸羟乙酯，二者的重量比为1：0.75。

26、在一些实施方式中，所述引发剂的加入量为古马隆和茚的混合物重量的1-2％。

27、在一些实施方式中，所述引发剂包括三氟化硼甲醇络合物或三氟化硼乙醚聚合物。

28、古马隆树脂在沥青中作为重要的助剂可以增加沥青的初粘力、硬度及耐磨性，但是申请人在研究中发现沥青补冷液体系中若直接采用古马隆树脂，因其与三氯乙烯聚合物的相容性较差，使得二者的键合强度较弱，则进一步导致得到的沥青冷补料成型后在使用过程中容易开裂，本技术通过丙烯酸酯化合物对古马隆树脂进行特殊改性，尤其是丙烯酸酯化合物包括双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯和丙烯酸羟乙酯，二者的重量比为1：(0.5-1)，使得到的沥青冷补料的成型质量优异，在外力作用下不易发生开裂，申请人认为原因在于通过双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯和丙烯酸羟乙酯对古马隆树脂改性之后具有大量的极性基团，能够与三氯乙烯聚合物产生优异的相容性，并且同时具有的线性结构和多维结构可以与沥青产生更强的交联作用，有利于提高沥青冷补料的结构强度。

29、在一些实施方式中，所述抗剥落剂为乙烯基双硬脂酰胺。

30、本发明对抗车辙剂不做特殊限制，包括但不限于聚乙烯醇抗车辙剂、丙二醇抗车辙剂、聚氨酯抗车辙剂、丙烯酸抗车辙剂、硅溶胶6551型抗车辙剂、硅溶胶j23抗车辙剂中的至少一种。

31、本发明通过抗剥落剂的加入可以与集料表面形成物理吸附或形成强而有力的连接纽带，从而提高了沥青与集料的粘附性，赋予其良好的抗热老化性及抗水损坏性；此外加入的抗车辙剂中聚合物形成的微结晶区具有相当的韧性,拌合过程中部分会形变成丝状纤维,在集料骨架内产生搭接而起到加筋作用，在冷补料中形成网状,增加了体系之间的相互作用和整体性。

32、在一些实施方式中，所述助剂包括甲醇和/或丙酮。

33、优选地，所述助剂为甲醇。

34、目前溶剂型冷补料在低温下会存在结块冻结现象、施工和易性差、不易压实成为板体以及强度增长慢的问题，很多研究学者尝试通过加入稀释剂改变沥青胶结料及其与矿料之间的粘结力从而改变其施工和易性，然而稀释剂的加入量太多，挥发速度较慢，导致冷补料强度增长速度慢，因而存在二者无法兼顾的问题，本技术通过大量的研究发现通过加入特定比例的甲醇和三氯乙烯聚合物可以减少稀释剂柴油的用量，且可以加速冷补料的强度成型，申请人认为原因在于一方面甲醇可以充分溶解在沥青冷补液中，增加了整个体系的流动性，使得冷补料在低温下不易结块且易性高，另一方面甲醇加速了柴油的挥发，进而加速了沥青冷补料的强度成型，且结合特定的三氯乙烯聚合物可以对柴油进行调和，增强了对石油沥青的溶解性，增强沥青冷补料的拌合均匀性，一定程度上降低柴油的用量。

35、在一些实施方式中，所述填料包括木质素纤维、玄武岩纤维以及硅藻土中的至少一种。

36、优选地，所述填料包括木质素纤维、玄武岩纤维和硅藻土，且重量比为1：(0.2-0.5)：(0.8-1.2)。

37、更优选地，所述填料包括木质素纤维、玄武岩纤维和硅藻土，且重量比为1：0.3：1。

38、在一些实施方式中，所述木质素纤维的纤维直径为40-50μm，纤维长度≤5mm，所述玄武岩纤维的纤维直径为10-20μm，纤维长度为3-5mm。

39、优选地，所述木质素纤维的纤维直径为45μm，纤维长度≤5mm，所述玄武岩纤维的纤维直径为15μm，纤维长度为4mm。

40、本发明对所述木质素纤维和玄武岩纤维的来源不做特殊限制，可通过市售购买。

41、在一些实施方式中，所述硅藻土的粒度为300-500目，比表面积为30～70m2/g，优选为粒度为400目，比表面积32～65m2/g。

42、本发明对所述硅藻土的来源不做特殊限制，可通过市售购买得到。

43、对于东北地区的冬季的温度常会达到-20℃～-25℃，在此环境下，地面水进入沥青冷补料内部在其空隙内产生滞留并出现冻结和膨胀导致其空隙变大，当气温升高，空隙内的冰融化，原先膨胀而起的表面发生塌陷，这种循环次数增加时则会导致沥青内部结构慢慢变松散，使其逐渐受到破坏，申请人在研究过程中发现采用特定的填料，特别是填料包括重量比为1：(0.2-0.5)：(0.8-1.2)的木质素纤维、玄武岩纤维和硅藻土时，可以使得到的沥青冷补料具有优异的抗冻性，同时还可以改善沥青冷补料的稳定性和抗开裂性，主要的原因是硅藻土可以大幅度地增强了集料与石油沥青之间的粘结强度，减缓了表面膜的脱落，且特定的木质素纤维在冷补料中穿插存在很好地起到了阻止开裂和搭接开裂的作用，传递分散冻胀产生的应力，有效减缓了产生开口空隙，进一步提升了抗冻性；此外木质素纤维的加入可以使沥青冷补液、矿粉、集料等组分在混合料中均匀分散、不成团结块的同时通过纤维表面的吸附作用稳定沥青结构模，增加沥青冷补料的耐久性，使沥青冷补料无结块、易压实、压实后易板结、适用于东北独特的地理环境。但是申请人发现添加木质素纤维后会使沥青冷补料成型表面的形貌比较粗糙，本技术通过添加的特定的玄武岩纤维可以使其表面外观平整，且可以在保证沥青冷补料的低温延展性的同时提升其抗剪切性能。

44、本发明另一方面提供了一种沥青冷补料的制备方法，包括以下步骤：

45、s1、按重量份准备好各原料；

46、s2、将集料烘干、沥青冷补液融化后备用；

47、s3、在容器中依次加入s2中备好的集料、沥青冷补液在恒温条件下混合，再依次加入矿粉、填料以及助剂搅拌得到混合料，将混合料冷却后进行翻动按压即得到所述沥青冷补料。

48、在一些实施方式中，所述集料烘干的温度为105-120℃，优选为110℃。

49、在一些实施方式中，所述沥青冷补液融化的温度为75-85℃，优选为80℃。

50、在一些实施方式中，所述步骤s3中恒温条件为105-120℃，混合的时间为60-120s，优选为110℃，90s。

51、在一些实施方式中，所述步骤s3中的混合料冷却温度为40-50℃。

52、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

53、(1)本技术通过选用3种粒径的碱性玄武岩石可以使沥青冷补料表现出优异的承载力和抗压性能，有效提升修补材料表面的耐磨损能力；

54、(2)本技术通过丙烯酸酯化合物对古马隆树脂进行特殊改性，尤其是丙烯酸酯化合物包括双三羟甲基丙烷四丙烯酸酯和丙烯酸羟乙酯，二者的重量比为1：(0.5-1)，使得到的改性古马隆树脂能够与三氯乙烯聚合物产生优异的相容性，并且同时具有的线性结构和多维结构可以与沥青产生更强的交联作用，有利于提高沥青冷补料的结构强度，使其成型质量优异，在外力作用下不易发生开裂；

55、(3)本技术通过加入特定比例的甲醇和三氯乙烯聚合物减少了稀释剂柴油的用量，且加速了冷补料的强度成型，同时增加了整个体系的流动性，使得冷补料在低温下不易结块且易性高；

56、(4)本技术采用特定的填料，特别是填料包括重量比为1：(0.2-0.5)：(0.8-1.2)的木质素纤维、玄武岩纤维和硅藻土时，可以使得到的沥青冷补料具有优异的抗冻性，同时增强了沥青冷补料的稳定性和抗开裂性。