一种透层油及其制备方法

1.本发明涉及道路建筑材料技术领域，尤其涉及一种透层油及其制备方法。


背景技术：

2.目前，现有的高等级公路中大多采用半刚性基层与沥青面层相结合的铺筑形式，基于基层与面层使用不同的材料，导致二者之间的强度、模量差异显著，进而在较大水平剪切力的作用下，容易使得面层产生车辙、开裂、推挤、拥抱等病害。进而现有的《公路沥青路面施工技术规范》中也进行了明确规定，半刚性基层沥青路面中各类型基层都必须喷洒透层油。
3.目前，常用的透层油主要包括乳化沥青类透层油、液体石油沥青类透层油等。以及半刚性基层所采用的碎石、水泥、石灰、粉煤灰等大多为碱性矿物，进而普通的阳离子乳化沥青与碱性矿物表面黏附性较弱，因此不能发挥其良好的粘结效果。同时，基于半刚性基层表面过于致密，以及阳离子乳化沥青破乳速度过快，导致乳化沥青渗透效果较差。而阴离子及非离子乳化沥青的储存稳定性较差，因而未作为透层材料使用。
4.现有专利公开号为cn103554933a的发明专利公开了用于水泥稳定碎石基层的高粘结性透层油及其制备方法，其通过先改性后乳化的生产工艺，添加改性剂，将基质沥青改性，然后进行乳化，得到改性乳化沥青s，通过对基质沥青添加增粘剂后，进行乳化，得到改性乳化沥青t，对改性沥青s和改性沥青t进行1:1复配，得到高粘结性改写乳化沥青，即高粘结性透层油，该材料具有良好的渗透性能和抗冲刷性能，可以有效防止水损害的产生；同时，该材料具有良好的粘结性能，可以使基层与沥青面层具有良好的层间结合，从而改善沥青面层的受力状态。但对本领域技术人员而言，采用改性乳化沥青增强其渗透性和粘结性，其改性乳化沥青的成本较高无法进行大面积的推广应用。进而亟需采用一种新的透层油及其制备方法。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种透层油及其制备方法，旨在解决现有的透层油的制备成本高的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种透层油的制备方法，所述方法包括以下步骤：
7.步骤10，获取废旧沥青混合料，并将废旧沥青混合料采用废生物油进行油石分离处理得到对应的过滤液；
8.步骤20，将预设质量比的过滤液与沥青分别在130～140℃加热20～40min，然后将加热后的过滤液倒入加热后的沥青中混合搅拌20～40min，得到过滤液与沥青的共混物；
9.步骤30，将所述过滤液与沥青的共混物降温至60～70℃，并将预设质量比的渗透剂缓慢倒入过滤液与沥青的共混物中并搅拌均匀，然后进行剪切处理20～40min，得到目标透层油。
10.可选地，所述步骤10中还包括：
11.将废旧沥青混合料采用废生物油进行油石分离处理得到对应的过滤液进行过饱和处理得到对应的饱和过滤液。
12.可选地，所述滤液与沥青的共混物中的过滤液与沥青的质量比为 (0.6～1.4):1。
13.可选地，所述过滤液与沥青的共混物中的过滤液与沥青的质量比为1:1。
14.可选地，所述渗透剂的用量范围为沥青质量的5～30％。
15.可选地，所述渗透剂的用量范围为沥青质量的10％。
16.可选地，所述废生物油为餐厨废弃油脂、废食用油和废植物油中的至少一种。
17.可选地，所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
18.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种透层油，所述透层油是通过上述权利要求任一项所述的制备方法制得。
19.可选地，所述透层油的渗透深度大于5mm。
20.本发明提供一种透层油的制备方法，通过获取废旧沥青混合料，并采用废生物油进行油石分离处理，将得到的过滤液用于后续的制备透层油的溶剂，进而实现了再生利用，进而降低了透层油的原材料成本，且过滤液中包含了溶解了老化沥青的废旧生物油，且基于老化沥青可增加透层油的极性成分，进而实现显著提高透层油与基层的粘结性能；以及过滤液中包含了与沥青具有相似的化学成分与结构，使得二者共混后具有较好的稳定性，且相较于传统透层油溶剂，本实施例中的过滤液的挥发性小，显著减少了施工过程对施工人员及环境的危害。此外，该透层油对水泥稳定碎石基层与沥青面层的层间粘结性能具有显著的增强效果，显著提高了半刚性基层沥青路面力学响应的连续性，进而减缓路面相应病害的发生。
附图说明
21.图1是本发明一种透层油的制备方法一实施例的流程示意图。
22.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
23.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.参照图1，本发明一种透层油的制备方法提供第一实施例的流程示意图，所述方法包括以下步骤：
25.步骤s10，获取废旧沥青混合料，并将废旧沥青混合料采用废生物油进行油石分离处理得到对应的过滤液。具体地，其中所述废生物油包括餐厨废弃油脂、废食用油和废植物油中的至少一种，一般地，采用常规方式回收的餐厨废弃油脂、废食用油和废植物油就可直接使用，不需进行进一步的处理，以及将废旧沥青混合料采用废生物油并通过油石分离装置进行油石分离处理，并得到对应的过滤液，因此过滤液中包括了废生物油，其中基于废旧沥青中包括了一定量的老化沥青，且废生物油可溶解一定量的老化沥青，进而过滤液中既包含了废生物油，也包含了废生物油溶解的老化沥青。
26.步骤s20，将预设质量比的过滤液与沥青分别在130～140℃加热 20～40min，然后将加热后的过滤液倒入加热后的沥青中混合搅拌20～40min，得到过滤液与沥青的共混物；具体地，所述滤液与沥青的共混物中的过滤液与沥青的质量比为(0.6～1.4):1，优选地，过
滤液与沥青的质量比为1:1，以及采用高速剪切仪以3000r/min的速率对共混物进行30分钟的剪切，使得过滤液与沥青相互溶解至均匀状态。
27.步骤s30，将所述过滤液与沥青的共混物降温至60～70℃，并将预设质量比的渗透剂缓慢倒入过滤液与沥青的共混物中并搅拌均匀，然后进行剪切处理20～40min，得到目标透层油。具体地，将过滤液与沥青的共混物在室温下自然降温至60～70℃，并将渗透剂缓慢倒入过滤液与沥青的共混物并采用玻璃棒进行搅拌，然后以3000r/min剪切速率为进行时间为30分钟的剪切处理，最终得到目标透层油。其中，所述所述渗透剂的用量为沥青质量的5～30％，优选地，所述渗透剂的用量为沥青质量的10％；优选地，所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。
28.本实施例中所制备的透层油，通过获取废旧沥青混合料，并采用废生物油进行油石分离处理，将得到的过滤液用于后续的制备透层油的溶剂，进而实现了再生利用，进而降低了透层油的原材料成本，且过滤液中包含了溶解了老化沥青的废旧生物油，且基于老化沥青可增加透层油的极性成分，进而实现显著提高透层油与基层的粘结性能；以及过滤液中包含了与沥青具有相似的化学成分与结构，使得二者共混后具有较好的稳定性，且相较于传统透层油溶剂，本实施例中的过滤液的挥发性小，显著减少了施工过程对施工人员及环境的危害。
29.进一步地，为了进一步确保过滤液中废生物油的含量保持在一定范围，进而还可将得到的过滤液进行过饱和处理，进而得到饱和过滤液。
30.进一步地，为了更好的说明本发明透层油所具体的的效果，下述通过相应的实施例来制备透层油，并进行相应的透层油性能检验，其中包括渗透深度、抗剪强度及拉拔强度试验。
31.其中，透层油性能检验的步骤如下：
32.将制备好的透层油洒布于水泥稳定碎石基层表面，待36小时后成型沥青面层。通过室内渗透试验、层间直接剪切强度试验检验该透层油的渗透性能和层间粘结强度增强性能。
33.所述透层油洒布施工，透层油施工过程中透层油的温度控制在60℃～80℃。透层油的施工时间是在水泥稳定碎石基层成型后1天左右，待基层的表面稍微干燥，透层油的洒布量为1.1l/m2。
34.所述水泥稳定碎石基层级配如表1所示，水泥稳定碎石基层的水泥用量为4.5％、最佳含水率为5.4％、最大干密度2.88g/cm3。
35.表1水泥稳定碎石基层级配
36.粒径(mm)26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过率(％)100827468.757.539.726.317.211.67.95.23.2
37.所述的水泥稳定碎石基层采用振动击实成型工艺将各实施例制备的基层路面材料制成实验试件，振动击实仪的振动频率为30hz，激振力为7.6kn，振动击实时间为120s。
38.所述沥青面层级配为如表2所示，沥青混凝土面层的最佳油石比为4.6％、最大干密度为2.49g/cm3。
39.表2沥青混合料面层级配
40.粒径(mm)26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075
通过率(％)10092.679.26850.9342518.5117.854.3
41.所述沥青混合料面层采用马歇尔击实成型工艺，在养生结束的水泥稳定碎石基层上面成型沥青面层，击实的次数为75次。
42.所述对水泥稳定碎石基层表面含有不同配比透层油的试件进行室内渗透深度测量，深度测量≥5mm，测量步骤为：使用游标卡尺检测透层油在水泥稳定碎石基层表面的渗透深度，每个不同配比的透层油试件取三个平行试件，每个试件用游标卡尺测量四个点位，将测试的数据进行算数平均值，确定平均渗透深度渗透深度。
43.所述的基层与面层复合试件的层间抗剪强度试验，使用万能材料试验机 (mts)检测基层与面层复合试件的层间抗剪强度，万能材料试验机加载速率为50mm/min，每个不同配比的透层油试件取三个平行试件。
44.所述的基层与面层复合试件的层间拉拔强度试验，使用万能材料试验机 (mts)检测基层与面层复合试件的层间拉拔强度，万能材料试验机加载速率为50mm/min，每个不同配比的透层油试件取三个平行试件。
45.实施例1
46.步骤s10，获取废旧沥青混合料，并将废旧沥青混合料采用废生物油进行油石分离处理得到对应的过滤液。
47.步骤s20，将质量比为1:1的过滤液与沥青分别在130～140℃加热30min，并将加热后的过滤液倒入加热后的沥青中混合搅拌30min，得到过滤液与沥青的共混物；
48.步骤s30，将所述过滤液与沥青的共混物降温至60～70℃，并采用渗透剂的用量为沥青质量的10％，进而将相应的渗透剂缓慢倒入过滤液与沥青的共混物中并搅拌均匀，然后进行剪切处理30min，得到目标透层油1。
49.将上述制得的目标透层油1进行渗透深度、抗剪强度及拉拔强度性能测试，得到相应的渗透深度为4.0mm、抗剪强度为0.248mpa及拉拔强度为 0.178mpa。
50.实施例2
51.在实施例1的基础上，调整渗透剂的用量为沥青质量的15％，其余与实施例1相同，最终得到目标透层油2，并进行渗透深度、抗剪强度及拉拔强度性能测试，相应的渗透深度为5.6mm、抗剪强度为0.265mpa及拉拔强度为 0.213mpa。
52.实施例3
53.在实施例1的基础上，调整渗透剂的用量为沥青质量的20％，其余与实施例1相同，最终得到目标透层油3，并进行渗透深度、抗剪强度及拉拔强度性能测试，相应的渗透深度为5.8mm、抗剪强度为0.245mpa及拉拔强度为 0.178mpa。
54.实施例4
55.在实施例1的基础上，调整渗透剂的用量为沥青质量的25％，其余与实施例1相同，最终得到目标透层油5，并进行渗透深度、抗剪强度及拉拔强度性能测试，相应的渗透深度为6.1mm、抗剪强度为0.241mpa及拉拔强度为 0.165mpa。
56.实施例5
57.在实施例1的基础上，调整渗透剂的用量为沥青质量的30％，其余与实施例1相同，最终得到目标透层油5，并进行渗透深度、抗剪强度及拉拔强度性能测试，相应的渗透深度为6.4mm、抗剪强度为0.232mpa及拉拔强度为 0.158mpa。
58.对比例1
59.在实施例1的基础上，调整渗透剂的用量为沥青质量的5％，其余与实施例1相同，最终得到目标透层油6，并进行渗透深度、抗剪强度及拉拔强度性能测试，相应的渗透深度为5.3mm、抗剪强度为0.290mpa及拉拔强度为0.238mpa。
60.根据实施例1-5及对比例1得出的不同渗透剂配比条件下透层油的渗透深度、抗剪强度及拉拔强度如表3所示，其中过滤液与沥青的质量比为1:1。
61.表3不同渗透剂配比下透层油的性能试验结果
[0062][0063]
根据上述表3所述，上述在过滤液与沥青的质量比为1:1的情况下，渗透剂质量是沥青质量的10％条件下的透层油的渗透深度为5.3mm、抗剪强度为 0.290mpa及拉拔强度为0.238mpa，其层间粘结性能优于其他渗透剂配比下制备的透层油渗透能力。
[0064]
进一步地，以渗透剂质量是沥青质量的10％为基础，通过调整过滤液用量来进一步确定制备的透层油渗透深度、抗剪强度及拉拔强度，具体的实施例如下：
[0065]
实施例6
[0066]
在实施例1的基础上，调整过滤液与沥青的质量比为1.2:1，其余与实施例1相同，最终得到目标透层油7，并进行渗透深度、抗剪强度及拉拔强度性能测试，相应的渗透深度为5.8mm、抗剪强度为0.200mpa及拉拔强度为 0.192mpa。
[0067]
实施例7
[0068]
在实施例1的基础上，调整过滤液与沥青的质量比为1.4:1，其余与实施例1相同，最终得到目标透层油8，并进行渗透深度、抗剪强度及拉拔强度性能测试，相应的渗透深度为6.2mm、抗剪强度为0.163mpa及拉拔强度为 0.131mpa。
[0069]
对比例2
[0070]
在实施例1的基础上，调整过滤液与沥青的质量比为0.6:1，其余与实施例1相同，最终得到目标透层油9，并进行渗透深度、抗剪强度及拉拔强度性能测试，相应的渗透深度为4.3mm、抗剪强度为0.329mpa及拉拔强度为 0.261mpa。
[0071]
对比例3
[0072]
在实施例1的基础上，调整过滤液与沥青的质量比为0.8:1，其余与实施例7相同，最终得到目标透层油10，并进行渗透深度、抗剪强度及拉拔强度性能测试，相应的渗透深度为4.5mm、抗剪强度为0.311mpa及拉拔强度为 0.247mpa。
[0073]
对比例4
[0074]
在实施例1的基础上，将生物油改用现有的煤油稀释沥青透层油，并进行渗透深
度、抗剪强度及拉拔强度性能测试，相应的渗透深度为6.8mm、抗剪强度为0.084mpa及拉拔强度为0.051mpa。
[0075]
根据实施例1、6-7以及对比例2-4得出的不同过滤液配比条件下透层油的渗透深度、抗剪强度及拉拔强度如表4所示，其中透剂质量是沥青质量的 10％。
[0076]
表4过滤液配比条件下透层油的性能试验结果
[0077][0078]
由上述表4可知，在上述对比例2-3过滤液用量占比60％与80％的渗透剂虽然具有较强的抗剪强度和拉拔强度，但其渗透深度均小于5毫米，进而其性能无法满足实际应用的需求，进而在实施例1、6-7中，其中在调整过滤液与沥青的质量比为1:1，其深度深度均大于5毫米，且抗剪强度与拉拔强度值均优于实施例6-7中的抗剪强度与拉拔强度值，进而根据表3与表4的透层油的层间性能实验结果分析，在过滤液与沥青的质量比为1:1和渗透剂的质量是沥青质量的10％条件下的制得的透层油可获得最佳的层间粘结性能。进而过滤液与沥青质量比为1:1，渗透剂为沥青质量的10％为透层油的最佳配合比。
[0079]
此外，对比例4中将生物油改用现有的煤油进行制备透层油，最终得到的透层油的渗透深度虽大于5毫米，但其抗剪强度与拉拔强度值远低于生物油制备得到的透层油的抗剪强度与拉拔强度值，并且煤油易挥发且具有一定刺激性气味，以及对环境也有相应的不良影响，进而不便于作为制备透层油的原料使用。
[0080]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0081]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0082]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。