一种生物基沥青再生冷补液及其制备方法和应用与流程

本技术涉及道路材料，尤其是涉及一种生物基沥青再生冷补液及其制备方法和应用。

背景技术：

1、沥青路面因其具有路用性能优秀、维护简单等优势，被广泛应用于各等级公路。然而随着使用时间增长，沥青路面在使用过程中会出现裂缝，当雨水透过未及时处理的路面裂缝进入路面基层，会在交通车辆荷载的重复作用下形成动水压力，促使路面基层中的细集料不断流失，最终导致基层软化，在路面上形成坑槽。若坑槽得不到及时修补，不仅会影响路面的使用寿命，更会对交通安全造成威胁，所以对其必须做到“即发现、即修补”。

2、前些年对于坑槽的修补通常采用热拌沥青混合料，其施工工艺较为成熟，但是热拌沥青混合料的生产及施工环节均需要较高的温度，易受气候条件的限制，存在能源消耗大、环境污染严重和雨雪天气难施工等问题。同时热拌沥青混合料的单次生产量较大，而大多数坑槽的修补面积小、地点较为分散，所以容易导致余料浪费，并且热拌沥青混合料在运输过程中由于温度难以保持稳定会发生离析，导致压实度无法保证，从而影响修补效果。

3、因此，为了满足坑槽能够得到及时修补和人员施工作业方便等需求，冷补沥青混合料应运而生。首先冷补沥青混合料可提前拌制储存，能够做到“随用随取”，不会造成余料浪费，并且可以适应修补地点分散这一问题；其次冷补沥青混合料在使用时无需加热，常温或低温环境下均可施工，受气候条件影响小；再次冷补沥青混合料施工工艺简单，可有效节省人工资源和成本。

4、目前，市面上的冷补沥青混合料主要分为乳化沥青类和溶剂类两种，其中，乳化沥青类成型慢且不能在低温环境下进行施工，修补时封闭交通时间长；而溶剂类大多会使用柴油等石油基稀释剂将黏稠的沥青溶解成流动的液体，降低沥青的黏度，保证混合料施工过程中具有良好的施工和易性。但是溶剂型冷补沥青混合料的初始强度低，随着沥青中的稀释剂逐渐挥发后，沥青的黏结力才会逐渐增强，使得混合料间的密实度逐渐增加直至达到最终强度，所需交通封闭时间长，并且石油基稀释剂在施工过程和后续的路面使用过程中会挥发产生带有难闻异味的挥发性有机化合物，污染周围的空气环境，影响施工人员和道路使用者的健康。

5、根据jtg f40-2004《公路沥青路面施工技术规范》，冷补料矿料级配均为连续级配，该级配混合料具有较高的强度，但其储存期限较短，施工和易性较低。但在实际情况中，由于成品包装冷补料需要拥有较长储存时间并具有良好的工作性能，因此会对混合料级配进行调整。一般会将其调整为单一级配或断级配，以保证长距离运输和长时间储存，但是会导致初期开放交通强度和长期强度欠佳，使用寿命有限，限制了冷补料的应用场景和范围。

6、因此研制一种异味小且能够提升冷补料性能的冷补液具有十分重要的现实意义。

技术实现思路

1、为了解决由于目前的坑槽冷补料会挥发出带有异味的化合物且初期强度不高的问题，本技术提供一种生物基沥青再生冷补液及其制备方法和应用。本技术通过使用生物基稀释剂代替传统石油基稀释剂，与生物基性能再生剂和生物基相容剂复配用于制备冷补液，冷补液与沥青路面铣刨回收料混合后，能够充分恢复沥青路面铣刨回收料中老化沥青的性能，减小坑槽冷补料对空气环境和施工人员健康的影响，同时还具备优秀的室温或低温施工性能、优良的施工和易性和较高的初始强度。

2、第一方面，本技术提供一种生物基沥青再生冷补液，采用如下技术方案：

3、一种生物基沥青再生冷补液，以所述生物基沥青再生冷补液的质量百分比计，所述生物基沥青再生冷补液包括如下组分：沥青5％-85％、生物基性能再生剂5％-40％、生物基相容剂5％-40％和生物基稀释剂4％-15％；

4、所述生物基性能再生剂为干性植物油或半干性植物油，所述干性植物油或半干性植物油的碘值≥100；所述生物基相容剂为油酸单酯；所述生物基稀释剂为萜烯类不饱和化合物。

5、通过采用上述技术方案，冷补液中，沥青能够补充沥青路面铣刨回收料中缺失的沥青，增加沥青路面铣刨回收料颗粒之间的粘结强度；生物基性能再生剂具体为干性植物油或半干性植物油，其中含有较多的不饱和酸，能够补充沥青在老化过程中缺失的马青烯组分，重新协调老化沥青的组分平衡，恢复老化沥青的性能，另外，碘值≥100的植物油在冷补液中的扩散能力较强，在空气中氧化后会形成弹性柔韧固态膜(碘值≥130)或非完全固态黏性膜(碘值≥100)，从而进一步提升老化沥青的性能，提升冷补料早期强度；生物基相容剂为油酸单酯，是小分子不饱和高级脂肪酸酯，含有极性酯基与非极性直链烷烃，其中，极性酯基可以吸附沥青中的沥青质，非极性直链烷烃可与沥青中的马青烯相容，从而提高生物基性能再生剂与老化沥青的相容性，有助于老化沥青性能的恢复，同时也可作为增塑剂，增强生物基冷补料初期强度；生物基稀释剂挥发时无有害刺激性气味产生，能够减小对施工人员的危害，还具有防腐性能，延长冷补液的储存时间，另外还能够与生物基相容剂产生协同作用，进一步提升老化沥青与其它组分的相容性，从而提升老化沥青的性能。本技术的冷补液中可以加入添加剂，本技术对添加剂没有具体限定，可以为抗剥落剂、抗凝冰剂、环氧树脂、聚氨酯或聚合物改性剂(如sbs、sb、eva、pbr)等，可根据沥青路面的实际使用情况决定。

6、本技术中，所述沥青选自由直馏法或裂化法生产的50#沥青、70#沥青、90#沥青、高聚物改性沥青或橡胶改性沥青等；所述干性油的碘值≥130，选自亚麻籽油、桐油或核桃油等；所述半干性油的碘值为100-130，选自大豆油、玉米油、葡萄籽油、葵花籽油、菜籽油或棉籽油等；所述油酸单酯选自油酸甲酯、油酸乙酯、油酸丙酯、油酸异丙酯、油酸丁酯、油酸异丁酯或亚油酸甲酯等。

7、作为优选：所述生物基相容剂与所述生物基稀释剂的质量比为(2-4):1。

8、通过采用上述技术方案，进一步调整生物基相容剂与生物基稀释剂的质量比，使二者之间的协同作用更优，有助于提高老化沥青与生物基性能再生剂之间的相容性，从而进一步恢复老化沥青的性能。

9、在一些优选的实施方式中，所述生物基相容剂与所述生物基稀释剂的质量比可以为2:1、3:1或4:1等。

10、作为优选：所述生物基性能再生剂在25℃下的粘度为200-500mpa·s，闪点高于200℃；所述生物基相容剂在25℃下的粘度为1-50mpa·s，闪点高于110℃。

11、通过采用上述技术方案，在保证冷补液在室温条件下具有良好的流动性、拌和工作性和成型强度的同时，选用闪点较高的生物基性能再生剂和生物基相容剂，能够提高冷补液或坑槽冷补料在运输和使用过程中的安全性。

12、作为优选：所述萜烯类不饱和化合物的7d反应深度大于7.00mm。

13、通过采用上述技术方案，萜烯类不饱和化合物的反应深度越大，其扩散速度越快，能够快速与冷补液中其它组分混合。

14、作为优选：所述萜烯类不饱和化合物为无环单萜、单环单萜和双环单萜中的一种或多种。

15、通过采用上述技术方案，上述萜烯类不饱和化合物均来源于自然界，无毒环保，能有效作为沥青稀释剂，挥发时无有害或刺激性气味，对施工人员和道路使用者无害。

16、在一些具体的实施例中，所述萜烯类不饱和化合物优选为苎烯或α-蒎烯。

17、第二方面，本技术提供一种生物基沥青再生冷补液的制备方法，采用如下技术方案：一种生物基沥青再生冷补液的制备方法，所述方法包括如下步骤：

18、s1、将所述沥青加热至呈流动状态后向其中加入所述生物基性能再生剂搅拌均匀，制得初级预混合物；

19、s2、将所述生物基相容剂加入到所述初级预混合物中搅拌均匀，制得次级预混合物；

20、s3、待所述次级预混合物降温至50℃以下，加入所述生物基稀释剂搅拌均匀，获得所述生物基沥青再生冷补液冷补液。

21、在一些具体的实施例中，上述步骤中的搅拌条件均为50-2500rad/min，步骤s1和s2中的搅拌时间为5min，步骤s3中的搅拌时间为15min。

22、通过采用上述技术方案，由于生物基稀释剂在高温条件下易挥发，会影响其效果的实现，因此需要待次级预混合物降温后再将其加入，保证冷补液的性能。

23、作为优选：步骤s1中，所述沥青的加热温度为90℃-190℃。

24、通过采用上述技术方案，对沥青进行加热保证其在搅拌过程中具有良好的流动性。本技术中沥青的具体加热温度为在沥青软化点温度的基础上升高50℃。

25、第三方面，本技术提供一种如上所述的生物基沥青再生冷补液或根据上述方法制备的生物基沥青再生冷补液在制备用于修补沥青路面的坑槽冷补料中的应用。

26、本技术中的冷补液能够与沥青路面铣刨回收料混合作为冷补料对沥青路面的坑槽进行修补，冷补液能够充分恢复沥青路面铣刨回收料中老化沥青的性能，且在挥发过程中无异味或刺激性气体散出，实现对固废的利用，节能环保。

27、另外，应用本技术中冷补液所制备的坑槽冷补料，无论是使用单一级配或断级配沥青路面铣刨回收料还是连续级配沥青路面铣刨回收料，均能达到较高的初期开放交通强度和长期强度，而且拥有较长的储存时间，因此具有更广阔的市场前景。

28、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

29、1、本技术中采用生物基稀释剂替代现有技术中的石油基稀释剂，能够大大减少施工过程中伴有异味的刺激性气体的挥发，降低对周围空气环境以及施工人员身体健康的影响；2、本技术中生物基稀释剂与生物基相容剂复配，能够产生协同作用，促进老化沥青与生物基性能再生剂的相容性，使老化沥青的组分平衡得到调整，进而恢复其性能，提高坑槽冷补料的强度，特别是初期强度，与现有技术中坑槽冷补料强度的形成原理不同，利用本技术中的坑槽冷补料对沥青路面的坑槽进行修补能够有效地缩短施工时间，减少修补路面给交通带来的不便；

30、3、本技术中通过使用生物基再生沥青冷补液与沥青路面回收铣刨料进行拌合，可以使用单一级配或断级配混合料，达到与连续级配相同的初期强度和长期强度，同时拥有更长的储存期和更优的工作性能，实现了固废的有效循环利用，节能环保。