一种高性能沥青粘层材料、其制备方法及应用与流程

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1.本发明属于工程材料技术领域，具体涉及一种高性能沥青粘层材料、其制备方法及应用。

背景技术：

2.在路面工程施工过程中，相邻面层间通常采用洒布乳化沥青作为粘层，促使两层粘合成一个整体。我国公路使用最广泛的粘层材料为普通乳化沥青或改性乳化沥青，这两种材料的特点是生产易行、质量稳定、技术成熟，但是，由于乳化沥青破乳需要一定时间，且破乳成膜后容易被施工车辆粘轮带走，进而导致施工不连续或中断施工现象，甚至会影响不同面层间的粘结强度，往往最终结果是沥青路面在投入运营不久就会出现车辙、开裂和层间推移、拥包等病害，严重损坏了沥青路面的整体性和结构受力，使沥青路面的性能急剧下降。针对上述问题，常规的解决办法是在施工过程中补洒粘层油、提前一天洒布或者采用施工一体化，但是这些办法不可避免的存在增加施工工序、造成材料浪费、增加施工成本、延长施工时间等问题。因此，开发一种破乳速度快、破乳后强度高以及高温不粘轮的沥青粘层材料，对于施工加速以及交通的快速开放具有重要意义。

技术实现要素：

3.为克服现有技术中的不足，本发明尝试从界面增强剂、改性剂、光敏表面活性剂、乳化剂、沥青以及助剂等角度开展性能优化工作，旨在提供一种具有破乳速度快、强度成型迅速以及高温不粘轮等特点的高性能沥青粘层材料，以满足沥青路面养护工程对施工速度以及快速开放交通的实际需求。
4.具体地，本发明提供了如下技术方案：
5.一种高性能沥青粘层材料的制备方法，步骤如下：
6.将改性剂、乳化剂、光敏表面活性剂和助剂加入50～70℃水中，利用ph调节剂调节ph为1.5～2.5，制成皂液；将改性沥青、界面增强剂和基质沥青混合，与皂液一起加至胶体磨中，进行增压、剪切和研磨处理，使沥青均匀分散在皂液中，形成水包油的沥青乳状液，即高性能沥青粘层材料。
7.上述制备方法中，各原料组分的质量份数，如下：
8.基质沥青15～25份、改性沥青10～20份、界面增强剂15～25份、改性剂1～5份、乳化剂0.8～1.4份、助剂0.1～0.5份、光敏表面活性剂1～2份、ph调节剂1～2份、水30～50份。
9.在具体实施方案中，基质沥青选自70#石油沥青，针入度为60～80(0.1mm)。
10.在具体实施方案中，改性沥青选自废旧橡胶改性沥青或pe改性沥青。
11.上述改性沥青的制备方法为：
12.将100份基质沥青加热，然后向基质沥青中加入10～15份废旧橡胶粉或pe改性剂，经过高速剪切机剪切后，加入2～5份橡胶油，最后缓慢加入0.10～0.25份硫磺稳定剂，搅拌发育制成改性沥青。
13.上述硫磺稳定剂选自天然硫磺、工业硫磺或cacl2中的一种或几种。
14.在具体实施方案中，界面增强剂选自脱油沥青(doa)、废旧石墨烯中的一种或两种。
15.在具体实施方案中，改性剂选自聚丙烯酰胺乳液、乙丙胶乳液中的一种或两种。
16.在具体实施方案中，乳化剂选自阳离子乳化剂、非离子乳化剂中的一种或两种，例如pion q18、rhodoval cr-313等。
17.在具体实施方案中，助剂选自羟乙基纤维素、羧甲基纤维素或羧乙基纤维素。
18.在具体实施方案中，光敏表面活性剂选自偶氮磺酸盐类表面活性剂或其裂解产物对应烷基苯，可优选为对烷基苯偶氮磺酸钠。
19.在具体实施方案中，ph调节剂选自盐酸溶液，浓度在36～38％。
20.本发明提供了由上述方法制备的高性能沥青粘层材料。
21.上述高性能沥青粘层材料，具有破乳速度快、强度成型迅速以及高温不粘轮等特点，因此，可将其用作沥青或水泥路面养护工程中的层间粘结层，实现路面层间的高效粘结，以满足沥青路面养护工程对施工速度以及快速开放交通的实际需求。
22.本发明提供了上述高性能沥青粘层材料在沥青路面层间粘结中的应用。
23.本发明的有益效果为：
24.本发明制备的沥青粘层材料，具有破乳速度快、强度成型迅速以及与上面层粘结效果好等特点，该粘层材料在路表温度达到70℃时亦不粘施工车辆车轮，从而避免了粘层材料的破坏，同时可使交通提前开放0.5～2.0h。
具体实施方式
25.在本发明中，改性沥青可选自如下方法制备：将100份基质沥青加热，然后向基质沥青中加入10～15份废旧橡胶粉或pe改性剂，经过高速剪切机剪切后，加入2～5份橡胶油，最后缓慢加入0.10～0.25份硫磺稳定剂，搅拌发育制成改性沥青。上述硫磺稳定剂选自天然硫磺、工业硫磺或cacl2中的一种或几种。上述改性沥青的制备方法中，在各成分相应的用量范围内，所制备的改性沥青，其性能基本一致，不会对沥青粘层材料构成不同的影响。
26.本发明中所使用的其它术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。下面结合具体实施例，并参照数据进一步详细的描述本发明。以下实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
27.实施例1
28.高性能沥青粘层材料配方：
29.基质沥青20份、改性沥青20份、界面增强剂20份、改性剂3份、乳化剂0.8份、助剂0.25份、光敏表面活性剂1份、ph调节剂1.5份、水40份。
30.其中，基质沥青选自70#石油沥青；改性沥青选自橡胶改性沥青；界面增强剂选自废旧石墨烯；改性剂选自聚丙烯酰胺乳液；乳化剂选自pion q18；助剂选自羟乙基纤维素；光敏表面活性剂选自对烷基苯偶氮磺酸钠；ph调节剂选自盐酸水溶液，浓度为37％。
31.制备高性能沥青粘层材料：
32.将改性剂、乳化剂、光敏表面活性剂和助剂加入50℃水中，利用ph调节剂调节ph为1.5～2.5，制成皂液；将改性沥青、界面增强剂和基质沥青混合，与皂液一起加至胶体磨中，
进行增压、剪切和研磨处理，使沥青均匀分散在皂液中，形成水包油的沥青乳状液，即高性能沥青粘层材料。
33.对比例1
34.高性能沥青粘层材料配方：
35.基质沥青20份、改性沥青20份、改性剂3份、乳化剂0.8份、助剂0.25份、光敏表面活性剂1份、ph调节剂1.5份、水40份。
36.其中，基质沥青选自70#石油沥青；改性沥青选自橡胶改性沥青；改性剂选自聚丙烯酰胺乳液；乳化剂选自pion q18；助剂选自羟乙基纤维素；光敏表面活性剂选自对烷基苯偶氮磺酸钠；ph调节剂选自盐酸水溶液，浓度为37％。
37.制备高性能沥青粘层材料：
38.将改性剂、乳化剂、光敏表面活性剂和助剂加入50℃水中，利用ph调节剂调节ph为1.5～2.5，制成皂液；将改性沥青和基质沥青混合，与皂液一起加至胶体磨中，进行增压、剪切和研磨处理，使沥青均匀分散在皂液中，形成水包油的沥青乳状液，即高性能沥青粘层材料。
39.实施例2
40.高性能沥青粘层材料配方：
41.基质沥青15份、改性沥青15份、界面增强剂25份、改性剂5份、乳化剂1份、助剂0.4份、光敏表面活性剂1.5份、ph调节剂2.0份、水45份。
42.其中，基质沥青选自70#石油沥青；改性沥青选自pe改性沥青；界面增强剂选自脱油沥青doa；改性剂选自聚丙烯酰胺乳液；乳化剂选自rhodoval cr-313；助剂选自羧甲基纤维素；光敏表面活性剂选自对烷基苯偶氮磺酸钠；ph调节剂选自盐酸水溶液，浓度为37％。
43.制备高性能沥青粘层材料：
44.将改性剂、乳化剂、光敏表面活性剂和助剂加入55℃水中，利用ph调节剂调节ph为1.5～2.5，制成皂液；将改性沥青、界面增强剂和基质沥青混合，与皂液一起加至胶体磨中，进行增压、剪切和研磨处理，使沥青均匀分散在皂液中，形成水包油的沥青乳状液，即高性能沥青粘层材料。
45.对比例2
46.高性能沥青粘层材料配方：
47.基质沥青15份、改性沥青15份、界面增强剂25份、乳化剂1份、助剂0.4份、光敏表面活性剂1.5份、ph调节剂2.0份、水45份。
48.其中，基质沥青选自70#石油沥青；改性沥青选自pe改性沥青；界面增强剂选自脱油沥青doa；乳化剂选自rhodoval cr-313；助剂选自羧甲基纤维素；光敏表面活性剂选自对烷基苯偶氮磺酸钠；ph调节剂选自盐酸水溶液，浓度为37％。
49.制备高性能沥青粘层材料：
50.将乳化剂、光敏表面活性剂和助剂加入55℃水中，利用ph调节剂调节ph为1.5～2.5，制成皂液；将改性沥青、界面增强剂和基质沥青混合，与皂液一起加至胶体磨中，进行增压、剪切和研磨处理，使沥青均匀分散在皂液中，形成水包油的沥青乳状液，即高性能沥青粘层材料。
51.实施例3
52.高性能沥青粘层材料配方：
53.基质沥青25份、改性沥青10份、界面增强剂15份、改性剂4份、乳化剂1.4份、助剂0.5份、光敏表面活性剂2份、ph调节剂1份、水50份。
54.其中，基质沥青选自70#石油沥青；改性沥青选自橡胶改性沥青；界面增强剂选自脱油沥青doa；改性剂选自乙丙胶乳液；乳化剂选自rhodoval cr-313；助剂选自羧乙基纤维素；光敏表面活性剂选自对烷基苯偶氮磺酸钠；ph调节剂选自盐酸水溶液，浓度为37％。
55.制备高性能沥青粘层材料：
56.将改性剂、乳化剂、光敏表面活性剂和助剂加入70℃水中，利用ph调节剂调节ph为1.5～2.5，制成皂液；将改性沥青、界面增强剂和基质沥青混合，与皂液一起加至胶体磨中，进行增压、剪切和研磨处理，使沥青均匀分散在皂液中，形成水包油的沥青乳状液，即高性能沥青粘层材料。
57.对比例3
58.高性能沥青粘层材料配方：
59.基质沥青25份、改性沥青10份、界面增强剂15份、改性剂4份、乳化剂1.4份、助剂0.5份、ph调节剂1份、水50份。
60.其中，基质沥青选自70#石油沥青；改性沥青选自橡胶改性沥青；界面增强剂选自脱油沥青doa；改性剂选自乙丙胶乳液；乳化剂选自rhodoval cr-313；助剂选自羧乙基纤维素；ph调节剂选自盐酸水溶液，浓度为37％。
61.制备高性能沥青粘层材料：
62.将改性剂、乳化剂和助剂加入70℃水中，利用ph调节剂调节ph为1.5～2.5，制成皂液；将改性沥青、界面增强剂和基质沥青混合，与皂液一起加至胶体磨中，进行增压、剪切和研磨处理，使沥青均匀分散在皂液中，形成水包油的沥青乳状液，即高性能沥青粘层材料。
63.对比例4
64.选用市场上较为常用的传统粘层材料用的普通乳化沥青作为对比。
65.(一)粘层材料性能指标
66.粘层材料的各项性能指标的测试参照jtg e20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程。
67.测试结果如表1所示：
68.表1
[0069][0070][0071]
与实施例相比，对比例1中缺少界面增强剂，所制备的粘层材料其蒸发残留物的软化点、60℃动力粘度和复合件拉拔强度大大降低，说明界面增强剂对粘层材料的高温性能、粘结性能和粘轮特性的提升具有重要的作用，并且可提前开放交通的时间降低也较为显著，说明其对强度的形成速度也较为重要。对比例2中缺少改性剂，所制备的粘层材料其蒸发残留物的15℃延度大大降低，说明改性剂对粘层材料的低温性能的改善起着至关重要的作用。对比例3中缺少光敏表面活性剂，所制备的粘层材料的可开放交通时间大大减少，说明该材料对粘层材料的成膜速度具有重要的影响。对比例4为常规粘层材料的普通乳化沥青，其存在破乳速度慢、粘结强度低、高温性能差等缺陷，这进一步体现了本发明材料的独特优势。
[0072]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：

1.一种高性能沥青粘层材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：将改性剂、乳化剂、光敏表面活性剂和助剂加入50～70℃水中，利用ph调节剂调节ph为1.5～2.5，制成皂液；将改性沥青、界面增强剂和基质沥青混合，与皂液一起加至胶体磨中，进行增压、剪切和研磨处理，使沥青均匀分散在皂液中，形成水包油的沥青乳状液，即高性能沥青粘层材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述各原料组分的质量份数，如下所示：基质沥青15～25份、改性沥青10～20份、界面增强剂15～25份、改性剂1-5份、乳化剂0.8～1.4份、助剂0.1～0.5份、光敏表面活性剂1～2份、ph调节剂1～2份、水30～50份。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，界面增强剂选自脱油沥青、废旧石墨烯中的一种或两种。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，改性剂选自聚丙烯酰胺乳液、乙丙胶乳液中的一种或两种。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，乳化剂选自阳离子乳化剂、非离子乳化剂中的一种或两种；优选为pion q18、rhodoval cr-313中的一种。6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，助剂选自羟乙基纤维素、羧甲基纤维素或羧乙基纤维素。7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，光敏表面活性剂选自偶氮磺酸盐类表面活性剂或其裂解产物对应烷基苯；优选为对烷基苯偶氮磺酸钠。8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，ph调节剂选自盐酸溶液，浓度在36～38％。9.权利要求1～8任一项所述方法制备的高性能沥青粘层材料。10.权利要求9所述高性能沥青粘层材料在沥青路面层间粘结中的应用。

技术总结

本发明公开一种高性能沥青粘层材料、其制备方法及应用，属于工程材料技术领域。本发明的高性能沥青粘层材料，由如下方法制备而成：将改性剂、乳化剂、光敏表面活性剂和助剂加入50～70℃水中，利用pH调节剂调节pH为1.5～2.5，制成皂液；将改性沥青、界面增强剂和基质沥青混合，与皂液一起加至胶体磨中，进行增压、剪切和研磨处理，使沥青均匀分散在皂液中，形成水包油的沥青乳状液，即高性能沥青粘层材料。本发明制备的沥青粘层材料，具有破乳速度快、强度成型迅速以及与上面层粘结效果好等特点，该粘层材料在路表温度达到70℃时亦不粘施工车辆车轮，从而避免了粘层材料的破坏，同时可使交通提前开放0.5～2.0h。可使交通提前开放0.5～2.0h。