一種路用增強型乳化瀝青混凝土及其製備方法
2023-05-05 17:10:41 1
一種路用增強型乳化瀝青混凝土及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種路用增強型乳化瀝青混凝土及其製備方法，所述路用增強型乳化瀝青混凝土包括集料、水性環氧樹脂乳液、乳化瀝青，所述集料、水性環氧樹脂乳液、乳化瀝青的重量之比為90-110∶0.1-10∶7-20。本發明的增強型乳化瀝青混凝土，可作為冷拌冷鋪式瀝青混凝土，應用於瀝青路面的攤鋪或修補等，解決了傳統瀝青類材料溫度感溫性高、粘結能力不足、耐久性不佳等問題，同時保留乳化瀝青的低汙染、易於施工操作的優點，通過水性環氧樹脂獲得高強度、高粘接力以及使用耐久性等優良性能。
【專利說明】一種路用增強型乳化瀝青混凝土及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於道路工程領域，涉及一種乳化浙青混凝土及其製備方法，特別涉及一種路用增強型乳化浙青混凝土及其製備方法。
【背景技術】
[0002]近年來市場上廣泛推廣應用的成型產品大都是溶劑型冷拌冷鋪浙青混合料，需要大量的汽油、煤油、柴油等作為溶劑，並且稀釋浙青攤鋪後，要揮發掉這些溶劑才能成型，不僅汙染環境，而且會造成巨大的資源浪費。另外，由於柴油的揮發十分緩慢，混合料成型之後的強度低，初期粘結性能較差，在行車荷載作用下極易飛散。
[0003]水性環氧樹脂作為一種熱固性的水性材料，會隨著時間的增長其強度逐漸增加，它是通過一系列的化學和物理方法將環氧樹脂水性化，降低環氧樹脂的粘度，其幾乎不含有機揮發物(VOC)或者VOC含量極低，對環境的汙染很小，具有廣闊的應用前景。
[0004]水性環氧樹脂乳液作為一種乳化浙青改性劑，具有優良的物化性能，能明顯改善乳化浙青的路用性能。近幾年國內已有相關的研究，例如:專利號為200610036564.6的中國專利公開了一種水性環氧樹脂改性的乳化浙青製備方法，所用固化劑中含有改性的芳香胺，固化產物含大量剛性苯環基團，性能硬脆，柔韌性很低，在實際應用過程中易出現開裂的現象。申請號為201110188772.9的中國專利公開了一種水性聚氨酯環氧樹脂改性乳化浙青製備方法，其合成聚氨酯環氧樹脂和脂肪胺固化劑所需的反應時間長，操作複雜；申請號為201210089357.2的中國專利 公開了一種水性環氧樹脂改性的乳化浙青及其製備和應用，其製備工藝複雜且需要有機溶劑。
[0005]目前的研究多集中在對水性環氧樹脂改性乳化浙青材料上，而對水性環氧樹脂乳化浙青混合料及其製備方法的研究還未見報導。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是針對現有技術中的技術難題，提供一種路用增強型乳化浙青混凝土及其製備方法，針對混合料的關鍵性能指標，製備陰離子乳化浙青，使用水性環氧樹脂改性，提高了陰離子乳化浙青與石料的粘附性，大大提高了混合料的關鍵性能。
[0007]為實現上述目的，本發明一方面提供一種路用增強型乳化浙青混凝土，包括原料:集料、水性環氧樹脂乳液、乳化浙青。
[0008]其中，所述集料、水性環氧樹脂乳液、乳化浙青的重量之比為90-110:0.1-10:7-20。
[0009]其中，所述集料為玄武巖或石灰巖；所述集料由粗集料和細集料組成。
[0010]特別是，所述粗集料與細集料的重量之比為50-70:30-50。
[0011]尤其是,所述粗集料的公稱粒徑為:4.74mm < δ < 13.2mm ;所述細集料的公稱粒徑為:δ < 4.74mm。
[0012]其中，所述水性環氧樹脂乳液包括水性環氧樹脂、水性環氧固化劑、水。[0013]特別是，所述水性環氧樹脂、水性環氧固化劑、水的重量之比為1:1-2:0_5。
[0014]其中，所述水性環氧樹脂乳液中，水可以選擇加入，也可以不加入。
[0015]其中，所述水性環氧樹脂為水溶性環氧樹脂或標準液體環氧樹脂，其固含量為50-100%ο
[0016]其中，所述水性環氧固化劑為水性胺類固化劑。
[0017]特別是，所述水性胺類固化劑為二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺中的一種或多種。
[0018]特別是，所述水性胺類固化劑的固含量為30-70%。
[0019]其中，所述乳化浙青為陰離子乳化浙青。
[0020]本發明另一方面提供一種上述路用增強型乳化浙青混凝土的製備方法，包括如下步驟:[0021]I)將水性環氧樹脂乳液和乳化浙青混合，攪拌均勻，得到水性環氧樹脂改性乳化浙青，備用；
[0022]2)向集料中加入水性環氧樹脂改性乳化浙青，攪拌均勻，養護，即得；
[0023]其中，步驟I)中所述集料、水性環氧樹脂乳液、乳化浙青的重量之比為90-110:
0.1-10:7_20。
[0024]其中，步驟I)中所述水性環氧樹脂乳液按照如下方法製備而成:
[0025]1A)攪拌條件下，將水性環氧樹脂和水性環氧固化劑混合，攪拌均勻，得到混合液；
[0026]1B)向混合液中加入水，攪拌均勻，即得；
[0027]其中，所述水性環氧樹脂、水性環氧固化劑、水的重量之比為1:1-2:0_5。
[0028]其中，在水性環氧樹脂乳液中，水可以選擇加入，也可以不加入。
[0029]其中，步驟1A)中所述攪拌時間為5-10min。
[0030]其中，步驟2)中所述攪拌時間為130-150S。
[0031]本發明又一方面提供一種上述路用增強型乳化浙青混凝土的製備方法，將水性環氧樹脂乳液、乳化浙青、集料混合，攪拌均勻，養護，即得。
[0032]其中，所述集料、水性環氧樹脂乳液、乳化浙青的重量之比為90-110:0.1-10:7-20。
[0033]其中，所述攪拌時間為130-200S。
[0034]其中，所述水性環氧樹脂乳液按照如下方法製備而成:
[0035]A)攪拌條件下，將水性環氧樹脂和水性環氧固化劑混合，攪拌均勻，得到混合液；
[0036]B)向混合液中加入水，攪拌均勻，即得；
[0037]其中，所述水性環氧樹脂、水性環氧固化劑、水的重量之比為1:1-2:0_5。
[0038]其中，在水性環氧樹脂乳液中，水可以選擇加入，也可以不加入。
[0039]其中，步驟A)中所述攪拌時間為5-10min。
[0040]本發明方法具有如下優點:
[0041]1、本發明的增強型乳化浙青混凝土，可以避免傳統浙青類材料溫度感溫性高、粘結能力不足、耐久性不佳等缺點，同時保留乳化浙青的低汙染、易於施工操作的優點，相對於傳統的熱拌混合料，具有施工速度快，固化時間短，減少環境汙染，改善施工條件等優勢。[0042]2、本發明可以根據施工需要採用一步法或兩步法製備路用增強型乳化浙青混凝土，其中，一步法是直接將水性環氧樹脂乳液改性劑、乳化浙青和集料混合，屬於幹法改性，該方法不需要單獨設備製備、貯存改性浙青，還可以避免由於改性浙青不穩定而造成浙青混合料性能下降的缺陷；兩步法是先製備水性環氧樹脂改性乳化浙青，然後再與集料混合，屬於溼法改性，可以使改性後的乳化浙青均勻的分散在集料表面，製備的混合料性能優異。
[0043]3、本發明的增強型乳化浙青混凝土是一種新型路面環保材料，在常溫環境下水性環氧樹脂乳化浙青即可發生固化反應，使浙青混凝土形成較大的強度。通過水性環氧樹脂獲得高強度、高粘接力以及使用耐久性等優良性能，大大延長了路面使用壽命，在冷拌冷鋪混凝土領域如稀漿封層，微表處等具有很大的應用前景。
[0044]4、本發明的增強型乳化浙青混凝土製備方法簡單，其在生產和施工中操作簡便，效率高，不受運輸，修補分散等條件的限制。
[0045]5、採用本發明製備的增強型乳化浙青混凝土對浙青路面進行攤鋪、修補，不僅成本低廉、而且路用性能優異，養護時間短，1-3天即可開放交通。
【具體實施方式】
[0046]下面結合具體實施例來進一步描述本發明，本發明的優點和特點將會隨著描述而更為清楚。但這些實施例僅是範例性的，並不對本發明的範圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神和範圍下可以對本發明技術方案的細節和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發明的保護範圍內。
[0047]本發明實施例中的水性環氧樹脂為水溶性環氧樹脂或標準液體環氧樹脂，其固含量為50-100% ;水性環氧固化劑為水性胺類固化劑，其固含量為30-70%。
[0048]本發明實施例中的集料為玄武巖或石灰巖；所述集料由粗集料和細集料組成，所述粗集料與細集料的重量之比為50-70:30-50 ；，所述粗集料的公稱粒徑為:4.74mm< δ 13.2mm ;所述細集料的公稱粒徑為:δ < 4.74mm。
[0049]本發明實施例中的乳化浙青為陰離子乳化浙青。
[0050]實施例1
[0051 ] 1)製備水性環氧樹脂乳液 [0052]按照如下重量配比備料:
[0053]水性環氧樹脂43.69g 水性環氧固化劑65.5g
[0054]水120g
[0055]將水性環氧樹脂與水性環氧固化劑混合，使用低速攪拌器充分攪拌8分鐘，得到白色且均勻的混合物；
[0056]向混合物中加入水，攪拌均勻，即得。
[0057]其中，所述水性環氧固化劑選擇二乙烯三胺，其固含量為30%。
[0058]2)製備水性環氧樹脂乳化浙青混凝土
[0059]將364g陰離子乳化浙青與步驟I)製備的水性環氧樹脂乳液混合，攪拌均勻，製得水性環氧樹脂改性乳化浙青；
[0060]將水性環氧樹脂改性乳化浙青置於拌合鍋中，加入5000g集料，常溫下攪拌130s，
養護，即得。[0061]其中，所述集料為玄武巖；所述集料由粗集料和細集料組成，所述粗集料與細集料的重量之比為50:50 ;，所述粗集料的公稱粒徑為:4.74mm < δ ^ 13.2mm ;所述細集料的公稱粒徑為:δ≤4.74mm。
[0062]實施例2
[0063]I)製備水性環氧樹脂乳液
[0064]按照如下重量配比備料:
[0065]水性環氧樹脂42.2g 水性環氧固化劑42.2g
[0066]水135g
[0067]將水性環氧樹脂與水性環氧固化劑混合，使用低速攪拌器充分攪拌5分鐘，得到白色且均勻的混合物；
[0068]向混合物中加入水，攪拌均勻，即得。
[0069]其中，所述水性環氧固化劑選擇三乙烯四胺，其固含量為70%。
[0070]2)製備水性環氧樹脂乳化浙青混凝土
[0071]將483g陰離子乳化浙青與步驟I)製備的水性環氧樹脂乳液混合，攪拌均勻，製得水性環氧樹脂改性乳化浙青；
[0072]將水性環氧樹脂改性乳化浙青置於拌合鍋中，加入5000g集料，常溫下攪拌140s，養護，即得。
[0073]其中，所述集料為石灰巖；所述集料由粗集料和細集料組成，所述粗集料與細集料的重量之比為70:30 ;，所述粗集料的公稱粒徑為:4.74mm < δ ^ 13.2mm ;所述細集料的公稱粒徑為:δ≤4.74mm。
[0074]實施例3
[0075]I)製備水性環氧樹脂乳液
[0076]按照如下重量配比備料:
[0077]水性環氧樹脂59.14g 水性環氧固化劑88.71g
[0078]水150g
[0079]將水性環氧樹脂與水性環氧固化劑混合，使用低速攪拌器充分攪拌10分鐘，得到白色且均勻的混合物；
[0080]向混合物中加入水，攪拌均勻，即得。
[0081]其中，所述水性環氧固化劑選擇四乙烯五胺，其固含量為30%。
[0082]2)製備水性環氧樹脂乳化浙青混凝土
[0083]將483g乳化浙青與步驟I)製備的水性環氧樹脂乳液混合，攪拌均勻，製得水性環氧樹脂改性乳化浙青；
[0084]將水性環氧樹脂改性乳化浙青置於拌合鍋中，加入5000g集料，常溫下攪拌145s，養護，即得。
[0085]其中，集料為石灰巖；所述集料由粗集料和細集料組成，所述粗集料與細集料的重量之比為60:40 ;，所述粗集料的公稱粒徑為:4.74mm < δ ^ 13.2mm ;所述細集料的公稱粒徑為:δ≤4.74mm。
[0086]實施例4
[0087]I)製備水性環氧樹脂乳液[0088]按照如下重量配比備料:
[0089]水性環氧樹脂62.5g 水性環氧固化劑125g
[0090]水312.5g
[0091]將水性環氧樹脂與水性環氧固化劑混合，使用低速攪拌器充分攪拌10分鐘，得到白色且均勻的混合物；
[0092]向混合物中加入水，攪拌均勻，即得。
[0093]其中，所述水性環氧固化劑選擇四乙烯五胺，其固含量為50%。
[0094]2)製備水性環氧樹脂乳化浙青混凝土
[0095]將1000g乳化浙青與步驟I)製備的水性環氧樹脂乳液混合，攪拌均勻，製得水性環氧樹脂改性乳化浙青；
[0096]將水性環氧樹脂改性乳化浙青置於拌合鍋中，加入5000g集料，常溫下攪拌130s，
養護，即得。
[0097]其中，集料為石灰巖；所述集料由粗集料和細集料組成，所述粗集料與細集料的重量之比為60:40 ;，所述粗集料的公稱粒徑為:4.74mm < δ≤13.2mm ;所述細集料的公稱粒徑為:δ≤4.74mm。
[0098]實施例5
[0099]I)製備水性環氧樹脂乳液
[0100]按照如下重量配比備料:
[0101]水性環氧樹脂1.7g 水性環氧固化劑3.3g
[0102]將水性環氧樹脂與水性環氧固化劑混合，使用低速攪拌器充分攪拌5分鐘，得到白色且均勻的混合物，即得。
[0103]其中，所述水性環氧固化劑選擇三乙烯四胺，其固含量為70%。
[0104]2 )製備水性環氧樹脂乳化浙青混凝土
[0105]將350g陰離子乳化浙青與步驟I)製備的水性環氧樹脂乳液混合，攪拌均勻，製得水性環氧樹脂改性乳化浙青；
[0106]將水性環氧樹脂改性乳化浙青置於拌合鍋中，加入5000g集料，常溫下攪拌150s，
養護，即得。
[0107]其中，所述集料為石灰巖；所述集料由粗集料和細集料組成，所述粗集料與細集料的重量之比為70:30 ;，所述粗集料的公稱粒徑為:4.74mm < δ≤13.2mm ;所述細集料的公稱粒徑為:δ≤4.74mm。
[0108]實施例6
[0109]I)製備水性環氧樹脂乳液
[0110]按照如下重量配比備料:
[0111]水性環氧樹脂43.69g 水性環氧固化劑65.5g
[0112]水120g
[0113]將水性環氧樹脂與水性環氧固化劑混合，使用低速攪拌器充分攪拌10分鐘，得到白色且均勻的混合物；
[0114]向混合物中加入水，攪拌均勻，即得。
[0115]其中，其中，所述水性環氧固化劑選擇二乙烯三胺，其固含量為30%。[0116]2)製備水性環氧樹脂乳化浙青混凝土
[0117]將728g陰離子乳化浙青、步驟I)製備的水性環氧樹脂乳液、5000g集料同時加入到拌合鍋中，常溫下攪拌200s，養護，即得。
[0118]其中，所述集料為石灰巖；所述集料由粗集料和細集料組成，所述粗集料與細集料的重量之比為60:40 ;，所述粗集料的公稱粒徑為:4.74mm < δ ≤ 13.2mm ;所述細集料的公稱粒徑為:δ≤4.74mm。
[0119]實施例7
[0120]I)製備水性環氧樹脂乳液
[0121]按照如下重量配比備料:
[0122]水性環氧樹脂42.20g 水性環氧固化劑42.20g
[0123]水135g
[0124]將水性環氧樹脂與水性環氧固化劑混合，使用低速攪拌器充分攪拌5分鐘，得到白色且均勻的混合物；
[0125]向混合物中加入水，攪拌均勻，即得。
[0126]其中，所述水性環氧固化劑選擇三乙烯四胺，其固含量為70%。
[0127]2 )製備水性環氧樹脂乳化浙青混凝土
[0128]將483g乳化浙青、步驟I)製備的水性環氧樹脂乳液、5000g集料同時加入到拌合鍋中，常溫下攪拌130s，養護，即得。
[0129]其中，所述集料為玄武巖；所述集料由粗集料和細集料組成,所述粗集料與細集料的重量之比為50:50 ;，所述粗集料的公稱粒徑為:4.74mm < δ ≤ 13.2mm ;所述細集料的公稱粒徑為:δ≤4.74mm。
[0130]實施例8
[0131]I)製備水性環氧樹脂乳液
[0132]按照如下重量配比備料:
[0133]水性環氧樹脂59.14g 水性環氧固化劑88.71g
[0134]水150g
[0135]將水性環氧樹脂與水性環氧固化劑混合，使用低速攪拌器充分攪拌8分鐘，得到白色且均勻的混合物；
[0136]向混合物中加入水，攪拌均勻，即得。
[0137]其中，所述水性環氧固化劑選擇四乙烯五胺，其固含量為50%。
[0138]2 )製備水性環氧樹脂乳化浙青混凝土
[0139]將483g乳化浙青、步驟I)製備的水性環氧樹脂乳液、5000g集料同時置於拌合鍋中，常溫下攪拌150s，養護，即得。
[0140]其中，所述集料為石灰巖；所述集料由粗集料和細集料組成,所述粗集料與細集料的重量之比為70:30 ;，所述粗集料的公稱粒徑為:4.74mm < δ ≤13.2mm ;所述細集料的公稱粒徑為:δ≤4.74mm。
[0141]試驗例I
[0142]將實施例1-3製備的水性環氧乳化浙青混凝土按照規範《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程(JTJ E20-2011)》成型試件、養護和進行馬歇爾性能測試。測試結果如表1所/Jn ο
[0143]表1馬歇爾性能測試結果
[0144]
【權利要求】
1.一種路用增強型乳化浙青混凝土，其特徵在於，包括原料:集料、水性環氧樹脂乳液、乳化浙青，其中，所述集料、水性環氧樹脂乳液、乳化浙青的重量之比為90-110:0.1-10:7-20。
2.如權利要求1所述的混凝土，其特徵在於，所述集料為玄武巖或石灰巖；所述集料由粗集料和細集料組成；所述粗集料與細集料的重量之比為50-70:30-50 ;所述粗集料的公稱粒徑為:4.74mm < δ≤13.2mm ;所述細集料的公稱粒徑為:δ≤4.74mm。
3.如權利要求1所述的混凝土，其特徵在於，所述水性環氧樹脂乳液包括水性環氧樹脂、水性環氧固化劑、水，其中，所述水性環氧樹脂、水性環氧固化劑、水的重量之比為1:1-2:0-5。
4.如權利要求3所述的混凝土，其特徵在於，所述水性環氧樹脂為水溶性環氧樹脂或標準液體環氧樹脂，其固含量為50-100% ;所述水性環氧固化劑為水性胺類固化劑，其固含量為 30-70%。
5.如權利要求4所述的混凝土，其特徵在於，所述水性胺類固化劑為二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺中的一種或多種。
6.如權利要求1所述的混凝土，其特徵在於，所述乳化浙青為陰離子乳化浙青。
7.一種製備如權利要求1-6任一所述的混凝土的方法，其特徵在於，包括如下步驟: 1)將水性環氧樹脂乳液和乳化浙青混合，攪拌均勻，得到水性環氧樹脂改性乳化浙青，備用; 2)向集料中加入水性環氧樹脂改性乳化浙青，攪拌均勻，養護，即得； 其中，所述集料、水性環氧樹脂乳液、乳化浙青的重量之比為90-110:0.1-10:7-20 ； 其中，步驟2)中所述攪拌時間為130-150S。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，步驟I)中所述水性環氧樹脂乳液按照如下方法製備而成: IA)攪拌條件下，將水性環氧樹脂和水性環氧固化劑混合，攪拌均勻，得到混合液； IB)向混合液中加入水，攪拌均勻，即得； 其中，所述水性環氧樹脂、水性環氧固化劑、水的重量之比為1:1-2:0-5 ； 其中，步驟1A)中所述攪拌時間為5-10min。
9.一種製備如權利要求1-6任一所述的混凝土的方法，其特徵在於，將水性環氧樹脂乳液、乳化浙青、集料混合，攪拌均勻，養護，即得； 其中，所述集料、水性環氧樹脂乳液、乳化浙青的重量之比為90-110:0.1-10:7-20 ； 其中，所述攪拌時間為130-200S。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述水性環氧樹脂乳液按照如下方法製備而成: A)攪拌條件下，將水性環氧樹脂和水性環氧固化劑混合，攪拌均勻，得到混合液； B)向混合液中加入水，攪拌均勻，即得； 其中，所述水性環氧樹脂、水性環氧固化劑、水的重量之比為1:1-2:0-5 ； 其中，步驟A)中所述攪拌時間為5-10min。
【文檔編號】C04B26/26GK103951323SQ201410154992
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月17日 優先權日:2014年4月17日
【發明者】曹東偉, 張豔君, 李盈富, 張海燕, 賈曉鵬, 何敏, 吳小維, 賈鑫 申請人:交通運輸部公路科學研究所