本發(fā)明涉及道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，更具體地說(shuō)，涉及一種阻水型聚氨酯冷補(bǔ)瀝青膠結(jié)料及其制備方法和混合料。

背景技術(shù)：

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)高等級(jí)公路的建設(shè)漸趨飽和。伴隨著公路里程的增長(zhǎng)，坑槽病害處治已經(jīng)成為瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程中的重要角色之一。目前坑槽病害修補(bǔ)技術(shù)主要以熱拌瀝青混合料為主，但是熱補(bǔ)料施工過(guò)程中需要現(xiàn)場(chǎng)加熱，用量難以計(jì)算，不適合小范圍使用，因此，市場(chǎng)上現(xiàn)有的坑槽病害多用冷補(bǔ)料進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2、根據(jù)實(shí)際采用冷補(bǔ)料修補(bǔ)坑槽的情況來(lái)看，通用的冷補(bǔ)料以乳化瀝青基和溶劑型冷補(bǔ)瀝青為主。當(dāng)降雨量不大時(shí)，修補(bǔ)后路面的力學(xué)性能和路用性能基本達(dá)到路面的使用要求。但當(dāng)降雨量增大時(shí)，水分就會(huì)淤積于冷補(bǔ)瀝青混合料中，并且由于修補(bǔ)過(guò)程是將除基層外破損的原面層混合料全部破碎清除掉，使得水分無(wú)法被排除。長(zhǎng)久以往，水分的不斷累積使得該處冷補(bǔ)瀝青混合料的力學(xué)性能被大幅度降低，不得不再次進(jìn)行坑槽的修補(bǔ)工作，徒勞增加道路工作的工程量。造成此種原因不外乎與現(xiàn)有冷補(bǔ)料初期強(qiáng)度低、水穩(wěn)性不足、冷補(bǔ)瀝青混合料表面孔隙較多。為了克服冷補(bǔ)料初始強(qiáng)度低的問(wèn)題，公開號(hào)為cn115710098a的中國(guó)專利公布了一種長(zhǎng)壽命快硬環(huán)保型水固化瀝青路面冷補(bǔ)料及制備方法，利用水固化預(yù)聚體會(huì)遇水快速固化交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀包絡(luò)物，快速且提高冷補(bǔ)料的力學(xué)性能和路用性能。但是這種未改性的水固化聚氨酯遇水反應(yīng)劇烈，生成氣泡較多，不利于混合料的壓實(shí)，更加使得水分易于進(jìn)入混合料內(nèi)部。

3、因此，針對(duì)現(xiàn)有冷補(bǔ)料無(wú)法平衡初期強(qiáng)度、水穩(wěn)定性以及表面孔隙的問(wèn)題，如何研發(fā)一種新的阻水型聚氨酯冷補(bǔ)瀝青是亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種阻水型聚氨酯冷補(bǔ)瀝青膠結(jié)料及其制備方法和混合料，以解決現(xiàn)有冷補(bǔ)料初始強(qiáng)度低、水穩(wěn)定性差、表面孔隙多的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供的一種阻水型聚氨酯冷補(bǔ)瀝青膠結(jié)料，按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下原材料：70#基質(zhì)瀝青100份；復(fù)合聚氨酯180-220份；固化劑40-48份；稀釋劑15-20份；炭黑8份；易密實(shí)劑5-7份；防沉劑1-5份；濕潤(rùn)劑2-6份；所述復(fù)合聚氨酯中-nco/-oh的摩爾比處于3.4-4.5范圍。

4、通過(guò)采取上述技術(shù)方案，本發(fā)明采用異氰酸酯和聚合物多元醇來(lái)制備復(fù)合聚氨酯。其中異氰酸酯選取papi，papi屬于三官能度異氰酸酯，合成的聚氨酯固化速率較快；聚合物多元醇選取分子量1000的聚氧化丙烯二醇與分子量3000的三羥基聚氧化丙烯醚。這樣子做一方面增強(qiáng)了復(fù)合聚氨酯與瀝青之間的相容性，一定程度上增強(qiáng)了其早期強(qiáng)度；另一方面通過(guò)控制復(fù)合聚氨酯中-nco/-oh的摩爾比及瀝青用量，使得復(fù)合聚氨酯的流動(dòng)性得到改善。當(dāng)-nco/-oh的摩爾比值增大時(shí)，氫鍵相互作用減弱，聚氨酯的黏度顯著降低，此外游離異氰酸酯的增加也對(duì)黏度起到稀釋作用，有助于其充分發(fā)揮冷拌冷鋪特性。此外在各個(gè)組分的配合之下，順利在體系中形成優(yōu)異的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不僅使得阻水型聚氨酯冷補(bǔ)瀝青具有良好的早期強(qiáng)度，而且可以增強(qiáng)冷補(bǔ)液與集料之間的粘附性、也有效改善了聚氨酯材料后續(xù)使用過(guò)程中耐水損害性能差的問(wèn)題。

5、而且在本發(fā)明中，易密實(shí)劑的加入，使得1,4-環(huán)己烷二甲醇二縮水甘油醚可以在加入初期一定程度上降低冷補(bǔ)液的粘度，進(jìn)而使得在壓實(shí)過(guò)程中利于密實(shí)，并且在壓實(shí)結(jié)束后短時(shí)間內(nèi)可以基本揮發(fā)完全，對(duì)冷補(bǔ)液性能影響較小。如此就可以得到更加理想的壓實(shí)效果，使得由壓實(shí)而得到的強(qiáng)度足以支撐冷補(bǔ)瀝青混合料初期所需強(qiáng)度。同時(shí)也減少了由于現(xiàn)有冷補(bǔ)料難以壓實(shí)而造成的孔隙。綜合而看，本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有水性、溶劑型體系冷補(bǔ)瀝青初始強(qiáng)度低、開放交通慢、難以壓實(shí)的問(wèn)題，解決了現(xiàn)有冷補(bǔ)瀝青阻水性能差的問(wèn)題。

6、本發(fā)明還提供了所述的阻水型聚氨酯冷補(bǔ)瀝青膠結(jié)料的制備方法，其包括如下步驟：按上述質(zhì)量份數(shù)，

7、s1：復(fù)合聚氨酯制備

8、聚合物多元醇進(jìn)行脫水過(guò)程：稱取一定質(zhì)量的聚氧化丙烯二醇與三羥基聚氧化丙烯醚加入帶有攪拌桿的燒瓶裝置中，并加熱至120℃，之后用真空泵對(duì)體系減壓抽真空脫水2h，將其取出冷卻至室溫待用；

9、將三官能度異氰酸酯稱取一定質(zhì)量，使得三官能度異氰酸酯與聚合物多元醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-1.1:1.4-1.6，從而使得-nco/-oh的摩爾比處于3.4-4.5這個(gè)范圍，后將稱取并計(jì)量好的異氰酸酯倒入四口燒瓶中，緩慢升溫至預(yù)定的反應(yīng)溫度140℃，將干燥后的聚合物多元醇加入燒瓶中，在氮?dú)夥諊聰嚢杈鶆?，反?yīng)2h后得到復(fù)合聚氨酯；

10、s2：將炭黑和s1得到的復(fù)合聚氨酯進(jìn)行均勻攪拌，攪拌時(shí)長(zhǎng)不少于30min,從而得到完成改色后的復(fù)合聚氨酯；

11、s3：將70#基質(zhì)瀝青加熱至145-155℃，使其具有良好的流動(dòng)狀態(tài)，后將稀釋劑加入其中，以轉(zhuǎn)速為1500r/min攪拌25-30分鐘，使二者均勻混合；

12、s4：將步驟s3所制備的稀釋后的瀝青冷卻至40-50℃，將其加入至改色后的復(fù)合聚氨酯中，并加入防沉劑和濕潤(rùn)劑，以轉(zhuǎn)速為2500r/min攪拌30-40分鐘，使各組分均勻混合，真空干燥后最終得到阻水型聚氨酯冷補(bǔ)瀝青的a組分；

13、s5：將固化劑視為阻水型聚氨酯冷補(bǔ)瀝青的b組分；在最終使用時(shí)，按a組分和b組分的質(zhì)量比為4.6-5:1進(jìn)行均勻混合，后加入4-6份易密實(shí)劑，以轉(zhuǎn)速為2000r/min攪拌5-10分鐘，得到阻水型聚氨酯冷補(bǔ)瀝青膠結(jié)料。

14、進(jìn)一步地，所述固化劑由催化劑、擴(kuò)鏈交聯(lián)劑、溶劑組成，其中催化劑選為二月桂酸二丁基錫，用來(lái)提升反應(yīng)過(guò)程中的反應(yīng)效率，同時(shí)對(duì)固化過(guò)程也起一定促進(jìn)作用；擴(kuò)鏈交聯(lián)劑選為二甲硫基甲苯二胺，使分子鏈增長(zhǎng)的同時(shí)，還會(huì)在生成的分子鏈中引出支鏈的反應(yīng)點(diǎn)，在進(jìn)一步反應(yīng)中，使聚合物分子產(chǎn)生一定程度的交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使聚氨酯產(chǎn)品某些性能的改善和提高。溶劑選用常見的乙酸乙酯。

15、為使固化劑固化效果達(dá)到最佳，要求二月桂酸二丁基錫、二甲硫基甲苯二胺、乙酸乙酯三者應(yīng)符合1-2:5-10:25-30的質(zhì)量比。

16、本發(fā)明還提供了一種阻水型聚氨酯冷補(bǔ)瀝青混合料，其按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下原材料：集料3000份；70#基質(zhì)瀝青100份；復(fù)合聚氨酯180-220份；固化劑40-48份；稀釋劑15-20份；炭黑8份；易密實(shí)劑5-7份；防沉劑1-5份；濕潤(rùn)劑2-6份。

17、進(jìn)一步地，所述的集料應(yīng)按照集料級(jí)配ac-13完成足量的石料配置，后置于烘箱內(nèi)160℃下干燥除水2.5h。

18、當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)條件不能滿足良好級(jí)配時(shí)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采取5-10mm碎石與機(jī)制砂按二者質(zhì)量之比為6-7:3-4進(jìn)行集料的配置。

19、綜上所述，由于采取了上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

20、1.本發(fā)明提供的一種阻水型聚氨酯冷補(bǔ)瀝青，相比目前市面上應(yīng)用較多的水性、溶劑型體系來(lái)說(shuō)，解決了其起強(qiáng)速度慢、強(qiáng)度低、耐水性差等問(wèn)題；本發(fā)明采用液體復(fù)合聚氨酯與瀝青共混改性，通過(guò)調(diào)節(jié)軟硬段比例改變?yōu)r青熱塑性的本質(zhì)，增加混合料的強(qiáng)度和耐久性。

21、2.本發(fā)明提供的一種阻水型聚氨酯冷補(bǔ)瀝青，通過(guò)調(diào)節(jié)-nco/-oh的摩爾比及瀝青用量，并加入了易密實(shí)劑，解決了現(xiàn)有水性、溶劑型體系冷補(bǔ)瀝青初始強(qiáng)度低、開放交通慢、滲水較為嚴(yán)重的問(wèn)題。

22、3.本發(fā)明提供的一種阻水型聚氨酯冷補(bǔ)瀝青，通過(guò)加入易密實(shí)劑，使得現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中不易壓實(shí)以及壓實(shí)后又出現(xiàn)二次鼓包的問(wèn)題，同時(shí)控制冷補(bǔ)瀝青成型后的空隙率和密實(shí)程度也能增加冷補(bǔ)瀝青后期使用過(guò)程中的阻水性能。

23、4.本發(fā)明提供的一種阻水型聚氨酯冷補(bǔ)瀝青，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)條件不能滿足良好級(jí)配時(shí)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采取5-10mm碎石與機(jī)制砂按二者質(zhì)量之比為6-7:3-4進(jìn)行集料的配置。