專利名稱：一種瀝青路面抗凝冰損傷功能性防護材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料及其制備方法。
背景技術：
冬季，云貴川高原潮濕山區(qū)由于受地理條件的限制，極易形成災害性凝凍天氣，從而導致路面凝冰使其抗滑能力大幅度降低、交通事故頻發(fā)、通行能力下降。2008年的冰雪災害更是刷新了建國以來50年一遇的記錄，給國民生產(chǎn)和人民生活帶來了很大的不便，造成嚴重的社會影響。如何防治凝凍天氣對公路設施的破壞成為亟待解決的問題。現(xiàn)有的浙青路面預防性養(yǎng)護措施主要針對常溫或者正常冰凍環(huán)境條件，為防治路面水損害、提高表面層抗磨耗性、抗滑性等性能而采取的養(yǎng)護方案。但通過路況實際調查發(fā)現(xiàn)，常用的稀漿封層、微表處等養(yǎng)護措施在凝冰環(huán)境下的應用效果并不是十分理想，往往經(jīng)過一個冬季的使用周期后，罩面層由于粘附效果不佳而出現(xiàn)大面積剝離的現(xiàn)象，這從養(yǎng)護性能、經(jīng)濟性等角度考慮是十分不利的，對于凝冰路面處治的技術研究還多集中于凝冰清除技術、凝凍損壞后的修復技術研究等方面，專門針對凝冰路面損傷的防護技術研究尚缺乏系統(tǒng)性和針對性。因此，為降低浙青混凝土路面受凝冰透水作用的損害，延長結構物的使用壽命，采取一種以功能性抗凝冰損傷防護技術為主的道路養(yǎng)護方法就顯得十分必要。這對于解決我國高原潮濕山區(qū)冬季道路行車安全問題，確保道路及其附屬構造物的使用性能，降低交通事故率和減少交通事故損失，保障人民群眾正常的生產(chǎn)和生活，都具有重大的經(jīng)濟效益和社會意義，對形成具有地區(qū)特色的預防性養(yǎng)護新技術也將具有重要的推進作用。

發(fā)明內容
本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的常規(guī)的乳化浙青滲透性差、浙青路面表層與凝冰之間的凍粘力大的問題，提供一種浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料及其制備方法。本發(fā)明浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料按質量百分比由45% 65%的道路石油浙青、2% 12%的改性劑、 4%的降粘劑、0. 5% 2. 5%的乳化劑、 2%的穩(wěn)定劑和余量的水制成；其中所述道路石油浙青為70號道路石油浙青或90號道路石油浙青；改性劑為陽離子SBR膠乳1468 ；降粘劑為丙三醇；乳化劑為乳化劑AA57或乳化劑SlOl ； 穩(wěn)定劑為 CaCl2、NaCl 或 NH4Cl。上述浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料的制備方法，按以下步驟進行一、按質量百分比取45 % 65 %的道路石油浙青、2 % 12 %的改性劑、1 % 4 %的降粘劑、 0.5^-2.5%的乳化劑、1% 2%的穩(wěn)定劑和余量的水；二、將道路石油浙青加熱到130 140°C ；三、將水加熱到40 50°C，然后將改性劑、降粘劑、乳化劑和穩(wěn)定劑添加至水中，攪拌至混合均勻，得到皂液混合物，然后將皂液混合物升溫至50 60°C ；四、潤洗膠體磨，然后將步驟三得到的溫度為50 60°C的皂液混合物輸送入膠體磨中循環(huán)，再加入步驟二得到的溫度為130 140°C的道路石油浙青，經(jīng)膠體磨攪拌2 ％iin，得水包油型乳液，將乳液輸出膠體磨，冷卻至室溫，即得到浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料；其中所述道路石油浙青為70號道路石油浙青或90號道路石油浙青；改性劑為陽離子SBR膠乳1468 ；降粘劑為丙三醇；乳化劑為乳化劑AA57或乳化劑SlOl ；穩(wěn)定劑為CaCl2、NaCl或NH4Cl。本發(fā)明的有益效果1、本發(fā)明的防護材料的高滲透性能本發(fā)明的防護材料與未改性的乳化浙青乳液相比，具有固含量高、乳液粘度低等優(yōu)點，使得在相同的標準砂滲透試驗條件下，在同固含量水平時，該種材料與其它品種的常規(guī)乳化浙青相比，乳液粘度大幅降低，25°C恩格拉粘度由原始的6 14下降至4. 4 5. 2，滲透深度將由原始的1 2mm提升至11 13mm，滲透性能大幅提升。2、本發(fā)明的防護材料的抗凝冰性能通過兩種方法評定本發(fā)明防護材料的抗凝冰效果1)涂膜的抗凍性能由于防護材料本身為水性浙青基產(chǎn)品，乳化浙青破乳后與原有浙青混合料的粘附性能較好，能夠有效地對試件表面與空氣相連通的開口孔隙孔壁實施保護。鑒于破乳后的改性浙青具有優(yōu)異的低溫柔性等方面性能，涂膜不存在裂紋、起皮等粘附效果較差的現(xiàn)象，抗凍性能較好。2、涂膜的抗冰雪附著性能當摻加丙三醇的改性乳化浙青噴灑到試件表面后，將逐漸破乳固化。其中SBR改性劑將與浙青材料直接發(fā)生交聯(lián)改性作用，與試件表面孔隙接觸形成SBR改性浙青保護層，常溫下為液態(tài)的丙三醇將逐漸析出到浙青涂膜表面，不會影響涂膜與浙青混合料粘附效果的同時，又在涂膜表面形成一層無色透明半固體狀薄膜，使得當試件內部與外界溫差較大，出現(xiàn)返霜現(xiàn)象時，試件表面返霜現(xiàn)象較輕，這主要由于表面析出的丙三醇起到了降低冰點的作用，當凝冰病害發(fā)生時，亦會降低涂膜表面與路面凝冰之間的凍粘力，拉拔試驗表明，試件破壞后，混合料表面孔隙中斷裂的冰錐數(shù)量較少，抗凝冰作用顯著。隨著涂膜與冰界面之間凍粘力的減弱，當凝冰病害發(fā)生時，在車輛荷載的作用下，將進一步削弱凝冰對路面表層的破壞作用，從而對原有路面結構起到抗凝冰防護效果。3、本發(fā)明的防護材料的低溫性能鑒于抗凝冰損傷防護材料使用環(huán)境的特殊性， 應使其具有較好的低溫粘附效果。試驗表明本發(fā)明的改性乳化浙青蒸發(fā)殘留物的低溫性能優(yōu)異，與常規(guī)乳化浙青相比，材料的低溫延度(5°C )能達到55 75cm，符合聚合物改性浙青中關于SBR類改性浙青的技術要求，達到II-C類標準。


圖1為涂刷普通乳化浙青涂膜的車轍試件冷凍后返霜效果圖；圖2為涂刷具體實施方式
一的防護材料的車轍試件冷凍后返霜效果圖；圖3為表面涂刷具體實施方式
一的防護材料的旋轉壓實試件的拉拔試驗效果圖；圖4為表面未涂刷材料的旋轉壓實試件的拉拔試驗效果圖。
具體實施例方式本發(fā)明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料按質量百分比由45 % 65 %的道路石油浙青、2 % 12 %的改性劑、1 % 4 %的降粘劑、0. 5 % 2. 5 %的乳化劑、 2%的穩(wěn)定劑和余量的水制成；其中所述道路石油浙青為70號道路石油浙青或90號道路石油浙青；改性劑為陽離子SBR膠乳1468 ；降粘劑為丙三醇；乳化劑為乳化劑 AA57或乳化劑SlOl ；穩(wěn)定劑為CaCl2, NaCl或NH4Cl0本實施方式所述改性劑為美國Meadwestvaco公司生產(chǎn)的有效固含量大于70%的陽離子SBR膠乳——Indulin 1468 ；所述乳化劑為美國Meadwestvaco公司生產(chǎn)的hdulin AA57或hdulin SlOl ；所述丙三醇為工業(yè)級丙三醇，純度> 95%。涂刷普通乳化浙青涂膜的車轍試件和涂刷本實施方式防護材料的車轍試件在-18°C的環(huán)境中凍M后，取出觀察試件表面的返霜程度，結果如圖1和圖2所示?？梢钥闯鐾克⑵胀ㄈ榛闱嗤磕さ能囖H試件(圖1左)表面完全呈白色，返霜現(xiàn)象嚴重，而涂刷本實施方式防護材料的車轍試件(圖1右)的返霜程度較輕，這主要由于表面逐漸析出的丙三醇起到了降低冰點的作用，可見涂刷本實施方式防護材料后對原有路面的抗凝冰效果具有積極作用。將表面涂刷本實施方式防護材料的旋轉壓實試件和表面未涂刷材料的旋轉壓實試件分別進行拉拔試驗，結果如圖3和圖4所示。觀察試驗后凝冰與原有試件表面間的破壞界面后發(fā)現(xiàn)，對涂刷本實施方式防護材料的試件，凝冰界面破壞后，混合料表面孔隙中斷裂的冰錐數(shù)量較少，說明本實施方式防護材料能夠有效的降低凝冰與原結構間的凍粘力， 抗凝冰作用顯著。而未涂刷防護材料的混和料試件表面孔隙中斷裂的冰錐數(shù)量較多，返霜現(xiàn)象嚴重，說明凝冰與界面間的凍粘力較大，導致界面破壞時，凍粘力大于冰錐之間的內聚力，從而發(fā)生冰錐斷裂的現(xiàn)象。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料按質量百分比由50% 60%的道路石油浙青、5% 10%的改性劑、2% 3%的降粘劑、 2%的乳化劑、1.5%的穩(wěn)定劑和余量的水制成。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料按質量百分比由55%的道路石油浙青、7%的改性劑、2. 5%的降粘劑、 1. 5%的乳化劑、1. 5%的穩(wěn)定劑和余量的水制成。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料按質量百分比由53%的道路石油浙青、7%的改性劑、3%的降粘劑、1. 5%的乳化劑、2%的穩(wěn)定劑和余量的水制成。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料的制備方法， 按以下步驟進行一、按質量百分比取45% 65%的道路石油浙青、2% 12%的改性劑、 1 % 4 %的降粘劑.0.5^-2.5%的乳化劑.1^-2%的穩(wěn)定劑和余量的水；二、將道路石油浙青加熱到130 140°C;三、將水加熱到40 50°C，然后將改性劑、降粘劑、乳化劑和穩(wěn)定劑添加至水中，攪拌至混合均勻，得到皂液混合物，然后將皂液混合物升溫至50 60°C ； 四、潤洗膠體磨，然后將步驟三得到的溫度為50 60°C的皂液混合物輸送入膠體磨中循環(huán)，再加入步驟二得到的溫度為130 140°C的道路石油浙青，經(jīng)膠體磨攪拌2 ％iin，得水包油型乳液，將乳液輸出膠體磨，冷卻至室溫，即得到浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料；其中所述道路石油浙青為70號道路石油浙青或90號道路石油浙青；改性劑為陽離子 SBR膠乳1468 ；降粘劑為丙三醇；乳化劑為乳化劑AA57或乳化劑SlOl ；穩(wěn)定劑為CaCl2, NaCl 或 NH4Cl。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
五不同的是步驟二中將道路石油浙青加熱到135°C。其它與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
五或六不同的是步驟三中將水加熱到45°C。其它與具體實施方式
五或六相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
五至七之一不同的是步驟三中乳化劑為乳化劑SlOl時，需調節(jié)皂液混合物的PH值至2。其它與具體實施方式
五至七之一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
五至八之一不同的是步驟三中將皂液混合物升溫至^°c。其它與具體實施方式
五至八之一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
五至九之一不同的是步驟四中經(jīng)膠體磨攪拌:3min。其它與具體實施方式
五至九之一相同。
具體實施方式
十一本實施方式浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料的制備方法，按以下步驟進行一、按質量百分比取53%的道路石油浙青、7%的改性劑、3%的降粘劑、1. 5%的乳化劑、2%的穩(wěn)定劑和余量的水；二、將道路石油浙青加熱到135°C;三、將水加熱到45°C，然后將改性劑、降粘劑、乳化劑和穩(wěn)定劑添加至水中，攪拌至混合均勻，得到皂液混合物，然后將皂液混合物升溫至；四、潤洗膠體磨，然后將步驟三得到的溫度為55°C 的皂液混合物輸送入膠體磨中循環(huán)，再加入步驟二得到的溫度為135°C的道路石油浙青，經(jīng)膠體磨攪拌3min，得水包油型乳液，將乳液輸出膠體磨，冷卻至室溫，即得到浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料；其中所述道路石油浙青為90號道路石油浙青；改性劑為陽離子 SBR膠乳1468 ；降粘劑為丙三醇；乳化劑為乳化劑AA57 ；穩(wěn)定劑為CaCl2。
具體實施方式
十二 本實施方式浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料的制備方法，按以下步驟進行一、按質量百分比取53%的道路石油浙青、7%的改性劑、3%的降粘劑、1.6%的乳化劑、2%的穩(wěn)定劑和余量的水；二、將道路石油浙青加熱到135°C ；三、將水加熱到45°C，然后將改性劑、降粘劑、乳化劑和穩(wěn)定劑添加至水中，用鹽酸調節(jié)pH值至2， 攪拌至混合均勻，得到皂液混合物，然后將皂液混合物升溫至55°C ；四、潤洗膠體磨，然后將步驟三得到的溫度為55°C的皂液混合物輸送入膠體磨中循環(huán)，再加入步驟二得到的溫度為 135°C的道路石油浙青，經(jīng)膠體磨攪拌3min，得水包油型乳液，將乳液輸出膠體磨，冷卻至室溫，即得到浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料；其中所述道路石油浙青為90號道路石油浙青；改性劑為陽離子SBR膠乳1468 ；降粘劑為丙三醇；乳化劑為乳化劑SlOl ；穩(wěn)定劑為 NH4Cl。
具體實施方式
十一和具體實施方式
十二制備的抗凝冰損傷防護材料性能檢測結果如表1所示。
權利要求
1.一種浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料，其特征在于浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料按質量百分比由45 % 65 %的道路石油浙青、2 % 12 %的改性劑、1 % 4 %的降粘劑、0.5% 2. 5%的乳化劑、 2%的穩(wěn)定劑和余量的水制成；其中所述道路石油浙青為70號道路石油浙青或90號道路石油浙青；改性劑為陽離子SBR膠乳1468 ；降粘劑為丙三醇；乳化劑為乳化劑AA57或乳化劑SlOl ；穩(wěn)定劑為CaCl2、NaCl或NH4Cl。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料，其特征在于浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料按質量百分比由50% 60%的道路石油浙青、5% 10% 的改性劑、2% 3%的降粘劑、 2%的乳化劑、1. 5%的穩(wěn)定劑和余量的水制成。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料，其特征在于浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料按質量百分比由的道路石油浙青、7%的改性劑、 2. 5%的降粘劑、1. 5%的乳化劑、1. 5%的穩(wěn)定劑和余量的水制成。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料，其特征在于浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料按質量百分比由53%的道路石油浙青、7%的改性劑、3% 的降粘劑、1. 5%的乳化劑、2%的穩(wěn)定劑和余量的水制成。
5.權利要求1所述的一種浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料的制備方法，其特征在于浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料的制備方法，按以下步驟進行一、按質量百分比取 45% 65%的道路石油浙青、2% 12%的改性劑、 4%的降粘劑、0. 5% 2. 5%的乳化劑、 2%的穩(wěn)定劑和余量的水；二、將道路石油浙青加熱到130 140°C ；三、將水加熱到40 50°C，然后將改性劑、降粘劑、乳化劑和穩(wěn)定劑添加至水中，攪拌至混合均勻，得到皂液混合物，然后將皂液混合物升溫至50 60°C ；四、潤洗膠體磨，然后將步驟三得到的溫度為50 60°C的皂液混合物輸送入膠體磨中循環(huán)，再加入步驟二得到的溫度為130 140°C的道路石油浙青，經(jīng)膠體磨攪拌2 ％iin，得水包油型乳液，將乳液輸出膠體磨，冷卻至室溫，即得到浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料；其中所述道路石油浙青為70號道路石油浙青或90號道路石油浙青；改性劑為陽離子SBR膠乳1468 ；降粘劑為丙三醇；乳化劑為乳化劑AA57或乳化劑SlOl ；穩(wěn)定劑為CaCl2、NaCl或NH4Cl。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料的制備方法，其特征在于步驟二中將道路石油浙青加熱到135°C。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的一種浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料的制備方法， 其特征在于步驟三中將水加熱到45°C。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料的制備方法，其特征在于步驟三中乳化劑為乳化劑SlOl時，需調節(jié)皂液混合物的pH值至2。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料的制備方法，其特征在于步驟三中將皂液混合物升溫至55°C。
10.根據(jù)權利要求9所述的一種浙青路面抗凝冰損傷功能性防護材料的制備方法，其特征在于步驟四中經(jīng)膠體磨攪拌:3min。
全文摘要
一種瀝青路面抗凝冰損傷功能性防護材料及其制備方法，涉及一種瀝青路面抗凝冰損傷功能性防護材料及其制備方法。是要解決現(xiàn)有的常規(guī)的乳化瀝青滲透性差、瀝青路面表層與凝冰之間的凍粘力大的問題。防護材料由道路石油瀝青、改性劑、降粘劑、乳化劑、穩(wěn)定劑和余量的水制成。方法將道路石油瀝青加熱；將水加熱，將改性劑、降粘劑、乳化劑和穩(wěn)定劑添加至水中，攪拌至混合均勻，然后升溫；潤洗膠體磨，將皂液混合物輸送入膠體磨中循環(huán)，再加入道路石油瀝青，經(jīng)膠體磨攪拌，得水包油型乳液，將乳液輸出膠體磨，冷卻至室溫，即得到防護材料。本發(fā)明防護材料滲透性能好，能有效降低瀝青路面表面層與凝冰之間的凍粘力。用于道路養(yǎng)護。
文檔編號C09D195/00GK102504703SQ20111030025
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權日2011年9月28日
發(fā)明者單麗巖, 譚憶秋, 趙立東, 陳瑤 申請人:哈爾濱工業(yè)大學