[发明专利]一种疏水亲油性改性沥青及生产方法

说明书

技术领域

本发明提供一种疏水亲油性改性沥青及生产方法，是对现有沥青性能的改变，属于道路建设材料技术领域。

背景技术

公路已成为目前主要的交通基础设施。随着交通量和交通荷载的增加，更多的沥青道路需要建设，但更重要的问题是沥青路面必须保持良好的性能，以保证行车的舒适性和安全性。以往沥青路面的破坏形式主要表现为车辙、低温开裂和疲劳开裂。从20世纪60年代以来，绝大多数与沥青路面有关的研究课题也集中在这三大破坏形式上。但是近年来水损害已引起人们越来越多的关注，已形成世界性范围的问题。

为提高沥青与集料的粘附性，研究人员已研究开发了四代产品，第一代为石灰质改性，改性对象为石料，用石灰乳在酸性石料表面裹覆，然后再晒干，或在拌和过程中直接加入消石灰改善碱性环境；第二代是利用碱性皂角，主要改性对象为沥青，其作用是相同的，是为创造一个碱性环境;第三代为季胺盐类阳离子型表面活性剂；第四代为胺基高分子聚合物。它们属于阳离子型表面活性剂，利用其极性可使沥青对酸性石料表面相结合，而该剂的亲油基又可使它与沥青粘结，这样就增强了油石间的粘附性。

如上所述可以看出方法，使用一代产品增加了施工工作量。第二代金属皂化物由于与沥青密度差异大易产生离析而影响效果。三、四代产品虽然克服了一二代产品的缺点，但是由于热稳定性不佳，容易在沥青混合料拌合的过程中发生分解，长期效果不好，并且分解的产物会造成污染。同时这几类产品的作用机理都是增强沥青与集料之间的物理吸附作用，虽然在一定程度上能够起到增强集料与沥青粘附性的效果，但并不能从根本上解决水对沥青膜的脱附作用。

发明内容

本发明公开一种疏水亲油改性沥青，使集料表面由亲水性变为疏水亲油性，从而从根本上解决水对沥青膜的脱附问题。 

本发明的疏水亲油改性沥青，是由以下原料按重量份数比制成的：

铝酸酯偶联剂1份、硅烷偶联剂1份、沥青94～96份。

本发明是通过以下的步骤实现的：

将沥青加热到140-180℃，把铝酸酯偶联剂切成50目，把切好的铝酸酯偶联剂和硅烷偶联剂加入熔化的沥青中，在140-180℃的温度条件下，搅拌2分钟，使其溶于沥青中。

完成沥青混合料的搅拌，并进行运输、摊铺、碾压完成施工。在施工的过程中，改性剂的亲水基团与集料表面的-OH发生化学反应，亲油基团与沥青分子发生反应，达到增加沥青与集料粘附性的效果。

以下实验表明本发明的积极效果：

1、水煮法：偶联剂可显著改善沥青与石料 油石界面.可使沥青与花岗岩黏附等级2提高到 5级 ,沥青与玄武岩黏附等级提高到 5 级。

   2、红外吸收光谱分析

红外吸收光谱的特征峰验证抗剥落剂与石料表面形成共价键。

3、浸水马歇尔试验残留稳定度试验和冻融劈裂试验

浸水马歇尔试验残留稳定度试验不低于85%，冻融劈裂残留强度比在80%以上。

   4、浸水车辙试验

      动稳定度≥1000次/mm。

结论：

本发明中由于偶联剂分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两种基团：一种是亲水基团，易与无机物表面的羟基发生化学反应;另一种是亲有机物的基团，能与有机物发生化学反应或生成氢键溶于其中。在拌合的温度下溶有偶联剂的沥青裹覆到集料表面上后，偶联剂的亲水反应基与集料表面自动发生连续的化学反应，在集料表面形成共价键连接的、取向紧密排列的二维有序单层膜。

水与集料表面能够形成的氢键键能小于偶联剂与集料表面形成的共价键键能，因为竞争机制，水不能进入到沥青与集料的结合面，所以在有水的情况下，石料表面的沥青膜也不会被剥落。

在复合改性过程中，铝酸酯偶联剂及硅烷偶联剂之间产生协同效应，通过缠绕和交联作用对石料进行复合改性，在提高改性效果的同时降低了改性成本。并且铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂可以很好的与沥青相溶，只要在使用前将它们加入沥青即可，并不需要复杂的施工工艺。

铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂具有和好的高温稳定性，在高温的情况下仍然可以起到很好的长期作用。

铝酸酯偶联剂、硅烷偶联剂无毒不易挥发，在高温时不会产生副产品造成污染。

本发明的积极效果在于：