[发明专利]一种高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高渗透性SBR‑纳米材料复合改性乳化沥青，由以下质量百分数的原料制成：基质沥青45~55%、粉末丁苯橡胶1~3%、纳米二氧化钛0.3~2%、石墨烯0.5~1.5%、纳米二氧化铈0.3~2%、乳化剂2~4%、有机稳定剂0.4~0.6%、无机稳定剂0.4~0.6%、羧基丁苯胶乳2~3%，余量为水；本发明还公开了该SBR‑纳米材料复合改性乳化沥青的制备方法。本发明制备工艺简单、易于控制，且制得的SBR‑纳米材料复合改性乳化沥青均匀、稳定，具有极强的渗透能力和力学性能，可大幅提高其作为桥面铺装或半刚性基层沥青路面粘结层的性能。

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青及其制备方法。

背景技术

目前，高速公路大都是用柔性路面，柔性路面在进行设计时，通常采用弹性层状体系的理论模型，弹性层状体系的理论模型以“连续”为基础。然而实际上，道路是逐层摊铺完成的，路面各层之间是偏离设计中的层间连续状态。比如路面病害中的拥包、开裂，其形成中的一种重要诱因就是层间粘结力的不足，这就要求在施工过程中层与层之间撒布粘层油作为层间粘结材料，将上面两层联结为一个整体，同时粘层油还具有防水抗渗的功能作用。

层间粘结材料曾使用过普通基质沥青，在一段时间内起到相应的作用。近些年来，随着层间粘结领域理论和实践的探索，技术人员对层间粘结材料有了更加深入的认识。普通沥青在使用过程中，无论是在温度稳定性还是粘结力方面，都已经难以满足现代道路建设的需求。如果普通沥青使用不当，路面的层间界面就会成为道路整体结构的薄弱环节，进而引起路面发生病害。另一方面，普通沥青作为粘层油，使用时需要加热温度较高，其黏度较大，给施工带来不便。

国际改性沥青委员会在全球范围内对道路年层材料应用进行过调查研究，目前只有少数国家仍在使用普通沥青或改性沥青作为层间粘结材料，大多数国家，特别是发达国家，已经使用乳化沥青替代普通沥青，且更趋向于使用改性乳化沥青。乳化沥青具有施工可操作性强，联结性能较好的优点，而且改性乳化沥青的性能更优于乳化沥青。改性乳化沥青以SBR（丁苯橡胶）和SBS（苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物）为主，其中SBR改性乳化沥青具有造价低、施工工艺可操作性强的特点，在粘结层材料中得到较多的应用。

但是，乳化沥青普遍存在渗透性差的不足，主要是因为：1.乳化沥青的粘度较大阻碍沥青微滴的渗透；2.乳化沥青破乳速度快，乳化沥青还没充分渗透下去时就已经破乳、在基层表面形成能被运料车和摊铺机粘起的油皮。虽然在乳化沥青中加入汽油、煤油等稀释剂可以增加乳化沥青的渗透性能，但将带来成本大幅度增加以及环境污染等问题。

因此，提高乳化沥青或改性乳化沥青的技术性能，包括层间联结能力及渗透能力，具有十分重要的意义。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，通过粉末丁苯橡胶、石墨烯、二氧化铈及二氧化钛的协同改性，提高材料的渗透能力和联结特性。

本发明还公开了所述高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，由以下质量百分数的原料制成：基质沥青45~55%、粉末丁苯橡胶1~3%、纳米二氧化钛0.3~2%、石墨烯0.5~1.5%、纳米二氧化铈0.3~2%、乳化剂2~4%、有机稳定剂0.4~0.6%、无机稳定剂0.4~0.6%、羧基丁苯胶乳2~3%，余量为水。

优选地，高渗透性SBR-纳米材料复合改性乳化沥青，由以下质量百分数的原料制成：基质沥青50%、粉末丁苯橡胶2%、纳米二氧化钛0.8%、石墨烯1%、纳米二氧化铈1%、乳化剂3%、有机稳定剂0.5%、无机稳定剂0.5%、羧基丁苯胶乳3%，余量为水。

优选地，所述有机稳定剂为羟乙基纤维素和/或木质素纤维。