本技術(shù)涉及瀝青材料領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，它涉及一種用于冷鋪罩面層施工的高彈高粘復(fù)合改性乳化瀝青及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前在道路工程中，為了提高路面的耐久性和使用性能，各種類型的瀝青材料被廣泛應(yīng)用于路面上的不同層次。傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料雖然具有較好的壓實(shí)性能和強(qiáng)度，但是在生產(chǎn)和施工過(guò)程中能耗較高，對(duì)環(huán)境的影響較大。因此近年來(lái)，冷鋪瀝青作為一種節(jié)能環(huán)保的替代材料受到越來(lái)越多的關(guān)注。

2、目前市場(chǎng)上常見的冷鋪瀝青材料主要是乳化瀝青，乳化瀝青是將粘稠瀝青經(jīng)過(guò)熱融和機(jī)械作用，以微滴狀態(tài)分散于含有乳化劑、穩(wěn)定劑的水中，形成水包油或油包水的乳液，主要用于道路表面處置、粘結(jié)層、透層、封層等，以提高道路的耐久性和穩(wěn)定性。乳化瀝青在使用中不需要加熱，并且石料也不需要加熱，具有施工簡(jiǎn)單、成本低廉，低碳節(jié)能等諸多優(yōu)點(diǎn)罩面指的是為改善瀝青路面的使用質(zhì)量，提高路面的防水、防滑能力和平整度，在原有瀝青路面上加鋪的細(xì)石薄瀝青面層。隨著交通量的不斷增加和道路老化問題的日益嚴(yán)重，冷鋪罩面層作為一種快速、高效、環(huán)保的道路養(yǎng)護(hù)方式，將得到更廣泛的應(yīng)用。

3、乳化瀝青在冷鋪罩面層中的應(yīng)用，可以避免熱拌瀝青需要高溫加熱和攪拌的繁瑣過(guò)程，從而簡(jiǎn)化施工流程，提高施工效率，乳化瀝青作為冷鋪罩面層的主要材料之一，其性能質(zhì)量直接影響冷鋪罩面層的施工質(zhì)量。

4、由于乳化瀝青乳化劑以及機(jī)械攪拌等作用，導(dǎo)致目前乳化瀝青的高溫穩(wěn)定性和粘結(jié)性能以及抵抗變形和恢復(fù)形變性能有所降低，直接影響乳化瀝青在冷鋪罩面層中應(yīng)用的時(shí)候與集料的結(jié)合，影響施工質(zhì)量，比如施工過(guò)程會(huì)出現(xiàn)離析、分層等現(xiàn)象，其彈性恢復(fù)性能會(huì)影響后續(xù)冷鋪罩面層在車輛荷載下的變形，影響路面的耐久性和使用壽命。

5、因此為了保證罩面瀝青的質(zhì)量，需要對(duì)乳化瀝青改性以提高其乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的質(zhì)量，尤其是關(guān)于動(dòng)力黏度和彈性恢復(fù)質(zhì)量，上述性能直接影響乳化瀝青的高溫穩(wěn)定性和彈性，進(jìn)而影響最終與集料的粘結(jié)強(qiáng)度和抗性變性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了提高乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的質(zhì)量尤其是關(guān)于動(dòng)力黏度和彈性恢復(fù)質(zhì)量，制得高彈高粘改性乳化瀝青，本技術(shù)提供一種用于冷鋪罩面層施工的高彈高粘復(fù)合改性乳化瀝青及其制備方法。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種用于冷鋪罩面層施工的高彈高粘復(fù)合改性乳化瀝青，采用如下的技術(shù)方案：

3、一種用于冷鋪罩面層施工的高彈高粘復(fù)合改性乳化瀝青，包括以下重量份原料：70-85份基質(zhì)瀝青、2-5份乳化劑、0.2-0.5份穩(wěn)定劑、5-10份增延劑、1-3份ph調(diào)節(jié)劑和6-13份改性劑；

4、其中改性劑包括質(zhì)量比為1：(0.5-0.8)：(0.2-0.4)的廢膠粉、sbr以及石油樹脂的混合物。

5、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)中的改性劑添加有廢膠粉和sbr以及石油樹脂，sbr(苯乙烯-丁二烯橡膠)作為橡膠類改性劑，可以增強(qiáng)瀝青的粘度和彈性，石油樹脂作為樹脂類改性劑，提高基質(zhì)瀝青的粘附性，本技術(shù)中以部分廢膠粉代替sbr作為乳化瀝青的改性劑，廢膠粉與基質(zhì)瀝青混合的時(shí)候，兩者具有較大的粘結(jié)面積和較強(qiáng)的分子力，從而通過(guò)物理混合提高乳化瀝青的動(dòng)力粘度，而且在改性乳化瀝青制備過(guò)程中在高溫和機(jī)械力作用下，廢膠粉的脫硫反應(yīng)導(dǎo)致廢膠粉的大分子斷裂，新生成的小分子鏈溶于瀝青中形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，達(dá)到了改性的目的，而且廢膠粉還可以吸收基質(zhì)瀝青中的輕質(zhì)油分，發(fā)生溶脹反應(yīng)，從而可以提高乳化瀝青的粘度，使其更易于與骨料粘附，提高路面的耐久性，而且由于廢膠粉的加入和溶脹作用，改性乳化瀝青也具有更好的彈性恢復(fù)性能，最終制得的乳化瀝青具有高粘高彈性能，明顯改善乳化瀝青性能。

6、可選的，所述廢膠粉通過(guò)以下方法改性后添加：

7、將廢膠粉破碎后首先在過(guò)氧化氫溶液中浸漬烘干處理，制得預(yù)處理廢膠粉；

8、然后將預(yù)處理廢膠粉在叔碳酸乙烯酯、四氧化釕、引發(fā)劑、有機(jī)膨潤(rùn)土和水的混合改性液中加壓浸漬處理，然后水洗后烘干制得改性廢膠粉。

9、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，由于廢膠粉顆粒的表面能較高，且其分子結(jié)構(gòu)與基質(zhì)瀝青的分子結(jié)構(gòu)差異較大，因此，廢膠粉顆粒在基質(zhì)瀝青中容易發(fā)生團(tuán)聚和沉淀，因此本技術(shù)中利用過(guò)氧化氫氧化劑處理廢膠粉，使其表面的部分化學(xué)鍵斷裂，可以有效降低廢膠粉的分子量，而且在廢膠粉上引入羰基和羧基，然后再在混合改性液中加壓浸漬處理，在四氧化釕催化劑的作用下，廢膠粉表面引入更多的羧基，然后通過(guò)有機(jī)膨潤(rùn)土上的羥基在廢膠粉表面引入小分子防沉降劑有機(jī)膨潤(rùn)土，再配合叔碳酸乙烯酯的作用，叔碳酸乙烯酯在引發(fā)劑作用下與廢膠粉中雙鍵鍵合，從而引入叔碳酸基團(tuán)，利用其空間位阻效應(yīng)進(jìn)一步防止廢膠粉顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象，從而有利于改性廢膠粉在基質(zhì)瀝青中的混合分散，進(jìn)一步提高改性乳化瀝青的粘性和彈性。

10、可選的，改性廢膠粉制備過(guò)程中，過(guò)氧化氫溶液添加量是廢膠粉的5-8質(zhì)量倍數(shù)，且過(guò)氧化氫溶液的質(zhì)量濃度為15-30wt％；

11、混合改性液添加量為預(yù)處理廢膠粉的3-5質(zhì)量倍數(shù)，且混合改性液由8-12重量份叔碳酸乙烯酯、1-3重量份四氧化釕、0.5-1.5重量份引發(fā)劑、5-10重量份有機(jī)膨潤(rùn)土和20-30重量份水混合制得。

12、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，通過(guò)上述原料添加量的控制，對(duì)于廢膠粉改性后用于與基質(zhì)瀝青混合制備改性瀝青的分散均與性更好，制得改性乳化瀝青的動(dòng)力粘度和彈性恢復(fù)性能更好。

13、可選的，廢膠粉改性處理的時(shí)候，混合改性液加壓浸漬條件為：浸漬壓力為2.5-4mpa，浸漬溫度為55-65℃，浸漬時(shí)間為90-150min。

14、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，預(yù)處理廢膠粉在上述混合改性液中加壓浸漬的時(shí)候，其改性效果更好。

15、可選的，所述混合改性液中還添加有5-8重量份對(duì)羥基苯甲酸。

16、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)中在混合改性液中添加有對(duì)羥基苯甲酸，對(duì)羥基苯甲酸的添加，其羥基與廢膠粉上活化的羧基反應(yīng)，從而在廢膠粉上引入小分子苯環(huán)結(jié)構(gòu)，苯環(huán)結(jié)構(gòu)具有較高芳烴的親和力，從而不僅可以提高與基質(zhì)瀝青的相容性，而且還可以增強(qiáng)基質(zhì)瀝青與sbr之間的相互作用，使得改性廢膠粉與sbr的復(fù)合改性劑以空間網(wǎng)絡(luò)形式分散在基質(zhì)瀝青中，從而大幅度改善乳化瀝青性能。

17、可選的，所述改性廢膠粉負(fù)載在聚酰胺氣凝膠上后添加，具體操作為：

18、將改性廢膠粉與水混合后，加入聚酰胺氣凝膠和聚乙烯醇，在超聲條件下浸漬20-30min后烘干。

19、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)中將改性廢膠粉負(fù)載在聚酰胺氣凝膠上后作為添加劑添加，在超聲分散條件下，改性廢膠粉填充負(fù)載在聚酰胺氣凝膠表面以及孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)，然后利用聚乙烯醇的粘度以及改性廢膠粉上的羧基與聚酰胺氣凝膠之間形成化學(xué)鍵合，提高改性廢膠粉與聚酰胺氣凝膠之間的粘結(jié)強(qiáng)度，防止脫落，實(shí)現(xiàn)改性廢膠粉在聚酰胺氣凝膠上更加牢固的負(fù)載作用，利用聚酰胺氣凝膠的彈性提高改性乳化瀝青的彈性恢復(fù)性能和動(dòng)力黏度，此外，聚酰胺氣凝膠與瀝青基質(zhì)在化學(xué)結(jié)構(gòu)上的相似性和良好的相互作用力，相較于廢膠粉，聚酰胺氣凝膠與瀝青基質(zhì)的相容性更好，使得聚酰胺氣凝膠作為廢膠粉的載體，可以進(jìn)一步提高廢膠粉的分散性和穩(wěn)定性，同時(shí)還可以通過(guò)其多孔結(jié)構(gòu)吸收和儲(chǔ)備瀝青中的輕質(zhì)組分，進(jìn)一步改善瀝青的性能，最終制得改性乳化瀝青的綜合性能更好。

20、可選的，改性廢膠粉負(fù)載在聚酰胺氣凝膠上的時(shí)候，改性廢膠粉與水的添加質(zhì)量比為1：(5-7)，聚酰胺氣凝膠與改性廢膠粉添加量質(zhì)量比為1：(0.4-0.6)，聚乙烯醇添加量為改性廢膠粉添加量的3-5wt％。

21、可選的，所述穩(wěn)定劑選用質(zhì)量比為1：(0.2-0.3)：(2-3)的氯化鈣、微晶蠟和wsg-104h乳化瀝青穩(wěn)定劑的混合物。

22、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)中穩(wěn)定劑選用傳統(tǒng)氯化鈣無(wú)機(jī)鹽和wsg-104h乳化瀝青穩(wěn)定劑的基礎(chǔ)上，wsg-104h乳化瀝青穩(wěn)定劑有效解決乳化瀝青長(zhǎng)期存放沉淀，乳化效果不好，結(jié)皮破乳等問題，顯著提高乳化瀝青的品質(zhì)。而微晶蠟的少量加入可以在乳化瀝青中形成一層保護(hù)膜，防止瀝青顆粒的聚沉和分層，從而提高乳化瀝青的穩(wěn)定性，而且微晶蠟的添加可以在瀝青中形成微小的彈性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而提高瀝青的彈性恢復(fù)能力，有助于提高改性乳化瀝青道路在受到車輛荷載等外力作用時(shí)能夠更好的保持其平整度和耐久性，而其少量添加防止其瀝青粘度降低過(guò)多。

23、可選的，所述乳化劑選用陽(yáng)離子型乳化劑，所述ph調(diào)節(jié)劑選用磷酸。

24、可選的，所述增延劑選用質(zhì)量比為1：(0.3-0.5)的礦物油和聚乙烯蠟的混合物。

25、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，油脂類物質(zhì)通過(guò)改善瀝青的流動(dòng)性和彈性，能夠提升乳化瀝青的延度性能，聚乙烯蠟的添加可以明顯降低瀝青針入度的同時(shí)同時(shí)提高瀝青的軟化點(diǎn)和延度，而聚乙烯蠟添加量過(guò)多的時(shí)候，其延度反而減小，選用本技術(shù)中添加量的時(shí)候最終乳化瀝青的綜合性能更優(yōu)。

26、第二方面，本技術(shù)提供一種用于冷鋪罩面層施工的高彈高粘復(fù)合改性乳化瀝青的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：

27、一種用于冷鋪罩面層施工的高彈高粘復(fù)合改性乳化瀝青的制備方法，包括以下步驟：

28、s1、將基質(zhì)瀝青首先加熱至170-180℃，然后加入改性劑，升溫至180-190℃攪拌，然后進(jìn)入膠體磨進(jìn)行剪切，得到瀝青混合物；

29、s2、將乳化劑、穩(wěn)定劑、增延劑、ph調(diào)節(jié)劑以及水混合，加熱至70-80℃，攪拌混合制得皂液；

30、s3、將步驟s1中得到的瀝青混合物與步驟s2中的皂液混合后同時(shí)進(jìn)入膠體磨進(jìn)行剪切乳化，然后冷卻后得到高粘高彈復(fù)合改性乳化瀝青。

31、通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本技術(shù)提供方法簡(jiǎn)單方便，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，而且本技術(shù)中將改性劑與基質(zhì)瀝青首先分散后再與皂液進(jìn)行混合剪切乳化，如何使得改性劑中的廢膠粉與基質(zhì)瀝青的混合分散性更好，對(duì)于最終乳化瀝青性能提升更佳。

32、綜上所述，本技術(shù)具有以下有益效果：

33、1、本技術(shù)中的改性劑添加有廢膠粉和sbr以及石油樹脂，本技術(shù)中以部分廢膠粉代替sbr作為乳化瀝青的改性劑，廢膠粉與基質(zhì)瀝青混合的時(shí)候，兩者具有較大的粘結(jié)面積和較強(qiáng)的分子力，從而通過(guò)物理混合提高乳化瀝青的動(dòng)力粘度，而且在改性乳化瀝青制備過(guò)程中在高溫和機(jī)械力作用下，廢膠粉的脫硫反應(yīng)導(dǎo)致廢膠粉的大分子斷裂，新生成的小分子鏈溶于瀝青中形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，達(dá)到了改性的目的，而且廢膠粉還可以吸收基質(zhì)瀝青中的輕質(zhì)油分，發(fā)生溶脹反應(yīng)，從而可以提高乳化瀝青的粘度，使其更易于與骨料粘附，提高路面的耐久性，而且由于廢膠粉的加入和溶脹作用，改性乳化瀝青也具有更好的彈性恢復(fù)性能，最終制得的乳化瀝青具有高粘高彈性能，明顯改善乳化瀝青性能；

34、2、本技術(shù)中利用過(guò)氧化氫氧化劑處理廢膠粉，使其表面的部分化學(xué)鍵斷裂，可以有效降低廢膠粉的分子量，而且在廢膠粉上引入羰基和羧基，然后再在混合改性液中加壓浸漬處理，在四氧化釕催化劑的作用下，廢膠粉表面引入更多的羧基，然后通過(guò)有機(jī)膨潤(rùn)土上的羥基在廢膠粉表面引入小分子防沉降劑有機(jī)膨潤(rùn)土，再配合叔碳酸乙烯酯的作用，叔碳酸乙烯酯在引發(fā)劑作用下與廢膠粉中雙鍵鍵合，從而引入叔碳酸基團(tuán)，利用其空間位阻效應(yīng)進(jìn)一步防止廢膠粉顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象，從而有利于改性廢膠粉在基質(zhì)瀝青中的混合分散，進(jìn)一步提高改性乳化瀝青的粘性和彈性；

35、3、本技術(shù)中在混合改性液中添加有對(duì)羥基苯甲酸，對(duì)羥基苯甲酸的添加，其羥基與廢膠粉上活化的羧基反應(yīng)，從而在廢膠粉上引入小分子苯環(huán)結(jié)構(gòu)，苯環(huán)結(jié)構(gòu)具有較高芳烴的親和力，從而不僅可以提高與基質(zhì)瀝青的相容性，而且還可以增強(qiáng)基質(zhì)瀝青與sbr之間的相互作用，使得改性廢膠粉與sbr的復(fù)合改性劑以空間網(wǎng)絡(luò)形式分散在基質(zhì)瀝青中，從而大幅度改善乳化瀝青性能；

36、4、本技術(shù)中將改性廢膠粉負(fù)載在聚酰胺氣凝膠上后作為添加劑添加，在超聲分散條件下，改性廢膠粉填充負(fù)載在聚酰胺氣凝膠表面以及孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)，然后利用聚乙烯醇的粘度以及改性廢膠粉上的羧基與聚酰胺氣凝膠之間形成化學(xué)鍵合，提高改性廢膠粉與聚酰胺氣凝膠之間的粘結(jié)強(qiáng)度，防止脫落，實(shí)現(xiàn)改性廢膠粉在聚酰胺氣凝膠上更加牢固的負(fù)載作用，利用聚酰胺氣凝膠的彈性提高改性乳化瀝青的彈性恢復(fù)性能和動(dòng)力黏度，此外，聚酰胺氣凝膠與瀝青基質(zhì)在化學(xué)結(jié)構(gòu)上的相似性和良好的相互作用力，相較于廢膠粉，聚酰胺氣凝膠與瀝青基質(zhì)的相容性更好，使得聚酰胺氣凝膠作為廢膠粉的載體，可以進(jìn)一步提高廢膠粉的分散性和穩(wěn)定性，同時(shí)還可以通過(guò)其多孔結(jié)構(gòu)吸收和儲(chǔ)備瀝青中的輕質(zhì)組分，進(jìn)一步改善瀝青的性能，最終制得改性乳化瀝青的綜合性能更好。