一种水性环氧树脂乳化沥青微表处混合料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种水性环氧树脂乳化沥青微表处混合料，包括以下重量份配比的原料：矿料100，阴离子乳化沥青10-15，水性环氧树脂乳液0.5-12，水6-11；并公开了该微表处混合料的制备方法，包括：准备矿料；将水性环氧树脂乳液和乳化沥青混合，制得到水性环氧树脂改性乳化沥青；向准备的矿料中加入水后，再加入水性环氧树脂改性乳化沥青，搅拌均匀，养护；或者包括：准备矿料；向准备的矿料中加入水，再加入水性环氧树脂乳液、乳化沥青，搅拌均匀，养护。制得的微表处混合料，与石料的粘附性、与乳化沥青的相容性及稳定性良好，能大幅改善微表处的耐磨耗性能，抗水损坏性能和抵抗车辙性能，延长路面使用寿命。

说明书

技术领域

本发明属于道路工程领域，特别涉及一种水性环氧树脂乳化沥青微表处混合 料及其制备方法。

背景技术

高速公路经过几年的正常运营后，部分路面会形成车辙、发生裂缝，虽然暂 时不影响路面功能，但是如果不及时进行处理，会导致路面使用性能降低，使用 寿命缩短。

微表处是乳化沥青稀浆罩面的最高级形式，是在稀浆封层的基础上发展起来 的一种预防性养护技术措施，适用于重要交通道路的预防性养护如高速公路、城 市干线、机场跑道等。微表处可以提高路面的抗滑能力，修复轻度的不平整和车 辙，阻止水分下渗、防止路面的老化与松散，从而明显改善路面使用性能，有效 延长路面的使用寿命；作为预防性养护技术的微表处也可直接用于新建道路的表 面磨耗层，从而减少昂贵石料的使用，降低工程造价，显著降低早期水损坏的发 生；此外还具有施工方便，工程造价低，开放交通快等优点，具有十分广阔的应 用前景。

微表处是一种由聚合物改性乳化沥青、矿料、水和添加剂按一定配比拌和并 通过专用设备摊铺到路面上，并迅速开放交通的薄层结构，对组成材料有着极高 的要求：首先，所用的集料必须坚固、耐磨而且是清洁的，石料的级配通常采用 Ⅱ型或Ⅲ型级配；其次，为了保证沥青与石料之间具有较好的粘附性，通常使用 阳离子乳化沥青，并且需经聚合物改性，通常采用SBR胶乳或SBS改性，从而 保证微表处罩面在重交通作用下仍可达到较长的使用寿命。

水性环氧树脂作为一种乳化沥青改性剂，自身具有优良的物化性能，能明显 改善乳化沥青的路用性能。但是阳离子乳化沥青在制备过程中需将pH调至2-3 左右，而加入含有胺类固化剂的水性环氧树脂乳液，就会破坏阳离子乳化沥青的 平衡体系，导致乳化效果失败，且结块现象明显。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种利用水性环 氧树脂对阴离子乳化沥青进行改性，并应用于微表处的混合料，具有优良的耐磨 耗、抗水损和抗车辙性能。

为实现上述目的，本发明一方面提供一种用于微表处的水性环氧树脂乳化沥 青混合料，其特征在于，包括以下重量份配比的原料：

特别是，所述混合料还包括添加剂，所述矿料与添加剂的重量比为100:1-3。

其中，所述添加剂为水泥、消石灰、纤维和絮凝剂中的一种或者多种。

尤其是，所述絮凝剂可以为硫酸铝、硫酸铁或聚丙烯酰胺中的一种。

其中，所述矿料由粗集料、细集料和填料组成；所述粗集料、细集料和填料 的重量＝比为10-30:55-85：5-15；所述粗集料的公称粒径为：4.75mm＜δ≤9.5mm； 所述细集料的公称粒径为：δ≤4.75mm；所述填料的公称粒径为：δ≤0.075mm。

其中，所述水性环氧树脂乳液包括水性环氧树脂和水性环氧固化剂，所述水 性环氧树脂、水性环氧固化剂的重量之比为1:1-2。

特别是，所述水性环氧树脂乳液还包括水，所述水性环氧树脂和水的比例为 1:1-5。

其中，所述水性环氧树脂为水溶性环氧树脂或标准液体环氧树脂，其固含量 为50-100％。

其中，所述水性环氧固化剂为多元胺类固化剂乳液，其固含量为30-70％。

特别是，所述多元胺类固化剂还包括改性的多元胺类固化剂。

本发明另一方面提供一种上述混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步 骤：

1)准备适于混合的矿料；

2)将水性环氧树脂乳液和乳化沥青混合，搅拌均匀，得到水性环氧树脂改 性乳化沥青，备用；

3)向准备的矿料中加入水，充分搅拌使矿料湿润；

4)向湿润的矿料中加入所述的水性环氧树脂改性乳化沥青，搅拌均匀，养 护，即得；

其中，所述矿料、水性环氧树脂乳液、乳化沥青和水的重量比为 100:0.5-12:10-15:6-11；

其中，步骤4)中所述搅拌时间为30s-180s。

特别是，所述适于混合的矿料由粗集料、细集料和填料混合而成，所述粗集 料、细集料和填料的重量＝比为10-30:55-85：5-15；所述粗集料的公称粒径为： 4.75mm＜δ≤9.5mm；所述细集料的公称粒径为：δ≤4.75mm；所述填料的公 称粒径为：δ≤0.075mm。

尤其是，所述适于混合的矿料由粗集料、细集料和填料混合后再加入添加剂 而成，所述粗集料、细集料和填料的重量＝比为10-30:55-85：5-15；所述粗集料 的公称粒径为：4.75mm＜δ≤9.5mm；所述细集料的公称粒径为：δ≤4.75mm； 所述填料的公称粒径为：δ≤0.075mm，所述矿料与添加剂的重量比为100:1-3。

特别是，所述水性环氧树脂乳液由水性环氧树脂和水性环氧固化剂混合、 搅拌而成，所述搅拌时间为5-10min。其中，所述水性环氧树脂和水性环氧固化 剂的重量比为1:1-2。

尤其是，所述水性环氧树脂乳液由水性环氧树脂和水性环氧固化剂混合、搅 拌5-10min形成混合液后，再加入水，制备而成。其中，所述水性环氧树脂、水 性环氧固化剂和水的重量比为1:1-2:1-5。

本发明再一方面提供一种所述混合料的制备方法，包括如下步骤：

1)准备适于混合的矿料；

2)向准备的矿料中加入水，充分搅拌使矿料湿润；

3)向湿润的矿料中加入水性环氧树脂乳液、乳化沥青，搅拌均匀，养护， 即得；

其中，所述矿料、添加剂、水性环氧树脂乳液、乳化沥青和水的重量之比为 100:0.5-12:10-15:6-11；

其中，步骤3)所述搅拌时间为30s-180s。

特别是，所述适于混合的矿料由粗集料、细集料和填料混合而成，所述粗集 料、细集料和填料的重量＝比为10-30:55-85：5-15；所述粗集料的公称粒径为： 4.75mm＜δ≤9.5mm；所述细集料的公称粒径为：δ≤4.75mm；所述填料的公 称粒径为：δ≤0.075mm。

尤其是，所述适于混合的矿料由粗集料、细集料和填料混合后再加入添加剂 制备而成，所述粗集料、细集料和填料的重量＝比为10-30:55-85：5-15；所述粗 集料的公称粒径为：4.75mm＜δ≤9.5mm；所述细集料的公称粒径为：δ≤ 4.75mm；所述填料的公称粒径为：δ≤0.075mm，所述矿料与添加剂的重量比 为100:1-3。

特别是，所述水性环氧树脂乳液由水性环氧树脂和水性环氧固化剂混合、搅 拌而成，所述搅拌时间为5-10min。其中，所述水性环氧树脂和水性环氧固化剂 的重量比为1:1-2。

尤其是，所述水性环氧树脂乳液由水性环氧树脂和水性环氧固化剂混合、搅 拌5-10min形成混合液后，再加入水，制备而成。其中，所述水性环氧树脂、水 性环氧固化剂和水的重量比为1:1-2:1-5。

本发明的有益效果体现在以下方面：

1)本发明首次将阴离子乳化沥青应用于微表处混合料中，阴离子与石料之 间的粘附性较差，通常不应用于制备微表处混合料，经水性环氧树脂乳液改性后， 不仅与石料的粘附性得到改善，而且与乳化沥青的相容性及稳定性良好，同时避 免了阳离子乳化沥青和水性环氧树脂乳液中胺类固化剂反应产生的结块现象，乳 化性能优异。

2)本发明的水性环氧树脂乳化沥青微表处混合料，在常温条件下水性环氧 树脂和水性环氧固化剂发生交联反应，形成具有空间网状结构的高性能复合材料 体系，大幅改善微表处的耐磨耗性能，抗水损坏性能和抵抗车辙性能，改善路面 行车质量，延长路面使用寿命。

具体实施方式

尽管上述对本发明做了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人 员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改 都应当理解为落入本发明的保护范围。

实施例1

1.制备水性环氧树脂乳液

将100g水性环氧树脂和150g二乙烯三胺混合，使用低速搅拌器将混合的乳 液充分搅拌7.5分钟，使混合物均匀一致，即得。

其中，水性环氧树脂为标准液体环氧树脂，其固含量为75％；

其中，二乙烯三胺的固含量为50％。

2.制备水性环氧乳化沥青

将50g水性环氧树脂乳液倒入120g阴离子乳化沥青中，搅拌均匀，制得水 性环氧乳化沥青。

3.制备微表处混合料

按照如下重量配比备料：

矿料1000g

水80g

水性环氧乳化沥青170g

将水加入矿料中，常温下搅拌均匀，再加入水性环氧树脂乳化沥青，继续搅 拌100s，即得。

其中，所述矿料由粗集料、细集料和填料组成；所述粗集料、细集料和填料 的重量比为20:60:10；所述粗集料的公称粒径为：4.75mm＜δ≤9.5mm；所述细 集料的公称粒径为：δ≤4.75mm；所述填料的公称粒径为：δ≤0.075mm。

实施例2

1.制备水性环氧树脂乳液

将10g水性环氧树脂和20g聚酰胺-650混合，使用低速搅拌器将混合的乳液 充分搅拌5分钟，使混合物均匀一致，即得。

其中，水性环氧树脂为水溶性环氧树脂，其固含量为50％；

其中，聚酰胺-650的固含量为70％。

3.制备水性环氧乳化沥青

将10g水性环氧树脂乳液倒入120g阴离子乳化沥青中，搅拌均匀，制得水 性环氧乳化沥青。

4.制备微表处混合料

按照如下重量配比备料：

将水泥加入矿料中，常温下搅拌均匀，再加入水，继续搅拌成均匀的混合物， 再加入水性环氧树脂乳化沥青，继续搅拌30s，即得。

其中，所述矿料由粗集料、细集料和填料组成；所述粗集料、细集料和填料 的重量比为10:55:5；所述粗集料的公称粒径为：4.75mm＜δ≤9.5mm；所述细 集料的公称粒径为：δ≤4.75mm；所述填料的公称粒径为：δ≤0.075mm。

实施例3

1.制备水性环氧树脂乳液

将10g水性环氧树脂和10gN,N′-二羟乙基二亚乙基三胺混合，再加入30g 水使用低速搅拌器将混合的乳液充分搅拌10分钟，使混合物均匀一致，即得。

其中，水性环氧树脂为水溶性环氧树脂，其固含量为100％；

其中，N,N′-二羟乙基二亚乙基三胺其固含量为30％。

4.制备水性环氧乳化沥青

将10g水性环氧树脂乳液倒入100g阴离子乳化沥青中，搅拌均匀，制得水 性环氧乳化沥青。

5.制备微表处混合料

按照如下重量配比备料：

将矿物质纤维加入矿料中，常温下搅拌均匀，再加入水，继续搅拌成均匀的 混合物，再加入水性环氧树脂乳化沥青，继续搅拌180s，即得。

其中，所述矿料由粗集料、细集料和填料组成；所述粗集料、细集料和填料 的重量比为30:85:15；所述粗集料的公称粒径为：4.75mm＜δ≤9.5mm；所述细 集料的公称粒径为：δ≤4.75mm；所述填料的公称粒径为：δ≤0.075mm。

实施例4

1.制备水性环氧树脂乳液

将100g水性环氧树脂和150g聚酰胺-650混合，再加入100g水使用低速搅 拌器将混合的乳液充分搅拌7.5分钟，使混合物均匀一致，即得。

其中，水性环氧树脂为标准液体环氧树脂，其固含量为75％；

其中，聚酰胺-650的固含量为50％。

2.制备微表处混合料

按照如下重量配比备料：

向矿料中加入硫酸铝，搅拌均匀后加入水，搅拌均匀后再加入水性环氧树脂 乳液和乳化沥青，搅拌120s即得。

其中，所述矿料由粗集料、细集料和填料组成；所述粗集料、细集料和填料 的重量比为10:85:5；所述粗集料的公称粒径为：4.75mm＜δ≤9.5mm；所述细 集料的公称粒径为：δ≤4.75mm；所述填料的公称粒径为：δ≤0.075mm。

实施例5

1.制备水性环氧树脂乳液

将10g水性环氧树脂和20g聚酰胺-650混合，再加入50g水使用低速搅拌器 将混合的乳液充分搅拌5分钟，使混合物均匀一致，即得。

其中，水性环氧树脂为水溶性环氧树脂，其固含量为100％；

其中，聚酰胺-650的固含量为70％。

2.制备微表处混合料

按照如下重量配比备料：

向矿料中加入乳化剂水溶液，搅拌均匀后加入水，搅拌均匀后再加入水性环 氧树脂乳液和乳化沥青，搅拌50s即得。

其中，所述矿料由粗集料、细集料和填料组成；所述粗集料、细集料和填料 的重量比为30:55:15；所述粗集料的公称粒径为：4.75mm＜δ≤9.5mm；所述细 集料的公称粒径为：δ≤4.75mm；所述填料的公称粒径为：δ≤0.075mm。

对照例1

按照如下重量配比备料：

矿料1000g

水80g

SBR改性乳化沥青170g

其中，SBR含量占乳化沥青的4％，SBR改性乳化沥青固含量为50％。

将水加入矿料中，搅拌成均匀的混合物，再加入SBR改性乳化沥青，继续 搅拌100s，即得。

其中，所述矿料由粗集料、细集料和填料组成；所述粗集料、细集料和填料 的重量比为20:60:10；所述粗集料的公称粒径为：4.75mm＜δ≤9.5mm；所述细 集料的公称粒径为：δ≤4.75mm；所述填料的公称粒径为：δ≤0.075mm。

试验例1耐磨耗性能测定

微表处的耐磨耗性能采用1h湿轮磨耗值进行评价，1h湿轮磨耗值越小说 明其耐磨耗性能越好。测定方法为：JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料 试验规程》T0752-2011，试验结果如表1所示。

由表1可知，本发明的微表处混合料的耐磨耗性与对照例1相比有明显改 善，其1h湿轮磨耗值不足对照例1的一半。

试验例2抗水损性能测定

微表处耐磨耗性能采用6d湿轮磨耗值进行评价，6d湿轮磨耗值越小说明 其耐磨耗性能越好，测定方法为：JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料 试验规程》T0752-2011，试验结果见表1。

由表1可知，本发明的微表处混合料的抗水损性能与对照例1相比有明显改 善，比对照例1的1h湿轮磨耗值降低25％以上。

试验例3抗车辙性能测定

微表处抗车辙性能采用轮辙变形试验中的宽度变形率进行评价，车辙变形率 越低说明其抗车辙性能越好，测定方法为：JTGE20-2011《公路工程沥青及沥 青混合料试验规程》T0756-2011，试验结果见表1。

由表1可知，本发明的微表处混合料的车辙变形率均低于对照例1，其中实 施例4的效果最好，其车辙变形率比对照例1降低了34.61％。

表1微表处实验结果

综上，本发明的水性环氧树脂乳化沥青微表处混合料具有优良的耐磨耗性 能，抗水损坏性能和抵抗车辙性能，能显著改善路面行车质量，延长路面使用寿 命。