一种全玄武岩微表处材料及其制备方法
技术领域
本发明属于公路养护技术技术领域，具体涉及一种全玄武岩微表处材料及其制备方法。
背景技术
当前，我国大部分公路陆续进入养护期，由于重型车的通行量日益增多，行车荷载压力较重，很多路面抗滑性能明显不足，路表磨耗严重，路表抗滑性能不足。传统的微表处技术一般选用石灰岩，石灰岩本身强度较低，在车轮的反复碾压下其抗滑性能衰减较快，不能满足沥青路面的抗滑要求，所以亟需抗滑性能好的矿料进行微表处的制备。由于玄武岩自身具有强度高、耐久性好的优点，制备全玄武岩微表处可以全面提高沥青路面的抗滑耐久性，但是由于玄武岩自身碱性较弱，与沥青黏结性较差，一般的乳化沥青难以对其进行裹覆。
专利申请号为CN201810557339.X的中国发明专利公开了一种乳化沥青及制备方法、稳定耐久型水泥路面稀浆封层下封层及其制备方法，将制备所得的稀浆封层混合料摊铺在已成型的刚性基层下承层上，形成稀浆封层下封层，其中，稀浆封层混合料由99份的矿料、1份的水泥、10～15份的乳化沥青和8～10份的水制备而成，而乳化沥青由SBR改性乳化沥青、水性环氧树脂和水性环氧固化剂制备而成，其中，SBR改性乳化沥青具有与集料良好的黏附性能，将其应用于水泥路面稀浆封层下封层，显著增强了稀浆封层混合料的抗动水冲刷能力，具有优异的稳定耐久性能。该专利用水性环氧沥青对乳化沥青进行改性制得的乳化沥青稀浆封层抗渗水性虽好，但由于水性环氧沥青本身柔韧性不足、脆性较大，因此该发明的乳化沥青稀浆封层仅适合于水泥路面稀浆封层的下封层，用在表面层时则容易碎裂。专利申请号为CN201910041266.3的中国发明专利公开了一种冷拌冷铺的阴离子乳化沥青及其制备方法、应用，原料包括矿料、水泥、外掺水和改性乳化沥青，乳化沥青混合料的最佳油石比为4-5％，外掺水的用量为矿料和水泥质量的1-2％，水泥的用量为矿料和水泥总质量的1-2％，制备改性乳化沥青的原料包括乳化沥青和改性剂水性环氧树脂，改性剂水性环氧树脂的用量为乳化沥青质量的10-15％，改性剂水性环氧树脂的原料包括水性环氧树脂和固化剂；乳化沥青的原料包括乳化剂、水、稳定剂溶液和基质沥青，乳化剂的用量占乳化沥青的1.2-4.0％。该发明的冷拌冷铺阴离子改性乳化沥青混合料的动稳定度、残留稳定度、最大弯拉破坏应变均符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)及工程相应的技术要求，但是该发明的乳化沥青由于加入了柔韧性较差的环氧树脂，由此制得的沥青脆性较大，且该专利的冷拌冷铺阴离子改性乳化沥青混合料仅适合于冷拌冷铺路面的结构层，并不能应用于微表处等沥青路面的预防性养护。发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明制备的高黏乳化沥青黏结力较高，增强微表处材料的黏聚力，使矿料不易脱落，同时添加全玄武岩矿料改善其抗滑耐久性。
本发明的技术方案如下：一种全玄武岩微表处材料，采用以下重量份的原料制成：乳化沥青6～8份，水泥2～5份，矿料90～100份，制备乳化沥青的原料中包括异构醇渗透剂和石油树脂增黏剂。由于玄武岩自身碱性较弱，与沥青黏结性较差，因此通过制备高黏乳化沥青与玄武岩进行微表处制备。
上述任一方案中优选的是，所述乳化沥青采用以下重量百分比的原料制成：石油沥青40～65％、异构醇渗透剂1～3％、石油树脂增黏剂2～5％、乳化剂1～10％、水25～60％、改性胶乳3～10％、添加剂3～10％。改性胶乳和异构醇渗透剂、石油树脂增黏剂相互作用，能够提高微表处材料与玄武岩矿料之间的黏结性能。
上述任一方案中优选的是，所述乳化沥青采用以下重量百分比的原料制成：石油沥青50～60％、异构醇渗透剂1.5～2.5％、石油树脂增黏剂3～4％、乳化剂2～8％、水30～50％、改性胶乳4～8％、添加剂4～8％。
上述任一方案中优选的是，所述乳化沥青采用以下重量百分比的原料制成：石油沥青40％、异构醇渗透剂3％、石油树脂增黏剂5％、乳化剂8％、水35％、改性胶乳4％、添加剂5％。
上述任一方案中优选的是，所述乳化沥青采用以下重量百分比的原料制成：石油沥青50％、异构醇渗透剂2％、石油树脂增黏剂3％、乳化剂7％、水30％、改性胶乳3％、添加剂5％。
上述任一方案中优选的是，所述乳化沥青采用以下重量百分比的原料制成：石油沥青55％、异构醇渗透剂1％、石油树脂增黏剂2％、乳化剂5％、水30％、改性胶乳3％、添加剂3％。
上述任一方案中优选的是，采用以下重量份的原料制成：乳化沥青6.5～7.5份，水泥3～4份，矿料92～98份。
上述任一方案中优选的是，采用以下重量份的原料制成：乳化沥青6份，水泥2份，矿料90份。
上述任一方案中优选的是，采用以下重量份的原料制成：乳化沥青7份，水泥3.5份，矿料95份。
上述任一方案中优选的是，采用以下重量份的原料制成：乳化沥青8份，水泥5份，矿料100份。
上述任一方案中优选的是，所述矿料为玄武岩矿料,玄武岩粒径矿料范围分为0～3mm、3～5mm和5～8mm的3个档。玄武岩矿料作为微表处中抗滑效果的主要来源，矿料不应含超粒径颗粒，不含有害杂质，且表面粗糙可有效提高抗滑性。
上述任一方案中优选的是，所述乳化剂为阳离子乳化剂，阳离子乳化剂优先选择慢裂快凝型阳离子沥青乳化剂。
上述任一方案中优选的是，所述乳化剂为1468乳化剂.
上述任一方案中优选的是，所述改性胶乳包括SBR胶乳1468、SBR胶乳1469中的至少一种。
上述任一方案中优选的是，所述添加剂包括Peral-600、苯乙烯丁二烯颗粒或岩沥青中的至少一种。
本发明还公开了上述全玄武岩微表处材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤(1)：准备水泥、玄武岩矿料；
步骤(2)：制备高黏乳化沥青；
(2.1)、将石油沥青加热熔融后与异构醇渗透剂、石油树脂增黏剂、添加剂混合均匀，制得沥青混合物；
(2.2)、将改性胶乳、乳化剂加入水中调节pH值得皂液；
(2.3)、将步骤(2.1)中得到的沥青混合物与步骤(2.2)中的皂液进行剪切，得到高黏乳化沥青。
步骤(3)：将制得的高黏乳化沥青与水泥及玄武岩矿料混合搅拌，得到用于摊铺全玄武岩微表处材料。
优选的是，所述步骤(2)中高黏乳化沥青采用以下重量百分比的原料制成：石油沥青40～65％、异构醇渗透剂1～3％、石油树脂增黏剂2～5％、乳化剂1～10％、水25～60％、改性胶乳3～10％、添加剂3～10％。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中乳化沥青采用以下重量百分比的原料制成：石油沥青50～60％、异构醇渗透剂1.5～2.5％、石油树脂增黏剂3～4％、乳化剂2～8％、水30～50％、改性胶乳4～8％、添加剂4～8％。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中乳化沥青采用以下重量百分比的原料制成：石油沥青40％、异构醇渗透剂3％、石油树脂增黏剂5％、乳化剂8％、水35％、改性胶乳4％、添加剂5％。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中乳化沥青采用以下重量百分比的原料制成：石油沥青50％、异构醇渗透剂2％、石油树脂增黏剂3％、乳化剂7％、水30％、改性胶乳3％、添加剂5％。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2)中乳化沥青采用以下重量百分比的原料制成：石油沥青55％、异构醇渗透剂1％、石油树脂增黏剂2％、乳化剂5％、水30％、改性胶乳3％、添加剂3％。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2.1)中石油沥青为70#、90#或110#石油沥青，石油沥青加热熔融到140～150℃后与异构醇渗透剂、石油树脂增黏剂、添加剂混合均匀，制得沥青混合物。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2.1)中石油沥青加热熔融到140℃后与异构醇渗透剂、石油树脂增黏剂、添加剂混合均匀。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2.1)中石油沥青加热熔融到145℃后与异构醇渗透剂、石油树脂增黏剂、添加剂混合均匀。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2.1)中石油沥青加热熔融到150℃后与异构醇渗透剂、石油树脂增黏剂、添加剂混合均匀。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2.2)中的乳化剂为阳离子乳化剂，优先选择慢裂快凝型阳离子沥青乳化剂。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2.2)中的水的温度为60～80℃。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2.2)中的水的温度为60℃。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2.2)中的水的温度为70℃。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2.2)中的水的温度为80℃。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2.2)中通过pH调节剂调节pH值至2～4。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2.2)中调节pH值至2。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2.2)中调节pH值至3。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2.2)中调节pH值至4。
上述任一方案中优选的是，pH调节剂为HCl溶液。
上述任一方案中优选的是，HCl溶液浓度为35％。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(2.3)中将步骤(2.1)中得到的沥青混合物与步骤(2.2)中的皂液倒入胶体磨中进行剪切。
上述任一方案中优选的是，所述添加剂为岩沥青或苯乙烯丁二烯中的至少一种。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(3)中各原料的用量为：乳化沥青6.5～7.5份，水泥3～4份，矿料92～98份。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(3)中各原料的用量为：乳化沥青6份，水泥2份，矿料90份。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(3)中各原料的用量为：乳化沥青7份，水泥3.5份，矿料95份。
上述任一方案中优选的是，所述步骤(3)中各原料的用量为：乳化沥青8份，水泥5份，矿料100份。
有益效果：
(1)本专利将异构醇渗透剂、石油树脂增黏剂和特殊添加剂加入到基质沥青中，能够显著提高乳化沥青与玄武岩矿料之间的黏结性能，在车辆荷载反复碾压作用下集料不易脱落，提高路面的抗滑耐久性，具有良好的经济效益；
(2)本专利选用全玄武岩矿料，能更明显提高微表处材料的抗滑耐久性。
附图说明
图1为施工前路面效果图；
图2为摊铺完成后的路面效果图；
图3为摊铺完成后24h的路面效果图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明的技术特征，下面结合具体实施例对本发明进行详细地阐述。实施例只对本发明具有示例性的作用，而不具有任何限制性的作用，本领域的技术人员在本发明的基础上做出的任何非实质性的修改，都应属于本发明的保护范围。
实施例1
一种全玄武岩微表处材料，各原料所占重量份数为：乳化沥青7份，水泥3份，玄武岩矿料90份。
其中乳化沥青的采用以下重量份的原料制成：石油沥青45％、异构醇渗透剂2％、石油树脂增黏剂3％、乳化剂4％、水40％、改性胶乳3％、添加剂3％。将所得乳化沥青乳状混合液与玄武岩组成的矿料、水泥混合搅拌后，均匀摊铺在沥青路面上，养护一段时间后开放交通。均匀摊铺与沥青路面，施工当天气温约为10度左右。
石油沥青为70#、90#或110#石油沥青；乳化剂为阳离子乳化剂，优先选择慢裂快凝型阳离子沥青乳化剂；改性胶乳为SBR胶乳1468、SBR胶乳1469两者中的任意一种或其他改性乳胶；添加剂为Peral-600、苯乙烯丁二烯颗粒或岩沥青等。
具体制备方法包括以下步骤：
步骤1：按照上述准备全玄武岩微表处材料；
步骤2：制备高黏乳化沥青；
(2.1)、将45％的石油沥青加热熔融145℃后与2％的异构醇渗透剂、3％的石油树脂增黏剂、3％的添加剂混合均匀，制得沥青混合物；
(2.2)、将3％的SBR胶乳1468、4％乳化剂加入70℃的40％水中用溶液浓度为35％HCl溶液调节pH值至3得皂液；
(2.3)、将步骤(2.1)中得到的沥青混合物与步骤(2.2)中的皂液进行剪切，得到高黏乳化沥青。
步骤3：将制得的乳化沥青与3份水泥及90份玄武岩砂料在拌和锅中混合搅拌91-100S，得到用于摊铺的材料；
步骤4：清扫路面上的松散材料、泥土、杂草，清除杂物，确定方向控制线；
步骤5：将配制好全玄武岩微表处材料，对准标线，调整摊铺装置的高度及混合料出料角度，启动摊铺装置，将全玄武岩微表处材料摊铺洒到路面上，并在摊铺箱行进过程中调节摊铺装置保持车辆匀速前进，直至均匀摊铺完。
步骤6：养生后当微表处混合料黏聚力达到2.0N·m后开放交通。图1为施工前路面效果图；图2为摊铺完成后的路面效果图；图3为摊铺完成后24h的路面效果图。
实施例2
一种全玄武岩微表处材料，和实施例1相似，不同的是，各原料所占重量份数为：乳化沥青8份，水泥2份，玄武岩矿料90份。其中乳化沥青采用以下重量百分比的原料制成：石油沥青42％、异构醇渗透剂2％、石油树脂增黏剂3％、乳化剂5％、水40％、改性胶乳4％、添加剂4％。
实施例3
一种全玄武岩微表处材料，和实施例1相似，不同的是，各原料所占重量份数为：乳化沥青7份，水泥3份，玄武岩矿料90份。其中乳化沥青采用以下重量百分比的原料制成：石油沥青42％、石油树脂增黏剂1％、乳化剂6％、水41％、改性胶乳6％、添加剂4％。
实施例4
一种全玄武岩微表处材料，和实施例1相似，不同的是，各原料所占重量份数为：乳化沥青7份，水泥3份，玄武岩矿料90份。其中乳化沥青采用以下重量百分比的原料制成：石油沥青40％、异构醇渗透剂4％、乳化剂6％、水43％、改性胶乳5％、添加剂2％。
具体实施过程与实施例1基本相同，区别在于原料的占比有所不同。
为了验证使用效果，采用本发明实施例1～4配比的全玄武岩微表处材料进行了黏聚力值、湿轮磨耗损失和负荷车轮粘附砂量试验测试，试验方法按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)执行，性能测试指标按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)执行。各种试验情况如表1所示：
表1全玄武岩微表处性能测试指标
从上表1中可以看出：基于上述各组分掺配比例进行微表处材料制备，选用不同的配比，对比4种方案下的试验结果。对所制备的全玄武岩微表处材料的黏聚力值、湿轮磨耗损失、负荷车轮粘附砂量进行检测，将得到的结果与标准评价指标进行对照。可以发现，实施例1和实施例2所制备的微表处60min黏聚力均能达到2N·m，各方面都满足标准要求，并且具有良好的使用效果，但实施例3和实施例4由于没有添加异构醇渗透剂或石油树脂增黏剂的微表处材料黏聚力较差。
实施例5
一种全玄武岩微表处材料，和实施例1相似，不同的是，所述乳化沥青采用以下重量百分比的原料制成：石油沥青40％、异构醇渗透剂3％、石油树脂增黏剂5％、乳化剂8％、水35％、改性胶乳4％、添加剂5％。
实施例6
一种全玄武岩微表处材料，和实施例1相似，不同的是，所述乳化沥青采用以下重量百分比的原料制成：石油沥青50％、异构醇渗透剂2％、石油树脂增黏剂3％、乳化剂7％、水30％、改性胶乳3％、添加剂5％。
实施例7
一种全玄武岩微表处材料，和实施例1相似，不同的是，所述乳化沥青采用以下重量百分比的原料制成：石油沥青50％、异构醇渗透剂1％、石油树脂增黏剂2％、乳化剂5％、水35％、改性胶乳3％、添加剂3％。
实施例8
一种全玄武岩微表处材料，和实施例1相似，不同的是，采用以下重量份的原料制成：乳化沥青6份，水泥2份，矿料90份。
实施例9
一种全玄武岩微表处材料，和实施例1相似，不同的是，采用以下重量份的原料制成：乳化沥青7份，水泥3.5份，矿料95份。
实施例10
一种全玄武岩微表处材料，和实施例1相似，不同的是，采用以下重量份的原料制成：乳化沥青8份，水泥5份，矿料100份。
实施例11
一种全玄武岩微表处材料，和实施例1相似，不同的是，制备时步骤(2.1)中石油沥青加热熔融到140℃后与异构醇渗透剂、石油树脂增黏剂、添加剂混合均匀。
实施例12
一种全玄武岩微表处材料，和实施例1相似，不同的是，制备时步骤(2.1)中石油沥青加热熔融到150℃后与异构醇渗透剂、石油树脂增黏剂、添加剂混合均匀。
实施例13
一种全玄武岩微表处材料，和实施例1相似，不同的是，制备时步骤(2.2)中的水的温度为60℃。
实施例14
一种全玄武岩微表处材料，和实施例1相似，不同的是，制备时步骤(2.2)中的水的温度为65℃。
实施例15
一种全玄武岩微表处材料，和实施例1相似，不同的是，制备时步骤(2.2)中的水的温度为80℃。
实施例16
一种全玄武岩微表处材料，和实施例1相似，不同的是，制备时步骤(2.2)pH值至2得皂液。
实施例17
一种全玄武岩微表处材料，和实施例1相似，不同的是，制备时步骤(2.2)pH值至4得皂液。
通过检测，实施例5-实施例17所制备的微表处材料60min黏聚力均能达到2N·m以上，各方面都满足标准要求，并且具有良好的使用效果。
需要说明的是，以上实施例仅是为了理解本发明，本发明不限于该实施例，凡在本发明的技术方案基础上所做的技术特征的添加、等同替换或修改，均应视为本发明的保护范围。
