一种沥青混合料抗剥落剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及改性沥青技术领域，尤其涉及一种沥青混合料抗剥落剂及其制备方法与应用。
背景技术
沥青路面作为一种性能优异的铺装形式广泛应用于各等级公路，从沥青路面使用的安全性考虑，路面需要一定的抗滑性、耐磨性、以及承载能力，因此对表面集料的要求很严格。随着近些年基础建设的发展及环境保护意识和力度加强，优质的筑路石料的需求量迅速增加，但优质石料的可供应量大幅减小，部分工程出现无合适石料使用的尴尬境地，使得开发和使用酸性石料成为重要的发展方向。石灰岩等碱性石材的耐磨性差，不能满足沥青路面对于抗滑及耐磨性的要求；以花岗岩、砂岩及石英岩为代表的酸性集料石质坚硬、耐磨性好、石料间嵌挤作用强，起到了支撑骨架的作用，能满足沥青路面对于耐磨及承载的要求。但是酸性集料有一项严重的缺陷，即酸性集料与沥青之间的粘结力比较差，易出现沥青与集料粘附强度低，有水情况下，沥青膜易从集料表面脱离，形成路面的早期破坏，影响沥青路面的耐久性。
针对这一突出的问题，研究人员做出大量的研究，其中最好的解决办法就是使用抗剥落剂改善沥青混合料的性能，提高集料与沥青的粘附能力。目前常用的方法有：①使用消石灰或者水泥作为抗剥落剂，替代部分矿粉达到改善黏附性的目的；②使用有机类抗剥落剂产品。但是从大量使用效果得出，单纯采用消石灰或水泥改善的方法，效果不如有机类抗剥落剂，易产生离析，且抗剥落材料的使用量大，对沥青混合料其他性能可能造成影响；而有机类抗剥落剂产品效果虽好，但是其使用限制比较多，例如：需要提前与沥青混合均匀，要有合适的搅拌设备；在热沥青中提前加入容易热分解，使用稳定性不足；需要防止抗剥落剂和沥青产生离析；有机类抗剥落剂产品价格较高。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种(直投复合式)沥青混合料抗剥落剂；所述沥青混合料抗剥落剂能够有效解决酸性集料与沥青之间的粘附性问题，进而提高沥青的路用性能；同时该沥青混合料抗剥落剂使用便利。
具体而言，所述沥青混合料抗剥落剂包括如下重量份的组分：
为了进一步提高沥青混合料抗剥落剂的性能，本发明对其配方进行优化，具体如下：
作为优选，所述消石灰的有效钙镁含量大于75％；可以理解，所述消石灰即氢氧化钙。
作为优选，所述分散剂为液体石蜡。
作为优选，所述胺类抗剥落成分选自酞胺基多胺类抗剥落成分、咪唑啉类抗剥落成分、脂肪胺类抗剥落成分中的一种或几种；
进一步地，所述胺类抗剥落成分为咪唑啉类抗剥落成分；
作为本发明的较佳技术方案，所述胺类抗剥落成分为脂肪酰胺咪唑啉。
胺类抗剥落成分即胺类抗剥落剂，其一端是亲水性的胺基，与酸性石料有很强的亲和力；另一端是融化在沥青中的亲油性的烷基，从而起到抗剥离的效果。然而，胺类抗剥落剂的受热稳定性较差，导致路面耐久性差。
胺类抗剥落剂是表面活性化合物，多以脂肪族胺为基础，其他形式的胺基类沥青抗剥落剂主要以酞胺基多胺和咪唑琳为基础。抗剥落剂中的胺族与集料表面及部分碳氢发生作用生成结合物，碳氢链在亲水集料和憎水沥青表面起到一个连接作用，所以胺类抗剥落剂能较好地增进沥青和集料的粘附，但由于该类剥落剂在沥青表面仅发生物理吸附，导致热稳定性差。
在有水或酸的情况下，胺可电离成带有正电荷的胺离子R-NH4十(活性阳离子)，少数的胺类抗剥落剂加到沥青中，由于抗剥落剂具有改变集料表面性质的能力，沥青就会润湿亲水集料表面。
作为优选，所述石油树脂选自脂肪族树脂(C5)、脂环族树脂(DCPD)、芳香族树脂(C9)、脂肪族/芳香族共聚树脂(C5/C9)中的一种或几种；
作为本发明的较佳技术方案，所述石油树脂为芳香族树脂(C9)。
作为优选，所述沥青混合料抗剥落剂包括如下重量份的组分：
本发明还提供上述沥青混合料抗剥落剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将消石灰、胺类抗剥落成分、分散剂混匀，得到混合物；其中，所述消石灰预先经过0.07～0.08mm筛孔；
(2)将石油树脂混入所述混合物中，在1000r/min、115～125℃下，混合8～12分钟后进行挤出造粒，得混合颗粒。
作为优选，所述消石灰预先经过0.075mm筛孔。
作为优选，步骤(2)中混合10分钟后进行挤出造粒。
作为优选，本发明所述的制备方法还包括粉碎磨细的步骤：将所述混合颗粒粉碎磨细至20～100目。
作为本发明的较佳技术方案，本发明所述的制备方法包括如下步骤：
(1)将消石灰、胺类抗剥落成分、分散剂混匀，得到混合物；其中，所述消石灰预先经过0.075mm筛孔；
(2)将石油树脂混入所述混合物中，在1000r/min、115～125℃下，混合10分钟后进行挤出造粒，得混合颗粒；
(3)将所述混合颗粒粉碎磨细至20～100目，即得。
本发明同时提供上述沥青混合料抗剥落剂在制备沥青混合料中的应用；在制备沥青混合料时，可将所述沥青混合料抗剥落剂直投到沥青混合料拌和锅中，在加入沥青的同时加入所述沥青混合料抗剥落剂，操作简单，对设备要求低。
本发明提供一种(直投复合式)沥青混合料，包含上述沥青混合料抗剥落剂。
作为优选，所述沥青混合料抗剥落剂占所述沥青混合料总质量的0.2～0.6％。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供的沥青混合料抗剥落剂含有消石灰、石油树脂、分散剂和胺类抗剥落成分，相较于纯胺类抗剥落剂，本方案具有更好的经济性和综合抗剥落性能。
(2)本发明所述的沥青混合料抗剥落剂通过各组分相互协同配合，能够在与高温集料混合搅拌过程中，及时有效的粘结于集料表面，增强酸性集料与沥青之间的粘附性。
(3)本发明所述的沥青混合料抗剥落剂采用物理和化学的双改性措施，可大幅提高沥青混合料的水稳定性能，以及沥青和石料的粘附力，特别是酸性石料，比如花岗岩等。
(4)本发明所述的沥青混合料采用直投工艺制备，省去与沥青混合搅拌的步骤，对设备的要求低，使用简单方便，同时能够降低沥青与抗剥落剂之间的离析，增强粘附性。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种沥青混合料抗剥落剂，包括如下重量份的组分：
所述沥青混合料抗剥落剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将消石灰、脂肪酰胺咪唑啉、液体石蜡经SDF1100W实验室变频分散机混匀(先缓慢搅拌，然后逐渐提速，并保持在1000r/min，转速稳定后搅拌5min)，得到混合物；其中，所述消石灰预先经过0.075mm筛孔；
(2)将石油树脂混入所述混合物中，在1000r/min、115～125℃下，混合10分钟后经螺杆挤出机(SJ4525小型pvc塑料挤出机)进行挤出造粒，得混合颗粒；
(3)将所述混合颗粒粉碎磨细至20～100目，即得。
实施例2
本实施例提供一种沥青混合料抗剥落剂，包括如下重量份的组分：
所述沥青混合料抗剥落剂的制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例提供一种沥青混合料抗剥落剂，包括如下重量份的组分：
所述沥青混合料抗剥落剂的制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例提供一种沥青混合料抗剥落剂，包括如下重量份的组分：
所述沥青混合料抗剥落剂的制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例提供一种沥青混合料抗剥落剂，包括如下重量份的组分：
所述沥青混合料抗剥落剂的制备方法同实施例1。
实施例6～10
将实施例1～5的沥青混合料抗剥落剂分别用于制备沥青混合料，所述的沥青混合料采用壳牌70#基质沥青、花岗岩集料，矿粉为石灰石磨细石粉，其中沥青混合料的油石比为4.75；
按照表1的级配设计进行制备，使用实施例1～5的沥青混合料抗剥落剂分别制备得到沥青混合料，实施例1～5分别依次对应实施例6～10。
具体地，在实施例6～10中，所述沥青混合料抗剥落剂的使用量为沥青混合料总质量的0.4％。
表1AC-13C矿料级配设计表
试验例1
本试验例针对实施例6～10的沥青混合料的性能进行测试，具体如下：
基质沥青混合料与实施例6～10的沥青混合料的浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验分别按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的T0709和T0729进行；各项测试结果详见表2。
表2沥青混合料浸水稳定度试验及冻融劈裂试验结果
由表2可知，实施例6～10的沥青混合料浸水残留稳定度均在84％以上，冻融劈裂试验强度比在90％左右，较基质沥青混合料性能有显著的提高，证实本发明所述的沥青混合料抗剥落剂具有提高基质沥青和集料之间粘附性的效果，且可采用直投工艺，对设备要求低，操作简单，性价比高。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
