一种喷洒型彩色沥青及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明涉及道路沥青技术领域，尤其涉及一种喷洒型彩色沥青及其制备方法和使用方法。
背景技术
彩色沥青混凝土路面作为一种新型铺面技术，在公路、道路或广场上等场所使用越来越多，引起了人们的广泛兴趣和关注，被全球工程界视为“新型绿色建材”。长期以来，道路路面只有两种颜色，黑色(沥青路面)和白色(水泥路面)。随着经济的发展，具有丰富色彩和优良性能的彩色沥青路面逐渐开始推广开来。彩色沥青具有装饰道路、美化城市环境等功效，应用于不同功能路段或车道(如公交专用道、警示道路、公园道路、非机动车道、停车位、景观道路等)，作为交通管理的自然信号，能够起到引导交通的作用。
目前常用的彩色沥青路面材料为热拌彩色沥青混合料和双组份彩色防滑涂料类。其中，热拌和彩色沥青混合料，可以采用现有沥青热拌和站和摊铺碾压设备，具有机械化程度高，施工速度快，可实现大面积施工特点。但铺筑的彩色路面在荷载、光照、水分作用下，石料表面油膜剥落，颜色不能长久保持，使用寿命较短，特别是在雨量较少、风沙较大的北方地区，彩色路面使用一段时间后，路面沾上灰尘、轮胎粉等细小杂物或被黑色油污污染，造成颜色不鲜艳，污垢影响整体美观，若将路面重新铺设，包括旧路铲除、新路铺设等成本将会很高。双组份彩色防滑涂料类，具有施工灵活，固化时间短的特点，但其施工多采用人工涂敷或人工拌和的形式，人工成本高，施工速度慢，不适合大面积使用，同时胶结料为热固型材料，冬季一旦开裂，夏季裂缝无法愈合，雨水进入极易出现路面脱空整片剥落现象。
CN106431125%20A公开了一种冷拌型彩色沥青混合料及制备方法，包括：芳烃油、橡胶油、石油树脂、环氧树脂、改性剂、增塑剂、稀释剂、硅藻土、颜料、稳定剂、水、乳化剂、消泡剂、集料、填料、水泥、水性固化剂及膨胀剂。所制备的冷拌型彩色沥青混合料具有热拌沥青混合料的高温性能、低温性能、水稳定性能及力学性能。该沥青混合料铺筑的彩色沥青路面存在褪色后需要重新铺筑的问题，修复成本较高。
CN101928465%20A公开了一种可直接投放使用的彩色沥青结合料及其制备方法，该结合料由25～38％的石油树脂、12～22％的芳烃油、8～15％的苯乙烯-丁二烯三嵌段共聚物、28～32％的彩色颜料、5～10％的防粘剂、0.05～1％的增塑剂、0.05～1％的抗氧化剂组成。该发明的结合料制备方法简单，可通过石油树脂、芳烃油、苯乙烯-丁二烯三嵌段共聚物三者含量的调整，可达到各种建筑沥青的技术指标要求。还可通过彩色颜料的调配，生产红、黄、蓝等各种颜色的彩色沥青结合料。该发明提供的彩色沥青结合料属于热拌型沥青料，同样存在修复成本高、施工效率低的问题。
总体来说，彩色沥青路面存在颜色不易维护清洁，现有方式施工慢，成本高，性能不足等缺点，目前尚未有有效的养护方法，急需一种与原路面粘结性好、具有一定耐磨性、短期内能开放交通、低成本的新型材料，能够实现旧彩色沥青路面短期恢复颜色，修复微小裂缝等功能。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种喷洒型彩色沥青，所述喷洒型彩色沥青中固体成分能够很好的溶解在溶剂中，可以直接喷涂在路面上，施工方便，可实现短期恢复颜色、修复微小裂纹，且具有较低的粘度，以及较高的粘结性和耐磨性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种喷洒型彩色沥青，所述喷洒型彩色沥青的制备原料按照重量份数包括如下组分：
所述溶剂包括酯类溶剂和/或烷烃类溶剂。
所述软化剂的含量为30-50份，例如32份、34份、36份、38份、40份、42份、44份、46份、48份等；
所述SBS的含量为10-20份，例如11份、12份、13份、14份、15份、16份、7份、18份、19份等；
所述增塑剂的含量为40-50份，例如41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份等；
所述溶剂的含量为70-90份，例如72份、74份、76份、78份、80份、82份、84份、86份、88份等。
本发明提供了一种新型的喷洒型彩色沥青，不需要使用含苯类等有毒有害的溶剂，而是使用酯类溶剂和/或烷烃类溶剂，能够很好的溶解软化剂、SBS和增塑剂，且对人体无害，可以直接喷洒在路面上，且产品粘度低，施工方便，可实现短期恢复颜色、修复微小裂纹。
此外，酯类溶剂和/或烷烃类溶剂在喷洒之后会迅速挥发，从而使沥青与路面紧密结合，具有较高的粘结性能。
优选地，所述溶剂包括酯类溶剂和烷烃类溶剂的组合。
本发明优选酯类和烷烃类的溶剂复配使用，二者搭配能够进一步提高固体组分的溶解性并保持一定的挥发速度，从而使喷洒得到的沥青涂层更具均匀性，同时不容易堵塞喷头。
优选地，所述酯类溶剂和烷烃类溶剂的质量比为1:9～9:1，例如2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2等。
本发明通过优选两类溶剂的添加比例，能够更进一步的提高固体组分的溶解性，更有利于后期的喷涂。
优选地，所述酯类溶剂包括乙酸甲酯、乙酸乙酯或碳酸甲乙酯中的任意一种或至少两种组合。
优选地，所述烷烃类溶剂包括环己烷、120号溶剂油或140号溶剂油中的任意一种或至少两种组合。
优选地，所述软化剂包括环烷基础油、减三线抽出油或芳烃油中的任意一种或至少两种组合。
优选地，所述苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物包括线型苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，优选LG501、巴陵YH-791或戴纳索C501H中的任意一种或至少两种组合。
优选地，所述增塑剂包括C5石油树脂、C9石油树脂或C5/C9共聚树脂中的任意一种或至少两种组合。
优选地，所述喷洒型彩色沥青的制备原料还包括0.5-2份的色粉，例如0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份等。本领域技术人员可以根据实际需要来选择色粉的种类，本发明对此不做具体限定。
优选地，所述喷洒型彩色沥青的制备原料还包括40-80份填充料，例如42份、44份、46份、48份、50份、52份、54份、56份、58份、60份、62份、64份、68份、70份、72份、74份、78份等。
在本发明的优选技术方案中，添加填充料，并优化软化剂、SBS、增塑剂以及填充料的配比，能够有效提高耐磨性，延长使用寿命。上述任何一个组分的含量超出本发明的范围，均会使粘结性和耐磨性变差。
优选地，所述填充料包括矿粉、滑石粉、钛白粉、大理石粉、白云石粉或石灰石粉中的任意一种或至少两种组合。
优选地，所述喷洒型彩色沥青的制备原料按照重量份数包括如下组分：
本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述的喷洒型彩色沥青的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将配方量的软化剂、增塑剂和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物混合，加热剪切，得到彩色沥青胶结料；
(2)将所述沥青混合料与配方量的溶剂混合，得到所述喷洒型彩色沥青。
优选地，步骤(1)具体包括：将软化剂和增塑剂混合，第一次升温，第一次搅拌，再进行第二次升温并加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物，剪切分散，得到彩色沥青胶结料。
优选地，步骤(1)中，所述第一次升温的温度为130-180℃，例如135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃等。
优选地，步骤(1)中，所述第一次搅拌的时间为0.5-1h，例如0.6h、0.7h、0.8h、0.9h等。
优选地，步骤(1)中，所述第二次升温的温度为180-190℃，例如181℃、182℃、183℃、184℃、185℃、186℃、187℃、188℃、189℃等。
优选地，步骤(1)中，所述剪切分散的时间为1-2h，例如1.2h、1.4h、1.6h、1.8h等。
优选地，步骤(1)中，在所述剪切分散之后进行如下步骤：加入色粉，第二次搅拌。
优选地，所述第二次搅拌的温度为140-180℃，例如145℃、160℃、165℃、170℃、175℃等。
优选地，所述第二次搅拌的时间为0.5-1h，例如0.6h、0.7h、0.8h、0.9h等。
优选地，步骤(1)在沥青改性罐中进行。
优选地，步骤(2)具体包括：将所述彩色沥青胶结料与酯类溶剂混合，第三次搅拌，然后加入烷烃类溶剂，第四次搅拌。
优选地，所述第三次搅拌的温度为10-50℃，例如15℃、16℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃等。
优选地，所述第三次搅拌的时间为0.5-4h，例如0.6h、0.8h、1h、1.2h、1.4h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h等。
优选地，所述第四次搅拌的时间为0.5-2h，例如0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h等。
优选地，在步骤(2)还包括：所述彩色沥青胶结料与溶剂混合之后，加入填充料，第五次搅拌。
优选地，所述第五次搅拌在常温下进行。
优选地，所述第五次搅拌的时间为0.5-2h，例如0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h等。
优选地，步骤(2)在搅拌罐中进行：
优选地，所述制备方法具体包括如下步骤：
(1)将配方量的软化剂和增塑剂混合，升温至130-180℃，搅拌0.5-1h，然后升温至180-190℃并加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物进行剪切，剪切分散1-2h，加入色粉，控制温度在140-180℃，搅拌0.5-1h，得到彩色沥青胶结料；
(2)将所述彩色沥青胶结料加入至酯类溶剂中，温度控制在10-50℃，搅拌0.5-4h，然后加入烷烃类溶剂，搅拌0.5-2h；
(3)将填充料加入至步骤(2)得到的溶液中，常温搅拌0.5-2h，得到所述喷洒型彩色沥青。
本发明的目的之三在于提供一种目的之一所述的喷洒型彩色沥青的使用方法，所述使用方法包括：将目的之一所述的喷洒型彩色沥青喷洒在路面上。
优选地，所述使用方法包括：
(1)将施工区域的杂质灰尘清扫干净，特别是裂缝的地方，细微裂缝可直接进行施工，大的裂缝和孔洞需要修补后再施工；
(2)将制备的喷洒型彩色沥青充分搅拌，通过洒布车或喷枪将彩色沥青均匀喷洒在路面上，要求喷洒速度连续均匀，保持路面平整。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的喷洒型彩色沥青不需要使用含苯类等有毒有害的溶剂，而是使用酯类溶剂和/或烷烃类溶剂，能够很好的溶解软化剂、SBS和增塑剂，且对人体无害，可以直接喷洒在路面上，且产品粘度低，施工方便，可实现短期恢复颜色、修复微小裂纹。
此外，酯类溶剂和/或烷烃类溶剂在喷洒之后会迅速挥发，从而使沥青与路面紧密结合，具有较高的粘结性能。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
以下实施例和对比例中所使用的原料如下：
实施例1：
本实施例提供一种喷洒型彩色沥青，原料组成如下：
喷洒型彩色沥青制备方法：
(1)将减三线抽出油、C5石油树脂加入到沥青改性罐中，升温至160℃搅拌1h混合均匀，然后升温至180℃加入SBS进行剪切，剪切1.5h，保持温度不变，加入色粉1份，搅拌0.5h混合均匀；
(2)将乙酸乙酯加入到搅拌罐中，将熔化的彩色沥青缓慢加入到搅拌罐中并保持不断搅拌，温度控制在40℃，搅拌2h分散均匀，然后加入120号溶剂油并不断搅拌，温度控制在30℃，搅拌1h分散均匀；
(3)将白云石粉加入到分散均匀的溶剂中，常温搅拌混合0.5h混合均匀，制备喷洒型彩色沥青。
实施例2：
本实施例提供一种喷洒型彩色沥青，原料组成如下：
喷洒型彩色沥青制备方法：
(1)将减三线抽出油、C5石油树脂加入到沥青改性罐中，升温至160℃搅拌1h混合均匀，然后升温至180℃加入SBS进行剪切，剪切1.5h，保持温度不变，加入色粉1份，搅拌0.5h混合均匀；
(2)将乙酸甲酯加入到搅拌罐中，将熔化的彩色沥青缓慢加入到搅拌罐中并保持不断搅拌，温度控制在40℃，搅拌2h分散均匀，然后加入环己烷并不断搅拌，温度控制在30℃，搅拌1h分散均匀；
(3)将石灰石粉加入到分散均匀的溶剂中，常温搅拌混合0.5h混合均匀，制备喷洒型彩色沥青。
实施例3：
本实施例提供一种喷洒型彩色沥青，原料组成如下：
喷洒型彩色沥青制备方法：
(1)将芳烃油、C9石油树脂加入到沥青改性罐中，升温至160℃搅拌1h混合均匀，然后升温至180℃加入SBS进行剪切，剪切1.5h，保持温度不变，加入色粉1份，搅拌0.5h混合均匀；
(2)将乙酸乙酯加入到搅拌罐中，将熔化的彩色沥青缓慢加入到搅拌罐中并保持不断搅拌，温度控制在40℃，搅拌2h分散均匀，然后加入140号溶剂油并不断搅拌，温度控制在30℃，搅拌1h分散均匀；
(3)将滑石粉、矿粉加入到分散均匀的溶剂中，常温搅拌混合0.5h混合均匀，制备喷洒型彩色沥青。
实施例4：
本实施例提供一种喷洒型彩色沥青，原料组成如下：
喷洒型彩色沥青制备方法：
(1)将环烷基础油、C5/C9共聚树脂加入到沥青改性罐中，升温至160℃搅拌1h混合均匀，然后升温至180℃加入SBS进行剪切，剪切1.5h，保持温度不变，加入色粉1份，搅拌0.5h混合均匀；
(2)将碳酸甲乙酯加入到搅拌罐中，将熔化的彩色沥青缓慢加入到搅拌罐中并保持不断搅拌，温度控制在40℃，搅拌2h分散均匀，然后加入120号溶剂油并不断搅拌，温度控制在30℃，搅拌1h分散均匀；
(3)将大理石粉加入到分散均匀的溶剂中，常温搅拌混合0.5h混合均匀，制备喷洒型彩色沥青。
实施例5：
与实施例1的区别在于，将20份乙酸乙酯替换为20份120号溶剂油。
实施例6：
与实施例1的区别在于，将50份120号溶剂油替换为50份乙酸乙酯。
实施例7-1至7-4：
与实施例1的区别在于，乙酸乙酯和120号溶剂油总量不变(为70份)，二者质量比分别为1:9(实施例7-1)、9:1(实施例7-2)、0.5:9.5(实施例7-3)、9.5:0.5(实施例7-4)。
实施例8：
与实施例1的区别在于，白云石粉的添加量为35份。
实施例9：
与实施例1的区别在于，白云石粉的添加量为85份。
实施例10：
本实施例提供一种喷洒型彩色沥青，原料组成如下：
喷洒型彩色沥青制备方法：
(1)将减三线抽出油、C5石油树脂加入到沥青改性罐中，升温至130℃搅拌1h混合均匀，然后升温至180℃加入SBS进行剪切，剪切2h，保持温度不变，加入色粉，搅拌1h混合均匀；
(2)将乙酸乙酯加入到搅拌罐中，将熔化的彩色沥青缓慢加入到搅拌罐中并保持不断搅拌，温度控制在10℃，搅拌4h分散均匀，然后加入120号溶剂油并不断搅拌，温度控制在30℃，搅拌2h分散均匀；
(3)将白云石粉加入到分散均匀的溶剂中，常温搅拌混合2h混合均匀，制备喷洒型彩色沥青。
实施例11：
本实施例提供一种喷洒型彩色沥青，原料组成如下：
喷洒型彩色沥青制备方法：
(1)将减三线抽出油、C5石油树脂加入到沥青改性罐中，升温至180℃搅拌0.1h混合均匀，然后升温至190℃加入SBS进行剪切，剪切1h，保持温度不变，加入色粉，搅拌0.5h混合均匀；
(2)将乙酸乙酯加入到搅拌罐中，将熔化的彩色沥青缓慢加入到搅拌罐中并保持不断搅拌，温度控制在50℃，搅拌0.5h分散均匀，然后加入120号溶剂油并不断搅拌，温度控制在30℃，搅拌0.5h分散均匀；
(3)将白云石粉加入到分散均匀的溶剂中，常温搅拌混合0.5h混合均匀，制备喷洒型彩色沥青。
对比例1：
与实施例1的区别在于，将乙酸乙酯和120号溶剂油替换为70份甲苯。
对比例2：
与实施例1的区别在于，减三线抽出油的含量为55份。
对比例3：
与实施例1的区别在于，减三线抽出油的含量为20份。
对比例4：
与实施例1的区别在于，SBS的含量为5份。
对比例5：
与实施例1的区别在于，SBS的含量为25份。
对比例6：
与实施例1的区别在于，C5石油树脂的含量为35份。
对比例7：
与实施例1的区别在于，C5石油树脂的含量为55份。
性能测试
针对上述实施例和对比例得到的喷洒型彩色沥青进行如下测试：
(1)溶解性测试：按照上述实施例和对比例的配方，将软化剂、SBS和增塑剂溶解于相应的溶剂中，用玻璃纤维滤纸过滤，不溶物经洗涤，干燥和称重，计算出溶解度。溶解度计算公式＝(试样质量-不溶物质量)×100/试样质量。
测试结果如表1所示。
表1溶解性测试结果
由表1可知，本发明提供的喷洒型彩色沥青中固体含量能够很好的溶解在溶剂中，以实现喷洒。其中，实施例1的溶解性与对比例1相差不多，但却避免了对比例1中甲苯有毒有害的问题。
通过对比实施例1、5和6可知，当酯类溶剂和烷烃类溶剂搭配使用时(实施例1)，二者协同，能够进一步提高溶解性；通过对比实施例1、7-1至7-4可知，将两种溶剂的比例控制在一定范围之内(实施例1、7-1和7-2)，能够更进一步提高溶解性。
(2)沥青性能测试
将上述实施例和对比例中的软化剂、SBS和增塑剂三种组分按照配比混合，并进行如下测试：
针入度：《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0604-2011；
软化点：《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0606-2011；
延度：《JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》T0605-2011。
测试结果如表2所示。
表2彩色沥青性能指标
由表2可知，本发明提供的沥青同时具有较高的软化点、延展性。与实施例1相比，对比例2-7分别将软化剂、SBS、增塑剂含量调整至优选范围之外，会出现软化点过低或者延度过低，很难均衡软化点和延度这两项指标。由此可知，本发明中各组分的配比十分关键，任一者超出范围均会使性能变差。
(3)喷洒后路面性能测试
耐磨性：参考JTG 3450-2019《公路路基路面现场测试规程》中T0964-2008《摆式仪测试路面摩擦系数方法》；
不透水性：参考GB/T 16777-2008《建筑防水涂料试验方法》中不透水性试验；
粘结性：参考GB/T 16777-2008《建筑防水涂料试验方法》中粘结强度试验；
抗裂性：参考GB/T 16777-2008《建筑防水涂料试验方法》中抗裂性试验。
测试结果如表3所示。
表3路面性能测试结果
由表3可知，本发明提供的沥青喷洒之后具有较高的硬度、耐磨性、防水性、粘结性以及抗裂性能。对比例2-7、实施例8和9中分别将软化剂、SBS、增塑剂以及填充料的含量调整至优选范围之外，会出现耐磨性、耐水性、粘结性或抗裂性变差的问题，由此证明，本发明中填充料，并优化软化剂、SBS、增塑剂以及填充料之间的配比是十分关键的，任一者超出范围均会使性能变差。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
