冷补沥青混合料及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及道路的修补材料，特别是冷施工沥青路面材料的沥青混合料和沥青混合料的制造方法。
背景技术
已有的沥青道路用的道路材料主要有热拌沥青混合料和乳化沥青混合料两种。热拌沥青混合料是将石油沥青、矿料、粉料等按一定比例，在工厂内用沥青混合料拌合设备炒拌制成。然后及时将热的热拌沥青混合料运至施工现场，修补沥青道路路面。但整个过程均需要封闭交通。乳化沥青混合料是将乳化沥青、矿料、粉料等按一定比例混合制成乳化沥青混合料，乳化沥青混合料用于修补道路施工后，必须等待乳化沥青混合料中的乳液破乳后，才能开放交通，一般需要等待3～5天。以上两种材料都必须一次性使用完，下次不能再用，施工中如遇下雨，材料被雨淋后便不能使用。此外乳化沥青材料不能用于大面积施工和高等级路面的维护。再者，热拌沥青材料和乳化沥青材料只适合于气温较高的季节施工，而在气温较低的冬季，施工时就很不方便，甚至不能施工。因此，对道路的维护便受到多方面的限制。
【发明内容】
鉴于上述，本发明的目的在于提供一种施工方便、快捷、施工不封闭交通、不污染环境、适宜于各种地理和气温条件、能贮存的制造沥青路面材料的冷补沥青混合料及其制造方法。
本发明的冷补沥青混合料，有以下组成成份及其重量份计的含量：
重油 0.45～3.6
C5或C9石油树脂 0.135～2
C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9或C10溶剂油 0.9～6
丁苯橡胶 0.18～1.6
柴油、煤油或汽油 1.875～7
热塑性丁苯橡胶 0.6～1.6
环烷油 0.1125～0.8
RC-10矿物油 0.0225～0.2
道路石油沥青 22.5～68
矿料 920～970
上述重油：石油的附属产品，具有一定的挥发性和和易性，还具有一定的渗透力，用于来溶胀石油树脂，使其能充分溶胀，易于加工，再加之重油本身含有少量的沥青质，因此能更好地与沥青结合。
上述C5或C9石油树脂：具有一定的延展性和硬度。熔溶的石油树脂具有很强的粘结力，从而使本冷补沥青混合料具有了一定地延伸性、粘结性和强度。
上述C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9或C10溶剂油：是一种分散液，本身具有很强的活动性。常温下易挥发，用于稀释和分解丁苯橡胶，便于本冷补沥青混合料的加工合成。
上述丁苯橡胶：具有强的粘结力，用以提高冷补沥青混合料的延展性。
上述柴油、煤油或汽油：用于分解和溶胀热塑性丁苯橡胶，便于加工，又加之其本身易挥发，使本冷补沥青混合料具有很好的和易性。
上述热塑性丁苯橡胶：是高分子弹性体，具有强的粘结力和弹性，以及塑性，从而使本冷补沥青混合料具有很好的柔和性和柔韧性，增加冷补沥青混合料的变形能力。
上述环烷油：用于破坏热塑性丁苯橡胶和丁苯橡胶的分子结构，使本冷补沥青混合料的分子形成接枝共聚的形体，在外力的作用下，分散剂又脱落，恢复冷补沥青混合料的变形能力。
上述RC-10RC-10矿物油：商品，十六烷值50.2、粘度20℃6.7秒、灰分0.923％、闪点闭口66℃、含硫0.19％、酸度6.5、凝点-10℃、实际胶质68。作稳定剂，使各组成的分子结构保持一定时期的稳定作用，从而使本冷补沥青混合料具有相当长的贮存时间。
上述道路石油沥青：具有极强的粘结性，在制造沥青路面材料时起粘结矿料的作用，同时赋予冷补混合料的针入度、延度、软化点等技术特性。道路石油沥青按JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中“道路石油沥青技术”要求。
上述矿料：沥青路面材料的骨料。按JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的“沥青混合料矿料级配及沥青用量范围(方孔筛)”要求。
本发明的冷补沥青混合料的各组份本身溶溶参数接近，其相溶性好，因此即使按任意比例相混，也能形成均相体，使各组成特性相互补充，从而改善冷补沥青混合料的特性，而具有高温稳定性、低温抗裂性、抗水害性强。
上述各组份含量范围经实验获得，此外还根据如下的考虑，重油的含量影响冷补沥青混合料的和易性，但太多会使混合料没有粘结力；C5或C9石油树脂，丁苯橡胶和热塑性丁苯橡胶的含量影响混合料的粘结力和强度，但太多会降低混合料的和易性，太少会降低混合料的粘结力；C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9或C10溶剂油，柴油、煤油或汽油的作用是改变混合料和易性和生产周期，因混合料内各组成有相对的溶解度指标，过多过少均会产生不利的因素，还会降低混合料的强度和粘结力。环烷油的含量取决于热塑性丁苯橡胶含量。RC-10矿物油的含量应使各组成的结构在一定程度上保持平衡，因此，不宜过多。
本发明的冷补沥青混合料的性能试验：
1、初始稳定度试验：将冷拌沥青混合料在室温下(25±1℃)，按照JTJ052-2000(JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》)中T0702沥青混合料试件成型方法成型试件，然后在室温下养生48小时后脱模，再将试件置于15℃水温中保温30分钟，测定马歇尔稳定度。
2、残留稳定度试验：按JTJ052-2000中T0702沥青混合料试件成型方法，在室温下成型试件二组，然后在室温下养生24小时后脱模，脱模后将一组试件置于15℃水温中保温30分钟，测定马歇尔稳定度R1；另一组试件置于15℃水溶中保温48小时，然后测定马歇尔稳定度R2，则残留稳定度RS＝R2/R1×100％。
3、成型稳定度试验：将冷拌沥青混合料置于150℃±1℃烘箱中烘5小时，然后按照JTJ052-2000中T0702沥青混合料试件成型方法，成型试件，并进行标准的马歇尔试验。
按上述规范试验，获得本冷补沥青混合料的性能指标如下表： 项目 性能指标 M-1 K-1 初始稳定度，KN ＞2.5 ＞1.2 残留稳定度，％ ＞70 ＞60 成型稳定度，KN ＞5.0 ＞3.0
表中：M-1：表示密级配混合料。K-1：表示开级配混合料。KN：计量单位，千牛顿。
本发明的上述冷补沥青混合料的制造方法，有以下顺序的工艺步骤：
(1)制备预聚体A 将重油送入反应釜中加热升温至70～90℃时，加入C5或C9石油树脂，继续升温，当温度升至80～100℃时，启动高速剪切设备剪切混炼30～50分钟，制得预聚体A；
(2)制备预聚体B 将C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9或C10溶剂油送入反应釜中升温至40～50℃时，加入丁苯橡胶，继续升温至70～80℃，启动高速剪切设备剪切分散，制得预聚体B；
(3)制备预聚体C 将柴油、煤油或汽油送入反应釜中，升温至30～50℃时，加入热塑性丁苯橡胶，恒热20～40分钟后，启动管线式高速剪切设备进行剪切，同时继续升温，升温至80～90℃时加入环烷油，恒温研磨20～40分钟，制得预聚体C；
(4)制备冷补添加剂 将上述预聚体A、预聚体B、预聚体C的混合物送入反应釜中，搅拌20～30分钟，加入RC-10矿物油，在90～100℃的条件下，启动胶体磨研磨10～15分钟，制得冷补添加剂；
(5)制备冷补沥青结合料 将上述冷补沥青添加剂送入反应釜中，升温至70～90℃时，加入120～140℃的道路石油沥青，启动高速混炼研磨设备，剪切30～45分钟，制得冷补沥青结合料；
(6)将上述冷补沥青结合料在100～130℃溶化，然后喷入到搅拌机中，与50～70℃的矿料拌和，制成冷补沥青混合料。
本发明的冷补沥青混合料的制造工艺，在制备预聚体A、预聚体B、预聚体C、冷补添加剂时，根据热力学理论，首先加热升温，降低各组份分子间的约束力，然后采用高速剪切、混炼、均化和胶体研磨的外力，将各组份的原有分子撒裂，并使各组份的分子充分接触，相互扩散而形成性能优良的共混物，加入作稳定剂的RC-10矿物油，形成具有稳定的新的接枝共聚分子结构的冷补添加剂，加入道路石油沥青制得冷补沥青结合料，再加入矿料制成本冷补沥青混合料。从而将修补道路路面的传统的热施工工艺，改变为冷施工工艺。
使用本发明的冷补沥青混合料，在进行道路修补施工时，首先清理坑槽，将坑槽内的杂物、积水以及坑槽四周松动的部分清除干净，然后将冷补沥青混合料置于待修处，摊平后随即通车，利用车流的轮压碾压成型。
本发明与现有技术相比较，具有如下的明显优点和显著效果。
一、本发明的冷补沥青混合料具有优良的高温稳定性、低温抗裂性、抗水害性，很强的耐磨能力、高温不软化、低温不脆裂的特点。适宜于修补不同地理条件、气温高于-30℃气候条件地区的道路路面，适用范围广。
二、本发明的冷补沥青混合料无须采用加热后的热施工工艺，能在高于-30℃气候条件下直接进行冷施工，具有使用方便、施工无环境污染、施工快捷、无需封闭交通的优点。
三、本发明的冷补沥青混合料在施工时可以根据需求量的大小用料，多取的量可以再用，从而达到无材料浪费的特点。
四、本发明的冷补沥青混合料具有存贮时间长的优点，通常根据要求贮存时间要求可配制能贮半年至两年的各种路面材料。
五、本发明的冷补沥青混合料的制造方法，采用在加热下的高速剪切、混炼、均化和胶体研磨工艺，搅拌工艺，采用现有设备，制造容易。
本发明的冷补沥青混合料，能根据各种道路的要求，制备多种冷补沥青混合料K-1、M-1，如沥青混凝土路面维护材料、水泥混凝土路面维护材料。
下面，再用实施例及其附图对本发明作进一步地说明。
【具体实施方式】
实施例
本发明的冷补沥青混合料的组成成份及其重量份计的含量如下表：
矿料，按JTJ052-2000(交)沥青混合料矿料级配及沥青用量范围(方孔筛)，矿料的级别有粗粒AC-30I、II，AC-25I、II，中粒AC-20I、II，AC-16I，II，细粒AC-13I、II，AC-10I、II，砂粒AC-5I、II；特粗AM-40，粗粒AM-30、AM-25，中粒AM-20、AM-16，细粒AM-13、AM-10。
本发明的冷补沥青混合料的制造方法如下：
实施例4、5、9的制造方法：
(1)制备预聚体A：
将重油加入到带夹套的不锈钢反应釜中，加热升温至75～85℃时，加入C5或C9石油树脂，继续升温，当温度升至85～95℃时，启动高速混炼机，在反应釜中剪切混炼20～40分钟，制得预聚体A。
(2)制备预聚体B：
将C4、C5、或C9溶剂油加入到密闭的搪瓷反应釜中升温至40～50℃时，加入丁苯橡胶，继续升温至70～80℃，启动高速剪切机，在反应釜中剪切分散，制得预聚体B。
(3)制备预聚体C：
将柴油或汽油加入到密闭的不锈钢反应釜中，升温至30～50℃时，加入热塑性丁苯橡胶，恒热20～40分钟后，启动管线式高速剪切机在反应釜中进行剪切，同时继续升温，至80～90℃时加入环烷油，恒温研磨20～30分钟，制得预聚体C。
(4)制备冷补添加剂：
将上述预聚体A、预聚体B、预聚体C的混合物加入到带夹套不锈钢反应釜中，反复搅拌20～30分钟，加入RC-10矿物油，在90～100℃的条件下，启动胶体磨研磨10～15分钟，制成冷补添加剂。
(5)制备冷补沥青结合料 将上述冷补沥青添加剂加入到不锈钢反应釜中，升温至70～90℃时，加入120～140℃的道路石油沥青，启动高速混炼研磨机，高速剪切30～45分钟，制成冷补沥青结合料。
(6)将上述冷补沥青结合料在100-130℃之间溶化，然后喷入到普通沥青搅拌机或强力搅拌机中，与50～70℃的矿料直接拌和，即制成本发明的冷补沥青混合料。
实施例3、7、8、10的制造方法：
(1)制备预聚体A：
将重油加入到带夹套的不锈钢反应釜中，加热升温至75～85℃时，加入C5或C9石油树脂，继续升温，当温度升至95～100℃时，启动高速混炼机，在反应釜中剪切混炼25～35分钟，制得预聚体A。
(2)制备预聚体B：
将C3、C7、C8或C10溶剂油加入到密闭的搪瓷反应釜中升温至40～50℃时，加入丁苯橡胶，继续升温至70～80℃，启动高速剪切机，在反应釜中剪切分散，制得预聚体B。
(3)制备预聚体C：
将柴油或汽油加入到密闭的不锈钢反应釜中，升温至30～50℃时，加入热塑性丁苯橡胶，恒热30～40分钟后，启动管线式高速剪切机在反应釜中进行剪切，同时继续升温，至80～90℃时加入环烷油，恒温研磨30～40分钟，制得预聚体C。
(4)制备冷补添加剂：
将上述预聚体A、预聚体B、预聚体C的混合物加入到带夹套不锈钢反应釜中，反复搅拌20～30分钟，加入RC-10矿物油，在90～95℃的条件下，启动胶体磨研磨10～15分钟，制成冷补添加剂。
(5)制备冷补沥青结合料 将上述冷补沥青添加剂加入到不锈钢反应釜中，升温至70～90℃时，加入120～140℃的道路石油沥青，启动高速混炼研磨机，高速剪切30～45分钟，制成冷补沥青结合料。
(6)将上述冷补沥青结合料在100-130℃之间溶化，然后喷入到普通沥青搅拌机或强力搅拌机中，与50～70℃的矿料直接拌和，即制成本发明的冷补沥青混合料。
实施例1、2、6的制造方法：
(1)制备预聚体A：
将重油加入到带夹套的不锈钢反应釜中，加热升温至85～95℃时，加入C5或C9石油树脂，继续升温，当温度升至70～80℃时，启动高速混炼机，在反应釜中剪切混炼30～40分钟，制得预聚体A。
(2)制备预聚体B：
将C1、C2、或C6溶剂油加入到密闭的搪瓷反应釜中升温至40～50℃时，加入丁苯橡胶，继续升温至70～80℃，启动高速剪切机，在反应釜中剪切分散，制得预聚体B。
(3)制备预聚体C：
将柴油或汽油加入到密闭的不锈钢反应釜中，升温至30～50℃时，加入热塑性丁苯橡胶，恒热20～40分钟后，启动管线式高速剪切机在反应釜中进行剪切，同时继续升温，至80～90℃时加入环烷油，恒温研磨25～35分钟，制得预聚体C。
(4)制备冷补添加剂：
将上述预聚体A、预聚体B、预聚体C的混合物加入到带夹套不锈钢反应釜中，反复搅拌20～30分钟，加入RC-10矿物油，在90～100℃的条件下，启动胶体磨研磨10～15分钟，制成冷补添加剂。
(5)制备冷补沥青结合料 将上述冷补沥青添加剂加入到不锈钢反应釜中，升温至70～90℃时，加入120～140℃的道路石油沥青，启动高速混炼研磨机，高速剪切30～45分钟，制成冷补沥青结合料。
(6)将上述冷补沥青结合料在100-130℃之间溶化，然后喷入到普通沥青搅拌机或强力搅拌机中，与50～70℃的矿料直接拌和，即制成本发明的冷补沥青混合料。