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1、(10)申请公布号 CN 104176985 A (43)申请公布日 2014.12.03 C N 1 0 4 1 7 6 9 8 5 A (21)申请号 201410391877.8 (22)申请日 2014.08.11 C04B 26/26(2006.01) (71)申请人交通运输部公路科学研究所 地址 100088 北京市海淀区西土城路8号 (72)发明人曹东伟 张艳君 李盈富 张海燕 贾晓鹏 (74)专利代理机构北京元本知识产权代理事务 所 11308 代理人秦力军 (54) 发明名称 一种水性聚氨酯乳化沥青混凝土及其制备方 法和用途 (57) 摘要 本发明公开了一种水性聚氨酯乳化沥青。
2、混凝 土，包括原料：矿料、乳化沥青、水性聚氨酯乳液， 所述矿料、水性聚氨酯乳液、乳化沥青的重量之比 为100：1-20：7-20；并公开了该水性聚氨酯乳化 沥青混凝土的制备方法，包括将水性聚氨酯乳液 和乳化沥青混合，搅拌均匀，得到水性聚氨酯改性 乳化沥青；再向矿料中加入水性聚氨酯改性乳化 沥青，搅拌均匀，养护；或者将矿料、乳化沥青、水 性聚氨酯乳液，搅拌均匀，养护。制得的水性聚氨 酯乳化沥青混凝土不仅具有传统冷拌沥青混凝土 的优点，而且具有优良的力学性能和稳定性，路用 性能优异，大大延长了路面使用寿命，养护时间 短，1-3天即可开放交通，可以用于沥青混凝土铺 装材料、沥青路面修补材料、养护的稀。
3、浆封层、微 表处和高速铁路沥青砂浆的制备。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书6页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 (10)申请公布号 CN 104176985 A CN 104176985 A 1/1页 2 1.一种水性聚氨酯乳化沥青混凝土，其特征在于，包括原料：矿料、乳化沥青、水性聚 氨酯乳液，其中，所述矿料、水性聚氨酯乳液和乳化沥青的重量比为100：1-20：7-20。 2.如权利要求1所述的水性聚氨酯乳化沥青混凝土，其特征在于，所述矿料为玄武岩 或石灰岩。 3.如权利要求1所述的水性聚氨酯乳化沥青混凝土，其特征在于，所。
4、述矿料由粗集料 和细集料和填料组成，所述粗集料、细集料和填料的重量比为30-70:30-70:5-10，所述粗集 料的公称粒径为4.75mm，所述细集料的公称粒径为：4.75mm，所述填料的公称粒 径为0.075mm。 4.如权利要求1所述的水性聚氨酯乳化沥青混凝土，其特征在于，所述水性聚氨酯乳 液为水性聚氨酯的乳化液或分散液，其固含量为30-70。 5.如权利要求4所述的水性聚氨酯乳化沥青混凝土，其特征在于，制备所述乳化沥青 包括如下步骤： 1)将水、乳化剂混合，并在55-65下搅拌，充分溶解为均一乳液； 2)将沥青加热至120-160； 3)将加热后的沥青倒入所述均一乳液中进行乳化，乳化时。
5、间为25min； 其中，所述沥青：水：乳化剂的重量比为40-80:25-60:1-3。 6.如权利要求5所述的水性聚氨酯乳化沥青混凝土，其特征在于，所述乳化剂为阴离 子乳化剂、阳离子乳化剂或非离子乳化剂中的一种或多种。 7.如权利要求6所述的水性聚氨酯乳化沥青混凝土，其特征在于，所述乳化剂为 阴离子乳化剂时，步骤1)还包括利用氢氧化钠缓冲液将所述均一乳液的pH值控制在 11.5-12.5；所述乳化剂为阳离子乳化剂时，步骤1)还包括利用盐酸缓冲液将所述均一乳 液的pH值控制在2-3。 8.一种制备如权利要求1-7任一项所述的水性聚氨酯乳化沥青混凝土的方法，其特征 在于，包括如下步骤： 1)将水性。
6、聚氨酯乳液和乳化沥青混合，搅拌均匀，得到水性聚氨酯改性乳化沥青，备 用； 2)向矿料中加入水性聚氨酯改性乳化沥青，搅拌均匀，养护，即得； 其中，步骤1)所述搅拌时间为2-10min； 其中，步骤2)中所述搅拌时间为60-300s。 9.一种制备如权利要求1-7任一所述的水性聚氨酯乳化沥青混凝土的方法，其特征在 于，将矿料、乳化沥青、水性聚氨酯乳液，搅拌均匀，养护，即得； 其中，所述搅拌时间为30-300s。 10.权利要求1-7任一项所述的水性聚氨酯乳化沥青混凝土用于沥青混凝土铺装材 料、沥青路面修补材料、养护的稀浆封层、微表处和高速铁路沥青砂浆的制备。 权 利 要 求 书CN 1041769。
7、85 A 1/6页 3 一种水性聚氨酯乳化沥青混凝土及其制备方法和用途 技术领域 0001 本发明属于道路工程领域，涉及一种乳化沥青混凝土及其制备方法，特别涉及一 种水性聚氨酯乳化沥青混凝土及其制备方法和用途。 背景技术 0002 传统的冷拌沥青混合料能在一定程度上实现常温拌合施工，降低能源消耗，但是 冷拌沥青混合料路用性能较差，无法满足现代路面对沥青材料的要求，只能应用于低质量 的路面铺设或小范围的修补。 0003 水性聚氨酯乳液是指以水作为分散介质，体系中不含或含很少量有机溶剂的聚氨 酯，继承了溶剂型聚氨酯耐低温、耐磨性好、粘附力强等优异性能，同时还具有无污染、安全 可靠、相容性好、易于改。
8、性等优点，已逐步取代溶剂型聚氨酯，广泛应用于涂料、胶粘剂、织 物涂层与整理剂、皮革涂饰剂、纸张表面处理剂和纤维表面处理剂等方面，作为一种乳化沥 青改性剂，具有优良的物化性能，能明显改善乳化沥青的路用性能。 0004 专利CN201110188772.9公开了一种水性聚氨酯环氧树脂改性乳化沥青，是由异 氰酸酯经多元醇扩链后与环氧氯丙烷或环氧树脂反应形成了聚氨酯环氧树脂，辅以聚醚多 元醇乳化剂、助剂和水，形成水性聚氨酯环氧树脂，对乳化沥青进行改性，并采用改性脂肪 胺环氧树脂固化剂进行固化而成，合成过程繁复，影响因素较多，均一性难以保证；同时水 性聚氨酯的含量过低，对强度的贡献不足，专利中也没有对该。
9、材料的应用性能进行评价。 发明内容 0005 本发明的目的是针对上述现有技术中存在的问题，提供一种水性聚氨酯乳化沥 青混凝土及其制备方法和用途，水性聚氨酯与乳化沥青混合后相容性和稳定性较好，与集 料混合后，通过水性聚氨酯的自交联固化作用形成具有空间网状结构的高性能复合材料体 系，起到增强、抗渗和抗化学品作用，可在常温条件下蒸发固化，不产生龟裂。 0006 为实现上述目的，本发明一方面提供一种水性聚氨酯乳化沥青混凝土，包括原料： 矿料、乳化沥青、水性聚氨酯乳液，其中，所述矿料、水性聚氨酯乳液和乳化沥青的重量比为 100：1-20：7-20。 0007 其中，所述矿料为玄武岩或石灰岩。 0008 。
10、特别是，所述矿料由粗集料和细集料和填料组成，所述粗集料、细集料和填料的重 量比为30-70:30-70:5-10，所述粗集料的公称粒径为4.75mm，所述细集料的公称粒径 为：4.75mm，所述填料的公称粒径为0.075mm。 0009 其中，所述水性聚氨酯乳液为水性聚氨酯的乳化液或分散液，其固含量为 30-70。 0010 特别是，所述水性聚氨酯乳液可以是线性分子型聚氨酯乳液或交联型聚氨酯乳 液。 0011 其中，所述乳化沥青的固含量为40-75。 说 明 书CN 104176985 A 2/6页 4 0012 特别是，所述乳化沥青的制备包括制备所述乳化沥青包括如下步骤： 0013 1)将水。
11、、乳化剂混合，并在55-65下搅拌，充分溶解为均一乳液； 0014 2)将沥青加热至120-160； 0015 3)将加热后的沥青倒入所述的均一乳液中进行乳化，乳化时间为25min； 0016 其中，所述沥青：水：乳化剂的重量之比为40-80:25-60:1-3。 0017 尤其是，步骤1)所述乳化剂为阴离子乳化剂、阳离子乳化剂或非离子乳化剂中的 一种或者多种。 0018 多种同极性的乳化剂可以配合使用；非离子乳化剂也可以和阴离子乳化剂或阳离 子乳化剂配合使用。 0019 特别是，所述乳化剂为阴离子乳化剂时，步骤1)还包括利用氢氧化钠缓冲液将所 述均一乳液的pH值控制在11.5-12.5；所述。
12、乳化剂为阳离子乳化剂时，步骤1)还包括利用 盐酸缓冲液将所述均一乳液的pH值控制在2-3。 0020 本发明另一方面提供一种上述水性聚氨酯乳化沥青混凝土的方法，包括如下步 骤： 0021 1)将水性聚氨酯乳液和乳化沥青混合，搅拌均匀，得到水性聚氨酯改性乳化沥青， 备用； 0022 2)向矿料中加入水性聚氨酯改性乳化沥青，搅拌均匀，养护，即得； 0023 其中，步骤1)所述搅拌时间为2-10min； 0024 其中，步骤2)中所述搅拌时间为60-300s。 0025 本发明又一方面提供一种上述水性聚氨酯乳化沥青混凝土的方法，包括：将矿料、 乳化沥青、水性聚氨酯乳液，搅拌均匀，养护，即得； 002。
13、6 其中，所述搅拌时间为30-300s。 0027 本发明所述的水性聚氨酯乳化沥青混凝土可以应用于沥青混凝土铺装材料、沥青 路面修补材料、养护的稀浆封层、微表处和高速铁路沥青砂浆的制备。 0028 与现有技术相比，本发明具有如下优点： 0029 1、本发明首次采用的水性聚氨酯继承了溶剂型聚氨酯耐低温、高耐磨、高弹性、粘 接力强等优异性能，同时还具有无污染、安全可靠、相容性好、易于改性等优点，以水性聚氨 酯制备水性聚氨酯乳液，工艺简单，不含有机溶剂，与乳化沥青相容性及稳定性良好； 0030 2、本发明通过水性聚氨酯的自交联固化作用形成具有空间网状结构的高性能复 合材料体系，在常温环境下即可蒸发固。
14、化，不产生龟裂，无需额外配置和添加固化剂； 0031 3、本发明所制备的水性聚氨酯乳化沥青混凝土，作为冷拌冷铺式沥青混凝土，既 可应用于沥青路面的摊铺或修补，也可应用于冷拌料、稀浆封层、微表处等，生产和施工中 操作简单，应用广泛，不受运输，修补分散等条件的限制，相对于传统的热拌热铺混合料的 热态技术，降低了能源消耗和沥青加热过程中有毒有害气体的排放，实现了节能减排。 0032 4、本发明所制备的水性聚氨酯乳化沥青混凝土，是一种新型路面环保材料，不仅 具有传统冷拌沥青混凝土的优点，而且具有优良的力学性能和稳定性，路用性能优异，大大 延长了路面使用寿命，养护时间短，1-3天即可开放交通。 具体实施。
15、方式 说 明 书CN 104176985 A 3/6页 5 0033 下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而 更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术 人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式 进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。 0034 实施例1 0035 1)制备乳化沥青 0036 按照如下重量配比备料： 0037 沥青 110g 0038 水 90g 0039 十二烷基磺酸钠 4g 0040 将水、十二烷基磺酸钠混合，并在60下搅拌，充分溶解为均一乳液，利用。
16、氢氧化 钠缓冲液将所述乳液的pH控制在12；将沥青加热至140，倒入制得的均一乳液中进行乳 化，乳化时间为4min；制得的乳化沥青的固含量为54。 0041 2)制备水性聚氨酯乳化沥青混凝土 0042 将100g乳化沥青与40g水性聚氨酯乳液混合，使用低速搅拌器充分搅拌5分钟， 制得均一、无粘滞感的棕色混合物，即为水性聚氨酯乳化沥青乳液； 0043 将水性聚氨酯乳化沥青乳液置于拌合锅中，加入1000g矿料，常温下搅拌140s，养 护，即得水性聚氨酯乳化沥青混凝土。 0044 其中，所述矿料为玄武岩；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60:40:8；，所述粗。
17、集料的公称粒径为：4.75mm，所述细集料的公 称粒径为：4.75mm，所述填料的公称粒径为0.075mm。 0045 其中，所述水性聚氨酯乳液为市售线性分子型水性聚氨酯乳液，其固含量为55。 0046 实施例2 0047 1)制备乳化沥青 0048 按照如下重量配比备料： 0049 沥青 160g 0050 水 50g 0051 辛基酚聚氧乙烯醚 2g 0052 将水、辛基酚聚氧乙烯醚混合，并在55下搅拌，充分溶解为均一乳液；将沥青加 热至120，倒入制得的均一乳液中进行乳化，乳化时间为5min；制得的乳化沥青的固含量 为75。 0053 2)制备水性聚氨酯乳化沥青混凝土 0054 将200。
18、g非离子乳化沥青与10g水性聚氨酯乳液混合，使用低速搅拌器充分搅拌10 分钟，制得均一、无粘滞感的棕色混合物，即为水性聚氨酯乳化沥青乳液； 0055 将水性聚氨酯乳化沥青乳液置于拌合锅中，加入1000g矿料，常温下搅拌300s，养 护，即得水性聚氨酯乳化沥青混凝土。 0056 其中，所述矿料为玄武岩；所述集料由粗集料、细集料和填料组成，所述粗集料、细 集料和填料的重量比为50:50:10；，所述粗集料的公称粒径为：4.75mm，所述细集料的公 称粒径为：4.75mm，所述填料的公称粒径为0.075mm。 说 明 书CN 104176985 A 4/6页 6 0057 其中，所述水性聚氨酯乳液为。
19、市售交联型水性聚氨酯乳液，其固含量为70。 0058 实施例3 0059 1)制备乳化沥青 0060 按照如下重量配比备料： 0061 沥青 40g 0062 水 60g 0063 十六烷基三甲基氯化铵 1g 0064 将水、十六烷基三甲基氯化铵混合，并在65下搅拌，充分溶解为均一乳液，利用 盐酸缓冲液将所述乳液的pH控制在3；将沥青加热至160；将加热后的沥青倒入制得的乳 液中进行乳化，乳化时间为3min；制得的乳化沥青的固含量为40。 0065 2)制备水性聚氨酯乳化沥青混凝土 0066 将70g阳离子乳化沥青与200g水性聚氨酯乳液混合，使用低速搅拌器充分搅拌2 分钟，制得均一、无粘滞感。
20、的棕色混合物，即为水性聚氨酯乳化沥青乳液； 0067 将水性聚氨酯乳化沥青乳液置于拌合锅中，加入1000g矿料，常温下搅拌60s，养 护，即得水性聚氨酯乳化沥青混凝土。 0068 其中，所述矿料为石灰岩；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70:30:5；，所述粗集料的公称粒径为：4.75mm，所述细集料的公 称粒径为：4.75mm，所述填料的公称粒径为0.075mm。 0069 其中，所述水性聚氨酯乳液为市售线性分子型水性聚氨酯乳液，其固含量为40。 0070 实施例4 0071 1)制备乳化沥青 0072 按照如下重量配比备料： 0073 沥青 60g 。
21、0074 水 45g 0075 二丁基萘磺酸钠 3g 0076 将水、二丁基萘磺酸钠混合，并在60下搅拌，充分溶解为均一乳液，利用氢氧化 钠缓冲液将所述乳液的pH控制在12；将沥青加热至150，倒入制得的乳液中进行乳化，乳 化时间为2min；制得的乳化沥青的固含量为47。 0077 2)制备水性聚氨酯乳化沥青混凝土 0078 将1000g矿料、70g阳离子乳化沥青和10g水性聚氨酯乳液置于拌合锅中，常温下 搅拌30s，养护，即得； 0079 其中，所述矿料为石灰岩；所述集料由粗集料、细集料和填料组成，所述粗集料、细 集料和填料的重量比为50:30:5；，所述粗集料的公称粒径为：4.75mm，所。
22、述细集料的公 称粒径为：4.75mm，所述填料的公称粒径为0.075mm。 0080 其中，所述水性聚氨酯乳液为市售线性分子型水性聚氨酯乳液，其固含量为50。 0081 实施例5 0082 1)制备乳化沥青 0083 按照如下重量配比备料： 0084 说 明 书CN 104176985 A 5/6页 7 0085 将水、十二烷基硫酸钠和辛基酚聚氧乙烯醚混合，并在60下搅拌，充分溶解为均 一乳液，利用氢氧化钠缓冲液将所述乳液的pH控制在12；将沥青加热至145，倒入制得的 均一乳液中进行乳化，乳化时间为4min；制得的乳化沥青的固含量为55。 0086 2)制备水性聚氨酯乳化沥青混凝土 0087。
23、 将1000g矿料、200g阳离子乳化沥青和200g水性聚氨酯乳液置于拌合锅中，常温 下搅拌300s，养护，即得； 0088 其中，所述矿料为石灰岩；所述集料由粗集料、细集料和填料组成，所述粗集料、细 集料和填料的重量比为70:50:10；，所述粗集料的公称粒径为：4.75mm，所述细集料的公 称粒径为：4.75mm，所述填料的公称粒径为0.075mm。 0089 其中，所述水性聚氨酯乳液为市售交联型水性聚氨酯乳液，其固含量为60。 0090 对照例1 0091 按照实施例1的方法制备乳化沥青，将150g该沥青置于拌合锅中，加入1000g矿 料，常温下搅拌140s，养护，即得冷拌乳化沥青混凝土。
24、。 0092 其中，所述矿料为玄武岩；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50:50:10；，所述粗集料的公称粒径为：4.75mm，所述细集料 的公称粒径为：4.75mm，所述填料的公称粒径为0.075mm。 0093 对照例2 0094 将69g沥青热至165，加入至175的1000g集料，在170下拌合，即得热拌沥 青混凝土。 0095 其中，所述矿料为玄武岩；所述集料由粗集料、细集料和填料组成，所述粗集料、细 集料和填料的重量比为50:50:10；，所述粗集料的公称粒径为：4.75mm，所述细集料 的公称粒径为：4.75mm，所述填料的公称粒径为0.0。
25、75mm。 0096 试验例1 0097 将实施例1-5制备的水性聚氨酯乳化沥青混凝土和对照例1和2制备的乳化沥青 混凝土按照规范公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJE20-2011)成型试件、养护和 进行马歇尔性能测试。测试结果如表1所示。 0098 表1马歇尔性能测试结果 0099 说 明 书CN 104176985 A 6/6页 8 0100 注1：技术要求的依据为公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJE20-2011) T0709 0101 由表1可以看出，对照例1制备的冷拌乳化沥青混凝土稳定度差，各项指标达不 到技术要求，不能用于道路摊铺；实施例1-5制备的水性聚氨酯乳化沥青混。
26、凝土经过水性 聚氨酯的改性作用,其稳定度和动稳定度都提高到对照例1的2倍以上，说明其在高温下 的稳定性显著优于对照例1；并且，由于对照例1中普通沥青混合料的成型车辙板力学强度 差，无法切割出合格的小梁试件，因此无法测量器其最大弯拉应变，而实施例1-5制备的水 性聚氨酯乳化沥青混凝土的最大弯拉应变达到2000以上，满足了路用沥青混合料的技术 要求；实施例1-5的劈裂强度明显高于对照例1及技术要求，则说明本发明制备的水性聚氨 酯乳化沥青混凝土水稳性更好。 0102 对照例2为传统的热拌沥青混凝土，由表1可知，本发明的水性聚氨酯乳化沥青混 凝土的各项指标接近甚至超越了热拌沥青混凝土的指标。 0103 综上，本发明制备的水性聚氨酯乳化沥青混凝土强度大，并具有优良的力学性能 和稳定性，通过水性聚氨酯的改性作用，以冷拌的工艺达到了热拌沥青混凝土的技术效果， 是一种路用性能优异的路面材料，可广泛应用于沥青混凝土铺装材料、沥青路面修补材料、 养护的稀浆封层、微表处和高速铁路沥青砂浆的制备。 说 明 书CN 104176985 A 。