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1、(10)授权公告号 CN 101054470 B (45)授权公告日 2010.05.26 CN 101054470 B *CN101054470B* (21)申请号 200710078508.3 (22)申请日 2007.05.25 C08L 95/00(2006.01) C08K 5/20(2006.01) C08K 5/17(2006.01) C08L 5/00(2006.01) C08L 1/26(2006.01) C08L 33/26(2006.01) C08L 35/00(2006.01) (73)专利权人 重庆师范大学 地址 400047 重庆市沙坪坝区天陈路 12 号 专利权人。
2、 张洪武 (72)发明人 李荣 张洪武 (74)专利代理机构 重庆华科专利事务所 50123 代理人 康海燕 (54) 发明名称 用于高速铁路或轻轨板式无碴轨道 CA 砂浆 中的乳化沥青 (57) 摘要 本发明请求保护一种专门用于高速铁路或轻 轨板式无碴轨道 CA 砂浆中的乳化沥青， 其组成 按重量计为 ： 沥青 38 -55、 阳离子表面活性 剂 3 -20、 非离子表面活性剂 5 -20、 助剂 2.0 -8.0， 其余为水， 本乳化沥青可有效避免 CA砂浆产生离析， 使CA砂浆工作时间适宜， 达到1 小时以上， 给实际施工留下了充分的时间， 使之实 用化。 以本乳化沥青制备的CA砂浆早期。
3、强度可达 到 1.5-2.0MPa， 易于控制 CA 砂浆的含气量、 流动 度、 早期强度、 材料分离度等指标。并且乳化沥青 本身贮存稳定性好， 在 0-40温度下可以贮存至 少 6 个月不产生分层离析， 便于运输和贮存， 也不 会对钢铁设备和混凝土中的钢筋造成腐蚀。 (51)Int.Cl. 审查员 梁振方 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 5 页 CN 101054470 B1/1 页 2 1. 一种用于高速铁路或轻轨板式无碴轨道 CA 砂浆中的乳化沥青， 其组分包括沥青、 表 面活性剂、 助剂、 水 ； 其特征在于所述的表面活性剂为非离子表。
4、面活性剂与阳离子表面活性 剂的复合， 按重量百分比计， 乳化沥青的成分含量为 ： 沥青 38.0 -50.0 ； 阳离子表面活性剂 4.0 -8.0 ； 非离子表面活性剂 6.0 -10.0 ； 助剂 2.0 -7.5 ； 其余为水。 2. 按照权利要求 1 所述的乳化沥青， 其特征在于所述的沥青为天然沥青、 石油沥青或 煤沥青， 其针入度为 4.0-14.0mm。 3. 按照权利要求 1 或 2 所述的乳化沥青， 其特征在于所述的沥青针入度为 6.0-12.0mm。 4. 按照权利要求 1 或 2 所述的乳化沥青， 其特征在于所使用的阳离子表面活性剂为 十二烷基胺、 十四烷基胺、 十六烷基胺。
5、、 十八烷基胺、 椰子油胺、 牛脂胺、 氢化牛脂胺、 氢化牛 脂基丙撑二胺、 油胺、 二十二烷基胺、 大豆油胺、 猪脂基丙撑二胺、 木质素胺、 多乙烯多胺、 十二烷基二甲基苄基氯化铵、 十四烷基二甲基苄基氯化铵、 十六烷基二甲基苄基氯化铵、 十八烷基二甲基苄基氯化铵中的一种或多种。 5. 按照权利要求 4 所述的乳化沥青， 其特征在于所用的非离子表面活性剂为十二酸单 乙醇酰胺、 十二酸二乙醇酰胺、 椰油酸单乙醇酰胺、 椰油酸二乙醇酰胺、 聚氧乙烯山梨醇单 月桂酸酯、 聚氧乙烯山梨醇单油酸酯、 壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。 6. 按照权利要求 1 或 2 所述的乳化沥青， 其特征在于所述的乳。
6、化沥青中的助剂为稳定 剂和添加剂， 按乳化沥青的重量百分比计， 稳定剂的添加量为 0-0.2， 添加剂的添加量为 2.0 -7.8 ； 所述的稳定剂为铵盐、 镁盐、 钙盐、 锶盐和铁盐中的一种或多种 ； 添加剂为阳 离子瓜耳豆胶、 羧甲基纤维素、 羟乙基纤维素、 醇类、 聚马来酸酐、 聚丙烯酰胺中的一种或多 种。 7. 按照权利要求 6 所述的乳化沥青， 其特征在于所述的醇类为碳原子数为 1-20 个的 醇、 各种分子量的聚乙烯醇、 各种分子量的聚乙二醇中的一种或多种。 权 利 要 求 书 CN 101054470 B1/5 页 3 用于高速铁路或轻轨板式无碴轨道 CA 砂浆中的乳化沥青 技术。
7、领域 0001 本发明涉及一种乳化沥青， 主要用于高速铁路板式无碴轨道的 CA 砂浆中， 也可以 用于城市轻轨中。 技术背景 0002 我国正在实施大规模高速铁路计划， 据悉铁道部公布未来五年将新建 2 万公里高 速专用铁路。 高速专用铁路的路基将采用 “无碴轨道” 技术， 现行铁路路基下都有碎石路基， 新的 “无碴轨道” 类似于 “水泥路” ， 不会再有碎石路基。与普通铁路相比， 无碴轨道具有无 飞溅伤害、 高稳定性、 少维修、 寿命长的优点。无碴轨道技术在欧洲、 日本最为成熟， 其特点 是在路基上铺设混凝土底座， 在底座上放置预制的轨道板， 两者之间预留约 5cm 的空隙， 灌 注乳化沥青。
8、水泥沙浆 (CA 砂浆 )， 固化后形成均匀的兼具刚性和弹性的填充垫层。因此乳 化沥青水泥 CA 沙浆的使用对于提高列车高速行驶的安全性和乘坐的舒适性有非常重要的 意义。一般的乳化沥青由于未考虑 CA 砂浆的特殊要求， 不能满足使用需要， 易出现工作时 间短、 砂浆离析等问题。 中国专利虽然公开一些乳化沥青的专利文献， 但均存在一定得问题 ( 见实施例 7-12)。如有一种无碴轨道乳化沥青水泥沙浆， 在经秦沈客运专线进行试铺， 其 实际应用效果仍不理想。 另公开的一种乳化沥青和沥青水泥沙浆， 在成本、 稳定性等方面还 有待提高。 还有一种铁路或者轻轨板式无碴轨道专用乳化沥青， 其乳化剂的比例比。
9、较小， 通 过申请人在其技术方案下进行试验， 无法达到使用要求 ； 同时， 它需要盐酸等调节 pH 值， 容 易对铁桶或者储罐、 槽车等储运设备造成腐蚀， 还需要加增稠剂， 且制备工艺复杂。 0003 总之， 现有制备乳化沥青水泥 CA 沙浆的乳化沥青主要存在着稳定性差、 离子强度 较高， 与水泥体系的相容性差， 使得制备出的乳化沥青水泥 CA 沙浆可工作时间短、 温度适 应范围窄、 易分层、 填充性差等不足， 特别是在稳定性和早期强度等方面没有达到铁道部规 定的无碴轨道乳化沥青水泥 CA 砂浆技术条件。国外虽有类似产品， 但存在价格高、 原料来 源受到限制， 生产工艺复杂等问题。 发明内容 。
10、0004 本发明的目的就是要提供一种专门用于高速铁路或轻轨板式无碴轨道 CA 砂浆中 的乳化沥青， 避免 CA 砂浆产生离析， 可使 CA 砂浆工作时间适宜， 使之实用化。乳化沥青本 身贮存稳定性好， 便于运输和贮存， 也不会对设备造成腐蚀。 0005 本发明所涉及的技术方案是 ： 0006 本发明的乳化沥青组成为 ： ( 按重量计， 以下同 ) 0007 沥青 38.0 -55.0， 最好为 41.0 -50.0 ； 0008 阳 离 子 表 面 活 性 剂 3.0 -20.0 ， 最 好 为 4.0 -18.0 ； 0009 非离子表面活性剂 5.0 -20.0， 最好为 6.0 -18.。
11、0 ； 说 明 书 CN 101054470 B2/5 页 4 0010 助剂 2.0 -8.0， 最好为 2.0 -7.5 ； 0011 其余为水 0012 其中的沥青来源广泛， 可以为天然沥青、 石油沥青、 煤沥青等一切来源的沥青， 最 好是石油沥青， 其针入度为 40-140(1/10mm)， 最好为 60-120(1/10mm)。 0013 由于同一种乳化剂用量不同时， 对沥青材料的性能影响不同。一般道路沥青乳化 生产时， 乳化剂用量约为乳化沥青总重的0.4， 重交沥青乳化时一般为0.81.6。 乳 化剂用量在 1.0以下时， 使沥青延度降低， 当用量大于 1.5时， 使沥青延度提高。。
12、且随着 乳化剂用量的增加， 乳化沥青的黏度会降低， 储存稳定性增强， 破乳时间延长。 所以， 本发明 大大地提高了乳化剂用量。 0014 同时， 本申请经研究发现， 单一乳化剂无法满足 CA 砂浆对沥青乳液的要求， 因为 单一乳化剂有固定的HLB值， 它不能满足复杂的沥青乳化所需要HLB范围。 因此本发明特别 选择了离子型和非离子型两种乳化剂， 按不同的比例进行复配， 形成复合乳化剂。 通过离子 型乳化沥青中的粒子的静电斥力而产生一定的张力， 使沥青乳液的稳定性降低。而当其与 非离子型乳化剂复合使用时， 二者将交替吸附在颗粒表面， 从而大大降低了颗粒之间的静 电张力， 另外非离子乳化剂水化作用。
13、形成的水化层， 对乳液的稳定性也有一定的协同效应， 因此， 复合的乳化剂可以达到了显著优于单一乳化剂的乳化效果。 0015 在具体的表面活性剂选择重， 本发明所用的阳离子表面活性剂选择了十二烷基 胺、 十四烷基胺、 十六烷基胺、 十八烷基胺、 椰子油胺、 牛脂胺、 氢化牛脂胺、 氢化牛脂基丙撑 二胺、 油胺、 二十二烷基胺、 大豆油胺、 1-氨乙基-2-十七烷基咪唑啉-2、 1-氨乙基-2-十七 烷基咪唑啉 -2 盐酸盐、 猪脂基丙撑二胺、 木质素、 多乙烯多胺、 十二烷基二甲基苄基氯化 铵、 十四烷基二甲基苄基氯化铵、 十六烷基二甲基苄基氯化铵、 十八烷基二甲基苄基氯化铵 中的一种或多种。而。
14、本发明对非离子表面活性剂则选择十二酸单乙醇酰胺、 十二酸二乙醇 酰胺、 椰油酸单乙醇酰胺、 椰油酸二乙醇酰胺、 聚氧乙烯山梨醇单月桂酸酯、 聚氧乙烯山梨 醇单油酸酯、 壬基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。 采用上述表面活性剂进行复合， 有利于消 除单用非离子表面活性剂易产生浊点低的问题， 也可以避免单用阳离子表面活性剂产生沥 青颗粒粗大的问题。使用上述复合表面活性剂， 可以缩小油水两者之间的相对密度差值及 粘度的差值， 增强沥青微粒的电势， 易于形成双电层， 增加颗粒之间的相互排斥力， 阻碍沥 青微粒的聚合倾向。 0016 本发明所用的助剂采用稳定剂和添加剂。 0017 稳定剂选用铵盐、 镁盐、 。
15、钙盐、 锶盐和铁盐中的一种或多种， 特别是采用锶盐， 可以 显著增加无机盐化合物可以增加颗粒间双层电效应， 增加颗粒间的相互排斥力， 减缓颗粒 之间的凝聚速度， 提高乳化能力， 改善乳液的稳定性， 增强与骨料的粘附能力及 CA 砂浆早 期强度。 0018 添加剂选用阳离子瓜耳豆胶、 羧甲基纤维素、 羟乙基纤维素、 醇类、 聚马来酸酐、 聚 丙烯酰胺中的一种或多种， 可以加入高分子缔合的添加剂， 形成坚固的胶束， 提高了乳液的 粘度， 改善了 CA 砂浆的材料分离度。 0019 其中所用的醇类添加剂为碳原子数为 1-20 个的醇、 各种分子量的聚乙烯醇、 各种 分子量的聚乙二醇中的一种或多种。 。
16、0020 本发明产品的制备方法是采用常规的制备乳化沥青的方法， 即 ： 取规定重量的沥 说 明 书 CN 101054470 B3/5 页 5 青， 加热至 110-180， 将按规定重量称好的表面活性剂和稳定剂、 添加剂溶于 30-80的 水中， 形成水溶液， 使沥青与表面活性剂和稳定剂、 添加剂的水溶液一起通过乳化设备即可 制得本发明产品。 0021 本发明的技术效果 0022 本发明提出的乳化沥青可以有效避免CA砂浆产生离析， 使CA砂浆工作时间适宜， 达到1小时以上， 给实际施工留下了充分的时间， 使之实用化。 本发明的乳化沥青制备的CA 砂浆早期强度可达到1.5-2.0MPa。 易于。
17、控制CA砂浆的含气量、 流动度、 早期强度、 材料分离 度等指标。并且乳化沥青本身贮存稳定性好， 在 0-40温度下可以贮存至少 6 个月不产生 分层离析， 便于运输和贮存， 也不会对钢铁设备和混凝土中的钢筋造成腐蚀。 0023 本发明产品经在我国首条无碴轨道遂渝铁路实验段的蔡家车站、 湾里头隧道外等 处共计约 3 公里路段实际铺设试用， 取得了良好的效果， 性能符合下列要求 ： ( 中华人民共 和国铁道部 遂渝线板式无碴轨道乳化沥青水泥 CA 砂浆技术条件 ) 0024 筛余物 (1.18mm) 小于 0.1 0025 贮存稳定性 (1 天， 25 ) 小于 1.0 0026 蒸发残留物延度。
18、 (15 ) 大于 100cm 0027 蒸发残留物溶解度 ( 三氯乙烯 ) 大于 97 0028 蒸发残留物含量 58-63 0029 蒸发残留物针入度 (25， 100g) 60-120 具体实施方式 0030 实施例 1( 以重量份计 ) 0031 取 90 号重交道路沥青 50.0 份， 阳离子表面活性剂椰子油胺 4.0 份， 非离子表面活 性剂椰油酸二乙醇酰胺6.0份， 稳定剂氯化锶0.15份， 添加剂聚乙烯醇1.85份， 水38.0份。 将上述的沥青加热至 150， 添加剂聚乙烯醇溶于沸水中， 冷至 60， 将其它成分溶于聚乙 烯醇水溶液中， 形成混合水溶液， 然后使沥青和该水溶液。
19、一同通过乳化设备即可制得乳化 沥青， 产品性质见表 1。 0032 实施例 2( 以重量份计 ) 0033 取 120 号直馏沥青 52.0 份， 阳离子表面活性剂 1- 氨乙基 -2- 十七烷基咪唑啉 -2 盐酸盐 6.5 份， 非离子表面活性剂聚氧乙烯 (20) 山梨醇单油酸酯 (T-80)6.0 份， 稳定剂硫 酸亚铁 0.2 份， 添加剂阳离子瓜耳豆胶 2.0 份， 水 33.3 份。将上述的沥青加热至 150， 添 加剂阳离子瓜耳豆胶溶于 40水中， 将其它成分溶于阳离子瓜耳豆胶水溶液中， 形成混合 水溶液， 然后使沥青和该水溶液一同通过乳化设备即可制得乳化沥青， 产品性质见表 1。。
20、 0034 实施例 3( 以重量份计 ) 0035 取大庆丙烷脱油沥青 48.0 份， 阳离子表面活性剂氢化牛脂基丙撑二胺 5.0 份， 非 离子表面活性剂壬基酚聚氧乙烯醚(20)5.0份， 稳定剂硫酸铵0.1份， 添加剂羟乙基纤维素 2.5 份， 水 39.4 份。将上述的沥青加热至 150， 添加剂羟乙基纤维素溶于 40水中， 将其 它成分溶于羟乙基纤维素水溶液中， 形成混合水溶液， 然后使沥青和该水溶液一同通过乳 化设备即可制得乳化沥青， 产品性质见表 1。 0036 实施例 4( 以重量份计 ) 说 明 书 CN 101054470 B4/5 页 6 0037 取胜利 100 号沥青 。
21、40.0 份， 阳离子表面活性剂十八烷基二甲基苄基氯化铵 8.0 份， 非离子表面活性剂聚氧乙烯山梨醇单月桂酸酯 10.0 份， 稳定剂氯化钙 0.08 份， 添加剂 聚马来酸酐 2.12 份， 水 39.8 份。将上述的沥青加热至 150， 添加剂聚马来酸酐溶于 55 水中， 将其它成分溶于聚马来酸酐水溶液中， 形成混合水溶液， 然后使沥青和该水溶液一同 通过乳化设备即可制得乳化沥青， 产品性质见表 1。 0038 实施例 5( 以重量份计 ) 0039 取胜利 100 号沥青 42.0 份， 阳离子表面活性剂 1- 氨乙基 -2- 十七烷基咪唑啉 -2 盐酸盐 7.0 份， 非离子表面活性。
22、剂十二酸二乙醇酰胺 8.0 份， 稳定剂氯化锶 0.15 份， 添加剂 阳离子瓜耳豆胶 2.85 份， 水 40.0 份。将上述的沥青加热至 150， 添加剂阳离子瓜耳豆胶 溶于 50水中， 将其它成分溶于阳离子瓜耳豆胶水溶液中， 形成混合水溶液， 然后使沥青和 该水溶液一同通过乳化设备即可制得乳化沥青， 产品性质见表 1。 0040 实施例 6( 以重量份计 ) 0041 取胜利 100 号沥青 45.0 份， 阳离子表面活性剂猪脂基丙撑二胺 7.0 份， 非离子表 面活性剂聚氧乙烯山梨醇单月桂酸酯 9.0 份， 稳定剂氯化钙 0.08 份， 添加剂聚乙烯醇 2.42 份， 水 36.5 份。
23、。将上述的沥青加热至 150， 添加剂聚乙烯醇溶于 55水中， 将其它成分溶 于聚乙烯醇水溶液中， 形成混合水溶液， 然后使沥青和该水溶液一同通过乳化设备即可制 得乳化沥青， 产品性质见表 1。 0042 表 1 实施例 1-6 乳化沥青产品的性质 性质实施例 1实施例 2实施例 3实施例 4实施例 5实施例 6性能指标 筛余物， wt0.030.020.050.010.020.06不大于 0.1 0043 以下是本申请人对现有技术进行试验的实施例 ： 0044 实施例 7( 以重量份计 ) 0045 取胜利 90 号沥青 42.0 份， 阳离子表面活性剂硬脂基丙撑二胺 7.0 份， 非离子表。
24、面 活性剂聚氧乙烯山梨醇三油酸酯 8.0 份， 稳定剂氯化钙 0.1 份， 添加剂聚乙烯醇 2.6 份， 水 40.3 份。结果 ： 乳化沥青贮存稳定性 (1 天， 25 ) 达到 2.0， CA 沙浆早期强度为 0.4MPa， 达不到铁道部规定的无碴轨道乳化沥青水泥 CA 砂浆技术条件要求。 0046 实施例 8( 以重量份计 ) 0047 取胜利 90 号沥青 45.0 份， 阳离子表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵 7.0 份， 非离 子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚 9.0 份， 稳定剂氯化铵 0.2 份， 添加剂聚乙烯醇 2.2 份， 水 说 明 书 CN 101054470 B5/5 页 。
25、7 36.6 份。结果 ： 乳化沥青贮存稳定性 (1 天， 25 ) 达到 1.8， CA 沙浆早期强度为 0.5MPa， 达不到铁道部规定的无碴轨道乳化沥青水泥 CA 砂浆技术条件要求。 0048 以上两例表明， 阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的选择现有技术中提到的 一些具体物质， 乳化沥青不能达到无碴轨道乳化沥青水泥 CA 砂浆的技术条件要求。 0049 实施例 9( 以重量份计 ) 0050 取胜利 90 号沥青 55.0 份， 阳离子表面活性剂硬脂基丙撑二胺 0.8 份， 非离子表面 活性剂聚氧乙烯山梨醇三油酸酯 1.2 份， 稳定剂氯化钙 0.2 份， 添加剂聚乙烯醇 0.1 份。
26、， 水 42.7份。 结果 ： 乳化沥青贮存稳定性(1天， 25)达到2.1， CA沙浆早期强度为0.36MPa， 达不到铁道部规定的无碴轨道乳化沥青水泥 CA 砂浆技术条件要求。 0051 实施例 10( 以重量份计 ) 0052 取胜利 90 号沥青 56.0 份， 阳离子表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵 1.0 份， 非离 子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚 2.0 份， 稳定剂氯化铵 0.2 份， 添加剂聚乙烯醇 0.1 份， 水 40.7份。 结果 ： 乳化沥青贮存稳定性(1天， 25)达到1.9， CA沙浆早期强度为0.43MPa， 达不到铁道部规定的无碴轨道乳化沥青水泥 CA 砂浆技术条。
27、件要求。 0053 以上两例表明， 乳化剂用量较小的情况下， 影响乳化沥青的性能。 0054 实施例 11( 以重量份计 ) 0055 取胜利 90 号沥青 56.0 份， 阳离子表面活性剂硬脂基丙撑二胺 5.0 份， 稳定剂氯化 钙 0.2 份， 添加剂聚乙烯醇 0.1 份， 水 38.7 份。结果 ： 乳化沥青贮存稳定性 (1 天， 25 ) 达 到 2.0， CA 沙浆早期强度为 0.4MPa， 达不到铁道部规定的无碴轨道乳化沥青水泥 CA 砂浆 技术条件要求。 0056 实施例 12( 以重量份计 ) 0057 取胜利 90 号沥青 55.0 份， 非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚 5.0 份， 稳定剂氯 化铵 0.2 份， 添加剂聚乙烯醇 0.1 份， 水 39.7 份。结果 ： 乳化沥青贮存稳定性 (1 天， 25 ) 达到 2.2， CA 沙浆早期强度为 0.3MPa， 达不到铁道部规定的无碴轨道乳化沥青水泥 CA 砂 浆技术条件要求。 0058 以上两例表明， 仅使用单独的阳离子表面活性剂或非离子表面活性剂也影响乳化 沥青的性能。 说 明 书 。