CN116789393A - 一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料及其制备方法，其中，按照质量份数，包括粗集料400～600份、细集料400～600份、改性乳化沥青90～160份、矿质填料10～30份和水反应型树脂类破乳剂2～8份；其中，所述水反应型树脂类破乳剂的分子量为100～1000万。本方案提出的一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，在不使用水泥和保证其路用性能的前提下，加快沥青混合料早期强度形成的速度，并解决现有技术中添加有水泥的沥青混合料铺设的路面回收困难的技术问题，以克服现有技术中的不足之处。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，尤其涉及一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料及其制备方法。
背景技术
冷拌冷铺沥青路面技术，相对于热拌热铺沥青路面技术来说，是一项最为节能环保的技术。基于冷拌沥青原料本身的特性，其可在常温下生产、施工，相对于传统的热拌热铺沥青混合料，减少了集料及沥青加热过程中的能耗，从而实现道路建设中的低能耗、排放小、污染轻，其优点为大众及道路工作者所接受。
目前，在道路建设和维修中的冷拌冷铺沥青混合料主要有两大类，一是溶剂型冷拌冷铺沥青混合料，主要是利用不同的溶剂来稀释黏稠沥青，使其达到流动状态，能够在常温下实现拌合和摊铺压实。另一类是乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，主要是利用乳化沥青作为胶结料制备沥青混合料，实现常温下的施工。
由于溶剂型冷拌沥青混合料所采用的溶剂具有挥发性，污染较大，目前主要用在应急修补坑槽方面，很少在道路建设中大面积使用。传统的乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料以乳化沥青为结合料，具有施工方便，能耗低，污染少，施工条件要求低等特优点，但是由于乳化沥青在破乳后残留的水分难以及时地排走，导致由其铺设的沥青路面在110℃养护24h的失水率仅为87％～93％，过量的自由水导致乳化沥青与集料间的粘附性差，使冷拌冷铺沥青混合料早期强度较低，无法满足沥青路面在110℃养护24h的失水率高于98％的使用要求。因此，传统的乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料只能局限地应用于路面的局部修补和表面修补等。另外，传统的乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料中，乳化沥青破乳速度较慢，导致冷拌冷铺沥青混合料形成早期强度的速度也较慢，沥青路面实现开放的时间较长。
现有技术中，为了突破传统乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料的使用局限性，缩短沥青路面实现开放的时间，通常在乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料添加水泥作为固化剂来消耗乳化沥青中的水分，从而提高沥青混合料的早期强度，使其满足沥青路面的开放要求；同时，水泥的添加也可提高乳化沥青中的水分的消耗速度，从而提高早期强度的形成速度，实现沥青路面的尽快开放。但是添加水泥后，乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料会在长期使用过程中变脆，抗开裂性能将下降，导致沥青路面产生裂缝，导致其路用性能下降，无法满足现有沥青路面的使用要求。另外，在沥青混合料中添加水泥，也会令沥青路面的后期回收较为困难，不利于沥青混合料的回收利用。
发明内容
本发明的目的之一在于提出一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，在不使用水泥和保证其路用性能的前提下，加快沥青混合料早期强度形成的速度，并解决现有技术中添加有水泥的沥青混合料铺设的路面回收困难的技术问题，以克服现有技术中的不足之处。
本发明的目的之二在于提出一种上述乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料的制备方法，制备方法简单，操作性强，有利于避免在制备过程中削弱沥青混合料的相关性能，并有利于后期回收利用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，按照质量份数，包括粗集料400～600份、细集料400～600份、改性乳化沥青90～160份、矿质填料10～30份和水反应型树脂类破乳剂2～8份；其中，所述水反应型树脂类破乳剂的分子量为100～1000万。
进一步地，所述水反应型树脂类破乳剂的交联度为0.05～1.0％；
所述水反应型树脂类破乳剂的分子量为200～700万。
进一步地，所述水反应型树脂类破乳剂的吸水倍率为30～100。
进一步地，所述水反应型树脂类破乳剂包括亲水性丙烯类有机化合物、氢氧化钠、水、引发剂和交联剂。
进一步地，所述亲水性丙烯类有机化合物与所述氢氧化钠的质量混合比为(1.5～2)：1；
所述引发剂与所述亲水性丙烯类有机化合物的质量混合比为(2～3)：2000；
所述交联剂与所述亲水性丙烯类有机化合物的质量混合比为(3～5)：4000。
进一步地，所述亲水性丙烯类有机化合物包括丙烯酸和丙烯酰胺中的任意一种或两种的组合；
所述引发剂包括过硫酸钠和过硫酸铵中的任意一种或两种的组合；
所述交联剂为二乙烯苯。
进一步地，按照质量百分比，所述改性乳化沥青的固含量为62～65％；
所述改性乳化沥青包括SBS改性剂，且按照质量百分比，所述SBS改性剂的添加量≥8％；
所述改性乳化沥青包括星型SBS改性沥青或线性SBS改性沥青中的任意一种。
进一步地，所述改性乳化沥青25℃弹性恢复≥95％，60℃复合剪切模量G＊≥10KPa，60℃动力粘度≥4万Pa·s，蒸发残留物的G＊/sinδ≥2.2kPa，临界温度≥88℃。
一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料的制备方法，用于制备上述的乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，包括以下步骤：
A、将粗集料和细集料进行搅拌，得到第一混合集料；
B、将改性乳化沥青和矿质填料加入第一混合集料中进行搅拌，得到第二混合集料；
C、将水反应型树脂类破乳剂加入第二混合集料中进行搅拌，得到乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料；
D、将制得的乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料在常温下压实，并在110℃的温度下养护11～13h。
进一步地，步骤A的搅拌时间为20～40s；步骤B的搅拌时间为50～70s，步骤C的搅拌时间为20～60s，步骤A、B和C的搅拌总时间≥108s。
本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
1、水反应型树脂类破乳剂以改性乳化沥青中水分作为反应剂，与改性乳化沥青中水分之间形成牢固氢键，使改性乳化沥青破乳，粘附在集料的表面形成沥青膜对集料进行包裹和粘结，使沥青混合料粘结形成整体，确保沥青混合料的早期强度，避免了改性乳化沥青破乳后残留的水分不能及时的排出，过量自由水导致乳化沥青与集料间的粘附性差，影响冷拌冷铺沥青混合料早期强度的情况出现；同时，水反应型树脂类破乳剂中在改性乳化沥青破乳的过程中会固化并提供一定的强度，以确保沥青混合料的早期强度。另外，由于水反应型树脂类破乳剂是以改性乳化沥青中水分作为反应剂，其消耗改性乳化沥青中水分速度较快，可加快乳化沥青常温破乳，使沥青混合料在不添加水泥的情况下，提高形成早期强度的速度；除此以外，由于不使用水泥，一方面，有利于后期的回收利用，另一方面，也避免了乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料在长期使用过程中会变脆，抗开裂性能将下降，导致沥青路面产生裂缝，路用性能下降的情况出现。
2、由于沥青混合料的早期强度和早期强度形成的速度受水反应型树脂类破乳剂的影响较大，当采用普通水反应型树脂类破乳剂时，将对改性乳化沥青破乳不足，使得改性乳化沥青无法对集料进行较好地包裹和粘结，早期强度无法得到保证，同时破乳速度也较慢，使得早期强度形成速度缓慢，因此本方案通过对水反应型树脂类破乳剂分子量进行控制，使其分子量达到100～1000万来保证沥青混合料性能。若水反应型树脂类破乳剂的分子量＞1000万，其与改性乳化沥青中水分反应速度过快，使改性乳化沥青无法对集料进行较好地包裹和粘结，导致改性乳化沥青与集料之间粘结性能变差，集料之间的沥青膜厚大大降低，沥青混合料的早期强度下降，无法保证路用性能；若水反应型树脂类破乳剂的分子量＜100万，其与乳化沥青中水分反应速率较慢，无法得到预期的早期强度形成的速度。
3、本技术方案提出的一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料的制备方法，其步骤简单，操作性强，有利于避免在制备过程中削弱沥青混合料的相关性能，并有利于后期回收利用。
具体实施方式
本技术方案提供了一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，按照质量份数，包括粗集料400～600份、细集料400～600份、改性乳化沥青90～160份、矿质填料10～30份和水反应型树脂类破乳剂2～8份；其中，所述水反应型树脂类破乳剂的分子量为100～1000万。
为了在不使用水泥和保证其路用性能的前提下，加快沥青混合料早期强度形成的速度，并解决现有技术中添加有水泥的沥青混合料铺设的路面回收困难的技术问题，本技术方案提出了一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，其原料包括粗集料、细集料、改性乳化沥青、矿质填料和水反应型树脂类破乳剂。
首先，水反应型树脂类破乳剂以改性乳化沥青中水分作为反应剂，与改性乳化沥青中水分之间形成牢固氢键，使改性乳化沥青破乳，粘附在集料的表面形成沥青膜对集料进行包裹和粘结，使沥青混合料粘结形成整体，确保沥青混合料的早期强度，避免了改性乳化沥青破乳后残留的水分不能及时的排出，过量自由水导致乳化沥青与集料间的粘附性差，影响冷拌冷铺沥青混合料早期强度的情况出现；同时，水反应型树脂类破乳剂中在改性乳化沥青破乳的过程中会固化并提供一定的强度，以确保沥青混合料的早期强度。另外，由于水反应型树脂类破乳剂是以改性乳化沥青中水分作为反应剂，其消耗改性乳化沥青中水分速度较快，可加快乳化沥青常温破乳，使沥青混合料在不添加水泥的情况下，提高形成早期强度的速度；除此以外，由于不使用水泥，一方面，有利于后期的回收利用，另一方面，也避免了乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料在长期使用过程中会变脆，抗开裂性能将下降，导致沥青路面产生裂缝，路用性能下降的情况出现。
由于沥青混合料的早期强度和早期强度形成的速度受水反应型树脂类破乳剂的影响较大，当采用普通水反应型树脂类破乳剂时，将对改性乳化沥青破乳不足，使得改性乳化沥青无法对集料进行较好地包裹和粘结，早期强度无法得到保证，同时破乳速度也较慢，使得早期强度形成速度缓慢，因此本方案通过对水反应型树脂类破乳剂分子量进行控制，使其分子量达到100～1000万来保证沥青混合料性能。若水反应型树脂类破乳剂的分子量＞1000万，其与改性乳化沥青中水分反应速度过快，使改性乳化沥青无法对集料进行较好地包裹和粘结，导致改性乳化沥青与集料之间粘结性能变差，集料之间的沥青膜厚大大降低，沥青混合料的早期强度下降，无法保证路用性能；若水反应型树脂类破乳剂的分子量＜100万，其与乳化沥青中水分反应速率较慢，无法得到预期的早期强度形成的速度。
进一步地，本技术方案中沥青混合料还包括粗集料和细集料，沥青混合料中的粗集料和细集料构成骨架结构的关键，粗集料相互嵌挤而成为沥青混合料的骨架，提供支撑沥青混合料的作用，细集料可填充骨架，确保骨架结构的强度和稳定性；同时，粗集料表面粗糙、干燥，并具有较低的吸水率，有利于增加其与改性乳化沥青的粘附性，确保沥青混合料的强度，从而保证其路用性能。
更进一步地，本技术方案中改性乳化沥青除了在水反应型树脂类破乳剂的作用下破乳，粘附在集料的表面形成沥青膜对集料进行包裹，使沥青混合料粘结形成整体，确保沥青混合料的强度外，还能在高低温环境下变形防止沥青混合料发生破坏，进一步保证沥青混合料的路用性能。
另外，在沥青混合料中加入矿质填料，可有效增加沥青膜厚度，从而提高抗老化能力，另外，其与改性乳化沥青结合成沥青胶浆，填充混合料骨架剩余的空隙，起封闭空隙和传递荷载的作用，确保路面具有良好的抗剪切性能和粘结强度，进一步保证沥青混合料的路用性能。
优选地，本技术方案中的矿质填料为矿粉，矿粉因其表面积大，对沥青的吸附能力较强，本方案中采用矿粉作为填料，能有效增加沥青膜厚度，同时提高沥青混合料的强度，更进一步保证沥青混合料的路用性能。
需要说明的是，本技术方案中采用的粗集料可以为辉绿岩碎石，细集料可以为石灰岩机制砂，在此不作限定。
按照质量份数，本方案的沥青混合料包括粗集料400～600份、细集料400～600份、改性乳化沥青90～160份、矿质填料10～30份和水反应型树脂类破乳剂2～8份。
水反应型树脂类破乳剂以改性乳化沥青中的水分为反应剂，通过物化反应使改性乳化沥青常温破乳，确保沥青混合料早期强度，保证其路用性能，同时加速沥青混合料早期强度的形成速度。当水反应型树脂类破乳剂用量的添加量＜2份，改性乳化沥青破乳过慢，使沥青混合料常温成型较慢，影响沥青混合料早期强度形成速度；同时，改性乳化沥青破乳过慢，改性乳化沥青对集料进行裹附力不足，导致集料与改性乳化沥青无法粘接成整体，影响沥青混合料的早期强度，从而导致其路用性能不足；当水反应型树脂类破乳剂的添加量＞8份，改性乳化沥青破乳较快，使改性乳化沥青还未完全对集料裹覆就在集料之间破乳，无法较好地起到粘接集料作用，导致改性乳化沥青与集料之间大量粘附性界面失效，同样影响沥青混合料的早期强度，导致其路用性能不足。
改性乳化沥青主要对集料进行包裹和粘接，使沥青混合料形成整体，确保其早期强度，另外还能在高低温环境下变形防止沥青混合料发生破坏，提升沥青混合料的性能。当改性乳化沥青的添加量＞160份，由于改性乳化沥青量过多，集料之间的沥青膜厚过厚，使集料之间难以挤压成型，影响沥青混合料的早期强度；另外，由于集料之间沥青膜厚度过大，导致沥青混合料抗剪切力不足，同时，也会产生泛油、车辙等病害问题，影响其路用性能；当改性乳化沥青的添加量＜90份，将导致改性乳化沥青对集料裹附力不足，沥青混合料内部粘结强度不够，影响沥青混合料的早期强度，导致其路用性能不足。
粗集料形成骨架结构，起到支撑沥青混合料的作用，因此其添加量限定在400～600份，若粗集料的添加量＞600份，沥青混合料内部空隙变大，在细集料和改性乳化沥青用量保持不变的情况下，裹覆集料的改性乳化沥青变少，严重影响沥青混合料内部集料之间的粘接强度，影响其路用性能；若粗集料的添加量＜400份，沥青混合料混合料中改性乳化沥青和细集料过量，导致沥青混合料内部过于密实，难以形成骨架结构，当用其铺设路面时会产生泛油、推移等病害问题，影响其路用性能。
细集料主要起填充骨架结构以及确保沥青混合料粘结强度的作用，因此其添加量限定在400～600份，若细集料的添加量＞600份，将导致粗集料之间不能形成足够强的骨架嵌挤作用，使沥青混合料的强度和稳定性减弱，同时，也将导致改性乳化沥青和矿质填料组成的沥青胶浆外溢，影响沥青混合料的粘结强度和抗剪切性能，影响其路用性能；若细集料的添加量＜400份，将导致混合料内部空隙过多，无法充分地填充骨架结构，影响骨架结构的强度和稳定性，最终影响沥青混合料的早期强度和抗剪切性能，影响其路用性能。
矿质填料是形成沥青胶浆填充混合料骨架结构空隙的原料之一，当矿质填料的添加量＜10份，其与改性乳化沥青之间不能够形成足够强度的沥青胶浆，粘附性降低，难以将集料粘结在一起，影响沥青混合料的早期强度；当矿质填料的添加量＞30份，同样使集料之间难以挤压成型，影响沥青混合料的早期强度，且集料之间油膜厚度过大，导致沥青混合料抗剪切力不足，同时，也会导致泛油、车辙等病害问题，影响其路用性能。
进一步说明，所述水反应型树脂类破乳剂的交联度为0.05～1.0％；
所述水反应型树脂类破乳剂的分子量为200～700万。
交联度是指聚合物分子链之间通过化学键或物理键相互连接的程度，其决定了水反应型树脂类破乳剂的结构强度和溶胀性能，合适的交联度有助于确保水反应型树脂类破乳剂的破乳功能。若水反应型树脂类破乳剂的交联度＞1.0％，交联点的数目增多，由于交联间距变短，交联点单键的内旋作用逐渐丧失，将极大地限制水反应型树脂类破乳剂破乳功能的实现；若水反应型树脂类破乳剂的交联度＜0.05％，一方面，导致水反应型树脂类破乳剂分子链因为水分子的渗透而膨胀，甚至断裂，影响其破乳功能的实现，另一方面，也将导致水反应型树脂类破乳剂破乳速度过快，造成破乳显著地不均匀，影响沥青混合料的早期强度和早期强度形成的速度，同时也对沥青的抗开裂和抗冲击性等路用性能和耐久性产生影响，因此在本技术方案的一个实施例中，水反应型树脂类破乳剂的交联度为0.05～1.0％，确保沥青混合料的具有较高的早期强度，进一步保障其路用性能，同时提高早期强度形成速度。
在本技术方案的一个优选实施例中，水反应型树脂类破乳剂的分子量为200～700万，从而进一步确保沥青混合料的早期强度，使其保证路用性能；同时，提高早期强度形成的速度。
进一步说明，所述水反应型树脂类破乳剂的吸水倍率为30～100。
吸水倍率指的是单位剂量水反应型树脂类破乳剂可消耗水分量，其反应了水反应型树脂类破乳剂的亲水性能，决定了水反应型树脂类破乳剂的破乳速度。若水反应型树脂类破乳剂的吸水倍率＞100，改性乳化沥青破乳较快，影响改性乳化沥青破乳对集料的裹附性，沥青混合料内部的粘结强度不够，影响沥青混合料的早期强度，影响其路用性能；若水反应型树脂类破乳剂的吸水倍率＜30，其与改性乳化沥青中水分反应速率变慢，将影响早期强度形成的速度，因此在本技术方案的另一个实施例中，水反应型树脂类破乳剂的吸水倍率为30～100，以进一步确保沥青混合料的路用性能及较快的早期强度形成速度。
进一步说明，所述水反应型树脂类破乳剂包括亲水性丙烯类有机化合物、氢氧化钠、水、引发剂和交联剂。
在本技术方案的一个实施例中，水反应型树脂类破乳剂的原料包括亲水性丙烯类有机化合物、氢氧化钠、水、引发剂和交联剂，水作为溶剂对氢氧化钠进行溶解得到氢氧化钠溶液，有助于除去氢氧化钠中的杂质；氢氧化钠与亲水性丙烯类有机化合物发生化学反应，生成丙烯盐，提高亲水性丙烯类有机化合物的亲水性和反应性，有利于亲水性丙烯类有机化合物在引发剂和交联剂的作用下发生聚合反应，生成具有三维网络结构的水反应型树脂类破乳剂，确保水反应型树脂类破乳剂具有预期范围内的分子量、交联度和吸水倍率，以及良好的机械强度和稳定性。若不加氢氧化钠，直接将亲水性丙烯类有机化合物在引发剂和交联剂的作用下进行聚合反应，将导致聚合反应不完全，且聚合反应的速率较慢，同样影响吸水反应型树脂类破乳剂的分子量、交联度和吸水倍率等性能，最终同样影响沥青混合料的路用性能和早期强度形成的速度。
进一步说明，所述亲水性丙烯类有机化合物与所述氢氧化钠的质量混合比为(1.5～2)：1；
所述引发剂与所述亲水性丙烯类有机化合物的质量混合比为(2～3)：2000；
所述交联剂与所述亲水性丙烯类有机化合物的质量混合比为(3～5)：4000。
在本技术方案的一个实施例中，将亲水性丙烯类有机化合物与氢氧化钠的质量混合比优选为(1.5～2)：1，使亲水性丙烯类有机化合物与氢氧化钠反应完全，提高亲水性丙烯类有机化合物的亲水性和反应性。若亲水性丙烯类有机化合物与氢氧化钠的质量混合比＜1.5:1，容易导致溶液中存在未完全反应的氢氧根离子，使溶液的pH值增加，造成反应条件不稳定，难以控制，不利于亲水性丙烯类有机化合物后续的聚合反应影响水反应型树脂类破乳剂的分子量和吸水倍率等性能，最终影响沥青混合料的路用性能和早期强度形成的速度；若亲水性丙烯类有机化合物与氢氧化钠的质量混合比＞2:1，亲水性丙烯类有机化合物未完全反应，存在未被中和的亲水基团，不利于提高亲水性丙烯类有机化合物的亲水性和反应性，将影响水反应型树脂类破乳剂的分子量以及吸水倍率等性能，最终影响沥青混合料的路用性能和早期强度形成的速度。
在本技术方案的另一个实施例中，将引发剂与亲水性丙烯类有机化合物的质量混合比优选为(2～3)：2000，同时，将交联剂与亲水性丙烯类有机化合物的质量混合比优选为(3～5)：4000，确保水反应型树脂类破乳剂具有合适的交联度，从而确保沥青混合料的具有较高的早期强度，进一步保障其路用性能，同时提高早期强度形成速度。若引发剂和交联剂的添加量过少，则容易导致所得到的的水反应型树脂类破乳剂的交联度不足，而交联度决定了水反应型树脂类破乳剂的结构强度和溶胀性能，因此，若引发剂和交联剂添加量过少，将容易导致所得到的水反应型树脂类破乳剂分子链会因为水分子的渗透而溶胀，甚至断裂，使水反应型树脂类破乳剂溶于水，破乳功能将减弱，而破乳功能对沥青混合料的早期强度和早期强度影响较大，因此，引发剂和交联剂添加量过少，也将影响沥青混合料的路用性能和早期强度的形成速度；若引发剂和交联剂添加量过多，容易导致所得到的水反应型树脂类破乳剂的交联度过大，限制水反应型树脂类破乳剂破乳功能的实现，同样也将影响沥青混合料的路用性能和早期强度的形成速度。
进一步说明，所述亲水性丙烯类有机化合物包括丙烯酸和丙烯酰胺中的任意一种或两种的组合；
所述引发剂包括过硫酸钠和过硫酸铵中的任意一种或两种的组合；
所述交联剂为二乙烯苯。
在本技术方案的一个优选实施例中，亲水性丙烯类有机化合物包括丙烯酸和丙烯酰胺中的任意一种或两种的组合，丙烯酸含有亲水基团羧基，丙烯酰胺含有亲水基团酰胺基，赋予利用丙烯类有机化合物经聚合反应得到的水反应型树脂类破乳剂具有较好的亲水性，提高水反应型树脂类破乳剂与改性乳化沥青中水分反应速率，从而提高形成早期强度的速度。
由于过硫酸钠和过硫酸铵具有常温时稳定性好，便于储存，使用方便和安全的特点，因此在本技术方案另一优选实施例中，以过硫酸钠和过硫酸铵中的任意一种或两种的组合作为引发剂，使水反应型树脂类破乳剂交联度满足实际需求，同时，存储和使用方便。
由于不同的交联剂有不同的反应活性和交联效率，因此在本技术方案的另一个优选实施例中，交联剂优选为二乙烯苯，以满足水反应型树脂类破乳剂的交联度要求。
进一步说明，按照质量百分比，所述改性乳化沥青的固含量为62～65％；
所述改性乳化沥青包括SBS改性剂，且按照质量百分比，所述SBS改性剂的添加量≥8％；
所述改性乳化沥青包括星型SBS改性沥青或线性SBS改性沥青中的任意一种。
在本技术方案的一个优选实施例中，按照质量百分比，改性乳化沥青的固含量为62～65％，进一步提高改性乳化沥青的粘弹性能，从而更进一步提高沥青混合料的早期强度，进一步提高其路用性能。若改性沥青的固含量不在此范围，均影响改性乳化沥青的乳化性能、稳定性、粘度和高温性能，从而影响沥青混合料所形成的沥青路面抗车辙、抗开裂等路用性能。
在本技术方案的另一个优选实施例中，改性乳化沥青包括SBS改性剂，且按照质量百分比计算，SBS改性剂的添加量≥8％，更进一步提高沥青混合料的早期强度，进一步提高其路用性能。
优选地，所述改性乳化沥青包括SBS改性剂，且按照质量百分比计算，所述SBS改性剂的添加量≥为10％。
更优选的，在本技术方案的一个实施例中，改性乳化沥青包括星型SBS改性沥青或线性SBS改性沥青中的任意一种，星型SBS改性沥青或线性SBS改性沥青不仅能在常温下粘附在集料的表面形成沥青膜对集料进行包裹和粘结，使沥青混合料粘结形成整体，确保沥青混合料具有较好的早期强度，其还具有优良的粘弹性能，进一步提高沥青混合料的早期强度，从而提高其路用性能。
进一步说明，所述改性乳化沥青25℃弹性恢复≥95％，60℃复合剪切模量G＊≥10KPa，60℃动力粘度≥4万Pa·s，蒸发残留物的G＊/sinδ≥2.2kPa，临界温度≥88℃。
在本技术方案的一个优选实施例中，改性乳化沥青25℃弹性恢复≥95％，60℃复合剪切模量G＊≥10KPa，60℃动力粘度≥4万Pa·s，蒸发残留物的G＊/sinδ≥2.2kPa，临界温度≥88℃，进一步提高沥青混合料的早期强度，进一步提高其路用性能。
一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料的制备方法，用于制备上述乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，包括以下步骤：
A、将粗集料和细集料进行搅拌，得到第一混合集料；
B、将改性乳化沥青和矿质填料加入第一混合集料中进行搅拌，得到第二混合集料；
C、将水反应型树脂类破乳剂加入第二混合集料中进行搅拌，得到乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料；
D、将制得的乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料在常温下压实，并在110℃的温度下养护11～13h。
本技术方案还提出了一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料的制备方法，其步骤简单，操作性强，有利于避免在制备过程中削弱沥青混合料的相关性能，并有利于后期回收利用。另外，将制得的乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料在常温下压实，并在110℃的温度下养护11～13h，失水率为98％以上，即可满足路用性能，实现沥青路面的尽快开放；且本技术方案中沥青混合料铺设的沥青路面在110℃的温度下养护24h失水率为99％以上，而传统的乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料铺设的沥青路面在110℃下养护24h失水率为87％～93％，因此，而本技术方案中沥青混合料铺设的沥青路面早期失水率和失水的速度均高于传统的乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料铺设的沥青路面，沥青混合料中失水率与其强度密切相关，失水率越高，其强度越高，因此本技术方案所得到的的沥青混合料形成的早期强度以及早期强度速度较传统的沥青混合料高，保证其路用性能的前提下，加快沥青混合料早期强度形成的速度。
优选地，步骤A、B和C中，搅拌应该均匀地进行，进一步确保沥青混合料的相关性能。
优选地，步骤C中，将水反应型树脂类破乳剂等速率地加入第二混合集料中进行搅拌，使水反应型树脂类破乳剂和第二混合集料搅拌更均匀，从而使水反应型树脂类破乳剂与与改性乳化沥青反应更均匀，加强改性乳化沥青对第二混合集料的包裹性和粘附性，有利于提高沥青混合料的早期强度，提高其路用性能。
优选地，步骤D中，将制得的乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料在常温下压实，并在110℃的温度下养护12h，确保乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料性能的同时，缩短沥青里面的开放时间。
进一步说明，步骤A的搅拌时间为20～40s；步骤B的搅拌时间为50～70s，步骤C的搅拌时间为20～60s，步骤A、B和C的搅拌总时间≥108s。
在本技术方案的一个优选实施例中，步骤B的搅拌时间为20～40s，使粗集料和细集料分布更均匀，同时，避免过长时间的搅拌导致粗集料在搅拌过程中被过度磨损，棱角性、整体性受损，从而与沥青的粘附性减弱，早期强度受到影响，影响其路用性能。
在本技术方案的另一优选实施例中，步骤C的搅拌时间为50～70s，步骤D的搅拌时间为20～60s，步骤B、C和D的搅拌总时间≥108s，有利于确保沥青混合料的相关性能。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
准备水反应型树脂类破乳剂：水反应型树脂类破乳剂的分子量为100万，交联度为0.05％，吸水倍率为30；
按照质量份数，准备沥青混合料原料：辉绿岩碎石400份、石灰岩机制砂600份、星型SBS改性沥青160份、矿粉10份和水反应型树脂类破乳剂2份，其中，星型SBS改性沥青的固含量为62％，改性剂的添加量为8％，星型SBS改性沥青25℃弹性恢复为95％，60℃复合剪切模量G＊为10KPa，60℃动力粘度为4万Pa·s，蒸发残留物的G＊/sinδ为2.2kPa，临界温度为88℃。
将粗集料和细集料搅拌20s，得到第一混合集料；
将改性乳化沥青和矿质填料加入第一混合集料中搅拌50s，得到第二混合集料；
将水反应型树脂类破乳剂加入第二混合集料中搅拌60s，得到乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料；
将制得的乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料在常温下压实，并在110℃的温度下养护11h。
实施例2
准备水反应型树脂类破乳剂原料：丙烯酸与氢氧化钠的质量混合比为1.5:1，过硫酸钠与丙烯酸的质量混合比为1:1000，二乙烯苯与丙烯酸的质量混合比为3:4000；且水反应型树脂类破乳剂的分子量为500万，交联度为0.5％，吸水倍率为50；
按照质量份数，准备沥青混合料原料：辉绿岩碎石500份、石灰岩机制砂500份、线性SBS改性沥青125份、矿粉20份和水反应型树脂类破乳剂5份，其中，线性SBS改性沥青的固含量为63.5％，改性剂的添加量为10％，线性SBS改性沥青25℃弹性恢复为95％，60℃复合剪切模量G＊为10KPa，60℃动力粘度为4万Pa·s，蒸发残留物的G＊/sinδ为2.2kPa，临界温度为88℃。
将亲水性丙烯类有机化合物、氢氧化钠、水、引发剂和交联剂反应1h得到水反应型树脂类破乳剂；
将粗集料和细集料搅拌30s，得到第一混合集料；
将改性乳化沥青和矿质填料加入第一混合集料中搅拌60s，得到第二混合集料；
将水反应型树脂类破乳剂加入第二混合集料中搅拌20s，得到乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料；
将制得的乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料在常温下压实，并在110℃的温度下养护12h。
实施例3
准备水反应型树脂类破乳剂原料：丙烯酰胺与氢氧化钠的质量混合比为2:1，过硫酸钠与丙烯酰胺的质量混合比为3:2000，二乙烯苯与丙烯酰胺的质量混合比为5:4000；且水反应型树脂类破乳剂的分子量为1000万，交联度为1.00％，吸水倍率为100；
按照质量份数，准备沥青混合料原料：辉绿岩碎石600份、石灰岩机制砂400份、星型SBS改性沥青90份、矿粉30份和水反应型树脂类破乳剂8份，其中，星型SBS改性沥青的固含量为65.5％，改性剂的添加量为10％，星型SBS改性沥青25℃弹性恢复为95％，60℃复合剪切模量G＊为10KPa，60℃动力粘度为4万Pa·s，蒸发残留物的G＊/sinδ为2.2kPa，临界温度为88℃。
将亲水性丙烯类有机化合物、氢氧化钠、水、引发剂和交联剂反应2h得到水反应型树脂类破乳剂；
将粗集料和细集料搅拌40s，得到第一混合集料；
将改性乳化沥青和矿质填料加入第一混合集料中搅拌70s，得到第二混合集料；
将水反应型树脂类破乳剂加入第二混合集料中搅拌40s，得到乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料；
将制得的乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料在常温下压实，并在110℃的温度下养护13h。
对比例1
按照沥青混合料的常规方法制备乳化型沥青混合料I；其中，按照质量份数，乳化型沥青混合料I包括辉绿岩碎石545份、石灰岩机制砂455份、星型SBS改性沥青106份和矿粉16份；将制得的乳化型沥青混合料I在常温下压实，并在110℃的温度下养护12h。
对比例2
按照沥青混合料的常规方法制备乳化型沥青混合料II；其中，按照质量份数，包括辉绿岩碎石540份、石灰岩机制砂460份，星型SBS改性沥青109份、矿粉16份和普通硅酸盐水泥42.5号15份；将制得的乳化型沥青混合料I在常温下压实，并在110℃的温度下养护12h。
将实施例1-3、对比例1和对比例2的沥青混合料进行沥青路面的铺设，其铺设厚度如下表1所示，并对铺设后的沥青路面按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)所规定的标准进行相关性能的测试，其结果如下表1所示。
表1沥青路面的相关性能测试结果
从表1的性能测试结果可以看到，由本技术方案一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料铺设而成的沥青路面在110℃养护12h和24h后失水率均高于传统不含水泥的乳化型沥青混合料I铺设而成的沥青路面以及含水泥的乳化型沥青混合料II铺设而成的沥青路面，且本技术方案沥青混合料铺设而成的沥青路面，在110℃养护12h的失水率高于传统的不含水泥的乳化型沥青混合料I铺设而成的沥青路面在110℃养护24h的失水率，而失水率与沥青路面的强度密切相关，失水率越高，其强度越高，因此本技术方案所得到的的沥青混合料形成的早期强度以及早期强度速度较传统不含水泥乳化型沥青混合料I以及含水泥的乳化型沥青混合料II高。
另外，从表1中可得知，本技术方案所得到的的沥青路面冻融劈裂强度比均高于传统不含水泥的乳化型沥青混合料I铺设而成的沥青路面以及含水泥的乳化型沥青混合料II铺设而成的沥青路面，而冻融劈裂强度比反应沥青路面的开裂性，冻融劈裂强度比越高，抗开裂性能越强，因此本技术方案所得到的的沥青混合料的抗开裂性能强于传统的不含水泥的乳化型沥青混合料I以及含水泥的乳化型沥青混合料II。
同时，从表1中可得知，本技术方案所得到的的沥青路面除了失水率和冻融劈裂强度比以外的其它各项性能测试指标均优异于传统不含水泥的乳化型沥青混合料I铺设而成的的沥青路面的各项性能测试指标，突破了传统的不含水泥的乳化型沥青混合料I的使用局限性，在不使用水泥和保证其路用性能的前提下，加快沥青混合料早期强度形成的速度，并解决沥青混合料铺设的路面回收困难的技术问题，以克服现有技术中的不足之处。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于：按照质量份数，包括粗集料400～600份、细集料400～600份、改性乳化沥青90～160份、矿质填料10～30份和水反应型树脂类破乳剂2～8份；其中，所述水反应型树脂类破乳剂的分子量为100～1000万。
2.根据权利要求1所述的一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于：所述水反应型树脂类破乳剂的交联度为0.05～1.0％；
所述水反应型树脂类破乳剂的分子量为200～700万。
3.根据权利要求1所述的一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于：所述水反应型树脂类破乳剂的吸水倍率为30～100。
4.根据权利要求1所述的一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于：所述水反应型树脂类破乳剂包括亲水性丙烯类有机化合物、氢氧化钠、水、引发剂和交联剂。
5.根据权利要求4所述的一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于：所述亲水性丙烯类有机化合物与所述氢氧化钠的质量混合比为(1.5～2)：1；
所述引发剂与所述亲水性丙烯类有机化合物的质量混合比为(2～3)：2000；
所述交联剂与所述亲水性丙烯类有机化合物的质量混合比为(3～5)：4000。
6.根据权利要求4所述的一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于：所述亲水性丙烯类有机化合物包括丙烯酸和丙烯酰胺中的任意一种或两种的组合；
所述引发剂包括过硫酸钠和过硫酸铵中的任意一种或两种的组合；
所述交联剂为二乙烯苯。
7.根据权利要求1所述的一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于：
按照质量百分比，所述改性乳化沥青的固含量为62～65％；
所述改性乳化沥青包括SBS改性剂，且按照质量百分比，所述SBS改性剂的添加量≥8％；
所述改性乳化沥青包括星型SBS改性沥青或线性SBS改性沥青中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，其特征在于：所述改性乳化沥青25℃弹性恢复≥95％，60℃复合剪切模量G＊≥10KPa，60℃动力粘度≥4万Pa·s，蒸发残留物的G＊/sinδ≥2.2kPa，临界温度≥88℃。
9.一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料的制备方法，其特征在于：用于制备权利要求1～8任意一项所述的乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料，包括以下步骤：
A、将粗集料和细集料进行搅拌，得到第一混合集料；
B、将改性乳化沥青和矿质填料加入第一混合集料中进行搅拌，得到第二混合集料；
C、将水反应型树脂类破乳剂加入第二混合集料中进行搅拌，得到乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料；
D、将制得的乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料在常温下压实，并在110℃的温度下养护11～13h。
10.根据权利要求9所述的一种乳化剂型冷拌冷铺沥青混合料的制备方法，其特征在于：步骤A的搅拌时间为20～40s；步骤B的搅拌时间为50～70s，步骤C的搅拌时间为20～60s，步骤A、B和C的搅拌总时间≥108s。
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