本发明专利技术涉及适用于铺路应用的沥青质组合物，其包含性能等级沥青的沥青乳液，基本上没有挥发性溶剂并且通过利用所选的乳化剂控制温度依赖性的界面流变学来实现的。本发明专利技术沥青质的铺路组合物适于建构具有改善的压实密度的承载路面，这类似于或优于在常规的热混沥青铺路组合物中所获得的那些。本发明专利技术沥青质组合物的固化速率高于冷混沥青乳液型铺路组合物的固化速率，并且至少等于热混沥青铺路组合物的固化速率。另外，本发明专利技术沥青质组合物以与热混沥青铺路组合物可比的速率和以比冷混沥青铺路组合物更快的速率形成了粘合强度和承载强度性能。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利申请为2007年4月16日提交的共同待审的和通常指定的 美国申请序号第11/735,669的部分继续，其为2006年7月17日提交 的美国申请序号第11/475,931的部分继续，其为2005年1月27日提 交的PCT申请第PCT/US2005/002916的继续，其要求2004年2月18 日提交的美国临时申请序号第60/545,713的优先权。
技术介绍
冷混铺路组合物是通过在环境温度(即温度小于约40° C) 混合沥青乳液与集料来制备的。然而，某些问题通常与使用这样的其 中不存在溶剂的组合物有关。例如，当在建构承载的路面中使用緩慢 凝固(setting)的沥青乳液时，路面緩慢地固化并且形成胜任支撑繁忙运 输和抵抗水分侵蚀的足够的强度值。然而，使用快速凝固的沥青乳液 常常导致在处理和压实期间乳液的过早破碎(这导致形成高空气空 隙)。已经使用各种方法试图促进由沥青乳液制备的沥青冷混 物的强度形成。许多这些方法主要依赖于改变乳液或整个体系的pH 值以便引发或促进乳液的破碎和聚结。Knapp的美国专利4,008,096(其 引入本文作为参考)是这种方法的典范，其教导了注入pH改变剂以便 引发乳液聚结。然而，这些方法可能受困于缺乏控制改变pH的化学作用 的时限。在任何涉及沥青乳液的建构过程中，沥青乳液的过早破碎或 聚结不利地影响在制备、处理、运输和其它终端用途应用操作中的性 能。过早破碎的乳液常常不能充分地涂覆集料并且通常导致高粘度沥 青-集料混合物，这对于从卡车卸料来说是麻烦的，可能过度地粘附到 铺路设备，并且可能难于压实到所需要的路面密度。因此，无法有效 地控制改变pH的化学作用的时限通常导致沥青乳液的过早破裂和一 串if关的对混合加工和面应用的不期望的影响。已经尝试控制沥青乳液中的改变pH的化学作用的启动。 美国专利5，256,195教导了使用阴离子油包水乳液的乳液(其包含在水相中的破碎剂)，以及以主要混合和涂覆乳液形式的緩慢凝固的阳离子乳液。当压实机械作用时，油包水乳液破裂从而将碱性水相暴露于阳离子混合乳液，由此改变体系的pH值并且引发破乳。本领域技术人员认识到使用矿物油及其他溶剂(即，所谓的"沥青稀释油(cutterstocks)"可以导致可压实性的改进。然而，使用沥青稀释油还可能导致在被压实的路面的早期压缩强度的降低。低达按乳液重量计的0.1%的沥青稀释油的剂量常常降低了被压实的路面的压缩强度，直到沥青稀释油已经蒸发到大气。通过使用快速凝固(或喷雾等级)或迅速凝固的乳化剂来配制和制备快速破碎的沥青乳液通常是已知的，如公开在美国专利4，338，136中。然而，这种特性的方法具有两个缺点，这使得它们不适合于建构承载的沥青路面，其显示出完全的集料涂覆，实地压实到所需的密度，和迅速地形成强度。首先，在环境温度快速凝固的乳液没有充分地涂覆通常用于构建密级配的、承载的路面中的密级配集料，因为这样的快速凝固乳液往往当与矿物集料表面接触时立即破碎。术语"快速凝固"是这样的乳液的限定性特征(即，当与矿物集料接触时它们立刻破裂并且释放水)。其次，在环境温度，快速凝固乳液的立即破碎产生了具有高粘度的混合物。无法充分压实导致低密度路面，其由于变形、分解和/或水穴形成(由于水通过低密度层进入路基(base ),其中支撑路面层劣化)而在交通压力下损坏。美国专利5,743,950公开了一种用于制备沥青质组合物的方法，其包括将具有小于50的针入度的硬沥青结合料(binder)添加到集料和非乳化的软沥青结合料组分的混合物中。硬结合料组分定义为针入度小于200的结合料组分，如通过ASTMD5在25°C下测量的。软结合料组分定义为针入度大于700(如通过ASTM D5在25°C下测量的)或粘度小于300mPa.s的结合料组分。为获得具有用于承载的应用的期望的可使用性的沥青质组合物，集料必须完全被涂覆(即混合)以软结合料，然后添加硬结合料。沥青质组合物必须包括硬沥青结合料和软沥青结合料。首先，集料与软沥青混合以便确保被软沥青完全表面涂覆。然后，硬沥青被添加到集料和软沥青的混合物(即，表面涂覆以软幼青的集料)以便赋予用于承载应用的刚度和其他期望性能。硬沥青可以以粉末或者乳液的形式添加到软结合料和集料的混合物中，10即，集料必须用软结合料预处理，然后与硬结合料混合。生产沥青质组合物的这种方法需要在与硬结合料混合前的集料与软结合料的预处理；因此用于生产沥青质组合物的设备和工艺必须被设计以便允许集料的预处理。由于类似原因，在环境温度下，快速凝固乳液不适用于生产承载的沥青铺路组合物。使用除乳液中存在的水以外的大量的水来促进用快速凝固乳液涂覆集料，在承载的路面的制造中不是可行的技术。首先，承载的路面比以前提及的浆料密封涂层和微表面厚很多。较厚的承载的路面必须被压实以便使混合物致密，因为不足的密度可能导致承载的路面由于变形、分解和水穴形成造成的快速损坏。大量的水阻碍了在厚的承载的路面中压实到所需要的密度，因为水是不可压缩的。此外，当由于高剪切速率事件如压实造成应力时，快速凝固乳液形成高粘度。如美国专利4,462,840和5,085,704中公开的，通常需要緩凝剂以便使快速凝固乳液体系的破碎变慢，使得材料可以被处理并且置于预定建构表面上，然后形成这样的内聚强度，使得它们不流动或不能被散布。緩慢凝固乳化剂通常用于在环境温度生产基于乳液的用于承载的路面的铺路组合物。緩慢凝固乳化剂产生了沥青乳液，其需要很少的水或者不需要水而获得集料表面的完全涂覆。此外，乳液的緩慢凝固性质产生了具有受控聚结速率的铺路组合物，使得铺路混合物在粘度上没有增加到其中其不适于处理、运输或压实的程度。使用高致密、高细分的集料级配，在压实前或在压实期间緩慢凝固乳液没有破碎，由此使得混合物易于在环境温度压实。然而，使用緩慢凝固沥青乳液在环境温度下制备的铺路组合物非常緩慢地形成粘合力以及固化至足以承受繁忙运输应力的强度。与冷混铺路组合物不同，热混铺路组合物不包含沥青乳液，而是通过在升高温度下(通常超过140° C)混合非乳化沥青与集料来制备的。两种最常见的热混设备，鼓式混合装置和间歇式装置，在转炉中加热集料至非常高的温度以便驱散全部吸附到集料上的水，以及全部吸收在集料的表面孔中的水。需要水的定量去除(l)以便确保完全集料涂覆，和(2)确保集料和沥青的最终的热混合物在最终的铺路层中显示出没有水分敏感性， 一旦其被运输、铺设和压实的话。在常规热混操作中生产的干热集料与沥青(其预先通过加热到远远超过其熔点的温度而被液化)混合以产生在工业中被称为"热混沥青，，的东西。热混沥青通常必须在超过约160。 C的温度下被生产、铺设和压实，因为热混沥青的可压实性取决于温度。如果该混合物冷却，沥青粘度增加并且混合物不能被压实到设计密度(称为空气空隙百分比)。当热沥青-集料混合物冷却到低于约85° C的温度，混合物的处理、放置和压实变得非常困难并且设计密度(空气空隙)不能被实现。因此，本专利技术的目标是公开一种生产沥青质组合物的方法。本专利技术的另 一 目标是提供适用于铺路应用的沥青质组合物，其基本上没有挥发性溶剂。本专利技术的另一目的是，提供沥青质铺路组合物，其显示基本上完全集料涂覆和实地压实到所需密度本文档来自技高网...
【技术保护点】
沥青质组合物，包括： （ａ）用量为该沥青质组合物总重的约２％～约１０％的无溶剂的沥青乳液，其中该乳液包括： （ｉ）用量为该沥青乳液总重的约５０％～约７５％的沥青， （ｉｉ）用量为该沥青乳液总重的约０．０５％～约２％的乳化剂 包，其在温度２６℃和小于０．１ｗｔ％的含水浓度下沥青与水之间的界面张力小于４０达因／ｃｍ， （ｉｉ）用量为补足该乳液的量的水；和 （ｂ）用量为该沥青质组合物总重的约９０％～约９８％的集料；和 其中沥青质组合物不存在具有大于 ２２０ｄｍｍ的针入度的沥青，如在２５℃根据ＡＳＴＭ标准方法Ｄ５测定的。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：E克鲁斯，T吉拉多，I杰克，
申请(专利权)人：米德韦斯瓦科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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