专利名称：沥青路面稀土改性冷补养护材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，同时还涉及一种该冷补材料的制备方法，该种冷补材新材料方便适用于修补各种不同的道路面层。
背景技术：
稀土就是化学元素周期表中镧系元素-镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等，是典型的金属元素，它们的金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素，而比其他金属元素活泼。稀土元素能形成化学稳定的氧化物、卤化物、硫化物，广泛应用于石油、化工、治金、电子等产业。
随着交通事业的迅猛发展，公路冬季养护问题愈来愈突出。公路养护作业每年11月至次年4月，因气温较低，常规热拌修补措施实施困难，导致这段时期路面产生大面积松散、坑槽不能及时修复。遇到雨雪天气时，使路面积水不断渗入路基，导致路基、路面严重翻浆。同时，病害还引起行车颠簸、震动，对路面产生的冲击荷载是正常荷载的1.5～2倍。在冲击荷载作用下，坑槽很快会连片，致使局部路段大面积损坏，影响国防道路使用寿命及车辆行驶安全。这种恶性循环不但加大了养护作业难度，增大了养护成本，更对部队国防物资的运输造成很大不便。一是路面病害得不到及时修补，致使国防战备物资的运输，尤其是国防科研、尖端精密仪器的运输得不到有效保障，直接影响到我国国防现代化建设及国防交通保障能力。二是沥青路面破损得不到及时修补，导致路面病害继续恶化并引起大面积松散、坑槽、路基路面严重翻浆等现象，致使养护费用逐年递增。据养护部门统计，针对上述问题直接或间接投入的资金占养护总成本的41.8％，严重影响了养护单位全年养护资金的有效运作，导致养护单位承受了较大的资金调度压力。三是对行车安全产生了重大影响。尤其是夜间和雨雪天气行车，因司机不能很好判断道路的使用能力和前方道路存在的安全隐患，导致车辆侧翻、车辆碰撞等交通事故时有发生，对人民的生命和军事物资安全造成了重大影响。四是沥青路面的常规热拌修补方法对施工技术力量、机具、施工环境要求相对较高，原材料的利用率相对较低，不利于战时抢修。
为了解决沥青路面养护难题，保障交通安全及时畅通，迫切需要一种能够随时可以用于路面修补、无污染且其成本低廉的新型养护材料，来解决国防公路沥青路面快速养护这一难题，保证部队物资运送及时畅通。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，该材料具有性能优、成本低、无污染、配方合理的特点，具有广泛的应用前景。
本发明的另一个目的在于提供了一种沥青路面稀土改性冷补养护材料的制备方法，具有方便易行、操作简便、存放长久、修补质量好、性能优、利于环保、成本低等特点。尤其适用于冬季、雨季沥青路面养护，以及抢险抢通时国防沥青路面的恢复等，在国防及国省干线养护工程有广泛应用价值。
中国是举世公认的稀土资源大国，稀土储量和产量均居世界首位，在19个省、市、自治区都发现有稀土矿藏，而且矿物品种齐全，价格低廉，作为改性剂成本低。
沥青路面稀土改性冷补材料作为路面破损修补的新型养护材料，主要是利用稀土中镧、铕、钆元素对沥青材料具有良好的低温增韧性、润滑性、溶融性作用。同时由于稀土原子具有吸收紫外光，减少紫外线对沥青分子的破坏，可改善冷补沥青混合料的抗老化性。沥青路面稀土改性冷补养护材料主要是以中国丰富的稀土资源--稀土及机场清洗飞机发动机后的废煤油、油脂厂菜油下脚料等混合液为冷补溶剂，与沥青、石料拌合制备成低温疏松性好、与石料结合性强、压实性好的冷补沥青混合料。
一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，它由下述质量比制成稀土冷补混合液4.5-6.6％级配后的石料93.4-95.5％所述的稀土冷补混合液配比是沥青77.73-85.36％稀土2.08-2.52％废煤油9.59-15.45％菜油下脚料2.89-4.3％其中所述的石料为LB-10、LB-13、LB-16、LB-19(请见冷补混合料级配表1)；其中所述的稀土为镧、铕或钆。
一种制备沥青路面冷补材料的步骤如下A、将级配后的石料干燥，按LB-10、LB-13、LB-16、LB-19级配料(详见表1)；冷补混合料级配范围 表1
B、将沥青加热至到130℃-140℃；C、将沥青、稀土、废煤油、菜油下脚料混合均匀，得到冷补沥青混合液；D、将冷补沥青混合液和级配后的石料拌和均匀，3-5分钟后得到沥青路面稀土改性冷补养护材料。
该材料疏松性好，与湿料能很好结合，耐低温性强、粘附性强、压实性好、强度高、性能稳定，且材料既可立即运往现场使用，也可成批生产袋装存储待以后使用。常温状态下可储存15天-30天。在使用过程中，即使不使用碾压设备，也能通过行车碾压逐渐密实。本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果1、该冷补材料与国内其他冷补材料相比，主要开发、优选采用了我国丰富的资源——稀土(镧、铕、钆)，以稀土作改性剂，以机场清洗飞机发动机后的废煤油为溶剂，以油脂厂菜油下脚料为稳定剂，与道路沥青、石料拌合制备成低温疏松性好、与石料结合性强、压实性好的沥青路面冷补混合料。
2、该材料可在常温下储存15天-30天，因此可工厂化批量生产，袋装储存，可随用随取，特别适合国防公路紧急抢修，具有独立的知识产权，可避免受国外制约，确保国防安全。该材料具有良好的力学性能(详见表3、表4)和物理性能(详见表2)
物理性能 表2
冷料成型稳定度试验结果表3
冷料初始稳定度试验结果 表4
3、该材料施工简单，使用时不需加热，避免了对环境的污染。对施工环境要求也比较简单，常规热补在低温季节和雨季不能施工，冷补则全年不受气候影响(在-20℃以上温度都可使用)，且修补完毕即可通车，特别适合战时或紧急情况下的突击抢修。
4、本项目对施工技术人员和施工机具要求比较低，不需大型机械，操作简单易行，可有效杜绝交通安全隐患。
5、冷补材料可随用随取，剩余材料下次能够继续使用，材料利用率达100％，综合成本相对热补沥青材料可节省17％(见表5)，能够有效的运作现有的养护资金，在国防道路养护单位承受范围之内。
冷补材料与热补材料经济比较表 表5
6、稀土冷补材料与热补沥青混合料性能及特点对比(详见表6)。
稀土冷补材料与热补沥青混合料性能及特点对比 表6
具体实施方式
实施例1一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，它由下述质量比制成稀土冷补混合液6.2％级配后的石料93.8％所述的稀土冷补混合液的配比为沥青80.1％稀土2.2％废煤油14.1％菜油下脚料3.6％一种沥青路面稀土改性冷补养护材料的制备方法如下A、将石料按LB-10、LB-13、LB-16、LB-19级配筛选以适应不同的沥青面层厚度的使用要求，石料要保持干燥。冷补沥青混合料级配范围见表1B、将道路沥青加热到130℃或133℃或136℃或138℃或140℃。
C、将沥青、稀土、废煤油、油脂厂菜油下脚料混合均匀配制成冷补沥青混合液。
D、取冷补沥青混合液4.5％或4.8％或5％或5.4％或5.7％或5.9％或6.2％或6.4％或6.6％和级配好后的石料95.5％或95.2％、95％或94.8％或94.6％或94.3％或94.1％或93.8％或93.6％拌合均匀，3-5分钟后便得到稀土冷补材料，即可存放袋中存储使用了。
稀土冷补材料的施工工艺如下(1)施工前，应配齐常规修补坑槽所需的一些小型机械和工具，如铁锹、铁镐、扫帚等。压实机具根据实际需要确定是否使用。
(2)施工时，先设置安全标志，划定施工范围后开始作业。将坑挖成方坑，并清理干净，有积水时要排除，然后填上冷材料(略高出路面1mm-2mm)，洒上干石屑，压实即可。
(3)压实时，若在高等级公路路面上修补，建议使用小型压实机具，以提高其平整度。一般道路修补可采用行车碾压方法压实。
冷补材料必须具有良好的疏松性和压实性，两者既矛盾又统一，这是冷补材料配制的难点，而开发优选性能优、成本低的冷补溶剂、稳定剂又是配制技术的关键和难点。冷补沥青混合料的强度形成有3方面因素1、采用合理的配合比，使矿质骨料的级配和沥青、稀土添加剂的用量均达到最佳值，从而使沥青混合料既具有初始疏松性、低温工作性又具有适合的粘聚力和内摩阻力；2、在摊铺后，随着添加剂的挥发，沥青变得越来越稠，沥青混合料间的粘聚力随之提高；3、随着碾压的进行，矿料颗粒之间排列更加紧密有序，其内摩阻力逐渐增大，冷补沥青混合料的初始低温疏松性及后期强度由此而形成。
通过反复试验研究和三年以来的养护应用证明，稀土冷补沥青材料的路用性能可达到传统热补沥青的要求，同时又能弥补热补施工的缺点，可在日常养护的坑槽修补工作中替代热补沥青，尤其是解决冬季施工难题和雨雪天气路面病害修补问题，适合国防公路紧急抢修，确保国防战备物资运输的及时和畅通有重要的意义，同时经济效益、社会效益、国防效益显著。
实施例2
一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，它由下述原料质量比制成稀土冷补混合液6.6％级配后的石料93.4％。
所述的稀土冷补混合液配比是沥青83％稀土2.3％废煤油10.6％菜油下脚料4.1％制备步骤与实施例1相同。
实施例3一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，它下述原料质量比制成稀土冷补混合液5.6％级配后的石料94.4％。
所述的稀土冷补混合液配比是沥青79.8％稀土2.4％废煤油13.9％菜油下脚料3.9％制备步骤与实施例1相同。
实施例4一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，它由下述原料质量比制成稀土冷补混合液5.8％级配后的石料94.2％。
所述的稀土冷补混合液配比是沥青84.4％稀土2.46％废煤油9.6％菜油下脚料3.54％
制备步骤与实施例1相同。
实施例5一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，它由下述原料质量比制成稀土冷补混合液4.8％级配后的石料95.2％。
所述的稀土冷补混合液配比是沥青83.1％稀土2.4％废煤油10.6％菜油下脚料3.9％制备步骤与实施例1相同。
实施例6一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，它由下述原料质量比制成稀土冷补混合液5.33％级配后的石料94.67％。
所述的稀土冷补混合液配比是沥青81.7％稀土2.3％废煤油12.2％菜油下脚料3.8％制备步骤与实施例1相同。
实施例7一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，它由下述原料质量比制成稀土冷补混合液5.842％级配后的石料94.158％。
所述的稀土冷补混合液配比是
沥青81.4％稀土2.2％废煤油12.1％菜油下脚料4.3％制备步骤与实施例1相同。
实施例8一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，它由下述原料质量比制成稀土冷补混合液4.95％级配后的石料95.05％。
所述的稀土冷补混合液配比是沥青81％稀土2.5％废煤油13.6％菜油下脚料2.9％制备步骤与实施例1相同。
实施例9一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，它由下述原料质量比制成稀土冷补混合液6.153％级配后的石料93.847％。
所述的稀土冷补混合液配比是沥青82％稀土2.4％废煤油12.5％菜油下脚料3.1％制备步骤与实施例1相同。
实施例10
一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，它由下述原料质量比制成稀土冷补混合液5.906％级配后的石料94.094％。
所述的稀土冷补混合液配比是沥青83％稀土2.1％废煤油11.1％菜油下脚料3.8％制备步骤与实施例1相同。
实施例11一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，它由下述原料质量比制成稀土冷补混合液5.838％级配后的石料94.462％。
所述的稀土冷补混合液配比是沥青81.5％稀土2.3％废煤油12.5％菜油下脚料3.7％制备步骤与实施例1相同。
实施例12一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，它由下述原料质量比制成稀土冷补混合液5.416％级配后的石料94.584％。
所述的稀土冷补混合液配比是沥青81.2％稀土2.1％废煤油13.3％
菜油下脚料3.4％制备步骤与实施例1相同。
实施例13一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，它由下述原料质量比制成稀土冷补混合液4.5％级配后的石料95.5％。
所述的稀土冷补混合液配比是沥青81.2％稀土2.2％废煤油13.5％菜油下脚料3.1％制备步骤与实施例1相同。
一种沥青路面稀土改性冷补养护材料使用情况如下稀土冷补材料使用状况记录见表8。应用证明见附件。
稀土冷补材料使用状况汇总表8
权利要求
1.一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，其特征在于该材料是由下述原料质量比制成稀土冷补混合液4.5-6.6％级配后的石料93.4-95.5％所述的稀土冷补混合液配比是沥青77.73-85.36％稀土2.08-2.52％废煤油9.59-15.45％菜油下脚料2.89-4.3％所述的稀土为镧、铕或钆。
2.根据权利要求1所述的一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，其特征在于该材料是由下述原料质量比制成稀土冷补混合液6.6％级配后的石料93.4％。所述的稀土冷补混合液配比是沥青83％稀土2.3％废煤油10.6％菜油下脚料4.1％。
3.根据权利要求1所述的一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，其特征在于该材料是由下述原料质量比制成稀土冷补混合液5.6％级配后的石料94.4％。所述的稀土冷补混合液配比是沥青79.8％稀土2.4％废煤油13.9％菜油下脚料3.9％。
4.根据权利要求1所述的一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，其特征在于该材料是由下述原料质量比制成稀土冷补混合液5.8％级配后的石料94.2％。所述的稀土冷补混合液配比是沥青84.4％稀土2.46％废煤油9.60％菜油下脚料3.54％。
5.根据权利要求1所述的一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，其特征在于该材料是由下述原料质量比制成稀土冷补混合液4.8％级配后的石料95.2％。所述的稀土冷补混合液配比是沥青83.1％稀土2.4％废煤油10.6％菜油下脚料3.9％。
6.根据权利要求1所述的一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，其特征在于该材料是由下述原料质量比制成稀土冷补混合液5.33％级配后的石料94.67％。所述的稀土冷补混合液配比是沥青81.7％稀土2.3％废煤油12.2％菜油下脚料3.8％。
7.根据权利要求1所述的一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，其特征在于该材料是由下述原料质量比制成稀土冷补混合液5.842％级配后的石料94.158％。所述的稀土冷补混合液配比是沥青81.4％稀土2.2％废煤油12.1％菜油下脚料4.3％。
8.根据权利要求1所述的一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，其特征在于该材料是由下述原料质量比制成稀土冷补混合液4.95％级配后的石料95.05％。所述的稀土冷补混合液配比是沥青81％稀土2.5％废煤油13.6％菜油下脚料2.9％。
9.根据权利要求1所述的一种沥青路面稀土改性冷补养护材料，其特征在于该材料是由下述原料质量比制成稀土冷补混合液6.153％级配后的石料93.847％。所述的稀土冷补混合液配比是沥青82％稀土2.4％废煤油12.5％菜油下脚料3.1％。
10.一种实现权利要求1所述的一种沥青路面稀土改性冷补养护材料的制备方法，其步骤是A、按LB-10、LB-13、LB-16、LB-19级配石料，将级配后的石料干燥；B、将沥青料加热至130℃-140℃；C、将沥青、稀土、废煤油、菜油下脚料混合均匀，得到冷补沥青混合液；D、将冷补沥青混合液和级配后的石料拌和均匀，3-5分钟后得到沥青路面稀土改性冷补养护材料。
全文摘要
本发明公开了一种沥青路面稀土改性冷补养护材料及制备方法，该材料由沥青、稀土、废煤油、油脂下脚料、级配后的石料按一定比例构成，其方法是将级配后的石料干燥与沥青冷补混合液拌和，制备成稀土改性冷补材料。该方法易行，操作简便，该材料存放时间长，性能优、成本低、无污染。该材料对冬季雨雪天气及战时抢通道路，保障国防物资运输具有显著的经济效益、社会效益、环保效益和战略意义。
文档编号C04B22/04GK101092295SQ20071005222
公开日2007年12月26日 申请日期2007年5月22日 优先权日2007年5月22日
发明者吴开权, 胡兆德, 张军, 王英, 高平, 易小娟, 王辉, 雷洲, 丁庆荣, 鲍玉洪, 张学民, 何宪礼, 李春华, 杨绪逵, 邓德政, 卢勇, 朱玉清 申请人:当阳市公路管理段, 湖北省交通战备办公室