沥青混合物改良剂、改良型沥青铺路混合物、其制备过程、其在铺设路面的用途、铺设路面和制备沥青混合物改良剂的系统的制作方法

1.本发明是指一种沥青混合物改良剂，作为添加剂用于改良型沥青铺路混合物。本发明还涉及一种改良型沥青混合物及其制备过程，其中所述组合物是一种沥青铺路组合物，用于铺设路面。


背景技术：

2.由沥青制成的铺路组合物可以在一个将集料和沥青混合并加热成复合混合物的工厂中制备。沥青厂可以是固定厂，也可以是移动搅拌厂。热沥青混合物在沥青厂中的制备温度一般在130℃至180℃之间。
3.现有技术中已知的几种可用作热沥青混合物的沥青铺路组合物，其特点是使所制备的热沥青混合物批次的储存不可行，因为材料的硬度可能超过所需的规定值，从而无法正确地铺设路面。因此，多个沥青厂被安装在将被铺设的路面附近，或者多个移动搅拌厂被投入使用，导致根据现场使用的特定数量的铺路组合物制备的批次较少，导致相关的固定和可变制备成本较高。此外，使多个沥青厂投入使用的必要性可能会导致一些环境破坏。
4.为了建立一个替代多个沥青厂运行的方法，国际专利申请wo2014128517a1(aniser corp.lcc，2014年8月28日，摘要和说明)旨在开发一种包括添加剂成分的沥青铺路组合物，该组合物允许制备的沥青铺路组合物有更长的储存期。然而，wo2014128517a1中揭示的添加剂组合物具有在60℃下测量的非常高的动态粘度值，约为200,000cp(200pa.s)，这使得所述添加剂组合物在最终沥青混合物中的处理和混合变得困难。为了使适当的混合成为可能，需要对添加剂组合物进行加热步骤，其中添加剂的温度应至少提高到80℃。添加剂的加热步骤的第一个缺点是，为了使添加剂具有足够的流动性以加入到集料和沥青的复合混合物中，该过程需要额外的能量输入，使最终的操作成本更高，并需要更复杂的设备。另一个缺点是指添加剂中存在的污染物的不良演变，这些污染物主要来自于以非常细小的颗粒或灰尘形式处理的凝结碳成分。因此，wo2014128517a1中所揭示的过程需要安装进一步的设备来保留这些污染物，以减轻煤炭污染，但会导致工厂运营成本的提高。


技术实现要素：

5.因此，人们对创造一种添加到集料和沥青的复合混合物(沥青混合物)中的添加剂存在着极大的兴趣和需求，这种添加剂允许长时间储存，并保持其技术特性，使其在室温下保持松散和易于管理，同时也使其制备过程在技术上和经济上可行，没有必要安装多个固定或移动沥青搅拌厂。此外，人们对创造一种可以在环境温度内以更有效和环境安全的方式处理的添加剂存在极大的兴趣和需求。
6.本发明在第一方面指的是一种沥青混合物改良剂，包括：
7.a、沥青，其具有在60℃下测量的等于或大于35,000cp(35pa.s)的动态粘度和等于或大于10度的api比重，其中所述沥青的用量为所述沥青混合物改良剂总重量的50-75％；
8.b、具有2-8个碳原子的多元醇，其用量为所述沥青混合物改良剂总重量的2-6％；
9.c、表面活性剂，其中所述表面活性剂包括阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂或其任何组合，所述表面活性剂的用量为所述沥青混合物改良剂总重量的0.05-0.4％；
10.d、矿物质酸，其用量为将所述沥青混合物改良剂中水相的ph值调整到约2至约4的范围；
11.e、一定量的水，完成所述沥青混合物改良剂。
12.本发明在第二方面指的是一种改良型沥青铺路混合物，包括：
13.沥青混合物改良剂，其用量为所述改良型沥青铺路混合物总重量的1至5％，其中所述沥青混合物改良剂中包含的沥青为第一部分沥青；
14.b、第二部分沥青，其具有在60℃下测量的等于或大于35,000cp(35pa.s)的动态粘度和等于或大于10度的api比重，其中所述第二部分沥青的用量为所述改良型沥青铺路混合物总重量的2-8％；
15.c、集料，其用量为所述改良型沥青铺路混合物总重量的87％-97％。
16.本发明在第三方面指的是一种包括改良型沥青混合物层的铺设路面。
17.本发明在第四方面指的是一种制备改良型沥青混合物的方法，包括：
18.a、提供多元醇、表面活性剂、矿物质酸和水的混合物，其中所述混合物在70至80℃的温度内发生；
19.b、提供在步骤a)中得到的组合物与第一部分沥青的混合物，所述第一部分沥青具有在60℃下测量的等于或大于35,000cp(35pa.s)的动态粘度和等于或大于10度的api比重，其中所述第一部分沥青在100至150℃温度内，获得权利要求1至7中任一项的沥青混合物改良剂；
20.c、将步骤b)中得到的沥青混合物改良剂的温度降低到环境温度；
21.d、提供所述第二部分沥青的混合物，其具有在60℃下测量的等于或大于35,000cp(35pa.s)的动态粘度和等于或大于10度的api比重，其中所述第二部分沥青的混合物在130℃至170℃的温度内发生；
22.e、提供步骤c)中得到的保持在所述环境温度内的沥青混合物与步骤d)中的混合物，其中最终的混合物保持在130℃至170℃内，得到所述改良型沥青铺路混合物；
23.f、将步骤e)中得到的改良型沥青铺路混合物进行控制性冷却，直到所述环境温度；
24.g、储存在所述环境温度内步骤f)中得到的改良型沥青铺路混合物，直到应用于待铺设的路面。
25.本发明在第五方面指的是一种改良型沥青铺路混合物在铺设路面的用途。
26.本发明在第六方面指的是一种用于制备沥青混合物改良剂的系统，包括：
27.a、混合罐，提供多元醇、表面活性剂、矿物质酸和水的混合物；
28.b、具有加热装置的沥青罐；
29.c、混合区，提供包括所述多元醇、所述表面活性剂、所述矿物质酸和水的水溶液与所述沥青的混合物，得到沥青混合物改良剂；
30.d、至少一个热交换器，将步骤c)中得到的沥青混合物改良剂冷却到环境温度；
31.e、至少一个储存罐，用于储存所述沥青混合物改良剂。
32.解决问题的方法
33.令人惊讶的是，本发明通过从沥青混合物改良剂中去除凝结的煤碳部分来解决现有技术的问题，其中该成分是wo2014128517中公开的组合物中必不可少的成分，并且大大降低了其粘度。本发明的包括沥青、多元醇、表面活性剂和矿物质酸的沥青混合物改良剂的乳化性能得以保留，其中将所述沥青混合物改良剂用于制备改良型沥青铺路混合物的过程中表明了后者可以在较长时间内储存，例如从几周到六个月，而不会获得硬度特性。此外，沥青混合物改良剂还能提高改良型沥青混合物的稳定性。
34.本发明的有益效果
35.本发明的改良型沥青铺路混合物在储存方面具有高度稳定性，可在环境温度内适当储存，而其功能特性可保存较长时间，例如从几周到六个月。此外，像人行道沥青夹层这样的改良型沥青铺路混合物的较高稳定性是通过向所述改良型沥青铺路混合物添加沥青混合物改良剂来实现的。因此，根据本发明的改良型沥青铺路混合物与现有技术中已知的组合物相比有几个优点，因为不再需要在将待铺设的路面的区域附近安置多个沥青制备单位。相反，根据本发明，单一的改良型沥青铺路混合物的制备单位可以覆盖更大的地面范围，减少了与建造多个制备沥青的设施有关的固定成本。此外，与上述装置的维护有关的运行成本以及与原材料和最终产品的运输有关的成本也可以减少。此外，一旦本发明的改良型沥青铺路混合物在环境温度内更稳定地保存，就可以增加批次的规模，从而降低与制备本身相关的成本，使实现更有利的大规模制备成为可能。
附图说明
36.为了促进对符合本发明实施例的原理的理解，将参考图中说明的实施例和用于描述相同内容的语言。无论如何，必须理解的是，无意将本发明的范围限制在图中的内容。这里说明的创造性特征的任何改变或后来的变化，以及所示的发明原理和实施例的任何额外应用，对于本领域的技术人员来说，在阅读本说明时通常会发生，都被认为是在要求的发明范围内。
37.图1说明了获得沥青混合物改良剂和改良型沥青铺路混合物的过程的一个实施例。
38.图2说明了获得沥青混合物改良剂的流程的一个实施例。
39.图3说明了一滴沥青混合物改良剂的示意图。
40.图4说明了形成改良型沥青铺路混合物颗粒的示意图。
41.图5说明了一个马歇尔试验，用于计算在制备改良型沥青混合物时的最佳沥青用量。
具体实施方式
42.本发明的沥青混合物改良剂可以在环境温度内添加到预活化的沥青组合物中，其中这一特点有助于更容易地进行混合操作，因为不需要加热沥青混合物改良剂以适当地使所述改良剂组合物具有流动性。此外，一旦沥青混合物改良剂的粘度显著降低，混合设备可
以是普通的设备。
43.在根据本发明的优选实施例中，在25℃下测量的沥青混合物改良剂的动态粘度在100至300cp(0.1pa.s至0.3pa.s)的范围内，取决于使用的沥青量，该值明显小于wo2014128517中揭示的在60℃下测量的组合物的动态粘度，约200000cp(200pa.s)。因此，本发明的沥青混合物改良剂可以在环境温度内处理，不需要加热处理，节省能源，有助于在改良型沥青铺路混合物的制备过程中进行更简单的操作。
44.wo2014128517中揭示的组合物由甘油、沥青和煤碳组成，其中后一种成分负责较高的动态粘度值，这导致该组合物在与预活化的沥青组合物混合时建立一个结合加热步骤。此外，凝结的煤碳是一种环境污染材料。焙烧煤碳的污染是由于其以粉尘的形式处理，其中污染源于这种材料的研磨和运输过程，因为所述现有技术中公开的过程要求焙烧煤碳的颗粒约为200微米或更小。
45.制备沥青混合物改良剂的方法
46.如图1所示，获得沥青混合物改良剂(9)的方法是通过在第一个混合步骤中在70至80℃(6)温度内获得包括表面活性剂(2)、多元醇(3)、矿物质酸(4)和水(5)的混合水相，然后在第二个混合步骤中在70℃至98℃(7)温度内将该混合水相与在100℃至150℃(1)温度内的第一部分沥青混合。在完成第二混合步骤后，得到的组合物执行冷却步骤冷却到环境温度(8)，从而得到沥青混合物改良剂(9)。优选的是，在第二混合步骤中，在110℃到150℃温度内输入第一部分沥青。优选的是，第二混合步骤是在80℃至95℃温度内进行。
47.图2说明了制备沥青混合物改良剂的流程。表面活性剂(2)、多元醇(3)、矿物质酸(4)和水(5)在混合罐(28)中混合，混合罐有一个动态搅拌器和一个泵送系统，以排出所产生的水溶液。同时，第一部分沥青(1)在一个具有加热装置(29)的沥青罐中被加热，其中加热液可以是热油。通过另一个泵送系统，第一部分沥青(1)在第二个混合步骤中与水溶液混合，该步骤可依次包括第一静态搅拌器(30)、胶体磨(31)和第二静态搅拌器(30)。关于胶体磨(31)，两个或更多的胶体磨可以在它们之间并列配置。在完成第二个混合步骤后，通过至少一个热交换器(32)将得到的组合物冷却到环境温度，从而得到沥青混合物改良剂(9)，它可以储存在储存罐(33)中，并通过卡车或其他合适的车辆进一步运输，以用于制备改良型沥青铺路混合物(15)的各个阶段。储存罐(33)可以有一个泵和再循环系统，当需要较长的储存时间时，对沥青混合物改良剂进行再循环。为了帮助清洗管道和系统以及进行批量交换，可以设置一个废液箱(34)。设备的数量和它们的尺寸将取决于制备能力和最佳储存量，这是本领域的技术人员能够完全理解的。
48.在根据本发明的优选实施例中，获得混合水相的过程包括以下步骤：a)提供一定量的60℃水，其中水的用量考虑了沥青混合物改良剂的其余组分的所需的重量浓度；b)将多元醇与阳离子和/或非离子表面活性剂以所需的浓度添加到水中，直到它们适当溶解；c)将溶液的ph值调整在2.5至3.5；d)在第一个混合步骤中，将溶液的温度设定在70至80℃的范围内。
49.在根据本发明的更优选的实施例中，在第二个混合步骤中制备油相期间，第一部分沥青在110至150℃温度内进行改良。优选的是，混合两相(水相/油相)的过程至少通过一个胶体磨来进行。
50.第一部分沥青(1)具有在60℃下测量的等于或大于35,000cp(35pa.s)的动态粘度
和等于或大于10度的api比重，并且其用量占所述沥青混合物改良剂(9)总重量的50至75％，优选60至70％。在根据本发明的优选实施例中，第一部分沥青(1)在60℃下测量的动态粘度在35,000cp(35pa.s)至500,000cp(500pa.s)之间。在根据本发明的优选实施例中，第一部分沥青(1)具有在10度至30度范围内的api比重。
51.正如本领域技术人员所理解的那样，沥青可以通过原油的部分蒸馏获得，并且主要包括多环芳烃，具有较高的粘度值。第一部分沥青有助于将沥青混合物改良剂纳入预活化的沥青组合物中。
52.所述多元醇具有2至8个碳原子，并且其用量占所述沥青混合物改良剂总重量的2至6％，优选2至4％。优选的多元醇的例子包括乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1，3-丁二醇、戊二醇、甘油、二甘油、戊二醇、己二醇、己三醇、2-乙基-1，3-己二醇、1，2-庚二醇。1,7-庚二醇、2,4-庚二醇、2,5-庚二醇、1,5-庚二醇、1,3-庚二醇、3,4-庚二醇、1,6-庚二醇、1,2-辛二醇、1,3-辛二醇、1,4-辛二醇、4,5-辛二醇和它们的组合。本领域技术人员将充分理解，这里提到的化合物的立体异构体也被包括在根据本发明的沥青混合物改良剂中可能存在的多元醇的例子中。
53.在根据本发明的优选实施例中，多元醇具有直链并含有3至6个碳原子。在更优选的实施例中，多元醇选自丙二醇、二丙二醇、1,3-丁二醇、戊二醇、甘油、二甘醇和其组合中的至少一种。在根据本发明的更优选的实施例中，多元醇是甘油，它可以基本上是纯的或在水溶液中使用，例如包含总重量约为70％的甘油的溶液。
54.关于改良型沥青铺路混合物的颗粒，正如下文所详述的，多元醇具有防止所述颗粒之间形成团块的作用。
55.表面活性剂(2)包括阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂或其任何组合，其用量为所述沥青混合物改良剂总重量的0.05至0.4％，优选0.1至0.3％。
56.作为本发明中使用的阳离子表面活性剂，任何阳离子表面活性剂只要能用于制备根据本发明的沥青混合物改良剂，就可以不受限制地使用。
57.优选的阳离子表面活性剂包括烷基胺盐型阳离子表面活性剂、酰基胺盐型阳离子表面活性剂、季铵盐型阳离子表面活性剂、含酰胺键的铵盐型阳离子表面活性剂、酯键或醚键的铵盐型阳离子表面活性剂、咪唑啉或咪唑鎓盐型阳离子表面活性剂。这些可以单独使用，也可以是两种或两种以上的组合。
58.阳离子表面活性剂的其他例子可以通过非限制性例子选自烷基酰胺多胺、烷基咪唑和烷基咪唑(多)胺、木质素胺、脂肪链烷基酰胺(多)胺、脂肪链烷基多胺、脂肪羧酸或植物油与聚亚烷基多胺的反应产物。作为非限制性的例子，聚亚烷基多胺可以是二甲氨基丙胺、n-氨基乙基哌嗪、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基戊胺和五亚乙基己胺。
59.烷基胺盐型阳离子表面活性剂和酰基胺盐型阳离子表面活性剂的例子包括具有c
12-18
烷基的伯胺盐(盐酸盐或醋酸盐)，具有c
17
烷基或烯基的酰基胺盐(盐酸盐、甲酸盐、醋酸盐或乳酸盐)，具有c
12-18
烷基的n-烷基聚烯基聚胺盐(盐酸盐或醋酸盐，烯基有2至3个碳原子，烯胺基的重复次数为1至3)，具有c
17
烷基或烯基的脂肪酸聚乙酰胺盐(盐酸盐，乙烯胺基的重复次数为2)，以及具有c
17
烷基的二乙氨基乙酰胺盐(盐酸盐、醋酸盐或乳酸盐)。这些可以单独使用，也可以两个或多个组合使用。
60.季铵盐型阳离子表面活性剂和含酰胺键的铵盐型阳离子表面活性剂的例子包括
具有c
12-18
烷基或c
18
烯基的烷基或烯基三甲基铵盐(阴离子是cl-，br-，或ch3so
4-)，具有c
12-18
烷基或c
18
烯基的二烷基或二烯基二甲基铵盐(阴离子为cl-，br-，或ch3so
4-)，具有c
12-18
烷基或c
18
烯基的烷基或烯基二甲基苄基铵盐(阴离子为cl-)，具有c
12-18
烷基的烷基吡啶鎓盐(阴离子为cl-，br-)，具有c
17
烷基或c
17
烯基的酰氨基乙基铵盐(阴离子为ch3so
4-)，具有c
13
烷基的酰氨基丙基二甲基苄基铵盐(阴离子为cl-)，具有c
17
烷基的酰氨基丙基二甲基羟基乙基铵盐(阴离子为clo
4-)，具有c
11
烷基的酰基氨基乙基吡啶盐(阴离子是cl-)，具有c
17
烷基或c
17
烯基的二酰基氨基乙基二甲基铵盐(阴离子是cl-，其中一个甲基可以是羟乙基)。其他的例子包括通过使用季铵化剂(如二氯化二甲苯)阳离子化叔胺(如三烷基或烯基)得到的化合物。这些可以单独使用，也可以两个或多个组合使用。
61.含酯键或醚键的铵盐型阳离子表面活性剂的例子包括具有c
17
烷基或c
17
烯基的二氰乙基羟乙基铵盐(阴离子为ch3so
4-)，以及具有c
16
烷基的烷基氧甲基吡啶盐(阴离子为cl-)。这些可以单独使用，也可以是两个或更多的组合。
62.唑啉或咪唑鎓,盐类阳离子表面活性剂的例子包括具有c
11-17
烷基或c
17
烯基的烷基或烯基咪唑啉(乙酸盐，碳酸盐，季铵盐)，具有c
11-17
烷基或c17烯基的1-羟乙基-2-烷基或烯基咪唑啉(包括季铵盐)，以及具有c
17
烷基或烯基的1-酰基氨基乙基-2-烷基咪唑鎓盐(阴离子为ch3so
4-，c2h5so
4-，第二位的烷基为甲基或乙基)。这些可以单独使用，也可以是两个或更多的组合。
63.上述阳离子表面活性剂可以单独使用，也可以两个或多个组合使用。
64.非离子表面活性剂的例子包括以下的至少一种：苯乙烯化苯酚聚氧化亚烷基加合物、聚亚烷基多胺聚氧化亚烷基加合物、多价醇脂肪酸酯、多价醇脂肪酸酯聚氧化亚烷基加合物和苄基苯酚聚氧化亚烷基加合物以及除它们之外的其他常用非离子表面活性剂。这些可以单独使用，也可以两个或多个组合使用。
65.在根据本发明的优选实施例中，可添加到沥青混合物改良剂中的非离子表面活性剂的例子是本领域技术人员所熟知的，并且可以通过非限制性的例子，从聚烷氧基化脂肪醇、聚烷氧基化壬基酚或其他聚烷氧基化化合物中选择。烷基聚葡萄糖苷、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物，其摩尔质量mw约为4500g/mol，环氧乙烷/(环氧乙烷+环氧丙烷)重量比约为40％，例如由巴斯夫公司以通用名称pluronic tm出售的那些，例如pluronic tm p94，以及类似物。
66.在本发明采用阳离子和非离子表面活性剂的实施例中，两种表面活性剂的比例取决于每一种表面活性剂的特性。为了实现适当的组合，最初可以确定与纯表面活性剂一起工作的沥青混合物改良剂的组合物。然后，改变表面活性剂的百分比，用每种混合物得到的乳液的稳定性能与用于某种固定浓度的沥青的表面活性剂混合物的百分比进行比较。
67.在优选的实施例中，将寻求多元醇更好地容纳在每个胶束中，这可能意味着在水相中较少或更多地使用多元醇，因为多元醇在每种表面活性剂中的容纳方式不同。考虑到加入纯阳离子表面活性剂，一定比例的多元醇可能导致稳定的沥青混合物改良剂，但使用不同表面活性剂的混合物时，相同数量的多元醇可能导致更稳定的成分。因此，在更优选的实施例中，沥青混合物改良剂的稳定性可能稍差，但应含有必要量的多元醇，使改良型沥青铺路混合物不会硬化。
68.在根据本发明的优选实施例中，关于沥青混合物改良剂中存在的表面活性剂的用
量，阳离子表面活性剂占表面活性剂总重量的92％至96％，非离子表面活性剂占表面活性剂总重量的4％至8％。
69.表面活性剂的作用是影响改良型沥青铺路混合物颗粒的表面力，促使颗粒之间的接近。
70.当表面活性剂为阳离子时，沥青混合物改良剂的液滴不会相互吸引，因为它们之间的排斥力是由表面活性剂层表面的相同电荷引起的。另一方面，当表面活性剂为非离子型时，由于立体力的作用，沥青混合物改良剂的液滴不会相互吸引。因此，这组排斥力有利于提高沥青混合物改良剂的稳定性。
71.矿物质酸的用量是为了将沥青混合物改良剂中水相的ph值调整在约2至约4的范围内，优选为2.5至3.5。
72.矿物质酸的例子包括盐酸、硫酸、硝酸和磷酸中的至少一种。这些可以单独使用或以两种或两种以上的组合方式使用。在根据本发明的优选实施例中，所采用的矿物质酸是盐酸。
73.本领域技术人员将充分理解，水的用量是为了完成乳化，因为该成分是乳化的连续相。
74.制备改良型沥青铺路混合物的方法
75.如图1所示，获得改良型沥青铺路混合物(17)的方法包括通过将集料(10)与第二部分沥青(11)混合获得预活化的沥青组合物(12)的步骤，其中该步骤是通过现有技术的已知方法进行，得到预活化的沥青组合物(13)，其中该混合优选在130℃至170℃内发生。优选的是，集料(10)和第二部分沥青(11)可以分别预热到130℃至170℃。
76.如图1所示，通过提供在优选的实施例中保持在环境温度内的沥青混合物改良剂(9)与加热的预活化的沥青组合物(13)的混合物，将加热的预活化的沥青组合物(13)提交到获得在130℃至170℃内的改良型沥青混合物(14)的步骤，其中最终的混合物保持在130℃至170℃内，从而得到一种改良型沥青铺路混合物。优选的是，当在130至170℃内时，将沥青混合物改良剂(9)加入到在搅拌筒中的预活化的沥青组合物(13)中，从而得到改良型沥青铺路混合物。更优选的是，该步骤是在第二部分沥青进入搅拌筒后几秒钟进行的，并且它已经对集料进行了适应性涂抹。
77.第二部分沥青具有在60℃下测量的等于或大于35,000cp(35pa.s)的动态粘度和等于或大于10度的api比重。在改良型沥青铺路混合物中，沥青的一个功能是作为粘合剂，将沥青固定在一起。第二部分沥青的用量为所述改良型沥青铺路混合物总重量的2-8％。在根据本发明的优选实施例中，第二部分沥青的用量为所述改良型沥青铺路混合物总重量的3.5-6.5％。在根据本发明的优选实施例中，第二部分沥青(1)具有在60℃下测量的在35,000cp(35pa.s)至500,000cp(500pa.s)之间的动态粘度。在根据本发明的优选实施例中，第二部分沥青(1)具有在10至30度的api比重。
78.在根据本发明的更优选的实施例中，包含在沥青混合物改良剂中的第一沥青部分和包含在预活化的沥青组合物中的第二沥青部分的总和必须与作为为特定工作设计的沥青混合物的最佳数量所需的沥青量相一致。
79.在根据本发明的更优选的实施例中，两个沥青部分应具有相同的规格，并具有类似的硬度特性。在某些应用中，可以使用不同种类的沥青，其中每一种的硬度差异不大。
80.用于制备改良型沥青铺路混合物的集料可以是碎石、沙子、砾石或矿渣，以及它们的组合。
81.在根据本发明的一个优选实施例中，集料包括选自密集级配集料、间隙级配集料、开放级配集料、石质集料、再生沥青铺路材料以及其组合的成分。
82.集料有助于在应用于待铺设的路面后向铺设组合物证明其稳定性。集料的用量为所述改良型沥青铺路混合物总重量的87％至97％。在根据本发明的优选实施例中，集料的用量为所述改良型沥青铺路混合物总重量的93％至96％。
83.沥青混合物改良剂的用量为所述改良型沥青铺路混合物总重量的1-5％。在根据本发明的优选实施例中，沥青混合物改良剂的用量为所述改良型沥青铺路混合物总重量的1.5-3.5％。
84.改良型沥青铺路混合物(17)可以直接用在待铺设的路面上，而其温度仍在应用范围内，例如从130℃到170℃。
85.令人惊讶的是，在通过对改良型沥青铺路混合物进行控制性冷却直至环境温度(15)的步骤进行冷却后，改良型沥青铺路混合物(17)可以提交到在环境温度(16)下储存改良型沥青铺路混合物的步骤中，直到被应用到待铺设的路面上。其中，储存可以持续，例如从几周到几个月，而不会降低改良型沥青铺路混合物的稳定性，而所述改良型沥青铺路混合物是在例如环境温度内储存。在实验中，在长达6个月的室内储存中已经获得了很好的结果。
86.在根据本发明的优选实施例中，在对改良型沥青铺路混合物进行控制性冷却直至环境温度(15)的步骤中，改良型沥青铺路混合物的控制性冷却包括以与改良型沥青铺路混合物制备速度成正比的冷却速度冷却改良型沥青铺路混合物。在更优选的实施例中，改良型沥青铺路混合物的冷却速率与改良型沥青铺路混合物的制备速率基本相同。
87.经过一定的储存期后，在应用于待铺设的路面之前，将改良型沥青铺路混合物(17)加热到130℃至170℃的温度范围内，其中，令人惊讶的是，改良型沥青铺路混合物保持了所有必要的特征，以正确地应用于待铺设的路面。
88.在不愿意被任何理论所束缚的情况下，图3显示了沥青混合物改良剂(9)的示意图，其中由沥青混合物改良剂(19)中的第一部分沥青的液滴组成的核心被沥青混合物改良剂(20)颗粒中的酸性水介质中的表面活性剂和多元醇内层所包围。这个内层促进了彗星化，即形成混合胶束，其中多元醇除了具有不让改良型沥青混合物硬化的功能外，还具有作为辅助表面活性剂的功能。在这个图中，表面活性剂分子的沥青可溶性尾部伸入沥青核心，而水溶性的末端仍与水介质接触。此外，在酸性水介质中的表面活性剂和多元醇的内层被酸性水介质中的多元醇的外层所包围，这就是沥青混合物改良剂的颗粒(21)。
89.在不愿意被任何理论所束缚的情况下，申请人在图4中提出了一个与改良型沥青铺路混合物(17)的形成有关的示意图。当一个热的预活化的沥青组合物(13)，其包括一个集料核心(22)，集料核心(22)被一层覆盖着来自热的预活化的沥青组合物(23)的集料的第二部分沥青所包围时，在130℃至170℃内与沥青混合物改良剂(9)混合，基本上所有包含在沥青混合物改良剂(20)颗粒中的酸性水介质中的表面活性剂和多元醇层的水都蒸发了。水的蒸发导致沥青混合物改良剂(9)在第二部分沥青层上突然破裂，该第二部分沥青层覆盖了来自热的预活化的沥青组合物(23)的集料，从而产生了一个改良型沥青铺路混合物(17)
的颗粒。
90.在沥青混合物改良剂的塌陷过程中，由于多元醇的沸点较高，所以没有被蒸发，包括第一部分沥青、表面活性剂和多元醇的材料被铺在第二部分沥青层的外表面，该第二部分沥青覆盖来自热的预活化的沥青组合物(23)的集料，形成较厚的最后一层沥青，其覆盖在改良型沥青铺路混合物(25)中的集料上，该改良型沥青铺路混合物(25)覆盖在改良型沥青铺路混合物(24)的集料核心上。覆盖改良型沥青铺路混合物(25)中的集料的较厚的最后一层沥青是由来自第一部分沥青(1)和第二部分沥青(11)的材料构成的。
91.沥青混合物改良剂(9)内的沥青球的尺寸小，其中沥青球的平均尺寸为8至12微米的数量级，根据胶体磨的配方和剪切条件，有些大有些小。此外，沥青混合物改良剂的粘度在25℃测量下是在100至300cp(0.1pa.s至0.3pa.s)，当沥青混合物改良剂被添加到预活化的沥青组合物(13)中时，使得第一部分沥青提供了更大的覆盖面积，与传统的热沥青混合物中的沥青所提供的覆盖率相比，其覆盖效果要好得多，因为根据本发明，沥青混合物改良剂中所使用的沥青具有在60℃下测量的等于或大于35,000cp(35pa.s)的更高的粘度。因此，沥青混合物改良剂在改良型沥青铺路混合物中产生的空隙量减少，因此，为其提供了更好的稳定性。
92.此外，改良型沥青铺路混合物(17)的颗粒的示意图呈现了改良型沥青铺路混合物(26)中表面活性剂和多元醇的中间终层和改良型沥青铺路混合物(27)中多元醇的外层终层，其中，一旦多元醇不溶于沥青馏分，多元醇的外层就会防止改良型沥青铺路混合物的颗粒形成团块或结块。
93.在根据本发明的优选实施例中，沥青的总量，包括第一部分沥青(1)和第二部分沥青(11)的总和，是一个相关的参数，以满足适当的较长的储存期和改良型沥青铺路混合物的颗粒之间的适当粘附。当沥青的总量超过最佳范围时，在储存期间可能会出现改良型沥青混合物的不可逆硬化。在优选的实施例中，沥青的总量是所述改良型沥青铺路混合物总重量的3％至8％。在更优选的实施例中，沥青的总量为所述改良型沥青铺路混合物总重量的3.5％至6.5％。
94.实施例
95.为了确定改良型沥青铺路混合物中沥青总量的期望值，使用了马歇尔方法(手册系列n.02(ms-2)沥青混合物设计方法。第七版2014年沥青协会)。这种方法适合于确定沥青成分的重要特性，并评估和预测由于牵引力造成的故障。沥青的用量和集料的颗粒大小可以选择，例如，根据所需车辆的数量和大小，例如轻型、中型或重型车辆。涂有沥青的集料样品可包括3％至8％的沥青，即4.5％、5.0％、5.5％和6.0％的沥青。
96.如图5所示，马歇尔方法是在进行干燥条件下的稳定性试验和潮湿条件下的另一个试验后，评估沥青涂层集料的稳定性，其中后者相当于评估当沥青涂层集料在水中浸泡一段时间后，沥青量是否能够提供理想的稳定性。如表1所示，马歇尔方法为铺设的某些使用条件，例如铺设的道路，设定了失去稳定性的最大可接受值。马歇尔方法采用了直径10厘米、高6.25厘米或直径15厘米、高9.375厘米的压块。考虑到改良型沥青铺路混合物中的最佳沥青量，例如，按所述组合物总重量计算为5.7％，可以在获得预活化的沥青组合物(13)的步骤中使用4.7％的必要沥青，剩余的用量保留在获得沥青混合物改良剂(9)的步骤中使用。本领域的技术人员将充分理解，可以采用多种组合，以便在考虑到与第一部分沥青(1)
和第二部分沥青(11)有关的数量时实现适当和最佳的质量平衡，从而获得最佳的沥青总数量。
[0097][0098][0099]
此外，加入沥青混合物改良剂后的改良型沥青铺路混合物的稳定性特征得到了改善，如表2所示，该表列出了根据本发明的两个改良型沥青铺路混合物样本的稳定性结果，提交给重交通的马歇尔方法标准。
[0100][0101]
与现有技术相比，根据本发明的改良型沥青混合物的另一个优点是，当不同批次的混合物在施工现场附近被加热时，可以更好地实现颗粒化和热标准化。
[0102]
本发明在另一个方面是指一种包括至少一层改良型沥青铺路混合物的铺设路面。待铺设的路面包括道路、停车场、铁轨、港口、机场跑道、自行车道、人行道以及游戏和运动区。
[0103]
如本文所用，术语"环境温度"是指环境温度低于约40℃，即从10℃到45℃。
[0104]
如本说明中所使用的，"大约"和"接近"的表述是指大约为指定数字的10％的数值范围。
[0105]
如在本说明中使用的表述，"大致"是指实际值在期望值、变量或相关限制的约10％的区间内，特别是在期望值、变量或相关限制的约5％内，或者特别是在期望值、变量或相关限制的约1％内。
[0106]
上面描述的主题是作为本发明的说明提供的，不得解释为对其进行限制。根据本发明，为描述具体实施例而使用的术语不得被解释为限制本发明。在本说明中使用的定冠词和不定冠词的单数形式，旨在解释中包括复数形式，除非说明的上下文明确表示相反。应当理解的是，当本说明中使用"包含"和"包括"的表述时，具体说明了特征、要素、组件、步骤和相关操作的存在，但并不排除其他特征、要素、组件、步骤和操作也被考虑在内的可能性。
[0107]
所有的修改，只要不修改以下权利要求的基本特征，都必须被视为在本发明的保护范围内。
[0108]
工业适用性
[0109]
本发明指的是一种沥青混合物改良剂，作为添加剂被用于改良型沥青铺路混合物，该混合物被用于铺设路面。
[0110]
附图标记列表
[0111]
1.温度在100℃至150℃范围内的第一部分沥青
[0112]
2.表面活性剂
[0113]
3.多元醇
[0114]
4.矿物质酸
[0115]
5.水
[0116]
6.在70℃至80℃内进行第一次混合步骤
[0117]
7.在70℃至98℃内进行第二个混合步骤
[0118]
8.冷却到环境温度的步骤
[0119]
9.沥青混合物改良剂
[0120]
10.温度在130℃到170℃内的集料
[0121]
11.温度在130℃至170℃内的第二部分沥青
[0122]
12.获得预活化的沥青组合物的步骤13.预活化的沥青组合物
[0123]
14.在130℃至170℃内，获得改良型沥青铺路混合物的步骤15.将改良型沥青混合物进行控制性冷却，直到环境温度16.在环境温度内储存改良型沥青混合物的步骤17.改良型沥青混合物
[0124]
18.将改良型沥青混合物涂抹在待铺设的路面上的步骤19.一滴在沥青混合物改良剂中的第一部分沥青20.沥青混合物改良剂颗粒中酸性水介质中的表面活性剂和多元醇层21.沥青混合物改良剂颗粒中的酸性水介质中的多元醇层22.预活化的沥青组合物中的集料
[0125]
23.覆盖在热的预活化的沥青组合物中的集料的第二部分沥青层24.在改良型沥青混合物中的集料
[0126]
25.覆盖在改良型沥青混合物中的集料上的较厚的最后一层沥青26.改良型沥青混合物中表面活性剂和多元醇的最后一层27.改良型沥青混合物中的最后一层多元醇
[0127]
28.混合罐
[0128]
29.具有加热装置的沥青罐
[0129]
30.静态搅拌器
[0130]
31.胶体磨
[0131]
32.热交换器
[0132]
33.储存罐
[0133]
34.废品罐
[0134]
35.铺设好的路面
[0135]
引文列表
[0136]
引文列表如下：
[0137]
专利文献
[0138]
ptl1：国际专利申请wo2014128517a1