本公开一般涉及用于处理和/或维护沥青路面的表面处理组合物。更具体地，本公开涉及一种含渗透基的乳液组合物，其渗透沥青路面、沉降在路面表面下方的空隙中并且恢复路面表面。
背景技术：
：：1、用于维护沥青路面的表面处理剂通常包括涂料、渗透性或复原性(rejuvenating)密封剂和骨料基密封物。2、表面处理涂层组合物仅在沥青路面的顶表面上提供水分和紫外线屏障。渗透性或复原性密封剂通常是沥青基组合物，其可与水或稀释物混合，使它们能够软化路面的表面，使其仅轻微渗入表面层，从而增加了路面的柔韧性，以减轻环境老化的影响。3、迄今为止，没有任何可用的路面维护选项为用户提供沥青材料基的乳液处理剂的可行替代方案。也就是说，绝大多数路面维护乳液需要使用分散在水相中的沥青基料。沥青基乳液会形成沥青残渣，从而降低路面的质地，从而降低路面的牵引力。因此，仍然需要开发用于沥青路面的处理和维护的非沥青基乳液和/或具有降低的沥青含量的乳液。技术实现思路1、根据随着其描述的进行将变得显而易见的各种特征、特性和实施方案，本公开提供了包含约25至约50wt.％的基础油含量的渗透基础油乳液。在某些实施方案中，该方法包括：形成具有约45至75wt.％的基础油的基础油乳液，以及结合基础油乳液与润湿剂以产生包含约25至约50wt.％的基础油的渗透乳液。2、本公开进一步提供了一种用于填充沥青路面中的空隙和/或复原沥青路面的方法。在某些实施方案中，该方法包括：3、提供渗透基础油乳液，其具有约25至50重量％的沥青；和4、将渗透乳液施加到沥青路面上。5、在某些实施方案中，该方法包括：6、选择包含约25至约50wt.％的基础油的渗透基础油乳液；7、识别沥青路面，所述路面包括表面和表面下方的空隙；8、将渗透乳液施加到路面的表面上；和9、使至少一部分渗透乳液渗入路面的空隙中。10、在某些实施方案中，基础油乳液进一步包括沥青(bituminous)(例如沥青(asphalt))材料。在某些实施方案中，基础油乳液包含至少一种基础油和至少一种沥青材料。在某些实施方案中，基础油和至少一种沥青材料共同占乳液的约25至约50wt.％。在某些实施方案中，渗透乳液进一步包含乳化剂。11、在某些实施方案中，制备渗透乳液的方法包括：形成包含基础油和沥青材料的基础油乳液，其中基础油和沥青材料共同占基础油乳液的约45至约75wt.％；以及结合基础油乳液和润湿剂以产生渗透乳液，其中基础油和沥青材料共同占渗透乳液的约25至约50wt.％。在某些实施方案中，渗透乳液进一步包含乳化剂。12、本公开还提供了一种用渗透基础油乳液处理过的沥青路面。13、具体实施方式14、沥青路面的使用寿命高度取决于其在建造路面时被均匀压实以产生具有有限的互连空隙体积的致密的沥青涂覆骨料的基体从而能阻止水渗入路面结构中的能力。在建造过程中，对沥青混合料的处理会导致离析，从而导致路面骨料的混合不均匀，从而导致具有较高的互连空隙的最终路面中的粗糙区域。这些粗糙区域可以包括高浓度的互连空隙结构，这有害地允许水和空气渗透沥青路面。这种水和空气的侵入的效应可以导致沥青结合剂的更快速氧化和/或由于路面中截留的水而引起的骨料上的沥青涂层的去除。压实不良或不足也可导致对空气和水具有高渗透性的高空气空隙。在凉爽或寒冷的天气铺路也会导致更高的空气空隙混合物。在公用事业或建筑物周围手工作业较多的区域也导致较高渗透性的路面。15、纵向和横向接缝的构造还可以在接缝周围区域产生较高空气空隙路面。较高透气性和透水性的路面可导致水破坏沥青骨料膜的作用，这可导致骨料上沥青膜的剥离，从而导致早的路面破坏(failure)。交通负荷引起机械作用，除了较高的温度和水蒸气外，机械作用还导致结合剂从骨料剥离。16、北美的路面通常设计为实验室中4％的最佳空气空隙含量。大多数州的交通运输部(dot)在道路上实际只建议6-7％的空气空隙。结果是道路比设计的道路具有更大的透气性和透水性，并且老化更快。一旦沥青路面就位，压实并使其冷却，空隙结构就凝固了，并且在车轮路径以外很少发生后压实。相关机构已经要求了必须满足的密度规范；并且如果路面低于相关机构设定的最低要求，则将进行支付调整，以补偿路面寿命的损失，或者在最坏的情况下，可以将路面铣平并去除，并在其位置处铺上新的混合物。17、能够用水稀释的传统空隙填充乳液已经用作表面处理组合物，试图减少空气和水侵入沥青路面。这些乳液即使稀释到使其降低至具有低沥青含量的程度，也通常最小限度地渗透到路面的空隙中。因此，充其量它们仅导致临时密封路面表面，甚至可能因路面纹理减少而导致车辆牵引力损失。例如，避免大于0.1gal/yd2的施用率，因为它们可能会在表面上留下过多的沥青，从而导致表面纹理的损失和路面摩擦的减少以及其相关的安全问题。尝试了在乳液中的较高浓度的表面活性剂，试图增加其渗透到路面空隙中的能力。增加表面活性剂的量通常导致乳液稳定性的提高，同时大大减缓乳液的凝固或固化能力，使其在雨天发生时很容易从路面的未固化的沥青乳液中浸出。这种耐水性的缺乏是环境问题，其将未破损的沥青乳液释放到沟渠和溪流中。18、传统的沥青基乳液通常使用胶体磨制备。对于胶体磨的剪切作用，这样的乳液的沥青含量必须足够高，以产生悬浮在水/皂溶液中的小的、均匀的沥青液滴。通常，沥青含量将在45wt.％与74wt.％之间。对于这样的传统制剂，在剪切时使用低于45wt.％的沥青含量可以产生不一致的粒径。使用高于74wt.％的沥青含量产生使乳液从水包油型转化为油包水型乳液的风险。这导致水/皂相悬浮在沥青的连续相中。19、本公开提供了一种传统沥青基乳液的替代方案。在某些实施方案中，本文所述的乳液基本上不含沥青含量，其中油相包含基础油例如植物油(如大豆油)。在某些实施方案中，基础油乳液包含表面处理组合物，其渗透沥青路面并填充沥青路面的表面下方互连的空气空隙，以提供沥青复原，并因此提供改善的耐水性。20、本公开提供了被称为“渗透乳液”的基础油基乳液组合物，其已被开发用于渗透到沥青路面中、填充这样的路面的表面下方的空隙，并复原路面结构。在某些实施方案中，本公开的基础油乳液组合物包含基础油乳液，该基础油乳液通过将初级乳化剂和降低表面张力的表面活性剂组合使用而制得。在某些实施方案中，初级乳化剂用于生产基础油乳液，并且添加降低表面张力的表面活性剂以实现渗透到沥青路面中。21、在某些实施方案中，通过结合水和基础油相以产生均质溶液来制备基础油乳液。在某些实施方案中，这通过用水和初级乳化剂的皂溶液以及乳化之前所需的任何其他添加剂(取决于所需的应用和物理特性)剪切基础油来完成。剪切可以例如在胶体磨中进行，其中以预定的比例结合组分以获得最终所需的基础油乳液组合物。22、在某些实施方案中，本公开的渗透乳液可以通过将降低表面张力的溶液或“润湿剂”(即，降低表面张力的溶液(水和表面活性剂))后添加到基础油乳液来产生。可以计算渗透乳液的最终所需基础油含量，以确定需要将多少降低表面张力的溶液添加至基础油乳液以形成最终的渗透乳液产品。在某些实施方案中，将该预先计算体积的溶液和乳液混合，并且可以泵入空的混合罐、罐车或乳液分配器中。在某些实施方案中，然后将混合物在均匀溶液中搅拌，然后将其施加到所需的施加区域上。23、在某些实施方案中，初级乳化剂可以选自常用于形成乳液的乳化剂。在某些在实施方案中，本公开的乳液组合物仅用水稀释；然而，在替代实施方案中，可以用弱皂溶液稀释乳液，所述弱皂溶液使用与用于初级乳化剂相同的乳化剂/表面活性剂制成，以提供更好的乳液稳定性。在某些实施方案中，当用润湿溶液(附加的表面活性剂和水)稀释时，应注意避免乳液的过稳定化，这可能导致乳液不希望及时地恢复到破损状态。这样的过稳定化可能导致这样的情况，即稀释的乳液的施加可能因(例如)由于降雨导致的进一步稀释，很长时间内易于浸出(耐水性差)。24、本领域技术人员将容易理解初级乳化剂。根据本公开测试的示例性初级乳化剂包括妥尔油基羧酸盐和烷基胺。妥尔油基羧酸盐的非限制性实例包括pc-1542(可从ingevitycorporation获得)，粗妥尔油(可从champion paper company获得)和sa-l(可从ingevity corporation获得)。烷基胺的非限制性实例包括sbt-50(可从ingevity corporation获得)、e-7000(烷基胺盐，可从akzonobel获得)和e-47npf(可从akzonobel获得)。25、本领域技术人员将容易理解合适的表面活性剂。根据本公开测试的示例性降低表面张力的表面活性剂包括聚合物表面活性剂(乙氧基化物)和混合流表面活性剂(乙氧基硫酸盐、硫酸盐、磺酸盐和羧酸盐)。聚合物表面活性剂的非限制性实例包括e-95(可从akzonobel获得)、tritontmx-100、tergitoltm、tritontmrw-50和ecosurttmeh-9(均可从dow chemical获得)以及xl 80、xp 80和xp90(可从basf获得)。混合流表面活性剂的非限制性实例包括biold-95(可从stepancompany获得)、dawn 2x(可从proctor&gamble获得)、e-47npf(可从akzonobel获得)、palmolive 11119和palmolive 11118(可从colgate-palmolive company获得)。26、用于本公开的实施方案的基础油包括但不限于石油基油、天然油和合成油。示例性石油包括但不限于第i组、第ii组第iii组油。合成油包括那些自然界中不存在的人造油，例如聚α烯烃(pao)。天然油包括但不限于动物基油(例如动物脂)、生物油如植物基(plant-based)油(例如甘油三酯、甘油二酯和甘油单酯)和例如植物油(vegetable oils)。植物油包括但不限于大豆油、棕榈油、棕榈仁油、玉米油、蓖麻油、花生油、红花油、亚麻籽油、菜籽油和芥花油。示例性植物油包括在cargill系列产品下营销和销售的那些，例如1815。在某些实施方案中，植物油可以被改性，例如通过化学过程如环氧化和/或低聚化。27、在某些实施方案中，可以以包括初级乳液的两步法制备渗透乳液。在某些实施方案中，初级乳液包括含有乳化剂和约45wt.％至约75wt.％基础油的水溶液。随后，可以使用在水中稀释的降低表面张力的表面活性剂将初级乳液稀释至任何所需的基础油含量，以提供最终的渗透乳液。28、任选地，在某些实施方案中，初级乳液可以进一步包含沥青(asphalt)(沥青(bituminous)材料。在某些实施方案中，初级乳液将包含水溶液，其中基础油和至少一种沥青材料共同占初级乳液的约45至约75wt.％。例如，在一个实施方案中，基础油占初级乳液的约25至约55wt.％，而沥青材料占初级乳液的约20至约50wt.％。(用润湿剂溶液稀释后)渗透乳液的最终基础油/沥青含量可以在渗透乳液的约25至约50wt.％范围内，例如约30至约45wt.％或约38至约44wt.％。29、令人惊讶地-并且不受任何特定科学理论的束缚-在某些实施方案中，发现初级乳化剂的作用是在初始剪切过程中稳定基础油液滴(以及沥青材料，如果其包括在基础油乳液中的话)以产生乳液。随后添加降低表面张力的表面活性剂为渗透乳液渗透沥青路面提供了增强的能力。关于这样的实施方案，进一步发现表面张力降低不仅有助于渗透能力，而且还增强乳液的早期耐水性。30、因此，在某些实施方案中，申请人惊奇且出乎意料地发现，在使用例如胶体磨初始乳化时将降低表面张力的表面活性剂添加至初级乳化剂皂中，不产生与首先使用初级乳化剂制成乳液，随后使用降低表面张力的表面活性剂进行稀释的方法相同的性能。发现在乳化时通过添加润湿剂而引起的表面张力的降低会产生乳液不稳定性，并且在某些情况下，甚至到不能形成乳液的程度。另外，还发现将未稀释的降低表面张力的表面活性剂直接添加到乳液中对乳液的稳定性是有害的。在某些实施方案中，为了获得期望的结果，发现需要将降低表面张力的表面活性剂添加至用于稀释初始基础油乳液的稀释水中，以产生最终的渗透乳液产品。31、用于生产本文所述的渗透乳液的合适程序可以包括以下示例性方法。首先，使用初级乳化剂形成基础(初级)基础油乳液。起始乳液或基础乳液的基础油含量为约45wt.％至约75wt.％，并且典型的基础油乳液的粒径通过胶体磨进行剪切。形成后，应使所得的初级乳液冷却并稳定。接下来，在接近乳液温度的温度下将根据本公开的具有降低表面张力的表面活性剂的水(润湿剂溶液)添加至初级基础油乳液，以稀释乳液，降低基础油含量并形成本公开的渗透乳液。渗透乳液的最终基础油含量可在约30wt.％至约50wt.％的范围内，这取决于待处理的路面和所需的渗透深度。基于总稀释渗透乳液体系的质量，降低表面张力的表面活性剂的量通常在约0.1至3wt.％的范围内。在某些实施方案中，可以添加但对本公开的渗透性能可能不是必需的其他乳液添加剂包括复原剂(rejuvenators)、油型乳液和不负面影响本公开的其他乳液添加剂。32、如果需要更深的渗透，则本公开的渗透乳液可以以较重的施加率单次施加到沥青路面。或者，可以以多次、较低的施加率施加渗透乳液，以限制渗透的深度并在上部路面层中填充更多的空隙。33、可以通过调节稀释的起始乳液的基础油含量和最终乳液中降低表面张力的表面活性剂的量来改变可以填充的沥青路面中的空隙的深度。在某些实施方案中，较高的基础油含量和较低量的降低表面张力的表面活性剂一起，将产生迁移到沥青路面中较深空隙中的能力降低的乳液。对于某些应用，这将是理想的特性。实例包括空隙超过路面体积10％的路面，例如就地冷再生沥青路面。在这样的情况下，再生路面可超过三英寸厚。在这样的实施方案中，填充这样的路面结构中的空隙所需的渗透乳液的量将非常高。例如，渗透乳液可以以大约1.7gal/yd2的速率施加到路面。34、通过控制稀释的起始基础油乳液的基础油含量和成品沥青中降低表面张力的表面活性剂的量，在某些实施方案中，可以将渗透乳液的渗透限制为不超过路面的顶部英寸，只需大约0.6gal/yd2的施加率。35、为了本公开的目的，可以通过两种测试方案的组合来判断渗透能力：通过铺砂测试astm e965测量的表面纹理；以及美国国家沥青技术中心(ncat)的变水头现场(field)渗透试验。期望的结果是产生显著降低的变水头现场渗透试验结果，同时产生对表面纹理的最小影响。这种组合表明渗透乳液已经渗透沥青路面，而不仅仅是保留在路面表面处。36、实施例37、提供以下非限制性实施例来展示本公开的特征和特性。在实施例和全文中，除非另有说明或根据上下文确定，百分比均以重量百分比给出。38、实施例139、在本实施例中，测试路段铺设了三年的旧沥青。使用由生物基油、石油基油和生物油/沥青的组合、石油油/沥青的组合和全沥青基组成的基料制备了四种类型的乳液。40、在使用渗透乳液前十二天，对试验部分的纹理和渗透性进行评估。施用后二十四天，在每个试验部分的相同区域重复试验。结果如下表所示。最初制备每种制剂，使得初级乳液包含水和60wt.％的基料(油、油/沥青或沥青)，其中包括e-7000作为初级乳化剂。然后使用稀释于水中的e-95表面张力降低剂，将含有初级基料的乳液稀释以将基料(油、油/沥青或沥青)降低至38wt.％的最终浓度。e-700和e-95在所得渗透乳液中的最终浓度分别为1.2和0.08wt.％，而基料以38wt.％的浓度存在。41、42、43、对乳液渗透能力进行分类的实验室试验44、压实沥青混合物路面的空隙结构是由非全包列表决定的，其包括骨料的类型和尺寸、设计级配、沥青含量、混合温度、压实度等。一些置于压实沥青路面表面上的传统乳液往往保留在路面表面上，而不是渗透到路面表面下方。用水稀释乳液以降低基料含量和乳液粘度可能会导致少量渗入沥青路面。将稀释的基础油乳液置于沥青路面上相当于将该乳液置于过滤器上。过滤器的开口(相当于路面的空隙)越小，基础油乳液通过过滤器(路面)的难度就越大。申请人表明，丝/网筛(wire/mesh sieve)可以用作过滤器来表示和确定乳液渗透沥青路面的能力。在本公开的过程中使用实验室丝/网筛评估试验来评估乳液。我们对乳液的研究表明，#500目(30微米)筛可用于区分渗透性好的乳液和差的乳液。45、对本公开的渗透乳液的渗透能力进行分类的试验包括将乳液稀释至38wt.％的试验标准基料含量，然后将乳液调节至50℃的温度。接下来，将#500筛放在去皮重的接收盘上，并将20克乳液倒在筛上。5分钟后，测定通过筛并进入接收盘的乳液的质量。计算通过#500筛的乳液的百分比并用于对乳液的渗透能力进行分类。46、本公开的渗透乳液可以与所有类型的沥青路面结合使用，包括但不限于新的热拌沥青路面、纵向接缝、老化的热拌沥青路面、就地冷再生路面、厂拌冷路面(cold centralplant pavement)、冷拌沥青路面等。47、尽管已经参照特定的装置、材料和实施例描述了本发明，但是根据前面的描述，本领域的技术人员可以容易地确定本发明的基本特征，并且可以进行各种改变和修改以适应各种用途和特性，而不脱离如上所述和所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围。当前第1页12当前第1页12