[发明专利]一种近海路面用抗腐蚀抗老化的改性沥青乳液及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种近海环境道路工程领域用沥青的制备方法及其产品，特别涉及一种抗海水环境腐蚀、耐老化性、降温性能、抗车辙能力等性能优异的改性沥青乳液制备方法及其产品。

【背景技术】

沥青路面由于具备良好的路用性能而成为国内外公路建设的主流路面类型，其中在海港、码头、防波堤、桥梁、海底隧道、坝闸、道涵、渡槽等海洋工程的近海公路绝大部分是采用沥青混凝土类材料铺筑。据相关统计数据，截止2014年，美国、法国以及中国的近海公路中，沥青路面比例都已占85％以上，其中我国近海路面用沥青材料的年需求量高达200万吨，并以较快地幅度持续增加。

我国广东、山东、福建等省份地处沿海，有着漫长的海岸线，沿海构筑的海洋工程一直暴露在海水环境的各类腐蚀中。由于氯盐侵蚀、硫酸盐侵蚀、海水冲刷以及碳化等原因，许多近海公路陆续出现松软、开裂、坍塌等病害腐蚀现象，不仅严重影响了近海公路的运行，也对国民经济和人民生命财产安全造成了极大的浪费和威胁。大量应用和试验表明，处于海洋和近海环境中的近海公路，海水及其盐雾中的各类腐蚀性离子(主要是Cl^-、Mg²⁺、SO₄^2-等)会逐渐从表面到内部不断地腐蚀沥青筑路材料，最终引起高温车辙及变形、水损害破坏、抗湿滑性能不足等各种病害后果。

另外一方面，沿海地区的日照时间很长，照射能量很高。沥青作为一种吸热材料，具有较高的太阳热辐射吸收率，使得近海路面在夏季时的温度远远高于环境温度(温差甚至可高达60℃以上)，不仅直接导致近海沥青路面的承载力和抗车辙性能较快地下降，直接致使近海沥青路面的抗车辙能力迅速降低，同时还会加剧近海城市“热岛效应”，反而更进一步地加深了近海沥青路面的高温病害。其中，紫外光老化是近海沥青材料老化的主要现象之一，尤其是在紫外光强度大、辐射时间长的地区，紫外光老化问题尤为严重。自然环境的太阳光中紫外光辐射作用就是近海沥青路面老化的一个重要影响因素，其可使沥青的破坏应变能力变得较差，极易导致近海路面出现裂缝、松散、沉陷等早期病害。

随着近海沥青路面的不断使用，由于受到海洋环境等各种因素的长时间作用，近海沥青路面会逐渐产生一系列各种老化病害，迅速地降低路用性能和使用寿命。尽管国内外进行了许多沥青改性的研究和技术应用，但是目前相关措施未从根本解决沥青路面容易出现被海洋环境腐蚀和高温车辙损害等病害问题。

目前，现有技术所生产的沥青材料在近海环境容易被腐蚀破坏，在长时间阳光照射下也极易由于吸收大量太阳光能量而发生各种老化病害；即使沥青材料中加入了一些光稳定剂，但光稳定剂由于没有保护而容易与外界物质发生反应而失去活性。因此，制备出抗近海环境腐蚀和抗高温老化能力优异的沥青材料是当务之急，其不仅利于延长沥青路面的使用寿命，并且利于资源的有效利用、减少消耗新资源以及有利于环保与社会的可持续发展。

本发明技术针对沥青路面的近海腐蚀和高温的危害，首先加入阳离子表面活性剂插层蒙脱石，将光稳定剂吸收在蒙脱石的层状结构中(该类型层状络合结构能够保护光稳定剂)；再加入羟基化富勒烯，利用其独特的微观量子结构来提高近海环境的腐蚀，从而开发出一种抗腐蚀、抗老化性能优异、降温效果显著、性价比高的沥青路面用改性沥青乳液，从根本上解决抗腐蚀能力不足和有效缓解城市“热岛效应”，极大地降低沥青路面建设投资成本。这是本发明技术突出的实质性技术特点和显著进步之所在。

【发明内容】

为了解决上述沥青路面的近海腐蚀和高温老化的病害，本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种近海路面用抗腐蚀抗老化的改性沥青乳液及其制备方法。本发明采用阳离子表面活性剂、光稳定剂插层改性后的有机化蒙脱石以及羟基化富勒烯作为改性剂，通过各种原料成分的合理配比，制得一种改性沥青乳液；在此基础上所制备的沥青材料的抗海水腐蚀、耐老化性能(尤其是抗紫外光老化性能)、抗车辙能力等应用性能相当优异，可以大量应用于各种近海路面。本发明的技术方案如下：

一种近海路面用抗腐蚀抗老化的改性沥青乳液，其特征在于，按重量份计，包括以下组份：基质沥青60～75份，水20～35份，乳化剂0.1～3.5份，阳离子表面活性剂插层蒙脱石1～10份，光稳定剂0.5～5.5份；其通过以下步骤制备：

(1)将基质沥青加热至140～160℃而变为熔融状态；