CN101679754A - 制备沥青组合物的方法 - Google Patents

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    • C08K5/19—Quaternary ammonium compounds

Abstract

本发明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。

Description

制备沥青组合物的方法
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。
发明背景
[0001]冷混铺路组合物是通过在环境温度(即温度小于约40℃)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缓慢凝固(setting)的沥青乳液时，路面缓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)。
[0002]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。
[0003]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联的对混合加工和路面应用的不期望的影响。
[0004]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缓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。
[0005]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。
[0006]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ASTM D5在25℃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℃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，表面涂覆以软沥青的集料)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，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。
[0007]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，通常需要缓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。
[0008]缓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。缓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，乳液的缓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缓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，使用缓慢凝固沥青乳液在环境温度下制备的铺路组合物非常缓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。
[0009]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℃)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(1)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。
[0010]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℃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℃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。
[0011]因此，本发明的目标是公开一种生产沥青质组合物的方法。
[0012]本发明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。
[0013]本发明的另一目的是，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的能力。
[0014]本发明的进一步的目标是提供沥青质铺路组合物，其以与传统的热混铺路组合物可比的速率和以比传统的冷混铺路组合物更快的速率形成了粘合强度和承载强度性能。
[0015]本发明的更进一步的目标是提供沥青质组合物，其能够在低于常规的热混沥青质组合物所需要的温度的温度下施加到正铺的表面。
[0016]本发明的其它目的、特征和优点将部分在下列说明中给出，且部分从该说明来看是显然的或者可以通过本发明的实施得以领会。
发明概述
[0017]本发明的目标通过一种用于生产适用于铺路应用的沥青质组合物的方法得以满足，这是通过在宽范围的无溶剂的、高残余物的含性能等级沥青的沥青乳液中控制温度依赖性的界面流变学来实现的。用于本发明铺路组合物中的无溶剂的沥青乳液包含具有结构特征的乳化剂，其在升高的温度下赋予了低界面粘度、低马兰各尼效应和高界面沥青溶解性。本发明铺路组合物具有在比环境冷混技术的温度高的但比热混技术低的温度下界面稳定性和流变学的改进控制；由此在用于承载路面时提供了改进的致密化和压实态下加速的强度形成。
[0018]本发明教导了配制由性能等级沥青构成的无溶剂的沥青乳液，其显示了可控制的、温度依赖性的界面流变学和完全涂覆集料。由此，本发明沥青质铺路组合物适用于建构承载的路面，具有类似于或者优于传统热混沥青质铺路组合物中实现的那些的改进的压实致密性。本发明沥青质组合物的固化速率高于基于冷混沥青乳液的组合物，且至少等于热混沥青质铺路组合物。另外，本发明沥青质组合物以可比热混沥青质铺路组合物的速率且快于冷混沥青质铺路组合物的速率形成粘合强度和承载强度性能。
附图说明
[0019]图1显示了在实施例1中生产的无溶剂的沥青乳液的剪切应力评估，所述无溶剂的沥青乳液包含0.5％按沥青乳液的总重量计(bwe)的乳化剂(牛脂基多亚烷基多胺)(其中60％的PG70-22沥青的残余物)，；
[0020]图2显示了在实施例8中生产的沥青乳液的剪切应力评估，所述沥青乳液包含1.0％bwe的乳化剂(多亚乙基多胺的改性的妥尔油脂肪酸缩合物)(其中60％的PG64-22沥青的残余物)；和
[0021]图3显示了在实施例9中生产的沥青乳液的剪切应力评估，所述沥青乳液包含0.75％bwe的乳化剂(多亚乙基多胺的改性的和未改性的C16-C18脂肪酸缩合物的共混物)(其中60％的PG70-22沥青的残余物)。
发明详述
[0022]现在下文将更全面地描述本发明，但是并未显示本发明的全部实施方案。实际上，这些发明可以以许多不同形式来体现且不应理解为限定为本文中所提出的实施方案；而是，提供这些实施方案，使得该公开内容将满足可实施的法定要求。
[0023]本发明中术语“沥青(bitumen)”或“沥青质(bituminous)”表示天然存在的沥青和改性沥青。这些也称为“沥青(asphalt)”。
[0024]本发明的沥青质组合物包括沥青乳液和集料，但是不存在具有大于220dmm的针入度的沥青，如在25℃根据ASTM标准方法D5测定的。应当理解的是，本发明中的“集料”也包括回收的沥青路面(RAP)。该沥青乳液是无溶剂的且含有沥青、水、和乳化剂或者乳化剂的组合，其在约60℃～约120℃的温度范围下具有赋予低界面粘度、低马兰各尼效应、和高界面沥青溶解性的结构特征，由此改进该乳液的界面稳定性和流变学。
[0025]任意已知满足可以性能等级、粘度等级或穿透等级的规定的沥青可用于本发明。用于本发明的适宜集料具备符合适当运输管理机构建立的规定的性能，如适合用于构建承载的路面。
[0026]本发明的沥青质组合物不需要在与沥青乳液混合前用软沥青(soft bitumen)的集料(aggregation)预处理。
[0027]本发明的一种实施方案中，该沥青质铺路组合物包括：
(i)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：
(a)用量为该乳液总重的约50％～约75％的沥青，
(b)用量为该乳液总重的约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，
(c)用量为补足该乳液的量的水；和
(ii)用量为该沥青质组合物总重的约90％～约98％的集料和/或回收的沥青路面；
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。
[0028]本发明的一种实施方案中，该沥青质铺路组合物包括：
(i)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：
(a)用量为该乳液总重的约60％～约70％的沥青，
(b)用量为该乳液总重的约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，
(c)用量为补足该乳液的量的水；和
(ii)用量为该沥青质组合物总重的约90％～约98％的集料和/或回收的沥青路面；
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。
[0029]本发明的一种实施方案中，该沥青质铺路组合物包括：
(i)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：
(a)用量为该乳液总重的约50％～约75％的沥青，
(b)用量为该乳液总重的约0.08％～约0.5％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，
(c)用量为补足该乳液的量的水；和
(ii)用量为该沥青质组合物总重的约90％～约98％的集料和/或回收的沥青路面；
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。
[0030]本发明的一种实施方案中，该沥青质铺路组合物包括：
(i)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：
(a)用量为该乳液总重的约50％～约75％的沥青，
(b)用量为该乳液总重的约0.1％～约0.75％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，
(c)用量为补足该乳液的量的水；和
(ii)用量为该沥青质组合物总重的约90％～约98％的集料和/或回收的沥青路面；
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。
[0031]在本发明的一种实施方案中，沥青乳液包括至少一种具有不大于220dmm的针入度的沥青，如在25℃根据ASTM标准方法D5测定的。
[0032]沥青
[0033]用于本发明的适宜沥青可以是沥青，改性沥青，及其组合。本文中所使用的术语“沥青”和“改性沥青”是在特定气候条件下显示适用于铺路应用的流变学性能的那些，如符合the Strategic HighwayResearch Program(SHRP)铺路结合料规定的那些。另外，该沥青可以符合粘度等级和/或穿透等级沥青的规定。
[0034]用于本发明的适宜沥青包括，但并非限定于，天然存在的沥青如湖沥青、湖沥青衍生物、黑沥青(gilsonite)、黑沥青衍生物；衍生自原油的沥青；由裂化过程获得的石油沥青；煤焦油；及其组合。另外，用于本发明的适宜沥青可以含有回收轮胎中回收的废胶末。应当理解的是，沥青或沥青质也可以称为沥青。
[0035]适用于本发明的改性沥青可以包括生产具有满足性能等级标准的性能的改性沥青中已知的任意添加剂。这些添加剂可以包括，但并非限定于，天然橡胶、合成橡胶、塑性体、热塑性树脂、热固性树脂、弹性体、及其组合。这些添加剂的实例包括，但并非限定于，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-丁二烯-橡胶(SBR)、聚异戊二烯、聚丁烯、丁二烯-苯乙烯橡胶、乙烯基聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯衍生物等。
[0036]本发明的一种实施方案中，该改性沥青包括选自苯乙烯-丁二烯-苯乙烯；苯乙烯-丁二烯-橡胶；含硫交联剂；酸改性剂如妥尔油酸、妥尔油沥青和磷酸衍生物；及其组合的至少一种添加剂。技术人员的能力之内完全能制备含有所述添加剂的改性沥青。
[0037]期望时，该改性沥青可以包括生产沥青乳液中常用的其它添加剂以调节最终沥青质铺路组合物的特性。这种其它添加剂包括，但并非限定于，苯乙烯-丁二烯橡胶胶乳；聚异戊二烯胶乳；氯丁橡胶；相关的增稠剂；淀粉；盐；酸改性剂如多磷酸、粗妥尔油、蒸馏的妥尔油酸、妥尔油沥青及其衍生物；石蜡改性剂如褐煤蜡、蜂蜡和费托蜡；及其组合。
[0038]表面活性剂
[0039]本发明中使用的表面活性剂可以是阳离子类型、两性类型、非离子类型、及其组合。
[0040]沥青乳液是水包油型的；它们由分散在水相中的沥青颗粒的悬浮液构成。这些颗粒在阳离子乳液的情况下具有正电荷。阳离子乳液的pH值低于pH 7.0。阴离子沥青乳液类似于阳离子沥青乳液，不同之处仅仅在于分散相颗粒物的电荷，其是负电荷。阴离子乳液的pH值高于pH 7.0。如术语暗示的，两性乳化剂特征为在高于和低于7.0的两种pH值下降低不相似材料(例如沥青和水)之间的界面张力的能力。在两性乳液中的分散相油滴的电荷可以是正电荷或负电荷。本领域技术人员的能力范围之内的是将本文中教导的沥青和乳化剂合并来制备本发明的无溶剂的沥青乳液。
[0041]适宜阴离子乳化剂包括，但并非限定于：饱和C12～C24脂肪酸；不饱和C12～C24脂肪酸；用丙烯酸、马来酸酐、富马酸、二烯或亲双烯体(dieneophile)改性的不饱和C12～C24脂肪酸；松香酸；用丙烯酸、马来酸酐、富马酸、二烯或亲双烯体改性的松香酸；天然树脂质聚合物如
Figure A20088002051100171
一种从松木残干提取的天然树脂，市售可得自Hercules Inc；白坚木树脂(quebracho resins)；丹宁酸；木质素聚合物如妥尔油、木质素等；聚丙烯酸；聚丙烯酸酯衍生物；烷基磺酸酯/盐；烷基苄基磺酸酯/盐；烷基硫酸酯/盐；烷基膦酸酯/盐；烷基磷酸酯/盐；酚醛树脂；及其组合。
[0042]本文中使用的术语“阴离子乳化剂”包括上述化合物和它们的衍生物。这些包括，但并非限定于，由(i)选自天然树脂质聚合物如
Figure A20088002051100172
一种从松木残干提取的天然树脂，市售可得自Hercules Inc、白坚木树脂、丹宁酸和木质素的至少一种成分；与(ii)选自饱和C10～C24脂肪酸，不饱和C10～C24脂肪酸，和用选自丙烯酸、马来酸酐、富马酸、二烯和亲双烯体的至少一种成分改性的不饱和C10～C24脂肪酸的至少一种成分的反应形成的络合物、加成产物、和缩合产物。
[0043]前述化合物的硫酸酯/盐、磺酸酯/盐、磷酸酯/盐、或膦酸酯/盐衍生物适用于本发明，包括、但并非限定于，木质素、天然树脂质聚合物如
Figure A20088002051100173
一种从松木残干提取的天然树脂，市售可得自Hercules Inc、白坚木树脂、和丹宁酸的那些。本发明中也可以使用由(i)选自天然树脂质聚合物、松香皂(Vinsol)树脂、白坚木树脂、丹宁酸和木质素的至少一种成分；与(ii)选自饱和C10～C24脂肪酸，不饱和C10～C24脂肪酸，和用选自丙烯酸、马来酸酐、富马酸、二烯和亲双烯体的至少一种成分改性的不饱和C10～C24脂肪酸的至少一种成分的反应形成的络合物、加成产物、和缩合产物的硫酸酯/盐、磺酸酯/盐、磷酸酯/盐、或膦酸酯/盐衍生物。
[0044]本文中使用的术语“两性乳化剂”同时包括单两性和多两性的乳化剂。适用于本发明的两性乳化剂可以是如下获得的产物：(i)用选自丙烯酸、马来酸酐、富马酸、二烯和亲双烯体的至少一种成分改性选自由C12～C24脂肪酸和松香酸组成的组的至少一成员；且随后(ii)将获得的改性产物与选自多亚乙基多胺、C12～C24烷基酰氨基丙基卤化物甲基羧酸锂甜菜碱、C12～C24烷基酰氨基丙基卤化物甲基羧酸钠甜菜碱、C12～C24烷基酰氨基丙基卤化物甲基羧酸钾甜菜碱、C12～C24烷基酰氨基丙基卤化物磷酸锂甜菜碱、C12～C24烷基酰氨基丙基卤化物磷酸钠甜菜碱、C12～C24烷基酰氨基丙基卤化物磷酸钾甜菜碱、C12～C24烷基酰氨基丙基卤化物硫酸锂甜菜碱、C12～C24烷基酰氨基丙基卤化物硫酸钠甜菜碱以及C12～C24烷基酰氨基丙基卤化物硫酸钾甜菜碱的至少一种成分反应。
[0045]适用于本发明的阳离子乳化剂可以包括，但并非限定于：衍生自C12～C24脂肪酸的脂肪咪唑啉；衍生自(i)用选自丙烯酸、马来酸酐、富马酸、二烯和亲双烯体的至少一种成分改性选自由C12～C24脂肪酸和松香酸组成的组的至少一成员，且随后(ii)将获得的改性产物与多亚烷基多胺反应的脂肪酰亚氨基胺；衍生自(i)用选自丙烯酸、马来酸酐、富马酸、二烯和亲双烯体的至少一种成分改性选自由C12～C24脂肪酸和松香酸组成的组的至少一成员，且随后(ii)将获得的改性产物与选自多亚烷基多胺、饱和C12～C24烷基单胺、不饱和C12～C24烷基单胺、饱和C12～C24烷基多亚丙基多胺、不饱和C12～C24烷基多亚丙基多胺的至少一种成分反应的脂肪酰氨基胺；通过用选自环氧乙烷和环氧丙烷的至少一种成分改性饱和C12～C24烷基单胺制得的聚氧乙烯衍生物；通过用选自环氧乙烷和环氧丙烷的至少一种成分改性不饱和C12～C24烷基单胺制得的聚氧乙烯衍生物；通过用选自环氧乙烷和环氧丙烷的至少一种成分改性饱和C12～C24烷基多亚丙基多胺制得的聚氧乙烯衍生物；通过用选自环氧乙烷和环氧丙烷的至少一种成分改性不饱和C12～C24烷基多亚丙基多胺制得的聚氧乙烯衍生物；饱和C12～C24烷基芳基单胺；不饱和C12～C24烷基芳基单胺；饱和C12～C24烷基芳基多亚丙基多胺；不饱和C12～C24烷基芳基多亚丙基多胺；饱和C12～C24季胺；不饱和C12～C24季胺；C12～C24烷基醚胺；C12～C24烷基醚多胺；C12～C24烷基多亚丙基多胺N-氧化物；丹宁酸的胺衍生物；酚醛树脂的胺衍生物；木质素的胺衍生物；胺改性的聚丙烯酸酯；及其组合。
[0046]本发明的一种实施方案中，该阳离子乳化剂可以包括选自饱和C12～C24烷基单胺、不饱和C12～C24烷基单胺、饱和C12～C24烷基多亚丙基多胺、不饱和C12～C24烷基多亚丙基多胺、及其组合的成分。
[0047]本发明的一种实施方案中，该阳离子乳化剂可以是选自饱和与不饱和C12～C24烷基单胺的至少一种成分、和选自饱和与不饱和C12～C24烷基多亚丙基多胺的至少一种成分的共混物。
[0048]本文中使用的术语“阳离子乳化剂”包括上述化合物和它们的衍生物。
[0049]适用于本发明的非离子乳化剂包括，但并非限定于，下列：烷基芳基聚氧乙烯和聚氧丙烯衍生物；支化、线性和环状烷醇、山梨聚糖酯、单-和多糖衍生物的聚氧乙烯衍生物；支化烷醇、线性烷醇、环状烷醇、山梨聚糖酯、单糖衍生物和多糖衍生物的聚氧丙烯衍生物；蛋白质稳定剂如酪蛋白和白蛋白；上述阴离子、两性离子、和阳离子乳化剂的聚乙氧基化衍生物；上述阴离子、两性离子、和阳离子乳化剂的聚丙氧基化衍生物；和机械稳定剂如页硅酸盐膨润土和蒙脱土。
[0050]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以是非离子乳化剂，包括、但并非限定于，烷基多糖；烷基酚烷氧基化物如烷基酚乙氧基化物、烷基酚丙氧基化物、二烷基酚乙氧基化物、和二烷基酚丙氧基化物；脂肪醇乙氧基化物如具有线性、支化、或环状结构饱和或不饱和脂肪酸乙氧基化物；具有线性、支化、或环状结构的饱和或不饱和脂肪酸丙氧基化物；七叶皂素油酸(escinoleic acid)或蓖麻油的乙氧基化物；七叶皂素油酸(escinoleic acid)或蓖麻油的丙氧基化物。
[0051]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括非离子乳化剂，包括、但并非限定于，聚乙烯-聚丙烯嵌段共聚物；羟基聚(氧乙烯)聚(氧丙烯)聚(氧乙烯)嵌段共聚物；1，2-丙二醇乙氧基化物；1，2-丙二醇丙氧基化物；和分子量大于300g/mol的环氧乙烷与环氧丙烷的合成嵌段共聚物。
[0052]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以是非牛脂或非妥尔油基乳化剂，包括、但并非限制于，癸醇乙氧基化物；蓖麻油乙氧基化物；棕榈醇-油醇(ceto-oleyl alcohol)乙氧基化物；乙氧基化烷醇酰胺；脂肪醇烷氧基化物；二壬基酚乙氧基化物；壬基酚乙氧基化物；山梨聚糖酯乙氧基化物；烷基醚硫酸酯；单烷基磺基琥珀酰胺酸酯(sulphosuccinamate)；烷基酚醚硫酸酯；脂肪醇硫酸酯；二烷基磺基琥珀酸酯(sulphosuccinate)；烷基醚磷酸酯；烷基酚醚磷酸酯；烷基萘磺酸酯；α-烯烃磺酸酯；烷基苯磺酸和盐；烷基两性(二)乙酸酯；烷基甜菜碱；烷基多糖；烷基胺乙氧基化物；氧化胺；及其组合。
[0053]丙烯酸、烷基丙烯酸、丙烯酸的烷基酯、烷基丙烯酸的烷基酯、丙烯酸的羟基烷基酯、烷基丙烯酸的羟基烷基酯、丙烯酰胺、烷基丙烯酰胺、N-烷基丙烯酰胺、N，N-二烷基丙烯酰胺、N-羟基烷基丙烯酰胺、N，N-二羟基烷基丙烯酰胺、苯乙烯、烷基苯乙烯、乙烯、丙烯、高级烯烃、二烯、丙烯醇(allyl alcohol)、多羟基化聚烯烃、卤代乙烯、卤代丙烯、和卤代次烷基的低聚物、共聚-低聚物、三元-低聚物、四元-低聚物、聚合物、共聚物、三元共聚物、和四元共聚物适合用作本发明中的表面活性剂。另外，前述聚合物的锂、钠、钾、镁、钙、铵、或烷基铵盐可以用作本发明中的乳化剂。用于本发明的适宜二烯的实例包括、但并非限定于，丁二烯、环戊二烯、和异戊二烯。
[0054]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括通过下列的反应获得的盐：(i)选自卤化氢如氯化氢，羧酸如乙酸、丙酸、丁酸、草酸、马来酸、富马酸、柠檬酸，和磷酸的至少一种成分；和(ii)选自丙烯酸、烷基丙烯酸、丙烯酸的烷基酯、烷基丙烯酸的烷基酯、丙烯酸的羟基烷基酯、烷基丙烯酸的羟基烷基酯、丙烯酰胺、烷基丙烯酰胺、N-烷基丙烯酰胺、N，N-二烷基丙烯酰胺、N-羟基烷基丙烯酰胺、N，N-二羟基烷基丙烯酰胺、苯乙烯、烷基苯乙烯、乙烷、丙烯、高级烯烃、二烯、羟基化丙烯、多羟基化聚烯烃、卤代乙烯、卤代丙烯、和卤代次烷基的低聚物、共聚-低聚物、三元-低聚物、四元-低聚物、均聚物、共聚物、三元共聚物、和四元共聚物的至少一种成分。用于本发明的适宜二烯的实例包括、但并非限定于，丁二烯、环戊二烯、和异戊二烯。
[0055]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括选自低聚亚乙基胺、低聚多亚丙基胺、六亚甲基二胺、双-六亚甲基二胺、多亚乙基多胺、多亚丙基多胺、多亚乙基/多亚丙基多胺、和高级多亚烷基多胺如多亚烷基多胺制备中的蒸馏残余物的成分。
[0056]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以是下列的反应获得的盐：i)选自卤化氢如盐酸；羧酸如乙酸、丙酸、丁酸、草酸、马来酸、富马酸、和柠檬酸；和磷酸的至少一种成分；与(ii)选自低聚亚乙基胺、低聚多亚丙基胺、六亚甲基二胺、双-六亚甲基二胺、低聚氮丙啶、聚氮丙啶、多亚乙基多胺、多亚丙基多胺、多亚乙基/多亚丙基多胺、和高级多亚烷基多胺如多亚烷基多胺制备中的蒸馏残余物的至少一种成分。
[0057]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括低聚亚乙基胺、低聚多亚丙基胺、六亚甲基二胺、双-六亚甲基二胺、低聚氮丙啶、聚氮丙啶、多亚乙基多胺、多亚丙基多胺、和/或高级多亚烷基多胺如多亚烷基多胺制备中的蒸馏残余物的单乙氧基化、多乙氧基化、单丙基化、和多丙基化缩合物。
[0058]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以是下列的反应获得的盐：i)选自卤化氢如盐酸；羧酸如乙酸、丙酸、丁酸、草酸、马来酸、富马酸、和柠檬酸；和磷酸的至少一种成分；与(ii)选自低聚亚乙基胺、低聚多亚丙基胺、六亚甲基二胺、双-六亚甲基二胺、多亚乙基多胺、多亚丙基多胺、和/或高级多亚烷基多胺如多亚烷基多胺制备中的蒸馏残余物的单乙氧基化、多乙氧基化、单丙基化、和多(丙基化)缩合物的至少一种。
[0059]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括羟基烷基胺如羟乙基胺、羟乙基多胺、羟丙基多亚乙基胺、羟丙基胺、羟丙基多亚丙基胺、及其组合。
[0060]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括通过下列的反应获得的盐：(i)选自卤化氢如盐酸；羧酸如乙酸、丙酸、丁酸、草酸、马来酸、富马酸、和柠檬酸；和磷酸的至少一种成分；与(ii)羟基烷基胺如羟乙基胺、羟乙基多胺、羟丙基多亚乙基胺、羟丙基胺、羟丙基多亚丙基胺、及其组合。
[0061]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括C-36二聚脂肪酸或C-54三聚脂肪酸。本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括C-36二聚脂肪酸与选自低聚亚乙基胺、多亚乙基多胺、低聚丙胺、多亚丙基多胺、和高级多亚烷基多胺如多亚烷基多胺制备中的蒸馏残余物的至少一种成分的反应所形成的聚缩合产物。
[0062]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括通过下列的反应获得的盐：(i)选自卤化氢如盐酸；羧酸如乙酸、丙酸、丁酸、草酸、马来酸、富马酸、和柠檬酸；和磷酸的至少一种成分；与(ii)选自C-36二聚脂肪酸与选自低聚亚乙基胺、多亚乙基多胺、低聚丙胺、多亚丙基多胺、和高级多亚烷基多胺如多亚烷基多胺制备中的蒸馏残余物的至少一种成分的反应所形成的聚缩合产物的至少一种成分。
[0063]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括C-54三聚脂肪酸与选自低聚亚乙基胺、多亚乙基多胺、低聚丙胺、多亚丙基多胺、和高级多亚烷基多胺如多亚烷基多胺制备中的蒸馏残余物的至少一种成分的反应所形成的聚缩合产物。
[0064]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括通过下列的反应获得的盐：(i)选自卤化氢如盐酸；羧酸如乙酸、丙酸、丁酸、草酸、马来酸、富马酸、和柠檬酸；和磷酸的至少一种成分；与(ii)C-54三聚脂肪酸与选自低聚亚乙基胺、多亚乙基多胺、低聚丙胺、多亚丙基多胺、和高级多亚烷基多胺如多亚烷基多胺制备中的蒸馏残余物的至少一种成分的反应所形成的聚缩合产物。
[0065]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括选自羟基硬脂酸、羟基硬脂酸的低聚物、和聚合的羟基硬脂酸的成分。
[0066]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括选自通过下列的反应形成的聚缩合产物的成分：(i)选自亚乙基胺、亚丙基胺、亚乙基/亚丙基胺、低聚亚乙基胺、多亚乙基多胺、低聚亚丙基胺、和高级多亚烷基多胺如多亚烷基多胺制备中的蒸馏残余物的至少一种成分；与(ii)选自羟基硬脂酸、羟基硬脂酸的低聚物、和聚合的羟基硬脂酸的至少一种成分。
[0067]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括Lewis酸碱如氢氧化锂、氢氧化钠、和氢氧化钾；与选自羟基硬脂酸、羟基硬脂酸的低聚物、和聚合的羟基硬脂酸的至少一种成分的反应形成的聚缩合产物。
[0068]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括结构(I)的C-12～C-24脂肪胺的乙氧基三亚甲基胺衍生物，其中R为脂肪族C-12～C-24部分；x和y总为大于或等于2；且a和b大于或等于0。脂肪族C-12～C-24部分可以是饱和的或不饱和的，具有线性、支化、或环状结构。
结构(I)
Figure A20088002051100231
其中
R＝具有线性、支化、或环状结构的饱和或不饱和的脂族C12～C24；
x+y≥2；和
a，b≥0
[0069]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括选自由(i)选自卤化氢如盐酸；羧酸如乙酸、丙酸、丁酸、草酸、马来酸、富马酸、和柠檬酸；和磷酸的至少一种成分；与(ii)选自结构(I)的C-12～C-24脂肪胺的乙氧基三亚甲基胺衍生物的至少一种成分的反应获得的盐的成分。
[0070]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括结构(II)的C-12～C-24脂肪胺的丙氧基三亚甲基胺衍生物，其中R为脂肪族C-12～C-24部分；x和y总为大于或等于2；且a和b大于或等于0。脂肪族C-12～C-24部分可以是饱和的或不饱和的，具有线性、支化、或环状结构。
结构(II)
Figure A20088002051100232
其中，
R＝具有线性、支化、或环状结构的饱和或不饱和的脂族C12～C24；
x+y≥2；和
a，b≥0
[0071]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括由(i)选自卤化氢如盐酸；羧酸如乙酸、丙酸、丁酸、草酸、马来酸、富马酸、和柠檬酸；和磷酸的至少一种成分；与(ii)选自结构(II)的C-12～C-24脂肪胺的丙氧基三亚甲基胺衍生物的至少一种成分的反应获得的盐。
[0072]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括选自结构(III)的具有线性、支化、或环状结构的饱和脂肪族C-12～C-24二烷基胺；和具有线性、支化、或环状结构的不饱和脂肪族C-12～C-24二烷基胺；其中R1、R2可以相同或不同；且各自可以是具有线性、支化、或环状结构的饱和或不饱和脂肪族C-12～C-24部分。
结构(III)
其中
R1，R2＝具有线性、支化、或环状结构的饱和或不饱和的C12～C24部分。
[0073]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括由(i)选自卤化氢如盐酸；羧酸如乙酸、丙酸、丁酸、草酸、马来酸、富马酸、和柠檬酸；和磷酸的至少一种成分；与(ii)选自结构(III)的饱和和不饱和脂肪族C-12～C-24二烷基胺的至少一种成分的反应获得的盐。
[0074]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括选自结构(IV)的线性、支化、或环状饱和脂肪族C-12～C-24烷基胺；和线性、支化、或环状的不饱和脂肪族C-12～C-24烷基胺的至少一种成分的季胺衍生物；其中R1和R2可以是相同或不同的、饱和和不饱和的线性、支化、或环状脂肪族C-12～C-24部分，且R3和R4可以是甲基部分或者饱和或不饱和线性、支化、和环状脂肪族部分的其它高级同系物。
结构(IV)
Figure A20088002051100251
其中，
R1，R2＝具有线性、支化或环状结构的饱和或不饱和的脂族C12～C24部分；和
R3，R4＝甲基或者具有线性、支化或环状结构的饱和或不饱和的脂族C12～C24部分的高级同系物。
[0075]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括由(i)选自卤化氢如盐酸；羧酸如乙酸、丙酸、丁酸、草酸、马来酸、富马酸、和柠檬酸；和磷酸的至少一种成分；与(ii)选自结构(IV)的饱和或不饱和脂肪族C-12～C-24烷基胺的季胺衍生物的至少一种成分的反应获得的盐。
[0076]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括选自结构(V)的线性、支化、或环状饱和脂肪族C-12～C-24烷基胺；和线性、支化、或环状的(不)饱和脂肪族C-12～C-24烷基胺的季胺衍生物；其中R1和R2可以是相同或不同的、线性、支化、或环状饱和或不饱和脂肪族C-12～C-24部分，且R3和R4是乙氧基或丙氧基部分及其组合。
结构(V)
Figure A20088002051100252
其中，
R1，R2＝具有线性、支化、和环状结构的饱和或不饱和的脂族C12～C24部分；和
R3，R4＝乙氧基部分，丙氧基部分，或其组合。
[0077]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括由(i)选自卤化氢如盐酸；羧酸如乙酸、丙酸、丁酸、草酸、马来酸、富马酸、和柠檬酸；和磷酸的至少一种成分；与(ii)选自结构(V)的饱和或不饱和脂肪族C-12～C-24烷基胺的季胺衍生物的至少一种成分的反应获得的盐。
[0078]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括通过下列的反应形成的双酰胺：多亚烷基多胺，与通过用选自丙烯酸、马来酸酐、富马酸、二烯和亲双烯体的至少一种成分改性选自线性、支化、或环状饱和脂肪族C-12～C-24脂肪酸和线性、支化、或环状(不)饱和脂肪族C-12～C-24脂肪酸的至少一种成分获得的加合物。
[0079]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括通过下列的反应获得的盐：(i)选自卤化氢如盐酸；羧酸如乙酸、丙酸、丁酸、草酸、马来酸、富马酸、和柠檬酸；和磷酸的至少一种成分；与(ii)通过如下的反应形成的双酰胺：多亚烷基多胺，与通过用选自丙烯酸、马来酸酐、富马酸、二烯和亲双烯体的至少一种成分改性选自线性、支化、或环状饱和脂肪族C-12～C-24脂肪酸和线性、支化、或环状(不)饱和脂肪族C-12～C-24脂肪酸的至少一种成分获得的加合物。
[0080]本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括二烷基芳基胺。本发明的一种实施方案中，该乳化剂可以包括通过二烷基芳基胺与选自卤化氢如盐酸；羧酸如乙酸、丙酸、丁酸、草酸、马来酸、富马酸、和柠檬酸；和磷酸的至少一种成分获得的盐。
[0081]用于本发明的适宜乳化剂不仅具有混合和随后压实沥青质组合物所需的高温剪切稳定性，而且还将高粘度赋予沥青组合物使得为沥青稳定性或在集料上的提高的薄膜涂层不需要增稠剂，并且降低了沥青膜与集料之间的界面张力使得保持强粘结且阻止了水对路面的损害。
[0082]选择乳化剂配方以控制乳液性能如在本发明高温下和同时在低乳化剂剂量下的界面粘度、马兰各尼效应、和界面沥青溶解性。同样选择表面活性剂剂量以赋予最终乳液中目标界面性能。由于它们昂贵避免了高乳化剂剂量。另外，高乳化剂剂量有助于低速的压缩强度形成，且增加了最终铺路中的水分敏感性。
[0083]一种实施方案中，该沥青乳液中使用的乳化剂包在温度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。
[0084]一种实施方案中，该乳化剂包在温度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30达因/cm。
[0085]一种实施方案中，该乳化剂包在温度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20达因/cm。
[0086]一种实施方案中，该乳化剂包在温度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10达因/cm。
[0087]一种实施方案中，该乳化剂包在温度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5达因/cm。
[0088]可以采用多种混合技术制备本发明乳液。使用高剪切混合器，通常具有高于1,200rpm的剪切速率，可以制备该乳液。在一种实施方案中，使用在4,000rpm的剪切速率下的高剪切混合过程制备该乳液。这些混合过程包括、但并非限定于，采用下列类型的混合装置混合沥青和水：高剪切胶体研磨机、静止在线混合器、高剪切混合器、和高剪切喷嘴设备。另外，可以通过将水直接注入沥青的工艺流体中使得水注射中产生的剪切充分分散和混合水滴到沥青物流中和提供沥青乳液，由此制备该乳液。将水注入沥青工艺物流中可以通过相转化(phase inversion)过程如大变动的或者其它形式的来进行。
[0089]本发明的沥青乳液可以是无溶剂的。环境关注促使减少、直至排除铺路沥青乳液中的有机溶剂。但是，出于技术原因，在本发明可用之前在所有铺路应用中还不能获得全部排除。一些地区中术语“无溶剂的”定义为包括小部分的有机溶剂。例如，“无溶剂的”曾经在宾夕法尼亚州被定义为包括高达4％的有机溶剂。出于本发明的目的，由此，期望时，该油包水型乳液可以含有至少一种溶剂(如石脑油、煤油、柴油、熔剂等)，水平低于有利于下列所需的量：1)在环境温度下混合沥青质组合物以制得全涂覆的集料，或者2)在环境温度下压实沥青质组合物。一种实施方案中，本发明油包水型沥青乳液中溶剂的水平为小于该乳液总重的约1％。本文中使用的术语“环境温度/室温”含义为小于约40℃的环境温度。
[0090]期望时，本发明沥青乳液可以在约60℃～约80℃的温度范围下长时间存储，而没有不利地影响乳液的颗粒尺寸(粒径)分布。
[0091]集料
[0092]用于铺路材料和道路建筑、道路修复、道路修补和道路维护的集料来自天然来源和合成来源。应当理解的是，本发明中的“集料”也包括回收的沥青路面(RAP)。与任何建筑方法中一样，根据多个标准来选择用于沥青铺路用途的集料，所述标准包括物理性质、与铺筑方法中所用沥青的相容性、易得性和提供最终路面在项目的设计寿命期限内满足用于承载交通的路面层的性能规格要求的能力。在集料的性能中，对道路的成功铺筑来说关键的是集料的级配，集料的级配是指一定尺寸的集料颗粒的百分数。对于承载力最强的沥青路面来说，通常有三个级配：密级配的、间断级配的和松级配的。密级配集料具有最大的矿物表面积(每单位集料)。松级配集料主要由单一的大尺寸(例如，约0.375英寸～1.0英寸)的石料组成，其中含有很低含量(一般小于总集料的约2％)的细石(小于0.25英寸的材料)或填料(小于0.075mm的矿物材料)。间断级配集料介于密级配和松级配两类之间。回收沥青路面(RAP)材料大体反映了用来获得该回收材料的路面的级配。如果最初的路面是密级配混合物，则RAP将也是密级配的，但常常观察到RAP填料的含量低于初始集料规格的设计极限。
[0093]传统上用于制备沥青质铺路组合物的任何集料都适用于本发明。这些包括、但并非限定于，密级配集料、间断级配集料、松级配集料、石材基质基料、回收的沥青路面(RAP)、回收油毡瓦(roofingshingles)以及它们的混合物。本发明中也可采用不完全干燥的集料。
[0094]沥青质铺路组合物
[0095]本发明的一种实施方案中，通过包括混合下列的步骤的方法在约50℃～约140℃的温度范围下制备该沥青质铺路组合物：
(i)无溶剂的沥青乳液，温度为约25℃～约95℃，用量为该沥青质组合物总重的约2％～约10％；和
(ii)集料，温度为约60℃～约140℃，用量为该沥青质组合物总重的约90％～约98％；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。
[0096]另一实施方案中，通过前述方法在约55℃～约120℃的温度范围下制备该沥青质组合物。
[0097]另一实施方案中，通过前述方法在约55℃～约120℃的温度范围下制备该沥青质组合物。
[0098]仍另一实施方案中，通过前述方法在约60℃～约80℃的温度范围下制备该沥青质组合物。
[0099]一种实施方案中，通过前述方法通过使用(i)温度为约60℃～约80℃的沥青乳液制备该沥青质组合物。
[0100]一种实施方案中，通过前述方法通过使用(ii)温度为约60℃～约120℃的集料。
[0101]本发明的沥青质组合物可以包括与集料进料引入的添加剂。这种添加剂的实例包括、但并非限定于，矿物添加剂如石灰和水泥；和纤维添加剂如纤维素、玻璃和聚合物纤维。另外，回收的沥青路面材料可以用作添加剂。
[0102]一种实施方案中，在约0℃～约120℃的温度范围下将本发明沥青质组合物施用到待铺砌的表面上。另一实施方案中，在约55℃～约100℃的温度范围下将本发明沥青质组合物施用到待铺砌的表面上。仍另一实施方案中，在约60℃～约80℃的温度范围下将本发明沥青质组合物施用到待铺砌的表面上。对于本领域技术人员来说，应当理解的是沥青乳液可以被冷混(例如在环境温度)并随后被加热。
[0103]一旦施用于待铺设的表面，需要的话，可采用铺路应用中已知的任何压实方法来压实本发明的沥青组合物。
[0104]在一种实施方案中，将施用的沥青组合物压实至空气空隙含量相当于在超过140℃的温度下制得的具有基本等同的集料级配和沥青含量的热混铺路组合物。
[0105]在一种实施方案中，将施用的沥青组合物压实至空气空隙含量低于在环境温度(即，小于约40℃的温度)下制得的且具有基本等同的集料级配和沥青含量的冷混铺路组合物的空气空隙含量。
[0106]在一种实施方案中，将施用的沥青组合物压实，使得产生承载强度的速率相当于在超过140℃的温度下制得的具有基本等同的集料级配和沥青含量的热混铺路组合物产生承载强度的速率。
[0107]在一种实施方案中，将施用的沥青组合物压实从而以更快的速率形成承载强度，相比于在环境温度下制得的且具有基本等同的集料级配和沥青含量的可比的冷混铺路组合物所形成的情况来说。
[0108]在冷混铺路组合物中强度形成是在沥青和集料之间的粘合力的形成的函数。在一种实施方案中，将施用的沥青组合物压实从而以更快的速率形成沥青和集料之间的粘合力，相比于在环境温度下制得的且具有基本等同的集料级配和沥青含量的可比的冷混铺路组合物所形成的情况来说。
[0109]本发明的方法适用于薄层罩面(thin lift overlay)铺路用途。薄层罩面是一种维护性的铺设技术，该技术习惯上包括，在通常超过165℃的温度下根据常规热混程序制得沥青组合物，在相应的温度下在现场铺设于现有的、受损路面表面，从而完成沥青组合物薄层的浇筑。当前采用热混沥青组合物的薄层技术通常有两个主要缺陷。首先，热沥青组合物会快速冷却，使得其难以在需要修补的现有路面上在室温下延展(即，铺展)。热沥青材料薄层的快速冷却会造成压实困难。采用聚合物改性沥青会加剧铺筑(例如，延展、铺展和压实)中由于快速冷却而引发的问题。在一定温度下，聚合物改性沥青的粘度高于未改性沥青的粘度。因此，在一定铺筑温度下，由聚合物改性沥青制得的热混沥青组合物(含有集料的混合物)比由未改性沥青制得的同等沥青组合物更粘。这种粘度增加和流动阻力增加的结果是，因为材料的快速冷却，由聚合物改性沥青制得的薄层沥青组合物在处理和铺筑中会出现更大的问题。
[0110]需要的话，本发明的方法和沥青质组合物可用于制备沥青质铺路料块。在这种技术中，将油包水型沥青乳液和集料混合，形成沥青质组合物，将其浇入模具，压实并使其固化。该固化的料块(或砖块)用于铺筑路面。
[0111]在一种实施方案中，将本发明沥青质组合物在约50℃～约120℃的温度下浇入模具并压实。在另一实施方案中，将本发明沥青质组合物在约55℃～约100℃的温度下浇入模具并压实。在又一实施方案中，将本发明沥青质组合物在约60℃～约80℃的温度下浇入模具并压实。
[0112]由于本发明的沥青质组合物表现出增强的压实性(导致更高密度和更大强度)和加快的固化速率(导致制造速度的提高和生产经济效益的改善)，所以采用本发明的方法和沥青组合物来制造这些料块优于采用传统的冷混铺路组合物。
[0113]一种实施方案中，可以将本发明沥青质组合物在该沥青质组合物的制备与它们在铺路应用中的使用之间的时间段内保持在约50℃～约120℃的温度范围下。另一实施方案中，可以将本发明沥青质组合物保持在约55℃～约100℃的温度范围下。又一实施方案中，可以将本发明沥青质组合物保持在约60℃～约80℃的温度范围下。可以将本发明沥青质组合物在这些温度下保持在封闭系统(如较大的贮料堆、储仓、有盖的运输工具等)中，防止水分蒸发。
[0114]制备本发明沥青质铺路组合物中可以使用公知用于混合沥青乳液和静态或运动的集料的方法和装置，如间歇、筒式、或连续形式的搅拌机。术语“运动的”包括、但并非限定于，采用原位和就地操作的装置。搅拌机在研磨粗糙集料和/或RAP、精细的、和填料时给该乳液施加高剪切。在这些高剪切混合器中，集料和/或RAP(将其在筒或间歇混合器中加热到规定的工艺温度)使倾斜的筒滚动，同时将沥青乳液喷射到热的集料和/或RAP上，获得乳液处理的集料和/或RAP，将其从筒式混合器中倒出。大多数筒式混合器的内壁衬有叶片，当滚筒转动时，该叶片可反复抓取混合物，将其提升，并再抛落到滚筒的底部。筒式和间歇式设备每小时可生产数百吨铺路材料。应将理解的是在生产铺路组合物中常规使用的混合沥青乳液和集料的任何方法可以用于本发明中。
[0115]典型地，具有传统乳化剂包的沥青乳液在通过将乳液与集料在高温下混合赋予的机械剪切下被粗化。由此，降低料其在集料涂覆方面的效率且由此制成的沥青质组合物的粘度增加。由于沥青质组合物的粘度增加，压实期间铺路组合物的致密化降低，导致许多铺路损坏的问题，如车辙、形成水穴和松碎。尽管采用高的乳化剂用量可以减轻这种粗糙化，但这种用量也会延缓压缩强度的进展并产生不理想的结果。
[0116]本发明沥青乳液中的分散相液滴的流变学直接地影响在高温下与加热的集料混合时的乳液的行为。在油-水界面处的流变学又受控于乳化剂的结构和化学性质。表面活性剂结构和化学性质影响在界面处分散乳化剂所需要的能量。表面活性剂结构和化学性质决定了油-水型液滴在高温剪切条件下相抵于聚结(coalescence)的剪切稳定性，如在高于环境的温度下在乳液与集料的混合过程中表现出的那些。表面活性剂结构和填料影响界面流体性或粘度。另外，乳化剂结构的适当选择影响对界面粘度的影响程度。
[0117]观察到一些化学实体产生了快速的早期强度形成的期望的效果，而其它没有显示出，这进一步表明了制剂的化学性质也是影响因素。进一步观察到具有如所期望的性能的沥青乳液具有比没有显示出这样的性能的那些更高水平的剪切稳定性，这表明这种化学贡献源于乳化剂。观察到在本发明的沥青组合物中的强度形成与相比于传统的冷混的更好的压缩性有关，这非常有力地表明特定的物理化学效果是在乳液中的沥青液滴的流变性的变化。本发明的沥青组合物所显示的早期强度形成，其相比于冷混来说，更是热混的特征，也表明沥青液滴的流变响应是界面响应而不是本体响应。
[0118]与本发明的目前可得的数据和观察结果一致的上述机理的变体包括离子型乳化剂的界面溶解性的热依赖性活化。在本发明范围内的界面溶解性可以定义为在界面处乳化剂的局部化。现在以下之间应当不加以区别：表面吸附(乳化剂停留在沥青乳液的水相中，而在界面处具有穿透入沥青的某些官能团)，界面被乳化剂穿透(其停留在沥青液滴的表面中，若干官能团面向水，而其它的面向沥青乳液的沥青相的内部)，或完全停留在沥青乳液的沥青相中，除在界面处的以外(表面吸附的镜象)。
[0119]乳化剂与被分散的沥青液滴的界面区域的相互作用可以以两种方式影响沥青的界面流变学。乳化剂可以提供在液滴之间和中间的润滑层或滑移面或者它们可以破坏在界面处和中东沥青的沥青质部分(asphaltene fractions)的结构。必须注意到沥青的硬度和流动阻力在很大程度上是特定沥青内的沥青质(asphaltene)组分的函数。重油加工领域内的技术人员偏爱的沥青模型包括不同分子量的沥青质(asphaltenes)，其以溶解的和胶体的实体的形式存在于沥青的软沥青(maltene)相中。由分子或分子的一部分穿透沥青内的相关的沥青质将往往破坏沥青的表面结构。这的相伴结果是液滴的表面区域的流动阻力下降。根据定义，流动阻力被称为粘度。为了穿透由沥青质形成的结构，外来的分子或该分子的一部分必须具有与沥青质相似的内聚能密度(cohesive energy density)。从热力学观点来看，这意味着如果两种不同物质的分子具有相似的内聚密度(cohesive densities)并且彼此紧密接近地放置并且处于相同的状态(如温度、pH、离子强度等)，那么两种物质的分子将以单独的分子的水平掺杂。这被定义为溶化(solvation)或溶解(dissolution)。按照惯例，以较大浓度存在的物质称为溶剂，而另一个称为溶质。
[0120]定量描述内聚能密度的最广泛接受的方式之一是利用称作溶解度参数的参数。这一数字实际上是内聚能密度的平方根。溶解度参数的各种模型已经被建议。最广泛引用的模型是Hildebrand和Hansen的那些。作为溶解性等级，沥青质具有19-24(MPa)1/2的溶解度参数(δ)。因此，具有在这一范围内的或略高于其的溶解度参数的物质原则上应当溶解于沥青(asphalt)的沥青质的内部结构中并且破坏沥青(asphalt)的沥青质的内部结构。与这一论点略微有关的是参考如下事实：伦敦色散力(London dispersion forces)是给定的沥青(asphalt)内的沥青质结构的强度和复杂性的主要贡献者。当使用更复杂的Hansen溶解度参数代替Hildebrand版本时，这必须被考虑。对此进一步地，通常的做法是通过从沥青质(asphaltene)的样品中通过添加戊烷或庚烷使沥青质(asphaltene)沉淀来量化沥青的沥青质分数(asphaltenefraction)。这两种烃分别具有14.3和15.1(Mpa)1/2的Hildebrand溶解度参数。因此，在19-25(MPa)1/2或更高的范围内的溶解度参数将标识具有破坏沥青质(asphaltene)结构并且因此使该沥青流体化的能力的分子或分子的一部分，同时，具有类似于C5-C7烃的那些的溶解度参数的分子或分子的一部分具有使已经分散的沥青质(asphaltene)再絮凝(reflocculate)或凝结(coagulate)的潜能。
[0121]从分子观点来看，分子的内聚能密度或溶解度参数是由其化学组成(composition)或构成(make-up)决定的。因此，其也是原材料和用于制造该物质的制造工艺，或更简明地，特定物质的性质，的函数。在乳化剂的情况下，溶解度参数还可能与通过下式表示的亲水亲油平衡(HLB)有关：
HLB = ( δ - 16.8 ) X ( 54 ) δ - 1.23
[0122]在本工作中，显示了一系列乳化剂表明压缩性和早期强度形成，这被看作是本发明方法的优点。观察到那些乳化剂具有溶解度参数在24-25(MPa)1/2的范围内的官能团和在8-16(MPa)1/2的范围内的疏水基团(hydrophobes)。在低水平的所需类型的官能度和溶解度参数的情况下，使用乳化剂体系观察到最惊人的失败。整个乳化剂体系的溶解度参数也恰好落入40上下的范围(the high 30′s to low 40′s)内。另外，由模型研究显示出存在的可用的官能度在空间上阻碍穿透入沥青/水界面的界面区域。因此本发明的优选的实施方案在于用包括如下的官能团和结构的乳化剂配制沥青乳液，所述官能团和结构赋予了必需的溶解度特性(如上所述)以便温度依赖性的界面流变学。
[0123]提供下列实施例以进一步阐述本发明，且并不构成以任意方式限制本发明。
[0124]下列实施例中，用自动滚筒式混合器(实施例1)或手工(实施例2-14)混合沥青乳液和集料的沥青质组合物。在制备后混合物处于产出温度下将沥青乳液和集料的混合物压实。采用StrategicHighwayResearchProgram(SHRP)旋转式压实机(从PineInstruments购得)，在1.25°的旋转角、600kPa的柱塞压力和30转下，将该沥青质组合物压实成压块(pill)。压实后，立刻将该沥青质组合物放入25℃的烘箱中固化。固化后，评价压块的压缩强度(即马歇尔(Marshall)稳定性)。在环境温度(25℃)固化仅仅四小时后获得的压缩强度值在本文中被称为“早期强度”。采用稳定性试验机(从PineInstruments购得)测量压实样品的压缩强度。以下实施例中使用的各个沥青乳液的粒度小于10微米。
[0125]以下实施例中所用的集料是粉碎的花岗岩，该花岗岩符合密级配1/2英寸标称的铺路混合物的级配和性能规格，所述铺路混合物通常用于路面磨耗层的制备。使用前用烘箱干燥(110℃)所有集料样品，以去除水分。在对比冷混实施例中，在与沥青乳液混合前，使集料冷却至室温。在对比热混实施例中，在与被加热到等价温度的沥青混合前集料被加热到约140℃-160℃范围内的温度。全部级配集料样品是1,000克。
[0126]使用通常已知的Deneuvillers等的仪器光照法的变体对涂层进行测量。以下实施例中的涂覆值以百分数来表示，说明沥青所涂覆的集料表面的实测百分比。
实施例1
[0127]本发明的沥青质组合物由以下程序来制备。制备无溶剂的沥青乳液，使用三种不同的基于烷基多胺的乳化剂(A、B和C)之一，剂量范围为0.3％-0.5％，按各自沥青乳液的总重量计。乳化剂A是0.4％按沥青乳液的总重量计(bwe)的饱和和不饱和的C16-C18牛脂基三亚丙基四胺和0.1％bwe的饱和和不饱和的C16-C18牛脂基单胺。乳化剂B是0.3％bwe的饱和和不饱和的C16-C18牛脂基多亚丙基多胺共混物。乳化剂C是0.45％bwe的烷基多亚丙基四胺和0.01％-0.05％bwe的饱和和不饱和的C16-C18烷基单胺、二胺和三胺的混合物的共混物。将各自的乳化剂溶解在温水中并且用氢氯酸溶液处理以便将pH降低到2.0。乳化剂在水中的水溶液(称作“皂液”)被加热到55℃并且添加到Atomix胶体磨。
[0128]用于本实施例中的沥青是Venezuelan来源的并且具有PG64-22的性能等级。沥青被加热到130℃并且添加到Atomix胶体磨，其中皂液和沥青混合物被加工以生产沥青乳液。成品沥青乳液的沥青含量为约60-63％bwe。随后，在与集料混合前，沥青乳液用水稀释至53.3％沥青含量。
[0129]如上所述，所用的集料是粉碎的花岗岩，其符合1/2英寸标称的磨耗层铺路集料的级配和性能规格。如来源于采石场的集料被烘干而除去水分。将干集料分成依大小排列的级分，从通过12.5mm筛的颗粒到通过0.075微米筛的颗粒。将各级分按数量合并而得到用于表面和磨耗层路面的符合1/2英寸标称的密级配集料的标准的集料级配。符合1/2标称级配标准的集料无水级分的这种组合被称为级配集料。
[0130]对于根据本发明方法在本实施例中制备的沥青质组合物来说，在炉中级配集料被加热到约80℃，同时沥青乳液被加热到约60℃。约1,000克的被加热的级配集料被置于1加仑不锈钢戽斗(bucket)中，将该戽斗置于自动戽斗混合器中。向在80℃的1,000克的集料中添加，在搅拌下，90g的60℃沥青乳液。继续混合另外的60秒以产生沥青质组合物，其包含约4.8％的沥青，按级配集料的总重量计。
[0131]所得的沥青组合物(具有约60℃-约80℃的温度)被添加到100-mm直径的回转压实模具，后者已经被预热到60℃-80℃。然后使用30回转的SHRP Pine回转式压实机，在600kPa压力和1.25°的回转角度，压实沥青组合物。
[0132]将压实的沥青质组合物置于25℃炉中并且使其固化四小时。在四小时的固化后，测量了被压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能。
[0133]为了对比，制备了一系列的冷混沥青质组合物，其具有等量的集料级配和沥青含量。遵循如上所述的本发明的沥青质组合物的制备程序来制备这些冷混的沥青质组合物，区别是当在戽斗混合器中混合时，沥青乳液和级配集料各自处于环境室温(23℃)。
[0134]在环境温度下所得的冷混沥青组合物被添加到100mm直径的回转压实模具中，后者也处于环境温度。然后使用30回转的SHRPPine回转式压实机，在600kPa压力和1.25的回转角度，压实环境温度的沥青组合物。
[0135]将压实的沥青组合物置于25℃炉中并且使其固化四小时。在四小时的固化后，测量了被压实和固化的冷混沥青质组合物的物理和作业性能。
[0136]对于三种关键的物理和作业性能-涂覆、致密化和强度形成，进行了各自沥青质组合物的比较。通过在环境温度混合和压实乳状液和集料(即根据传统的冷混方法)制备的压实样品显示出与通过本发明方法制备的沥青质组合物所显示出的那些基本上不同的物理和作业性能。这些结果列在表1中。
[0137]如表1所示，本发明的沥青质组合物具有94％-99％的集料涂覆水平。混合产生了压实的沥青质组合物(球粒)，其压实后的高度为62.2-62.7mm，其比冷混球粒是显著更致密的。根据本发明方法制造的相同的压实沥青质组合物显示出在25℃存储四小时后的3,000-3,2351b-f的压缩强度(lb-f)值，其显著地强于由冷混实施例所显示出的值。正如前面提到的那样，这种压缩强度值，在环境温度固化仅仅四小时后获得的，在本文中被称为“早期强度”。
表1
Figure A20088002051100361
Figure A20088002051100371
[0138]图1中所示的用于评估的来自实施例1的乳液，包含0.5％按沥青乳液的总重量计(bwe)的乳化剂(牛脂基多亚烷基多胺)，60％的PG70-22沥青的残余物。本发明沥青乳液显示出在高温(即约50℃-约120℃)下的高剪切稳定性。图1显示了使用TA流变仪在不同的温度下使沥青乳液(根据本发明的教导配制和制备的)经受提高的剪切速率的效果。在这些实验中，剪切速率在120秒内从0提高到1,000秒-倒数。因为高剪切诱发了乳液在25℃的聚结，因此仪器经历了扭矩过载。当提起流变仪的转子时，观察到黑色、聚结的沥青，在保留在最初的液体乳液中的物质中可以看到大的聚结液滴的颗粒。在80℃，随着提高剪切速率，乳液显示出粘度的平滑降低。
实施例2
[0139]还将使用本发明方法制备的沥青质组合物的物理和作业性能与根据传统的热混沥青(asphalt)方法制备的沥青和集料混合物的性能进行了比较。本实施例中的全部沥青质组合物包含市售可得的性能等级PG70-22沥青，并且使用4.8％的沥青含量制备，按级配集料的总重量计。
[0140]本发明的沥青质组合物由以下程序来制备。使用1.0％的按沥青乳液的总重量计(bwe)的牛脂基多亚烷基多胺乳化剂，制备无溶剂的沥青乳液。将乳化剂溶解在温水中并且用氢氯酸溶液处理以便将pH降低到2.0。乳化剂在水中的水溶液(称作“皂液”)被加热到55℃并且添加到Atomix胶体磨。
[0141]用于本实施例中的沥青是市售可得的性能等级PG70-22。沥青被加热到130℃并且添加到Atomix胶体磨，其中皂液和沥青混合物被加工以生产沥青乳液。成品沥青乳液的沥青含量为约60-63％bwe。随后，在与集料混合前，沥青乳液用水稀释至53.3％沥青含量。
[0142]对于根据本发明方法在本实施例中制备的沥青质组合物来说，在炉中实施例1的级配集料被加热到约80℃，同时沥青乳液被加热到约60℃。约1,000克的被加热的级配集料被置于1加仑的不锈钢戽斗。向在80℃的1,000克的集料中添加90g的60℃沥青乳液。手工搅拌该混合物大约60秒以便产生沥青质组合物，其包含约4.8％沥青，按级配集料的总重量计。
[0143]所得的沥青组合物(具有约60℃-约80℃的温度)被添加到100-mm直径的回转压实模具，后者已经被预热到60℃-80℃。然后使用30回转的SHRP Pine回转式压实机，在600kPa压力和1.25的回转角度，压实沥青组合物。
[0144]将压实的沥青质组合物置于25℃炉中并且使其固化四小时。在四小时的固化后，测量了被压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能。
[0145]为了对比，根据用于制备热混沥青质组合物的标准实验室方法制备了具有等量的集料级配和沥青含量的热混样品。级配集料如实施例1中制备。约1,000克的被加热到140℃的级配集料被置于1加仑的不锈钢戽斗。向1,000克的被加热的集料中添加48克的PG70-22沥青，后者已经预先被加热到140℃。手工搅拌该混合物大约30秒以便将沥青分布在热集料的表面上。将被涂覆的集料返回炉中并且加热直到温度到达140℃。所得的热混沥青质组合物被取出并且再次手工搅拌30秒，然后转移到100mm回转压实模具中，后者已经预先被加热到140℃。将回转压实模具和沥青质组合物返回到140℃炉达20分钟。然后使用30回转的SHRP Pine回转式压实机，在600kPa压力和1.25°的回转角度，压实热混沥青组合物。
[0146]将压实的热混沥青质组合物置于25℃炉中并且使其固化四小时。在四小时的固化后，测量了被压实和固化的热混沥青质组合物的物理和作业性能。
[0147]根据上述的热混程序制备了第二种压实热混沥青质组合物，区别是用于全部混合、加热和压实步骤的温度是160℃而不是140℃。
[0148]为了进一步的对比，制备了冷混沥青质组合物，其具有等量的集料级配和沥青含量。遵循如上所述的本发明的沥青质组合物的制备程序来制备这些冷混的沥青质组合物，区别是当在戽斗中混合时，沥青乳液和级配集料各自处于环境室温(23℃)。
[0149]在环境温度下所得的冷混沥青组合物被添加到100mm直径的回转压实模具中，后者也处于环境温度。然后使用30回转的SHRPPine回转式压实机，在600kPa压力和1.25°的回转角度，压实环境温度的沥青组合物。
[0150]将压实的沥青组合物置于25℃炉中并且使其固化四小时。在四小时的固化后，测量了被压实和固化的冷混沥青质组合物的物理和作业性能。
[0151]对全部混合物(由本发明方法制备的那些，以及热混物和冷混物)使用标准的容量程序以便测定空气空隙(Pa)。表2表明通过本发明方法制备的混合物比热混物或冷混物更有效地压实。表II进一步说明通过本发明方法制备的沥青乳液产生了这样的空气空隙(Pa)，其可与热混样品的那些匹敌，并且显著地改善了冷混样品的以上那些。全部样品被完全涂覆(即，涂覆％大于99％)。
表2
  物理和作业性能   PG70-22冷混(20-23℃)   PG70-22热混(140℃)   PG70-22热混(160℃)   本发明的方法
  平均球粒高度(mm)和标准偏差   64.8+/-0.6   63.7+/-0.0   63.7+/-0.4   62.6+/-0.5
  早期固化：25℃四小时后的压缩强度(lb-f)   1050   4600   4800   2450
  完全固化：60℃24小时后的压缩强度(lb-f)   4125   4650   5100   4875
  空气空隙％，Pa   10.24   8.22   8.70   6.86
实施例3
[0152]使用实施例2的程序制备和压实本发明的沥青质组合物。使用0.5％的按沥青乳液的总重量计(bwe)的牛脂基多亚烷基多胺，制备无溶剂的沥青乳液。本实施例中使用的沥青是用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)聚合物改性的市售可得的性能等级PG64-22沥青。本实施例中的全部沥青质组合物包含这种改性的PG64-22沥青，并且每一个使用4.8％的沥青含量制备，按级配集料的总重量计。
表3
  物理和作业性能   SBS冷混(20-23℃)   SBS热混(160℃)   本发明的方法
  平均球粒高度(mm)和标准偏差   64.8+/-0.1   63.8+/-0.4   62.6+/-0.5
  早期固化：25℃四小时后的压缩强度(lb-f)   1350   6400   3400
  完全固化：60℃24小时后的压缩强度(lb-f)   4875   未做   5750
  空气空隙％，Pa   8.86   未做   4.92
[0153]为了对比，使用实施例2的程序，制备和压实了具有与上述沥青质组合物等量的集料级配和沥青含量的热混沥青质组合物。
[0154]为了进一步的对比，还制备了冷混沥青质组合物，其具有等量的集料级配和沥青含量。遵循如上所述的本发明的沥青质组合物的制备程序来制备这些冷混的沥青质组合物，区别是当在戽斗中混合时，沥青乳液和级配集料各自处于环境室温(23℃)。
[0155]测量了各自压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能，结果示于表3中。
实施例4
[0156]使用实施例2的程序制备和压实本发明的沥青质组合物。使用烷基亚烷基多胺乳化剂，剂量范围为1.0％-0.5％，按沥青乳液的总重量计(bwe)，制备无溶剂的沥青乳液。用于本实施例中的沥青是市售可得的性能等级未改性的PG64-22。本实施例中的全部沥青质组合物包含这种PG64-22沥青，并且每一个使用4.8％的沥青含量制备，按级配集料的总重量计。
[0157]为了对比，制备了冷混沥青质组合物，其具有等量的集料级配和沥青含量。遵循如上所述的本发明的沥青质组合物的制备程序来制备这些冷混的沥青质组合物，区别是当在戽斗中混合时，沥青乳液和级配集料各自处于环境室温(23℃)。
[0158]测量了各自压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能，结果示于以下表4中。
[0159]如表4所示，使用本发明的沥青质组合物制备的球粒显示出，比在环境实验室条件下制备和压实的相同的类似配制的、基于乳液的冷混沥青质组合物强86％-163％的在25℃固化四小时后的压缩强度值。另外，当与冷混组合物相比时，本发明的沥青质组合物显示出显著改善的致密化。同样，本发明的沥青质组合物计算得比可比的冷混样品的Pa值低2.76-3.72百分比点的空气空隙(Pa)(每mm的球粒高度相应于大致1.2％的样品中的空气含量)。
表4
Figure A20088002051100411
实施例5
[0160]使用实施例2的程序制备和压实本发明的沥青质组合物。使用牛脂基多亚烷基多胺乳化剂，剂量范围为1.0％-0.5％，按沥青乳液的总重量计(bwe)，制备无溶剂的沥青乳液。用于本实施例中的沥青是市售可得的性能等级PG70-22。本实施例中的全部沥青质组合物包含这种PG70-22沥青，并且每一个使用4.8％的沥青含量制备，按级配集料的总重量计。
[0161]为了对比，制备了冷混沥青质组合物，其具有等量的集料级配和沥青含量。遵循如上所述的本发明的沥青质组合物的制备程序来制备这些冷混的沥青质组合物，区别是当在戽斗中混合时，沥青乳液和级配集料各自处于环境室温(23℃)。
[0162]测量了各自压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能，结果示于表5中。
表5
Figure A20088002051100421
[0163]使用本发明的沥青质组合物制备的球粒显示出，比在环境实验室条件下制备和压实的相同的类似配制的、基于乳液的冷混沥青质组合物强52％-142％的在25℃固化四小时后的压缩强度值。另外，相比于类似的冷混组合物，如通过球粒样品的高度测量的，本发明的沥青质组合物显示出显著改善的压实。
实施例6
[0164]使用实施例2的程序制备和压实本发明的沥青质组合物。使用牛脂基多亚烷基多胺乳化剂，剂量范围为1.0％-0.5％，按沥青乳液的总重量计(bwe)，制备无溶剂的沥青乳液。用于本实施例中的沥青是用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性的市售可得的性能等级PG64-22沥青。本实施例中的全部沥青质组合物包含这种改性的PG64-22沥青，并且每一个使用4.8％的沥青含量制备，按级配集料的总重量计。
[0165]为了对比，制备了冷混沥青质组合物，其具有等量的集料级配和沥青含量。遵循如上所述的本发明的沥青质组合物的制备程序来制备这些冷混的沥青质组合物，区别是当在戽斗中混合时，沥青乳液和级配集料各自处于环境室温(23℃)。
[0166]测量了各自压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能，结果示于表6中。
表6
Figure A20088002051100422
[0167]如表6所示，使用本发明的沥青质组合物制备的球粒显示出，比在环境实验室条件下制备和压实的相同的类似配制的、基于乳液的冷混沥青质组合物强的在25℃固化四小时后的压缩强度值。另外，相比于类似的冷混组合物，如通过球粒样品的高度测量的，本发明的沥青质组合物显示出显著改善的压实。
实施例7
[0168]使用实施例2的程序制备和压实本发明的沥青质组合物。使用0.5％的按沥青乳液的总重量计(bwe)的牛脂基多亚烷基多胺，制备无溶剂的沥青乳液。本实施例中使用的沥青是通过添加苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)改性的市售可得的性能等级PG64-22沥青。考查了两种水平的沥青改性：1％SBR bwe和3％SBR bwe。本实施例中的全部沥青质组合物包含改性的PG64-22沥青，并且每一个使用4.8％的沥青含量制备，按级配集料的总重量计。
[0169]为了对比，制备了冷混沥青质组合物，其具有等量的集料级配和沥青含量。遵循如上所述的本发明的沥青质组合物的制备程序来制备这些冷混的沥青质组合物，区别是当在戽斗中混合时，沥青乳液和级配集料各自处于环境室温(23℃)。
表7
Figure A20088002051100431
[0170]测量了各自压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能，结果示于表7中。
[0171]如表7所示，使用以1％SBR bwe制备的本发明的沥青质组合物制备的球粒显示出，比在环境实验室条件下制备和压实的相同的类似配制的、基于乳液的冷混沥青质组合物强超过220％的在25℃固化四小时后的压缩强度值，而以3％SBR bwe制备的球粒与相应的冷混球粒相比显示出压缩强度的210％增加。另外，相比于类似的冷混组合物，如通过球粒样品的高度测量的，本发明的沥青质组合物显示出显著改善的压实。
实施例8
[0172]使用实施例2的程序制备和压实本发明的沥青质组合物。使用多亚乙基多胺的改性妥尔油缩合物，剂量范围为1.0％-1.5％，按沥青乳液的总重量计(bwe)，制备无溶剂的沥青乳液。三种市售可得的性能等级沥青类型用于本实施例：PG64-22、PG78-28、和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)改性的PG64-22。使用4.8％的沥青含量，按级配集料的总重量计，制备各个沥青质组合物。
[0173]用于评估的沥青乳液示于图2中，在以下实施例7中制备的，包含1.0％bwe的乳化剂(多亚乙基多胺的改性妥尔油脂肪酸缩合物)。
[0174]为了对比，制备了冷混沥青质组合物，其具有等量的集料级配和沥青含量。遵循如上所述的本发明的沥青质组合物的制备程序来制备这些冷混的沥青质组合物，区别是当在戽斗中混合时，沥青乳液和级配集料各自处于环境室温(23℃)。
[0175]测量了各自压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能，结果示于表8中。
表8
Figure A20088002051100441
[0176]如表8所示，使用本发明的沥青质组合物制备的球粒显示出，比在环境实验室条件下制备和压实的相同的类似配制的、基于乳液的冷混沥青质组合物强的在25℃固化四小时后的压缩强度值。另外，相比于类似的冷混组合物，如通过球粒样品的高度测量的，本发明的沥青质组合物显示出改善的压实。
[0177]图2显示了使用不同配制的乳液的可比的结果。图2中所示的用于评估的沥青乳液包含1.0％bwe的乳化剂(多亚乙基多胺的改性妥尔油脂肪酸缩合物)，其中60％的PG64-22沥青(用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性的性能等级沥青)的残余物。此外，在25℃，分析显示出随着从0提高到1,000秒-倒数的剪切速率构成的不规则的粘度。在60℃，粘度稳定地随剪切速率降低(和剪切应力提高)。
实施例9
[0178]使用实施例2的程序制备和压实本发明的沥青质组合物。使用多亚乙基多胺的改性和未改性的C16-C18脂肪酸缩合物作为乳化剂，剂量范围为1.0％-1.5％，按沥青乳液的总重量计(bwe)，制备无溶剂的沥青乳液。三种市售可得的性能等级沥青类型用于本实施例：PG64-22、PG70-22、和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)改性的PG64-22。使用4.8％的沥青含量，按级配集料的总重量计，制备各个沥青质组合物。
[0179]为了对比，制备了冷混沥青质组合物，其具有等量的集料级配和沥青含量。遵循如上所述的本发明的沥青质组合物的制备程序来制备这些冷混的沥青质组合物，区别是当在戽斗中混合时，沥青乳液和级配集料各自处于环境室温(23℃)。
[0180]测量了各自压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能，结果示于以下表9中。
表9
Figure A20088002051100451
[0181]如表9所示，使用本发明的沥青质组合物制备的球粒显示出，比在环境实验室条件下制备和压实的相同的类似配制的、基于乳液的冷混沥青质组合物强的在25℃固化四小时后的压缩强度值。另外，相比于类似的冷混组合物，如通过球粒样品的高度测量的，本发明的沥青质组合物显示出显著改善的压实。
[0182]图3也显示了在又一个不同配制的沥青乳液中的可比的结果。图3中所示的用于评估的沥青乳液包含0.75％bwe的乳化剂(多亚乙基多胺的改性和未改性的C16-C18脂肪酸缩合物)，其中60％的PG70-22沥青的残余物。
实施例10
[0183]使用实施例2的程序制备和压实本发明的沥青质组合物。使用0.75％的按沥青乳液的总重量计(bwe)的烷基季胺乳化剂，制备无溶剂的沥青乳液。三种市售可得的性能等级沥青类型用于本实施例：PG64-22、PG70-22、和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)改性的PG64-22。使用4.8％的沥青含量，按级配集料的总重量计，制备各个沥青质组合物。
[0184]为了对比，制备了冷混沥青质组合物，其具有等量的集料级配和沥青含量。遵循如上所述的本发明的沥青质组合物的制备程序来制备这些冷混的沥青质组合物，区别是当在戽斗中混合时，沥青乳液和级配集料各自处于环境室温(23℃)。
[0185]测量了各自压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能，结果示于表10中。
表10
[0186]如表10所示，使用本发明的沥青质组合物制备的球粒显示出，比在环境实验室条件下制备和压实的相同的类似配制的、基于乳液的冷混沥青质组合物强的在25℃固化四小时后的压缩强度值。另外，相比于类似的冷混组合物，如通过球粒样品的高度测量的，本发明的沥青质组合物显示出改善的压实。
实施例11
[0187]使用实施例2的程序制备和压实本发明的沥青质组合物。使用1.5％的按沥青乳液的总重量计(bwe)的牛脂基多亚烷基多胺和被称为白坚木树脂的胺化的天然树脂(从普通分类来说)的共混物作为乳化剂，制备无溶剂的沥青乳液。两种市售可得的性能等级沥青类型用于本实施例：PG64-22和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)改性的PG64-22。使用4.8％的沥青含量，按级配集料的总重量计，制备各个沥青质组合物。
[0188]为了对比，制备了冷混沥青质组合物，其具有等量的集料级配和沥青含量。遵循如上所述的本发明的沥青质组合物的制备程序来制备这些冷混沥青质组合物，区别是当在戽斗中混合时，沥青乳液和级配集料各自处于环境室温(23℃)。
[0189]测量了各自压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能，结果示于表11中。
表11
Figure A20088002051100471
[0190]如表11所示，使用本发明的沥青质组合物制备的球粒显示出，比在环境实验室条件下制备和压实的相同的类似配制的、基于乳液的冷混沥青质组合物强的在25℃固化四小时后的压缩强度值。另外，相比于类似的冷混组合物，如通过球粒样品的高度测量的，本发明的沥青质组合物显示出改善的压实。
实施例12
[0191]使用实施例2的程序制备和压实本发明的沥青质组合物。使用0.2％按沥青乳液的总重量计(bwe)的牛脂基多亚烷基多胺和08％bwe的改性和未改性的脂肪酸的多亚乙基多胺缩合物的共混物作为乳化剂，制备无溶剂的沥青乳液。用于本实施例中的沥青是市售可得的性能等级PG64-22沥青。本实施例中的各个沥青质组合物包含PG64-22沥青，其是使用4.8％的沥青含量制备的，按级配集料的总重量计。
[0192]为了对比，制备了冷混沥青质组合物，其具有等量的集料级配和沥青含量。遵循如上所述的本发明的沥青质组合物的制备程序来制备冷混沥青质组合物，区别是当在戽斗中混合时，沥青乳液和级配集料各自处于环境室温(23℃)。
[0193]测量了各自压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能，结果示于表12中。
表12
Figure A20088002051100481
[0194]如表12所示，使用本发明的沥青质组合物制备的球粒显示出，比在环境实验室条件下制备和压实的相同的类似配制的、基于乳液的冷混沥青质组合物强的在25℃固化四小时后的压缩强度值。另外，相比于类似的冷混组合物，如通过球粒样品的高度测量的，本发明的沥青质组合物显示出改善的压实。
实施例13
[0195]本发明的沥青质组合物由以下程序来制备。使用0.5％的按沥青乳液的总重量计(bwe)的牛脂基多亚烷基多胺，制备无溶剂的沥青乳液。将乳化剂溶解在温水中并且用氢氯酸溶液处理以便将pH降低到2.0。乳化剂在水中的水溶液(称作“皂液”)被加热到55℃并且添加到Atomix胶体磨。
[0196]用于本实施例中的沥青是市售可得的性能等级PG64-22。沥青被加热到130℃并且添加到Atomix胶体磨，其中皂液和沥青混合物被加工以生产沥青乳液。成品沥青乳液的沥青含量为约60-63％bwe。随后，在与集料混合前，沥青乳液用水稀释至53.3％沥青含量。
[0197]在炉中实施例1的级配集料被加热到约80℃，同时沥青乳液被加热到约60℃。约1,000克的被加热的级配集料被置于1加仑的不锈钢戽斗。向在80℃的1,000克的集料中添加90g的60℃沥青乳液。手工搅拌该混合物大约60秒以便产生沥青质组合物，其包含约4.8％沥青，按级配集料的总重量计。
[0198]所得的沥青组合物(具有约60℃-约80℃的温度)之一被添加到100-mm直径的回转压实模具，后者已经被预热到60℃-80℃。然后使用30回转的SHRP Pine回转式压实机，在600kPa压力和1.25°的回转角度，压实沥青组合物。随后将压实的沥青质组合物置于25℃炉中并且使其固化四小时。在四小时的固化后，测量了被压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能。
[0199]另一所得的沥青组合物(具有约60℃-约80℃的温度)被放入聚乙烯袋中并且将其置于温度维持在60℃的炉中。在三小时后，将沥青组合物(温度约60℃)从炉中取出并且放入100mm直径回转压实模具，后者已经被预热到60℃。然后使用30回转的SHRP Pine回转式压实机，在600kPa压力和1.25的回转角度，压实沥青组合物。将压实的沥青质组合物置于25℃炉中并且使其固化四小时。在四小时的固化后，测量了被压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能。
[0200]测量了各自压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能，结果显示存储没有不利地影响沥青质组合物的涂覆、可压实性或早期强度。这表明沥青质组合物的可使用性没有由于存储而受到损害或降低。
实施例14
[0201]本发明的沥青质组合物由以下程序来制备。使用0.5％的按沥青乳液的总重量计(bwe)的牛脂基多亚烷基多胺乳化剂，制备无溶剂的沥青乳液。将乳化剂溶解在温水中并且用氢氯酸溶液处理以便将pH降低到2.0。乳化剂在水中的水溶液(称作“皂液”)被加热到55℃并且添加到Atomix胶体磨。
[0202]本实施例中使用的沥青是市售可得的性能等级苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)改性的PG64-22。沥青被加热到130℃并且添加到Atomix胶体磨，其中皂液和沥青混合物被加工以生产沥青乳液。成品沥青乳液的沥青含量为约60-63％bwe。随后，在与集料混合前，沥青乳液用水稀释至53.3％沥青含量。
[0203]在炉中实施例1的级配集料被加热到约80℃，同时沥青乳液被加热到约60℃。约1,000克的被加热的级配集料被置于1加仑的不锈钢戽斗。向在80℃的1,000克的集料中添加90g的60℃沥青乳液。手工搅拌该混合物大约60秒以便产生沥青质组合物，其包含约4.8％沥青，按级配集料的总重量计。
[0204]所得的沥青组合物(具有约60℃-约80℃的温度)之一被添加到100-mm直径的回转压实模具，后者已经被预热到60℃-80℃。然后使用30回转的SHRP Pine回转式压实机，在600kPa压力和1.25的回转角度，压实沥青组合物。随后将压实的沥青质组合物置于25℃炉中并且使其固化四小时。在四小时的固化后，测量了被压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能。
[0205]另一所得的沥青组合物(具有约60℃-约80℃的温度)被放入聚乙烯袋中并且将其置于温度维持在60℃的炉中。在21小时后，将沥青组合物(温度约60℃)从炉中取出并且放入100mm直径回转压实模具，后者已经被预热到60℃。然后使用30回转的SHRP Pine回转式压实机，在600kPa压力和1.25°的回转角度，压实沥青组合物。将压实的沥青质组合物置于25℃炉中并且使其固化四小时。在四小时的固化后，测量了被压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能。
[0206]测量了各自压实和固化的沥青质组合物的物理和作业性能，结果显示存储没有不利地影响沥青质组合物的涂覆、可压实性或早期强度。这表明沥青质组合物的可使用性没有由于存储而受到损害或降低。
表13
在升高的温度下的粒度分布
Figure A20088002051100501
表14
在升高的温度下的粒度分布
Figure A20088002051100511
表15
在升高的温度下的粒度分布
Figure A20088002051100512
表16
在升高的温度下的粒度分布
Figure A20088002051100513
实施例15
[0207]通过以下程序制备适用于生产本发明的沥青质组合物的无溶剂的沥青乳液。使用1.0％的按沥青乳液的总重量计(bwe)的牛脂基多亚烷基多胺乳化剂，制备一系列无溶剂的沥青乳液。将乳化剂溶解在温水中并且用氢氯酸溶液处理以便将pH降低到2.0。乳化剂在水中的水溶液(称作“皂液”)被加热到55℃并且添加到Atomix胶体磨。
[0208]在本实施例中使用四种性能等级沥青类型来生产一系列沥青乳液。使用市售可得的PG64-22和市售可得的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)改性的PG64-22。此外，使用通过以1％SBR bwe或者3％SBR bwc添加苯乙烯-丁二烯-橡胶(SBR)而改性的PG64-22沥青。各自的沥青被加热到130℃并且添加到Atomix胶体磨，其中皂液和沥青混合物被加工以生产沥青乳液。
[0209]如以下表13-16中表明的，所得的沥青乳液显示出当在升高的温度下保持一段时间时的显著地无变化的粒度分布。表13表明使用未改性的沥青，开始的平均粒径(mv)低于SBS-改性沥青的情况(表14)，由于SBS-改性沥青给出了相对高的平均粒径以及高的总粒度分布(如在第90％粒径中反映的)。
[0210]将理解的是，前述说明涉及示例性和仅为解释的实施方案，且并非限定本发明。本文中可以进行各种变化和改性，其对于本领域技术人员来说是显然的。认为这些改变是在所附权利要求限定的本发明的范围之内的。

Claims (25)

1.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。
2.权利要求1的组合物，其中该沥青包括选自由以下组成的组中的至少一个成分：天然存在的沥青、源自原油的沥青、源自石油沥青(petroleum pitch)的沥青、源自煤焦油的沥青、聚合物改性的沥青、橡胶化沥青、含有回收轮胎材料的橡胶化沥青、酸改性的沥青、石蜡改性的沥青、及其组合。
3.权利要求1的组合物，其中该沥青包括用选自由以下组成的组中的至少一个化合物改性的沥青：天然橡胶、合成橡胶、塑性体、热塑性树脂、热固性树脂、弹性体、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-丁二烯-橡胶、聚异戊二烯、氯丁橡胶、相关的增稠剂、淀粉、聚丁烯、丁二烯-苯乙烯橡胶、乙烯基聚合物、乙烯-乙酸乙烯酯、含硫交联剂、盐、酸改性剂、石蜡改性剂、及其组合。
4.权利要求1的组合物，其中该乳化剂包包括阴离子乳化剂。
5.权利要求4的组合物，其中该阴离子乳化剂包括选自由以下组成的组中的至少一个成分：C12～C24脂肪酸；C12～C24脂肪酸的Diels-Alder加合物；松香酸；松香酸的Diels-Alder加合物；天然树脂质聚合物；白坚木树脂；丹宁酸；木质素聚合物；聚丙烯酸；聚丙烯酸酯；烷基磺酸酯/盐；烷基苄基磺酸酯/盐；烷基硫酸酯/盐；烷基膦酸酯/盐；烷基磷酸酯/盐；酚醛树脂；有机硫酸酯/盐；有机磺酸酯/盐；有机磷酸酯/盐；有机膦酸酯/盐及其组合。
6.权利要求1的组合物，其中该乳化剂包包括两性乳化剂。
7.权利要求1的组合物，其中该乳化剂包包括阳离子乳化剂。
8.权利要求7的组合物，其中阳离子乳化剂包括选自由以下组成的组中的至少一个成分：脂肪酰亚氨基胺、脂肪酰氨基胺、聚氧乙烯单胺、聚氧丙烯单胺、聚氧乙烯多亚丙基多胺、聚氧丙烯多亚丙基多胺、C12～C24烷基芳基单胺、C12～C24烷基芳基多亚丙基多胺、C12～C24季胺、C12～C24烷基醚胺、C12～C24烷基醚多胺、C12～C24烷基单胺、C12～C24烷基多亚丙基多胺、C12～C24烷基多亚丙基多胺N-氧化物、丹宁酸的胺衍生物、酚醛树脂的胺衍生物、木质素的胺衍生物、胺改性的聚丙烯酸酯、及其组合。
9.权利要求1的组合物，其中该乳化剂包包括非离子乳化剂。
10.权利要求9的组合物，其中非离子乳化剂包括选自由以下组成的组中的至少一个成分：烷醇的烷基芳基聚氧化乙烯衍生物；烷醇的聚氧化丙烯衍生物；烷醇的聚氧化乙烯衍生物；烷醇的聚氧化丙烯衍生物；聚乙氧基化的乳化剂；聚丙氧基化的乳化剂；山梨聚糖酯；糖型表面活性剂；蛋白质稳定剂；机械稳定剂；烷基多糖；烷基酚烷氧基化物；脂肪醇乙氧基化物；脂肪酸丙氧基化物；七叶皂素油酸的乙氧基化物；蓖麻油的乙氧基化物；七叶皂素油酸的丙氧基化物；蓖麻油的丙氧基化物；和其组合。
11.权利要求1的组合物，其中该乳化剂包包括选自由以下组成的组中的至少一个成分：聚乙烯-聚丙烯嵌段共聚物；羟基聚(氧乙烯)聚(氧丙烯)聚(氧乙烯)嵌段共聚物；1，2-丙二醇乙氧基化物；1，2-丙二醇丙氧基化物；分子量大于300g/mol的环氧乙烷与环氧丙烷的合成嵌段共聚物；癸醇乙氧基化物；蓖麻油乙氧基化物；棕榈醇-油醇(ceto-oleyl_alcohol)乙氧基化物；乙氧基化烷醇酰胺；脂肪醇烷氧基化物；二壬基酚乙氧基化物；壬基酚乙氧基化物；山梨聚糖酯乙氧基化物；烷基醚硫酸酯；单烷基磺基琥珀酰胺酸酯(sulphosuccinamate)；烷基酚醚硫酸酯；脂肪醇硫酸酯；二烷基磺基琥珀酸酯(sulphosuccinate)；烷基醚磷酸酯；烷基酚醚磷酸酯；烷基萘磺酸酯；α-烯烃磺酸酯；烷基苯磺酸和盐；烷基两性(二)乙酸酯；烷基甜菜碱；烷基多糖；烷基胺乙氧基化物；氧化胺；低聚亚乙基胺；低聚多亚丙基胺；六亚甲基二胺；双-六亚甲基二胺；低聚氮丙啶；聚氮丙啶；多亚乙基多胺；多亚丙基多胺；多亚乙基/多亚丙基多胺；多亚烷基多胺制备中的蒸馏残余物；高级多亚烷基多胺；羟烷基胺的同系物；C-36二聚脂肪酸；C-54三聚脂肪酸；C-36二聚脂肪酰胺；C-36二聚脂肪聚酰胺；C-54三聚脂肪酰胺聚酰胺；C-36二聚脂肪酸的盐；C-54三聚脂肪酸的盐；羟基硬脂酸；羟基硬脂酸的低聚物；聚合的羟基硬脂酸；羟基硬脂酸的多亚烷基酰胺；羟基硬脂酸的低聚物的多亚烷基酰胺；聚合的羟基硬脂酸的多亚烷基酰胺；羟基硬脂酸的盐；羟基硬脂酸的低聚物的盐；聚合的羟基硬脂酸的盐；二烷基芳基胺；二烷基芳基胺的盐；多亚烷基多胺的双酰胺；(多亚烷基多胺)双酰胺的盐；和其组合。
12.权利要求1的组合物，其中该乳化剂包包括选自由以下组成的组中的至少一个成分：
(i)结构(I)的C12～C24脂肪胺的乙氧基三亚甲基胺衍生物
Figure A2008800205110004C1
其中
R＝C12～C24；x+y≥2；和a，b≥0；
(ii)结构(II)的C12～C24脂肪胺的丙氧基三亚甲基胺衍生物
Figure A2008800205110004C2
其中，R＝C12～C24；x+y≥2；和a，b≥0；
(iii)结构(III)的脂族二烷基胺
Figure A2008800205110005C1
其中
R1，R2＝C12～C24部分；
(iv)结构(IV)的季胺
Figure A2008800205110005C2
其中，
R1，R2＝C12～C24；和
R3，R4＝甲基或者C12～C24部分的高级同系物；
(v)结构(V)的季胺
Figure A2008800205110005C3
其中，
R1，R2＝C12～C24；和
R3，R4＝乙氧基部分，丙氧基部分，或其组合；
(vi)结构(I)的聚酰胺；
(vii)结构(II)的聚酰胺；
(viii)结构(III)的盐；
(ix)结构(IV)的盐；和
(x)结构(V)的盐。
13.权利要求1的组合物，其中该乳化剂包包括选自由以下组成的组中的至少一个成分：基于丙烯酸的酸的低聚物；基于丙烯酸的酸的聚合物；基于丙烯酸的酯的低聚物；基于丙烯酸的酯的聚合物；基于丙烯酸的酰胺的低聚物；基于丙烯酸的酰胺的聚合物；基于苯乙烯的单体的低聚物，基于苯乙烯的单体的聚合物；烯烃低聚物；聚(烯烃)；二烯低聚物；聚二烯；羟基化丙烯的低聚物；羟基化丙烯的聚合物；多羟基化的聚烯烃的低聚物；多羟基化的聚烯烃的聚合物；卤代乙烯的低聚物；卤代乙烯的聚合物；卤代烯烃的低聚物；卤代亚烷基的聚合物；卤代次烷基的低聚物；卤代次烷基的聚合物；和其组合。
14.权利要求1的组合物，其中该乳化剂包包括选自由以下组成的组中的至少一个成分：基于丙烯酸的酸的低聚物的盐；基于丙烯酸的酸的聚合物的盐；基于丙烯酸的酯的低聚物的盐；基于丙烯酸的酯的聚合物的盐；基于丙烯酸的酰胺的低聚物的盐；基于丙烯酸的酰胺的聚合物的盐；基于苯乙烯的单体的低聚物的盐，基于苯乙烯的单体的聚合物的盐；烯烃低聚物的盐；聚(烯烃)的盐；二烯低聚物的盐；聚二烯的盐；羟基化丙烯的低聚物的盐；羟基化丙烯的聚合物的盐；多羟基化的聚烯烃的低聚物的盐；多羟基化的聚烯烃的聚合物的盐；卤代乙烯的低聚物的盐；卤代乙烯的聚合物的盐；卤代烯烃的低聚物的盐；卤代亚烷基的聚合物的盐；卤代次烷基的低聚物的盐；卤代次烷基的聚合物；低聚亚乙基胺的盐；低聚多亚丙基胺的盐；六亚甲基二胺的盐；双-六亚甲基二胺的盐；低聚氮丙啶的盐；聚氮丙啶的盐；多亚乙基多胺的盐；多亚丙基多胺的盐；多亚乙基/多亚丙基多胺的盐；多亚烷基多胺制备中的蒸馏残余物的盐；高级多亚烷基多胺的盐；和其组合。
15.权利要求1的组合物，其中该乳化剂包包括选自由以下组成的组中的至少一个成分：低聚亚乙基胺的酰胺；低聚多亚丙基胺的酰胺；六亚甲基二胺的酰胺；双-六亚甲基二胺的酰胺；低聚氮丙啶的酰胺；聚氮丙啶的酰胺；多亚乙基多胺的酰胺；多亚丙基多胺的酰胺；多亚乙基/多亚丙基多胺的酰胺；多亚烷基多胺制备中的蒸馏残余物的酰胺；高级多亚烷基多胺的酰胺；和其组合。
16.权利要求1的组合物，其中该乳化剂包包括选自由以下组成的组中的至少一个成分：低聚亚乙基胺的酰胺盐；低聚多亚丙基胺的酰胺盐；六亚甲基二胺的酰胺盐；双-六亚甲基二胺的酰胺盐；低聚氮丙啶的酰胺盐；聚氮丙啶的酰胺盐；多亚乙基多胺的酰胺盐；多亚丙基多胺的酰胺盐；多亚乙基/多亚丙基多胺的酰胺盐；多亚烷基多胺制备中的蒸馏残余物的酰胺盐；高级多亚烷基多胺的酰胺盐；和其组合。
17.权利要求1的组合物，其中乳化剂包具有在温度26℃和小于0.1wt％的含水浓度下小于40达因/cm的沥青与水之间的界面张力。
18.权利要求1的组合物，其中沥青乳液包括有机溶剂，用量小于或等于该乳液总重的4wt％。
19.权利要求1的组合物，其中集料包括选自由以下组成的组中的至少一个成分：密级配集料，间断级配集料，松级配集料，石材基质集料，回收的沥青路面材料，回收的油毡瓦和其组合。合
20.权利要求1的组合物，进一步包括用于提高可加工性或改进性能的添加剂。
21.权利要求1的组合物，其特征在于在约0℃～约120℃的温度范围下将其施用到待铺砌的表面上。
22.制备沥青质组合物的方法，包括以下步骤：
(A)制备沥青乳液，其包括：
(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)通过混合以下物质制备温度约50℃～约140℃的沥青质组合物：
(i)步骤(A)的沥青乳液，其温度为约25℃～约95℃，用量为该沥青质组合物总重的约2％～约10％；和
(ii)集料，其温度为约60℃～约140℃，用量为该沥青质组合物总重的约90％～约98％；
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。
23.权利要求72的方法，其中沥青乳液在制备后被直接地输送到至少一种静态或运动沥青混合装置，该混合装置包括选自由以下组成的组中的至少一个组件：筒式混合器、捏拌机间歇混合器、二重混合器和其组合，其中运动混合装置包括用于原位或就地操作的设备。
24.一种铺砌的道路，其包括至少一层的沥青质组合物，其中该沥青质组合物包括：
(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。
25.权利要求24的铺砌的道路，其中该乳化剂包包括选自由以下组成的组中的至少一个成分：阴离子乳化剂、阳离子乳化剂、两性乳化剂、非离子乳化剂和其组合。
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