CN101481233B - 粉煤灰合成渠道接缝防渗材料用于制备公路沥青混合料的应用 - Google Patents

粉煤灰合成渠道接缝防渗材料用于制备公路沥青混合料的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种已知的粉煤灰合成渠道接缝防渗材料在制备公路沥青混合料的应用。利用粉煤灰合成渠道接缝防渗材料作为胶结料的改性沥青混合料，包括常规的碎石、石屑、砂、矿渣、矿粉，以及作为胶结料的沥青组成的沥青混合料，沥青混合料中作为胶结料的沥青重量的30～100％，采用粉煤灰合成渠道接缝防渗材料等重量代替。利用粉煤灰合成渠道接缝防渗材料作为胶结料制备的沥青混合料，不仅增加了粉煤灰的高附加值使用途径，同时也降低了沥青混合料的经济成本，提高了沥青混合料的使用性能，拌制的沥青混合料具有良好的路面性能，工艺简单、使用方便，利于推广。

Description

粉煤灰合成渠道接缝防渗材料用于制备公路沥青混合料的应用
技术领域
本发明涉及一种已知的材料的新用途，特别涉及一种粉煤灰合成渠道接缝防渗材料用于制备公路沥青混合料的新用途。 
背景技术
近年来我国高速公路建设发展迅猛，公路沥青混合料有着巨大的市场需求。在沥青混合料中，沥青作为胶结料将矿料结合成为一个整体，共同抵抗磨耗、车辙荷载、和雨水等作用，使道路面层成为不透水和平整度好的整体，避免下层路面直接遭受行车和自然因素的不良影响。普通沥青存在软化点低、针入度高，温度敏感性强等缺点，若用普通沥青铺筑高等级路面，存在夏天路面发软，冬季路面干硬开裂等耐久性较差等问题。现在国内修建高等级道路的沥青材料大多为多为SBS改性沥青，性能有所改善，但需要在较高的温度下掺配和使用，导致沥青严重老化，降低使用寿命。由于需在较高温度和较长操作时间，沥青释放有毒气体，污染环境，有碍操作人员健康。 
专利号ZL200310118992.X所涉及的粉煤灰合成渠道接缝防渗材料，包括配合成分的甲料和配方成分制备的乙料，使用过程按甲料与乙料质量比1∶5配制而成，甲料为聚醚型聚氨酯预聚体，乙料的配方质量比为： 
粉煤灰：60％～70％； 
100#石油沥青：20％～30％； 
稀油：5％～7％； 
甲苯：1％～1.8％； 
4，4′-二氨基-3，3′二氯二苯甲烷：1％～2％； 
蓖麻油：0.6％～0.7％； 
邻苯二甲酸二丁脂：0.2％～0.3％； 
抗氧剂1010：0.07％； 
紫外线吸收剂UV-327：0.07％； 
有机锡：0.06％； 
上述原料的总和为100％。 
乙料的制备方法是，将配方的100#石油沥青、稀油、蓖麻油加热至125℃脱水2小时，加入一半粉煤灰，搅拌均匀，在125℃中保持2小时，降至105℃加入4，4′-二氨基-3，3′二氯二苯甲烷、邻苯二甲酸二丁脂，倒入反应釜中用机械搅拌均匀，反应30min后，加入有机锡，降温至80℃加入甲苯、抗氧剂1010和紫外线吸收剂UV-327搅拌均匀，最后加入剩余的粉煤灰搅拌至膏状。 
发明内容
申请人在研究中意外发现，申请人的“粉煤灰合成渠道接缝防渗材料及其制备方法”(专利号ZL200310118992.X)中所涉及的粉煤灰合成渠道接缝材料，能够成功用于制备公路沥青混合料，以其代替原公路沥青混合料中的30～100％的沥青，并可以制备如下的公路用混合料：粗型和细型密级配沥青混凝土混合料、沥青玛蹄脂碎石混合料、开级配排水式磨耗层混合料、密级配沥青稳定碎石混合料、半开级配沥青碎石混合料、开级配沥青稳定碎石混合料。以粉煤灰合成渠道接缝材料部分取代沥青，可以完全满足工程使用要求。并且其施工过程为冷施工，所有原材料均不需加热，不产生烟雾，原材料均无毒，不释放有害气体。在-70℃不开裂，在120℃不流淌，在-70℃～120℃之间可保持良好的粘结整体性、硬度和弹性，具有较好的物理力学性能，提高了行车的安全性和舒适性，广泛应用于公路路面工程中，具有较高的经济、社会和环保价值。 
上述粉煤灰合成渠道接缝防渗材料用于制备公路沥青混合料的应用，包括常规的碎石、石屑、砂、矿渣、矿粉，以及作为胶结料的沥青组成的沥青混合料，其特征在于，所述的沥青混合料中作为胶结料的沥青重量的30～100％用粉煤灰合成渠道接缝防渗材料等重量代替。 
上述沥青为30号、50号、70号、90号、110号、130号或160号道路石油沥青，其技术指标均符合JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求。 
具体制备方法如下： 
先将一定量的粉煤灰合成渠道接缝防渗材料的甲乙组分按1∶1～1∶4的比例搅拌3～5分钟混合均匀，再将符合规范JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的各级矿料放在搅拌机中搅拌2～3分钟搅拌均匀，最后将粉煤灰合成渠道接缝防渗材料与矿料按《公路沥青路面施工技术规范》配合比设计的比例混合搅拌5～7分钟至搅拌均匀即可使用。所拌成的混合料需在2小时之内用完，以防自聚凝固。 
本发明可显著提高沥青混合料路面的质量，与用70号道路石油沥青修筑的路面相比： 
1、马歇尔试验稳定度提高了70％以上。 
2、车辙试验动稳定度提高了60％以上。 
3、劈裂抗拉强度提高了50％以上。 
4、0℃～-20℃收缩系数降低10％以上。 
5、在20℃，59％应力水平下疲劳寿命提高7倍以上。 
另外，经过实验表明，其优异性能更表现如下： 
1、经过5个冬夏试验，在平均日混合交通量为10000辆的路面上，无龟裂、无鼓包、无破损现象。 
2、浸水马歇尔试验残留稳定度＞90％； 
3、冻融劈裂试验的残留强度比＞90％； 
4、马歇尔试验后试样弹性回复率＞85％。 
本发明与普通沥青混合料相比，大大提高了沥青混合料的力学性能。不仅增加了粉煤灰的高附加值使用途径，同时也降低了沥青混合料的经济成本，本材料制备工艺简单易行、独特、使用方便，效果良好，便于推广，将获得很大的经济效益、社会效益和环保效益。 
具体实施方式
以下结合发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明。 
实施例1：制备中粒式AC-20密级配改性沥青混合料 
矿料：各项性能符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)之规定。 
AC-20矿料级配为： 
Figure GDA0000150138010000041
胶结料：粉煤灰合成渠道接缝防渗材料，为甲乙双组份，甲∶乙(重量比)＝1∶1，其中，甲乙组分的配方应符合专利ZL200310118992.X要求。胶结料中粉煤灰合成渠道接缝防渗材料∶70号道路石油沥青＝40％∶60％。 
油石比：5.0％。 
制备步骤：按照发明内容部分所述的制备步骤制备公路混合料，并按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000中的T0702-2000规程和T0703-1993规程制作马歇尔试件和劈裂、车辙试验、线收缩系数试件。按照T0709——2000、T0719——1993、T0716——1993、T0720——1993规程进行改性沥青混合料的马歇尔稳定度试验、车辙试验、劈裂、线收缩系数试验。 
经实验证明，本实施例制备的改性沥青混合料，与用相同矿料和70号道路石油沥青混合料制备的试样相比： 
1、马歇尔试验稳定度提高了72％。 
2、车辙试验动稳定度提高了63％。 
3、劈裂抗拉强度提高了57％。 
4、0℃～-20℃收缩系数降低11％。 
5、在20℃，59％应力水平下疲劳寿命提高了7.8倍。 
另外，其它性能如下： 
1、浸水马歇尔试验残留稳定度＝92％； 
2、冻融劈裂试验的残留强度比＝97％； 
3、马歇尔试验后试样弹性回复率＝91％。 
实施例2：细粒式SMA-13沥青马蹄脂碎石混合料 
矿料：各项性能符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)之规定。 
细粒式SMA-13矿料级配为： 
胶结料：粉煤灰合成渠道接缝防渗材料，为甲乙双组份，甲∶乙(重量比)＝1∶2，其中，甲乙组分的配方应符合专利ZL200310118992.X要求。胶结料中粉煤灰合成渠道接缝防渗材料∶70号道路石油沥青＝50％∶50％。 
油石比：5.3％。 
制备步骤：按照发明内容部分所述的制备步骤制备公路混合料，并按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000中的T0702-2000规程和T0703-1993规程制作马歇尔试件和劈裂、车辙试验、线收缩系数 试件。按照T0709——2000、T0719——1993、T0716——1993、T0720——1993规程进行改性沥青混合料的马歇尔稳定度试验、车辙试验、劈裂、线收缩系数试验。 
经实验证明，本实施例制备的沥青马蹄脂碎石混合料与用相同矿料和70号道路石油沥青混合料制备的试样相比： 
1、马歇尔试验稳定度提高了74％。 
2、车辙试验动稳定度提高了69％。 
3、劈裂抗拉强度提高了62％。 
4、0℃～-20℃收缩系数降低13％。 
5、在20℃，59％应力水平下疲劳寿命提高了8.1倍。 
另外，其它性能如下： 
1、浸水马歇尔试验残留稳定度＝93％； 
2、冻融劈裂试验的残留强度比＝94％； 
3、马歇尔试验后试样弹性回复率＝93％。 
实施例3：密级配沥青稳定碎石混合料 
矿料：各项性能符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)之规定。 
粗粒式ATB-25矿料级配为： 
Figure GDA0000150138010000061
胶结料：粉煤灰合成渠道接缝防渗材料，为甲乙双组份，甲∶乙(重量比)＝1∶3，其中，甲乙组分的配方应符合专利ZL200310118992.X要求。胶结料中粉煤灰合成渠道接缝防渗材料∶70号道路石油沥青＝60％∶40％。 
油石比：4.9％。 
制备步骤：按照发明内容部分所述的制备步骤制备沥青混合料，并按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000中的T0702-2000规程和T0703-1993规程制作马歇尔试件和劈裂、车辙试验、线收缩系数试件。按照T0709——2000、T0719——1993、T0716——1993、T0720——1993规程进行改性沥青混合料的马歇尔稳定度试验、车辙试验、劈裂、线收缩系数试验。 
经实验证明，本实施例制备的密级配沥青稳定碎石混合料，与用相同矿料和70号道路石油沥青混合料制备的试样相比： 
1、马歇尔试验稳定度提高了77％。 
2、车辙试验动稳定度提高了65％。 
3、劈裂抗拉强度提高了64％。 
4、0℃～-20℃收缩系数降低14％。 
5、在20℃，59％应力水平下疲劳寿命提高了8.2倍。 
另外，其它性能如下： 
1、浸水马歇尔试验残留稳定度＝97％； 
2、冻融劈裂试验的残留强度比＝98％； 
3、马歇尔试验后试样弹性回复率＝92％。 
实施例4：半开级配沥青碎石混合料 
矿料：各项性能符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)之规定。 
中粒式AM-16矿料级配为： 
胶结料：粉煤灰合成渠道接缝防渗材料，为甲乙双组份，甲∶乙(重 量比)＝1∶4，其中，甲乙组分的配方应符合中国专利(ZL200310118992.X)要求。胶结料中粉煤灰合成渠道接缝防渗材料∶70号道路石油沥青＝80％∶20％。 
油石比：5.2％。 
制备步骤：按照发明内容部分所述的制备步骤制备沥青混合料，并按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000中的T0702-2000规程和T0703-1993规程制作马歇尔试件和劈裂、车辙试验、线收缩系数试件。按照T0709——2000、T0719——1993、T0716——1993、T0720——1993规程进行改性沥青混合料的马歇尔稳定度试验、车辙试验、劈裂、线收缩系数试验。 
经实验证明，本实施例制备的半开级配沥青碎石混合料，与用相同矿料和70号道路石油沥青混合料制备的试样相比： 
1、马歇尔试验稳定度提高了82％。 
2、车辙试验动稳定度提高了75％。 
3、劈裂抗拉强度提高了74％。 
4、0℃～-20℃收缩系数降低16％。 
5、在20℃，59％应力水平下疲劳寿命提高了8.7倍。 
另外，其它性能如下： 
1、浸水马歇尔试验残留稳定度＝94％； 
2、冻融劈裂试验的残留强度比＝95％； 
3、马歇尔试验后试样弹性回复率＝93％。 
实施例5：开级配沥青稳定碎石混合料 
矿料：各项性能符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)之规定。 
特粗式ATPB-40矿料级配为： 
Figure DEST_PATH_GSB00000557508600091
胶结料：粉煤灰合成渠道接缝防渗材料，为甲乙双组份，甲∶乙(重量比)＝1∶2，其中，甲乙组分的配方符合专利ZL200310118992.X要求。胶结料中粉煤灰合成渠道接缝防渗材料∶70号道路石油沥青＝100％∶0％。 
油石比：4.7％。 
制备步骤：按照发明内容部分所述的制备步骤制备沥青混合料，并按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000中的T0702-2000规程和T0703-1993规程制作马歇尔试件和劈裂、车辙试验、线收缩系数试件。按照T0709——2000、T0719——1993、T0716——1993、T0720——1993规程进行改性沥青混合料的马歇尔稳定度试验、车辙试验、劈裂、线收缩系数试验。 
将实验证明，本实施例制备的开级配沥青稳定碎石混合料。与用相同矿料和70号道路石油沥青混合料制备的试样相比： 
1、马歇尔试验稳定度提高了79％。 
2、车辙试验动稳定度提高了74％。 
3、劈裂抗拉强度提高了82％。 
4、0℃～-20℃收缩系数降低21％。 
5、在20℃，59％应力水平下疲劳寿命提高了9.2倍。 
另外，其它性能如下： 
1、浸水马歇尔试验残留稳定度＝97％； 
2、冻融劈裂试验的残留强度比＝96％； 
3、马歇尔试验后试样弹性回复率＝99％。 
综上所述，采用粉煤灰合成渠道接缝防渗材料作为胶结料所制备的公路沥青混合料，可以铺筑高等级路面，具有良好的路面性能，其工艺简单、 使用方便，利于推广，可大大节省工程造价，具有很大的经济效益和社会效益。 

Claims (3)

1.一种已知的粉煤灰合成渠道接缝防渗材料用于制备公路混合料的应用，所述的粉煤灰合成渠道接缝防渗材料制备的公路混合料，包括常规的碎石、石屑、砂、矿渣、矿粉，以及作为胶结料的沥青组成的沥青混合料；其特征在于，所述的沥青混合料中作为胶结料的沥青重量的30～100％，采用粉煤灰合成渠道接缝防渗材料等重量代替；
所述的粉煤灰合成渠道接缝防渗材料，包括配合成分的甲料和配方成分制备的乙料，使用过程按甲料与乙料质量比1：1～1：4配制而成，甲料为聚醚型聚氨酯预聚体，乙料的配方质量比为：
粉煤灰：60％～70％；
100＃石油沥青：20％～30％；
稀油：5％～7％；
甲苯：1％～1.8％；
4，4′－二氨基－3，3′二氯二苯甲烷：1％～2％；
蓖麻油：0.6％～0.7％；
邻苯二甲酸二丁脂：0.2％～0.3％；
抗氧剂1010：0.07％；
紫外线吸收剂UV-327：0.07％；
有机锡：0.06％；
上述原料的总和为100％；
乙料的制备方法是，将配方的100＃石油沥青、稀油、蓖麻油加热至125℃脱水2小时，加入一半粉煤灰，搅拌均匀，在125℃中保持2小时，降至105℃加入4，4′－二氨基－3，3′二氯二苯甲烷、邻苯二甲酸二丁脂，倒入反应釜中用机械搅拌均匀，反应30min后，加入有机锡，降温至80℃加入甲苯、抗氧剂1010和紫外线吸收剂UV-327搅拌均匀，最后加入剩余的粉煤灰搅拌至膏状。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的沥青为30号、50号、70号、90号、110号、130号或160号道路石油沥青，其技术指标均符合JTGF40—2004《公路沥青路面施工技术规范》要求。
3.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述的公路混合料为粗型或细型密级配沥青混凝土混合料，它们是沥青玛蹄脂碎石混合料、开级配排水式磨耗层混合料、密级配沥青稳定碎石混合料、半开级配沥青碎石混合料或开级配沥青稳定碎石混合料。
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