CN101693608B - 中温沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种中温沥青混合料，由集料100份、沥青3.6～5.6份、液体抗剥落剂0～0.0238份、消石灰0～3份、水0.3～1.5份质量份配比的原料组成，其中集料为粗集料59～71份、细集料20～35份、矿粉6～10份。其制备方法包括筛分集料、润湿细集料、加热沥青和粗集料、初搅拌、再搅拌步骤。本发明中温沥青混合料与常规热拌混合料相比，制备方法简单、沥青混合料拌和温度低，摊铺、压实容易，对环境的污染小，所制备的中温沥青混合料级配良好，性能等同或优于常规热拌混合料，且沥青老化程度低，延长了路面的使用寿命。本发明也可用于制备其他矿料级配的中温沥青混合料。

Description

中温沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及到一种中温沥青混合料。
背景技术
热拌沥青混合料HMA(Hot Mix Asphalt)，由于具有优良的性能而被广泛用于道路建设。但是，热拌沥青混合料对沥青和矿料的加热温度高，单位能耗大，在加热过程中沥青老化严重，在生产和施工的过程中排放出大量的CO2、粉尘等有害物质，严重影响周围环境和施工人员的身体健康；同时热拌沥青混合料在拌合过程中对拌合锅的磨损较大，降低了设备的使用寿命。热拌沥青混合料的不良影响包括能源的浪费、对环境的污染和人生存圈的缩小，这些都与我国坚持绿色、可持续发展的道路背道而驰。因此，热拌沥青混合料的发展受到限制。
在能源供应日趋紧张，生态环保要求更高的社会背景下，迫切需要一种新型的沥青混合料。中温沥青混合料通过使用特定的技术或化学添加剂，拌和及压实温度介于热拌沥青混合料(150～180℃)和冷拌(常温)沥青混合料之间，性能可以达到甚至超过热拌沥青混合料。在不降低路面路用性能的同时，相比热拌沥青混合料，它能在更低的温度下(110～130℃)拌和及压实，从而降低了生产过程中的单位能耗，减轻了沥青老化程度并且减少了有害物质的排放，能够改善施工人员的工作环境以及减轻对周围环境的污染。因此，中温沥青混合料及其制备方法是今后道路建设迫切需要解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述常规热拌沥青混合料的缺点，提供一种环境污染小、能耗低的中温沥青混合料。
本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种中温沥青混合料的制备方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是由下述原料及其质量份配比制成：
集料                            100份
沥青                            3.6～5.6份
液体抗剥落剂                    0～0.0238份
消石灰                          0～3份
水                              0.3～1.5份
上述的集料质量份配比如下：
粗集料                          59～71份
细集料                          20～35份
矿粉                            6～10份
上述沥青的针入度在25℃，5秒，100g时为60～80；液体抗剥落剂的型号为AST-4，由西安海威化学技术有限公司销售；粗集料是粒径为2.36～16mm的石屑料；细集料是粒径为0.075～2.36mm的石屑；矿粉是由石灰岩经磨细加工得到的以碳酸钙为主要成分的粒径小于0.075mm的矿物质粉末。
制备本发明中温沥青混合料所用原料优选质量份配比为：
集料                            100份
沥青                            4～5份
液体抗剥落剂                    0.01～0.02份
消石灰                          0.5～2.5份
水                              0.4～1.2份
上述的集料优选质量份配比如下：
粗集料                          60～68份
细集料                          23～32份
矿粉                            6～9份
制备本发明中温沥青混合料所用原料最佳质量份配比为：
集料                            100份
沥青                            4.6份
液体抗剥落剂                    0.0138份
消石灰                          2份
水                              1.2份
上述的集料最佳质量份配比如下：
粗集料                        62份
细集料                        30份
矿粉                          8份
上述中温沥青混合料的制备方法如下：
1、筛分集料
使用单轴式振动筛对集料进行筛分，得到粒径为2.36～16mm的粗集料，粒径为0.075～2.36mm的细集料，以及粒径0.075mm以下的矿粉。
2、润湿细集料
取细集料加入拌合锅中，用喷壶以雾化方式向细集料添加水，同时用玻璃棒不断搅拌，使水分均匀、充分地裹覆细集料的表面，形成很薄的水膜。
3、加热沥青和粗集料
用电炉加热沥青使其熔化，再加入液体抗剥落剂和消石灰，继续加热到150～170℃，使沥青脱水，用电烘箱将粗集料加热到150～180℃，干燥粗集料。
4、初搅拌
将步骤3中脱水的沥青、加热的粗集料投放入强制式拌和锅中进行拌和，拌和时间为20～25秒，使沥青充分裹覆粗集料，在粗集料表面形成15～20微米的沥青薄膜。
5、再搅拌
将步骤2中润湿的细集料均匀地投放到步骤4中的拌和锅中，不断搅拌30～35秒，热沥青遇到细集料表面的冷水迅速发泡膨胀，生成泡沫沥青，用搅拌机强制搅拌，泡沫沥青均匀、充分地裹覆粗集料和细集料，继续搅拌30～35秒，加入矿粉，再拌合15秒，其拌和温度为110～130℃，制备成中温沥青混合料。
在本发明的加热沥青和粗集料步骤3中，用电炉加热沥青使其熔化，再加入液体抗剥落剂和消石灰，继续加热到160℃，使沥青脱水，用电烘箱将粗集料加热到180℃，干燥粗集料。在再搅拌步骤5中，将步骤2中润湿的细集料均匀地投放到步骤4中的拌和锅中，不断搅拌30～35秒，热沥青遇到细集料表面的冷水迅速发泡膨胀，生成泡沫沥青，用搅拌机强制搅拌，泡沫沥青均匀、充分地裹覆粗集料和细集料，继续搅拌30～35秒，加入矿粉，再拌合15秒，其拌和温度为120℃，制备成中温沥青混合料。
采用本发明制备的中温沥青混合料，按交通部部颁标准T-0710-2000《公路工程沥青及沥青混合料实验规程》进行检测，各项指标达到交通部部颁标准JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范实施手册》的要求。本发明中温沥青混合料与常规热拌混合料相比，制备方法简单、沥青混合料拌和温度低，摊铺、压实容易，对环境的污染小，所制备的中温沥青混合料级配良好，性能等同或优于常规热拌混合料，且沥青老化程度低，延长了路面的使用寿命。本发明也可用于制备其他矿料级配的中温沥青混合料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
以制备本发明中温沥青混合料所用集料1000g为例所用的原料及其质量配比如下：
集料                                1000g
AH-70#的韩国SK沥青                  46g
液体抗剥落剂                        0.138g
消石灰                              20g
水                                  12g
上述的集料的质量配比如下：
粗集料                              620g
细集料                              300g
矿粉                                80g
上述沥青的针入度在25℃，5秒，100g时为60～80；液体抗剥落剂的型号为AST-4，由西安海威化学技术有限公司销售；粗集料是粒径为2.36～16mm的石屑料；细集料是粒径为0.075～2.36mm的石屑料；矿粉是由石灰岩经磨细加工得到的以碳酸钙为主要成分的粒径小于0.075mm的矿物质粉末。
其制备方法如下：
1、筛分集料
使用单轴式振动筛对集料进行筛分，得到粒径为2.36～16mm的粗集料，粒径为0.075～2.36mm的细集料，以及粒径0.075mm以下的矿粉。
2、润湿细集料
取细集料加入拌合锅中，用喷壶以雾化方式向细集料添加水，同时用玻璃棒不断搅拌，使水分均匀、充分地裹覆细集料的表面，形成很薄的水膜。
3、加热沥青和粗集料
用电炉加热沥青使其熔化，再加入液体抗剥落剂和消石灰，继续加热到160℃，使沥青脱水，用电烘箱将粗集料加热到180℃，干燥粗集料。
4、初搅拌
将步骤3中脱水的沥青、加热的粗集料投放入强制式拌和锅中进行拌和，拌和时间为20～25秒，使沥青充分裹覆粗集料，在粗集料表面形成15～20微米的沥青薄膜。
5、再搅拌
将步骤2中润湿的细集料均匀地投放到步骤4中的拌和锅中，不断搅拌30～35秒，热沥青遇到细集料表面的冷水迅速发泡膨胀，生成泡沫沥青，用搅拌机搅拌，泡沫沥青均匀、充分地裹覆粗集料和细集料，继续搅拌30～35秒，加入矿粉，再拌合15秒，其拌和温度为120℃。制备成中温沥青混合料。
所制备的中温沥青混合料进行了浸水马歇尔试验、车辙试验，各种试验情况如下：
1、浸水马歇尔试验
所制备的中温沥青混合料按照交通部部颁标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052-2000中的T0702-2000要求成型马歇尔试件，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052-2000中T0710-2000进行浸水马歇尔试验，并与现有的热拌沥青混合料的浸水残留稳定度MS0进行比较。测试结果见表1。
表1 浸水马歇尔试验结果
Figure G2009100241986D00051
2、车辙试验
所制备的中温沥青混合料按照交通部部颁标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052-2000中的T0719-1993进行了车辙试验，并与现有的热拌沥青混合料的动稳定度进行比较，测试结果见表2。
表2 车辙试验结果
由表1和2可见，所制备的中温沥青混合料符合交通部部颁标准《公路工程沥青及沥青混合料实验规程》JTJ 052-2000中T0710-2000和T0719-1993的要求。
实施例2
以制备本发明中温沥青混合料所用集料1000g为例所用的原料及其质量配比如下：
集料                                1000g
AH-70#的韩国SK沥青                  46g
液体抗剥落剂                        0.138g
消石灰                              0g
水                                  12g
上述的集料配比如下：
粗集料                              620g
细集料                              300g
矿粉                                80g
本实施例所用的粗集料、细集料、矿粉、沥青的规格与实施例1相同，所用的液体抗剥落剂与实施例1相同。
其制备方法与实施例1相同。制备成中温沥青混合料。
所制备的中温沥青混合料进行了浸水马歇尔试验、车辙试验，各种试验情况如下：
1、浸水马歇尔试验
所制备的中温沥青混合料按照交通部部颁标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052-2000中的T0702-2000要求成型马歇尔试件，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052-2000中T0710-2000进行浸水马歇尔试验，并与现有的热拌沥青混合料的浸水残留稳定度MS0进行比较，测试结果见表3。
表3 浸水马歇尔试验结果
2、车辙实验
所制备的中温沥青混合料按照交通部部颁标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052-2000中的T0719-1993进行车辙试验，并与现有的热拌沥青混合料的动稳定度进行比较，测试结果见表4。
表4车辙试验结果
Figure G2009100241986D00072
由表3和4可见，所制备的中温沥青混合料符合交通部部颁标准《公路工程沥青及沥青混合料实验规程》JTJ 052-2000中T0710-2000和T0719-1993的要求。
实施例3
以制备本发明中温沥青混合料所用集料1000g为例所用的原料及其质量配比如下：
集料                                1000g
AH-70#的韩国SK沥青                  46g
液体抗剥落剂                        0g
消石灰                              20g
水                                    12g
上述的集料配比如下：
粗集料                                620g
细集料                                300g
矿粉                                  80g
本实施例所用的粗集料、细集料、矿粉、沥青的规格与实施例1相同。
其制备方法与实施例1相同。制备成中温沥青混合料。
所制备的中温沥青混合料进行了浸水马歇尔试验、车辙试验，各种试验情况如下：
1、浸水马歇尔试验
所制备的中温沥青混合料按照交通部部颁标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052-2000中的T0702-2000要求成型马歇尔试件，然后按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052-2000中T0710-2000进行浸水马歇尔试验，并与现有的热拌沥青混合料的动稳定度进行比较，测试结果见表5。
表5 浸水马歇尔试验结果
Figure G2009100241986D00081
2、车辙试验
所制备的中温沥青混合料按照交通部部颁标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ 052-2000中的T0719-1993进行车辙试验，并与现有的热拌沥青混合料的动稳定度进行比较，测试结果见表6。
表6车辙试验结果
Figure G2009100241986D00082
由表5和表6可见，所制备的中温沥青混合料符合交通部部颁标准《公路工程沥青及沥青混合料实验规程》JTJ 052-2000中T0710-2000和T0719-1993的要求。
实施例4
以制备本发明中温沥青混合料所用集料1000g为例所用的原料及其质量配比如下：
集料                                    1000g
AH-70#的韩国SK沥青                      36g
液体抗剥落剂                            0g
消石灰                                  0g
水                                      3g
上述的集料配比如下：
粗集料                                  590g
细集料                                  350g
矿粉                                    60g
本实施例所用的粗集料、细集料、矿粉、沥青的规格与实施例1相同。
其制备方法与实施例1相同。制备成中温沥青混合料。
实施例5
以制备本发明中温沥青混合料所用集料1000g为例所用的原料及其质量配比如下：
集料                                    1000g
AH-70#的韩国SK沥青                      56g
液体抗剥落剂                            0.238g
消石灰                                  30g
水                                      15g
上述的集料配比如下：
粗集料                                  710g
细集料                                  200g
矿粉                                    90g
本实施例所用的粗集料、细集料、矿粉、沥青的规格与实施例1相同，所用的液体抗剥落剂与实施例1相同。
其制备方法与实施例1相同。制备成中温沥青混合料。
实施例6
以制备本发明中温沥青混合料所用集料1000g为例所用的原料及其质量配比如下：
集料                                    1000g
AH-70#的韩国SK沥青                      46g
液体抗剥落剂                            0.138g
消石灰                                  20g
水                                      12g
上述的集料的质量配比如下：
粗集料                                  600g
细集料                                  300g
矿粉                                    100g
本实施例所用的粗集料、细集料、矿粉、沥青的规格与实施例1相同，所用的液体抗剥落剂与实施例1相同。
其制备方法与实施例1相同。制备成中温沥青混合料。
实施例7
以制备本发明中温沥青混合料所用集料1000g为例所用的原料及其质量配比如下：
集料                                    1000g
AH-70#的韩国SK沥青                      40g
液体抗剥落剂                            0.1g
消石灰                                  5g
水                                      4g
上述的集料的质量配比如下：
粗集料                                  600g
细集料                            320g
矿粉                              80g
本实施例所用的粗集料、细集料、矿粉、沥青的规格与实施例1相同，所用的液体抗剥落剂与实施例1相同。
其制备方法与实施例1相同。制备成中温沥青混合料。
实施例8
以制备本发明中温沥青混合料所用集料1000g为例所用的原料及其质量配比如下：
集料                              1000g
AH-70#的韩国SK沥青                50g
液体抗剥落剂                      0.2g
消石灰                            25g
水                                12g
上述的集料的质量配比如下：
粗集料                            680g
细集料                            260g
矿粉                              60g
本实施例所用的粗集料、细集料、矿粉、沥青的规格与实施例1相同，所用的液体抗剥落剂与实施例1相同。
其制备方法与实施例1相同。制备成中温沥青混合料。
实施例9
以制备本发明中温沥青混合料所用集料1000g为例所用的原料及其质量配比如下：
集料                              1000g
AH-70#的韩国SK沥青                46g
液体抗剥落剂                      0.138g
消石灰                            20g
水                                12g
上述的集料的质量配比如下：
粗集料                                680g
细集料                                230g
矿粉                                  90g
本实施例所用的粗集料、细集料、矿粉、沥青的规格与实施例1相同，所用的液体抗剥落剂与实施例1相同。
其制备方法与实施例1相同。制备成中温沥青混合料。
实施例10
在以上的实施例1～9制备方法的加热沥青和粗集料步骤3中，用电炉加热沥青使其熔化，再加入液体抗剥落剂和消石灰，继续加热到150℃，使沥青脱水，用电烘箱将粗集料加热到180℃，干燥粗集料。在再搅拌步骤5中，将步骤2中润湿的细集料均匀地投放到步骤4中的拌和锅中，不断搅拌30～35秒，热沥青遇到细集料表面的冷水迅速发泡膨胀，生成泡沫沥青，用搅拌机强制搅拌，泡沫沥青均匀、充分地裹覆粗集料和细集料，继续搅拌30～35秒，加入矿粉，再拌合15秒，其拌和温度为110℃，制备成中温沥青混合料。
实施例11
在以上的实施例1～9制备方法的加热沥青和粗集料步骤3中，用电炉加热沥青使其熔化，再加入液体抗剥落剂和消石灰，继续加热到170℃，使沥青脱水，用电烘箱将粗集料加热到160℃，干燥粗集料。在再搅拌步骤5中，将步骤2中润湿的细集料均匀地投放到步骤4中的拌和锅中，不断搅拌30～35秒，热沥青遇到细集料表面的冷水迅速发泡膨胀，生成泡沫沥青，用搅拌机强制搅拌，泡沫沥青均匀、充分地裹覆粗集料和细集料，继续搅拌30～35秒，加入矿粉，再拌合15秒，其拌和温度为130℃，制备成中温沥青混合料。
为了确定本发明的最佳配比以及最佳工艺步骤，发明人进行了大量的研究试验，各种试验情况如下：
1、发泡用水量的影响
根据国家规范《公路沥青路面再生技术规范》JTGF41-2008的要求，通过泡沫沥青发泡实验确定最佳发泡用水量，具体实验步骤如下：
(1)筛分集料
使用单轴式振动筛对集料进行筛分。得到粒径为2.36～16mm的粗集料，粒径为1.18～0.075mm的细集料，以及粒径0.075mm以下的矿粉。
(2)润湿细集料
取细集料300g共4份，用喷壶以雾化方式分别向细集料中添加6g、9g、12g、15g的水，细集料与水的重量份比分别为30∶0.6、30∶0.9、30∶1.2、30∶1.5，用玻璃棒搅拌，使水分均匀、充分的裹覆细集料的表面，形成很薄的水膜。
(3)加热沥青和粗集料
取沥青46g、粗集料620g各4份，用电炉将沥青分别加热到160℃，使沥青脱水，用电烘箱将粗集料分别加热到180℃，干燥粗集料。
(4)初搅拌
将步骤(3)中脱水的沥青、加热的粗集料投放入强制式拌和锅中进行拌和，拌和时间为20～25秒，使沥青充分裹覆粗集料，在粗集料表面形成15～20微米的沥青薄膜。
(5)再搅拌
将步骤(2)中润湿的细集料均匀地投放到步骤(4)中的拌和锅中，并不断搅拌30～35秒，热沥青遇到细集料表面的冷水迅速发泡膨胀，生成泡沫沥青，记入产生泡沫最多时用水量和泡沫衰减到一半时用水量，取其平均值作为最佳发泡用水量，试验结果见表7。
表7 发泡试验
  产生泡沫最多时用水(g)   泡沫衰减到一半时用水(g)   最佳发泡用水量(g)
  9   15   12
由表7可见，中温沥青混合料中细集料与水的最佳质量份比为30∶1.2，即集料与水的最佳质量份比为100∶1.2。

Claims (4)

1.一种中温沥青混合料，其特征在于是由下述原料及其质量份配比制成：
Figure FSB00000581130800011
上述的集料质量份配比如下：
粗集料     60～68份
细集料     23～32份
矿粉       6～9份；
上述沥青的针入度在25℃，5秒，100g时为60～80；液体抗剥落剂为AST-4，粗集料是粒径为2.36～16mm的石屑料；细集料是粒径为0.075～2.36mm的石屑；矿粉是由石灰岩经磨细加工得到的以碳酸钙为主要成分的粒径小于0.075mm的矿物质粉末。
2.按照权利要求1所述的中温沥青混合料，其特征在于所说的中温沥青混合料所用原料质量份配比为：
Figure FSB00000581130800012
上述的集料质量份配比如下：
粗集料    62份
细集料    30份
矿粉      8份。
3.一种权利要求1中温沥青混合料的制备方法，其特征在于该方法步骤如下： 
(1)筛分集料
使用单轴式振动筛对集料进行筛分，得到粒径为2.36～16mm的粗集料，粒径为0.075～2.36mm的细集料，以及粒径0.075mm以下的矿粉；
(2)润湿细集料
取细集料加入拌合锅中，用喷壶以雾化方式向细集料添加水，同时用玻璃棒不断搅拌，使水分均匀、充分地裹覆细集料的表面，形成很薄的水膜；
(3)加热沥青和粗集料
用电炉加热沥青使其熔化，再加入液体抗剥落剂和消石灰，继续加热到150～170℃，使沥青脱水，用电烘箱将粗集料加热到150～180℃，干燥粗集料；
(4)初搅拌
将步骤3中脱水的沥青、加热的粗集料投放入强制式拌和锅中进行拌和，拌和时间为20～25秒，使沥青充分裹覆粗集料，在粗集料表面形成15～20微米的沥青薄膜；
(5)再搅拌
将步骤(2)中润湿的细集料均匀地投放到步骤(4)中的拌和锅中，不断搅拌30～35秒，热沥青遇到细集料表面的冷水迅速发泡膨胀，生成泡沫沥青，用搅拌机强制搅拌，泡沫沥青均匀、充分地裹覆粗集料和细集料，继续搅拌30～35秒，加入矿粉，再拌合15秒，其拌和温度为110～130℃，制备成中温沥青混合料。
4.按照权利要求3所述的中温沥青混合料的制备方法，其特征在于：在加热沥青和粗集料步骤(3)中，用电炉加热沥青使其熔化，再加入液体抗剥落剂和消石灰，继续加热到160℃，使沥青脱水，用电烘箱将粗集料加热到180℃，干燥粗集料；在再搅拌步骤(5)中，将步骤(2)中润湿的细集料均匀地投放到步骤(4)中的拌和锅中，不断搅拌30～35秒，热沥青遇到细集料表面的冷水迅速发泡膨胀，生成泡沫沥青，用搅拌机强制搅拌，泡沫沥青均匀、充分地裹覆粗集料和细集料，继续搅拌30～35秒，加入矿粉，再拌合15秒，其拌和温度为120℃，制备成中温沥青混合料。 
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