CN101948272B - 一种部分利用钢渣作粗集料的橡胶沥青混合料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于道路工程中所用的建筑材料技术领域，具体涉及一种部分利用钢渣作粗集料的高强耐磨橡胶沥青混合料。该混合料包含钢渣粗集料、天然石材粗集料、细集料、填料及橡胶沥青。所用部分粗集料为钢渣，部分粗集料为玄武岩、辉绿岩或石灰石，细集料为石灰岩、辉绿岩或玄武岩，所用填料为水泥或石灰石矿粉与消石灰的混合物，所用橡胶沥青为选用粒度大于等于20目小于等于40目废旧大车轮胎胶粉生产。本发明充分利用钢渣、废旧轮胎等废旧材料，变废为宝，可有效地缓解钢渣、废旧轮胎造成的环境污染问题。本发明为利用钢渣作粗集料、橡胶沥青作结合料的密级配沥青混合料，该混合料具有良好的高温稳定、低温抗裂、常温耐疲劳等性能，适用于各类交通道路工程。

Description

一种部分利用钢渣作粗集料的橡胶沥青混合料
技术领域
本发明属于道路工程中所用的建筑材料技术领域，具体涉及一种部分利用钢渣作粗集料的高强耐磨橡胶沥青混合料。
背景技术
我国是钢铁生产大国，钢铁产量连续多年保持世界第一，并摇摇领先于其他国家，钢渣是伴随着炼钢过程而产生的主要的工业固体废弃物，钢渣排放量近0.6亿吨/年，累积堆放量近2亿吨。钢渣的堆放占据了城市宝贵的土地，造成大量的资源浪费。另外由于钢渣中含有游离氧化钙，经雨水大量冲刷，氧化钙溶解于水中，造成附近的土壤碱化，附近水域PH值也随之升高，对整个城市生态环境污染严重。因此，我国每年均有大量的钢渣需要处治。
钢渣力学性能较好，且具有耐磨、颗粒级配形状好，破碎钢渣呈多棱角，具有较高的内摩擦嵌锁力。与沥青有良好的粘附性，仅稳定处治后的钢渣具有良好的稳定性，可作为沥青混凝土的骨料用于路面工程，拓宽了钢渣综合利用的途径，提高钢渣资源化利用的附加值。国外冶金工业比较发达的国家，利用钢渣较早，对西方二十多个发达国家钢渣利用状况调查表明，这些国家的钢渣有50％用于道路工程。因此，在我国钢产量较大，钢渣利用率较低，合理利用钢渣不仅可以减少对环境造成的污染，还可减少对天然矿料资源的开采，利于水土保持与环境保护，还可降低工程建设综合成本。
此外，我国是橡胶消耗与汽车大国，目前，我国废旧轮胎产生量在1亿条以上，随着汽车工业的快速发展，废旧轮胎的产生量还将不断增加。废旧轮胎是国际公认的有害垃圾，大量废旧轮胎的长期露天堆放，不仅占用了大量土地资源，而且不能自然降解，易滋生病菌，产生自燃着火，酿成大的火灾。世界各废旧轮胎主要产生国经多年实践，得出制备橡胶沥青是减少废旧轮胎污染的有效办法之一。它主要通过一定的生产加工工艺将橡胶粉加入沥青中，形成以橡胶粉作为改性剂的改性沥青结合料，而后应用至公路工程中去。
橡胶沥青是目前被国际上广泛认可能大量处治利用废旧橡胶轮胎，改善沥青路面施工性能的一项技术，该专利技术产生于二十世纪六十年代的美国，按照美国材料与测试协会标准(ASTM 6114-97)的定义，橡胶沥青是指含量15％以上的轮胎橡胶粉在高温和充分拌和条件下(180℃)与沥青溶胀反应得到的改性沥青胶结料。因橡胶沥青路面具有良好的稳定性、耐久性及降噪性能，因而得到道路工程技术人员的广泛关注。
然而，现有技术中，路面施工材料中只有分别掺入钢渣或废旧橡胶粉粒的记载，并没有将二者均掺入形成混合钢渣、橡胶沥青的路面施工建筑材料。现有技术的掺入钢渣的专利文献有CN101158141A、CN1544377A、CN1350093A等。这些掺入钢渣的路面材料具有造价低、环保节约的优点，但钢渣材料表面孔隙率大，但其脆性较大抵抗车辆冲击能力差，使用耐久性难以满足要求。因而需要经常维护维修，不但增加了使用成本，也给道路的正常通行带来了不便。
而回收利用废旧轮胎，制造橡胶沥青混合料可增加沥青路面的稳定性、耐久性等性能的同时，还具有降低道路交通噪声的功效，大量研究表明橡胶沥青用于沥青路面可增加路面柔韧性、阻尼特性，可减轻行驶车辆对路面的冲击力，利于路面使用寿命的延长。
针对现有技术的不足与各自特点，申请人研究出部分利用钢渣作粗集料的高强耐磨橡胶沥青混合料，可最大限度地利用废旧材料，达到减少排放、节约资源，同时具备良好的耐磨性能以及环保降噪兼顾的目的。
发明内容
本发明为最大限度的处治和利用钢渣、废旧轮胎，减轻道路工程建设对天然资源的需求，提出一种部分利用钢渣作粗集料高强耐磨橡胶沥青混合料，具有良好的高温稳定、低温抗裂、常温耐疲劳等性能，适用于各类交通道路工程。
本发明的钢渣作粗集料的橡胶沥青混合料，由钢渣粗集料、天然石材粗集料、细集料、填料及橡胶沥青组成。该混合料最大公称粒径为9.5mm，用于沥青路面结构层厚度为2.0cm～4.0cm。
本发明的橡胶沥青混合料的矿料最大公称粒径为9.5mm，由粗集料、细集料以及填料组成，粗集料为粒径2.36mm～4.75mm、4.75mm～9.5mm两种规格或粒径2.36mm～9.5mm的钢渣集料与天然石材粗集料的混合料(钢渣粗集料与天然石材粗集料重量比为1.5∶1～1∶1.5)，天然石材粗集料为玄武岩、辉绿岩或石灰岩集料，细集料为0mm～2.36mm的石灰岩、辉绿岩或玄武岩集料；填料为水泥、或石灰石矿粉与消石灰的混合物(灰石矿粉与消石灰重量比为1∶1)；
橡胶沥青为选用粒度大于等于20目小于等于40目废旧大车轮胎胶粉生产，该橡胶粉为具有一定级配的橡胶粉(非单一粒径胶粉或粗胶粉)，橡胶粉掺量占橡胶沥青总质量的16％～22％。
所述的钢渣粗集料、天然石材粗集料、细集料与填料构成的矿料整体级配范围如下：
  筛孔(mm)   13.2   9.5   4.75   2.36   1.18   0.6   0.075
  通过率(％)   100   90～100   20～34   15～25   11～21   9～17   4～8
其中，混合料中2.36mm以上粗集料均采用钢渣，矿料为密实型有别于SMA路面用的断级配，胶结料采用橡胶沥青。
所用钢渣集料，压碎值小于22％，游离态氧化钙含量小于3％；
所述橡胶沥青的基质沥青为SBS改性沥青按照《公路沥青路面施工技术规范》(F40)，型号为I-A、I-B或I-C。
所述混合料制成的热拌沥青混合料，其特征在于混合料橡胶沥青用量为5.5％～8.0％，设计空隙率为3％～5％；矿料间隙率VMA为14.5％～16.0％，沥青饱和度为70％～85％。
所述混合料铺设的路面构造深度不小于0.8mm，摆值不小于55BPN。
本发明效益效果主要表现为最大限度的处治和利用钢渣、废旧轮胎，改善沥青路面的长期路用性能，缓解优质集料供应压力，降低工程造价。该混合料的制备工艺与常规工艺相同，便于推广应用。
具体实施方式
实施例1：集料：粒径2.36mm～4.75mm钢渣粗集料、粒径4.75mm～9.5mm钢渣粗集料、粒径2.36mm～4.75mm玄武岩粗集料、粒径4.75mm～9.5mm玄武岩粗集料(钢渣粗集料与玄武岩粗集料质量比为1.5∶1)、0mm～2.36mm石灰岩细集料；填料：水泥(普通硅酸盐水泥42.5)；矿料公称最大粒径为9.5mm，级配为：
  筛孔(mm)   13.2   9.5   4.75   2.36   1.18   0.6   0.075
  通过率(％)   100   96.8   29.5   23.4   18.9   13.4   5.9
沥青结合料：内掺18％废旧轮胎胶粉的橡胶沥青，基质沥青为I-C型SBS改性沥青，沥青结合料占混合料总质量的5.8％。混合料空隙率为3.9％；矿料间隙率VMA为15.3％；沥青饱和度为74.5％。混合料各项性能指标为：
实施例2：集料：粒径2.36mm～9.5mm钢渣粗集料、粒径2.36mm～9.5mm辉绿岩粗集料(钢渣粗集料与辉绿岩粗集料质量比为1∶1.5)、0mm～2.36mm辉绿岩细集料；填料：石灰石矿粉与消石灰的混合物(重量比为1∶1)；矿料公称最大粒径为9.5mm，级配为：
  筛孔(mm)   13.2   9.5   4.75   2.36   1.18   0.6   0.075
  通过率(％)   100   94.3   24.1   17.8   14.2   11.9   6.5
沥青结合料：内掺20％废旧轮胎胶粉的橡胶沥青，基质沥青为I-B型SBS改性沥青，沥青结合料占混合料总质量的6.9％。混合料空隙率为4.2％；矿料间隙率VMA为15.9％；沥青饱和度为73.6％。混合料各项性能指标为：
  项目   单位   试验结果
  浸水马歇尔残留稳定度   ％   94.5
  冻融劈裂强度比   ％   96.1
  动稳定度   次/mm   4783
  低温小梁弯曲   με   4590
[0018]上述描述给出了本申请最易理解的目的和优点。根据本发明的构思可以做出不同的实施例。这里所有的表述均应理解为示例性质，不能作为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种利用钢渣作粗集料的橡胶沥青混合料，包含钢渣粗集料、天然石材粗集料、细集料、填料及橡胶沥青，其特征在于：该混合料最大公称粒径为9.5mm，其中：
粗集料为粒径2.36mm～4.75mm、4.75mm～9.5mm两种规格或粒径为2.36mm～9.5mm的钢渣粗集料与天然石材粗集料的混合料，钢渣粗集料与天然石材粗集料重量比为1.5∶1～1∶1.5，天然石材粗集料为玄武岩、辉绿岩或石灰岩集料；
所述钢渣粗集料，压碎值小于22％，游离态氧化钙含量小于3％；
所述细集料粒径为0mm～2.36mm的石灰岩、辉绿岩或玄武岩集料；
所述填料为水泥或重量比为1∶1的石灰石矿粉与消石灰的混合物；
所述橡胶沥青为选用粒度大于等于20目小于等于40目废旧大车轮胎胶粉生产，胶粉掺量占橡胶沥青总质量的16％～22％，橡胶沥青的用量为5.5％～8.0％；
所述的钢渣粗集料、天然石材粗集料、细集料与填料构成的矿料整体级配范围如下：
筛孔(mm)     13.2    9.5    4.75    2.36    1.18    0.6    0.075
通过率(％)   10090～100     20～34  15～25  11～21  9～17  4～8
2.根据权利要求1所述的混合料，其中所述橡胶沥青的生产用基质沥青为SBS改性沥青，型号为I-A、I-B或I-C。
3.根据权利要求1所述的混合料，其中所述混合料制成的热拌沥青混合料设计空隙率为3％～5％；矿料间隙率VMA为14.5％～16.5％，沥青饱和度为70％～85％。
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Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: QIAN WEISHENG WANG LI MAO ANJI ZHANG ZHANG XU DONGLIANG LIU YANBIN SUN WENZHOU XIE ZHAOXING LUO JIANHUI ZHOU YAJUN WEI MO XIA SHANSHAN ZHANG ZHAOHUI LI DAHUI YIN DONGMING TO: QIAN WEISHENG ZHOU YAJUN

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