CN102040354B - 一种用作应力吸收层的环保型高弹性沥青混合料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及道路工程技术领域，具体涉及一种用作应力吸收层的环保型高弹性沥青混合料。现有技术中沥青胶结料弹性和低温延度不足，对吸收重载作用下产生的集中应力效果不明显。本发明采用的技术方案是：一种用作应力吸收层的材料高弹性沥青混合料，包括70号基质沥青、废旧轮胎胶粉、粉煤灰、SBR改性剂和矿料，其中胶粉占70号基质沥青总重量的15~25%、粉煤灰占70号基质沥青总重量的8~12%，SBR改性剂占基质沥青总重量的4~5%，矿料是基质沥青总重量的10~15倍。本发明沥青胶结料的弹性和低温延度大幅度的提升，混合料低温性能和疲劳性能等技术指标有明显的改善。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，具体涉及一种环保型高弹性沥青混合料，进一步涉及一种用作应力吸收层的环保型高弹性沥青混合料。
背景技术
在我国公路路面结构中大量使用的半刚性基层自身的开裂和对其上路面面层产生的反射裂缝是一个很难解决的问题。自20世纪60年代以来，道路界有关专家做了大量的研究来解决这个问题。这种裂缝是干缩和温缩作用下半刚性基层开裂后逐渐形成的。因为基层开裂在半刚性基层和沥青面层层间的裂缝处形成一个薄弱点，在使用过程中的荷载应力与温度应力的共同作用下，该薄弱点的沥青面层底面产生应力集中，引起沥青面层开裂。随之，在行车和大气因素的反复作用下，裂缝逐渐向上扩展，直至沥青表面。
目前国内外通常采取的防治半刚性基层开裂的措施主要有三种：设置应力吸收层、改善沥青面层性能、预先处置基层。其中以应力吸收层措施的采用效果较好，现有技术中的应力吸收层大多使用改性沥青生产混合料，在一定程度上减缓了反射裂缝的发生，但随着重载交通的增加和人们对环保意识的增强，现有技术存在的不足逐渐体现出来：
1、沥青胶结料弹性和低温延度不足，对吸收重载作用下产生的集中应力效果不明显，普通70号改性沥青弹性恢复指标平均只有65%左右，5℃延度平均在40cm左右。
2、沥青混合料低温性能和疲劳性能改善的效果不明显，其中规范要求改性沥青低温弯曲破坏应变只有3000 
，指标数值要求偏低，不能有效解决半刚性基层和旧混凝土路面铺装沥青路面层时出现的反射裂缝。
发明内容
本发明要提供一种用作应力吸收层的材料高弹性沥青混合料，以克服现有技术存在的沥青胶结料和混合料性能指标的不足，不能有效解决半刚性基层和旧混凝土路面铺装沥青路面层时出现反射裂缝的问题。
为克服现有技术存在的问题，本发明提供的技术方案是：一种用作应力吸收层的材料高弹性沥青混合料，包括70号基质沥青、废旧轮胎胶粉、粉煤灰、SBR改性剂和矿料，其中胶粉占70号基质沥青总重量的15~25%、粉煤灰占70号基质沥青总重量的8~12%，SBR改性剂占基质沥青总重量的4~5%，矿料是基质沥青总重量的10~15倍；通过常规的湿法拌合工艺先把70号基质沥青、废旧轮胎胶粉、粉煤灰和SBR改性剂混合制备成改性沥青胶结料，再与矿料进行拌合制备成品。
上述胶粉占70号基质沥青总重量的20%、粉煤灰占70号基质沥青总重量的10%，SBR改性剂占基质沥青总重量的4.5%，矿料是基质沥青总重量的12~13倍。效果更好。
上述混合料级配比如下表：
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、沥青胶结料的弹性和低温延度有大幅度的提升，其中弹性恢复达到80%，5℃延度达到55.4cm。
2、混合料低温性能和疲劳性能等技术指标有了明显的改善，其中低温弯曲破坏应变达到了12767，远大于规范要求的3000
。疲劳荷载作用次数大于100万次，疲劳性能明显优于改性沥青混合料。
具体技术指标如表：1～4。
表1 环保型高弹性沥青的主要技术性能指标
表2 环保性高弹性沥青混合料抗疲劳性能
表3 环保性高弹性沥青混合料水稳定性
表4 环保性高弹性沥青混合料低温抗裂性（-10℃）
本发明的原料组合在一起发生的物理化学反应改善了材料的路用性能指标，首先，基质沥青在废旧胶粉、粉煤灰和改性剂综合改性下沥青胶结料的各项指标都得到了明显的改善，进而提升了由改性沥青胶结料和矿料拌合生产的混合料的各项性能指标。由表1可以发现，环保型高弹性沥青胶结料的三大指标满足规范要求，而且5℃延度和弹性恢复都明显高于规范要求的改性沥青标准。
由表2～4可以发现，环保型高弹性沥青混合料疲劳作用次数达到了100万次以上，疲劳性能非常好；浸水马歇尔残留稳定度大于规范中改性沥青85%的要求；低温抗裂性中弯曲破坏应变远远大于规范中改性沥青要求的3000。
3、可有效解决半刚性基层和旧混凝土路面铺装沥青路面层时出现的反射裂缝：利用本发明材料完成的高弹性应力吸收层在路面结构中起着一种软介层的作用，它能把裂缝处基层开裂引起的应变消散在吸收层之内，有效地削弱基层裂缝处沥青面层的应力集中现象；
4、既环保又经济：本发明所利用的粉煤灰及废旧轮胎胶粉都是对环境有负面影响的工业废弃材料，价格低廉，所以将它们用于混合料中既能降低成本又能减小对环境的影响。
具体实施方案
下面将通过具体实施例对本发明进行详细地描述。
实施实例：
采用上述研究成果制备环保型高弹性沥青混合料用来铺设应力吸收层
环保型高弹性沥青混合料级配如下表5：
表5 环保型高弹性沥青混合料级配
其中表5级配是根据试验确定的最佳矿料组合，试验表明采用上述级配组合混合料的路用性能可以达到最佳，建议采用此矿料级配进行混合料生产。
常规的湿法拌合工艺流程：
首先生产改性沥青胶结料，加入胶粉，搅拌8~12 min，搅拌温度180℃～200℃；剪切25~35min，剪切温度180℃～200℃；加入计算好剂量的改性剂，剪切25~35min，剪切温度160℃～170℃左右；加入粉煤灰，搅拌10~20min，搅拌温度160℃～170℃，最终制备出改性沥青胶结料。
然后把改性沥青胶结料加入到矿料中，拌合温度控制在180℃～190℃。
实施例1
以制备100kg混合料为例，需要原料质量如下：
表6 制备100kg混合料需要材料数量
经试验路使用验证，该实施例材料铺设的应力吸收层使用效果明显。其中经过改性的沥青胶结料低温延度达到57cm、弹性恢复达到81%。混合料疲劳荷载作用次数超过了100万次，低温弯曲破坏应变达到13100
。
实施例2：
以制备100kg混合料为例，需要原料质量如下：
表7 制备100kg混合料需要材料数量
经试验验证，该实例试验结果如下：基质沥青经过改性后胶结料低温延度41cm、弹性恢复为72%，混合料疲劳荷载作用次数达到了90万次，低温弯曲破坏应变达到了9123
。
实施例3
以制备100kg混合料为例，需要原料质量如下：
表8 制备100kg混合料需要材料数量
经试验验证，该实例试验结果如下：基质沥青经过改性后胶结料低温延度45cm、弹性恢复为76%，混合料疲劳荷载作用次数达到了100万次，低温弯曲破坏应变达到了8767
。
综合以上试验结果，研究认为实例1的各项性能指标达到了最佳，建议使用实例1进行混合料的生产。
Claims (2)
1.一种用作应力吸收层的材料高弹性沥青混合料，其特征在于：包括70号基质沥青、废旧轮胎胶粉、粉煤灰、SBR改性剂和矿料，其中胶粉占70号基质沥青总重量的15-25%、粉煤灰占70号基质沥青总重量的8-12%，SBR改性剂占基质沥青总重量的4-5%，矿料是基质沥青总重量的10-15倍；通过常规的湿法拌合工艺先把70号基质沥青、废旧轮胎胶粉、粉煤灰和SBR改性剂混合制备成改性沥青胶结料，再与矿料进行拌合制备成品；
所述混合料级配比如下表：
2.根据权利要求1所述的用作应力吸收层的材料高弹性沥青混合料，其特征在于：所述胶粉占70号基质沥青总重量的20%、粉煤灰占70号基质沥青总重量的10%，SBR改性剂占基质沥青总重量的4.5%，矿料是基质沥青总重量的12-13倍。
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