CN102134829A - 自调温冷拌沥青混凝土及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于沥青路面养护材料技术领域，特别是涉及一种冷拌沥青混凝土及其制备方法。自调温冷拌沥青混凝土，其特征在于它由集料、填料、复合相变材料、水和改性乳化沥青原料制备而成，各原料所占重量百分数为：集料70～80％、填料1～3％、复合相变材料5～10％、水8～10％、改性乳化沥青6～8％。所述复合相变材料为石蜡与膨胀石墨复合而成，膨胀石墨与石蜡的质量比为1∶8～9，所述复合相变材料的相变温度为40～50℃、相变热为(150～160)kJ/kg。本发明工艺简单、成本低、易实施，具有降低路面温度的功能。

Description

自调温冷拌沥青混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于沥青路面养护材料技术领域，特别是涉及一种冷拌沥青混凝土及其制备方法。

背景技术

车辙是沥青路面特有的、最为常见的、危害最大的一种破坏形式，它所导致的路面损坏比例高达80％，不仅严重影响路面使用性能和服务质量，而且易导致交通事故。多年来国内外学者从路面结构、材料组成设计、车辙控制指标等方面进行了大量的理论分析和试验研究，取得了一定的成果。但是，随着公路交通量的增长、超载与重载车辆的增多、渠化交通的形成以及全球气候变暖，车辙问题仍是目前世界性的难题。

路面高温是产生车辙的最直接诱因。沥青是一种典型的粘弹性材料，决定了沥青路面性能易受荷载与温度的影响。同时，沥青又是一种吸热材料，对太阳热辐射的吸收率高达0.80～0.95，导致夏季沥青路面温度远高于气温(约高25℃以上)。有资料表明，在(40～60)℃范围内，沥青混合料温度每上升5℃，其变形将增加2倍。而路面高温还会加剧城市的“热岛效应”。所以，一些学者认为若能采取可能的措施降低沥青路面温度是控制沥青路面产生车辙的有效途径。所以，降低沥青路面温度，对于有效控制车辙、改善居住环境、提高交通安全具有非常重要的意义。

利用相变材料(PCM，Phase Change Materials)的相变潜热来实现能量的储存和利用，同时利用其相变时温度近似恒定的特性，以实现体系温度的控制，目前国内外对采用PCM来调节、控制沥青路面温度还未见详细报道，但是一些相关文献间接证实了其可行性与发展前景。中国专利CN100371414C“硝酸钾乳化沥青相变蓄能材料的制备方法”和CN100441656C“一种乳化沥青相变蓄能材料的制备方法”，二者内容比较相近，前者采用硝酸钾，后者采用氯化钠作为PCM与沥青混合，但主要是用于建筑节能而不是沥青路面。中国专利CN 101029216A“一种自调温公路相变材料及生产方法”，提到了采用PCM对太阳能储释，调控路面温度，以避免路面冬季霜冻安全隐患和冰冻产生裂缝，提高道路行驶安全，但没有特指沥青路面，也没有提到以此解决沥青路面的高温车辙。在有关介绍PCM应用领域时，有提到了含有PCM的沥青路面可以防止道路、桥梁结冰，但缺乏详细资料。

中国专利CN200810048628.3“一种相变沥青路面材料的制备方法”提出了由相变材料、促凝剂、支撑材料、偶联剂以及集料、填料、纤维与沥青制备相变沥青路面材料，其特征是将相变材料加入到沥青中制备相变改性沥青，并将这种相变改性沥青用于热拌沥青混合料中制备相变路面材料，同时掺加纤维来提高沥青混凝土高温稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单、成本低、易实施的具有降低路面温度功能的自调温冷拌沥青混凝土及其制备方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：自调温冷拌沥青混凝土，其特征在于它由集料、填料、复合相变材料、水和改性乳化沥青原料制备而成，各原料所占重量百分数为：集料70～80％、填料1～3％、复合相变材料5～10％、水8～10％、改性乳化沥青6～8％。

所述集料采用坚硬、耐磨、不含泥土杂质、砂当量大于65％的石料，其公称最大粒径为9.5mm，并符合《公路沥青路面施工技术规范》中关于微表处的相应级配要求。

所述填料为消石灰或P.O.42.5硅酸盐水泥。

所述复合相变材料为石蜡与膨胀石墨复合而成，膨胀石墨与石蜡的质量比为1∶8～9，所述复合相变材料的相变温度为40～50℃、相变热为(150～160)kJ/kg。

所述改性乳化沥青为阳离子SBS改性乳化沥青(或称SBS阳离子改性乳化沥青)。

上述自调温冷拌沥青混凝土的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)按各原料所占重量百分数为：集料70～80％、填料1～3％、复合相变材料5～10％、水8～10％、改性乳化沥青6～8％，选取集料、填料、复合相变材料、水和改性乳化沥青，备用；

2)先将集料、复合相变材料和填料，在拌锅中拌合60s至均匀；

3)再加入水拌合30s至均匀(在上述拌锅中)，然后加入改性乳化沥青继续拌合60s至均匀(在上述拌锅中)，得到混合料；

4)将上述混合料在试模中压实成型，厚度为10～15mm，在室温条件下干燥养护24h，得到自调温冷拌沥青混凝土。

该自调温冷拌沥青混凝土在满足路用性能的基础上，利用其组成中相变材料的近似恒温储能与释能的特点，以调控路面温度，降低夏季高温时路面温度，从而有效预防沥青路面高温车辙，同时可避免路面高温所导致的沥青老化，并减弱因路面高温所加剧的城市热岛效应。该自调温冷拌沥青混凝土的成功应用，可保证沥青路面质量、延长其服役寿命。

本发明具有以下有益效果：

1、该方法工艺简单、成本低、易实施。

2、可降低沥青混凝土路面的温度，具有降低路面温度功能，可预防沥青路面高温车辙变形与沥青老化，保证沥青路面质量，延长沥青路面使用寿命。

3、以常规的微表处沥青混凝土为基础，采用改性乳化沥青，避免了热拌沥青混合料的高温生产过程对相变材料性能产生劣化的影响。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

自调温冷拌沥青混凝土，它由集料、填料、复合相变材料、水和改性乳化沥青原料制备而成，各原料所占重量百分数为：集料80％、填料1％、复合相变材料5％、水8％、改性乳化沥青6％。

所述集料采用坚硬、耐磨、不含泥土杂质、砂当量大于65％的石料，其公称最大粒径为9.5mm，并符合《公路沥青路面施工技术规范》中关于微表处的相应级配要求。所用集料级配如下：

筛孔(mm)	9.5	4.75	2.36	1.18	0.6	0.30	0.15	0.075
									通过率(％)	100	77.6	57.4	42.4	30.3	21.2	11.8	7.1

所述填料为消石灰。

所述复合相变材料为石蜡与膨胀石墨复合而成(其中石蜡作相变物质，膨胀石墨作为支撑载体)，膨胀石墨与石蜡的质量比为1∶8.5，所述复合相变材料的相变温度为40～50℃、相变热为(150～160)kJ/kg。

所述改性乳化沥青为阳离子SBS改性乳化沥青(或称SBS阳离子改性乳化沥青)。

上述自调温冷拌沥青混凝土的制备方法，它包括如下步骤：

1)按各原料所占重量百分数为：集料80％、填料1％、复合相变材料5％、水8％、改性乳化沥青6％，选取集料、填料、复合相变材料、水和改性乳化沥青，备用；

2)先将集料、复合相变材料和填料，在拌锅中拌合60s至均匀；

3)再加入水拌合30s至均匀(在上述拌锅中)，然后加入改性乳化沥青继续拌合60s至均匀(在上述拌锅中)，得到混合料；

4)将上述混合料在试模中压实成型，厚度为10～15mm，在室温条件下干燥养护24h，得到自调温冷拌沥青混凝土。自调温冷拌沥青混凝土的相关性能列于表1。

实施例2：

自调温冷拌沥青混凝土的制备方法，它包括如下步骤：

1)按各原料所占重量百分数为：集料75％、填料2％、复合相变材料7％、水9％、改性乳化沥青7％，选取集料、填料、复合相变材料、水和改性乳化沥青，备用；

所述集料采用坚硬、耐磨、不含泥土杂质、砂当量大于65％的石料，其公称最大粒径为9.5mm，并符合《公路沥青路面施工技术规范》中关于微表处的相应级配要求；

所述填料为P.O.42.5硅酸盐水泥；

所述复合相变材料为石蜡与膨胀石墨复合而成(其中石蜡作相变物质，膨胀石墨作为支撑载体)，膨胀石墨与石蜡的质量比为1∶8.5，所述复合相变材料的相变温度为40～50℃、相变热为(150～160)kJ/kg；

所述改性乳化沥青为阳离子SBS改性乳化沥青(或称SBS阳离子改性乳化沥青)；

2)先将集料、复合相变材料和填料，在拌锅中拌合60s至均匀；

3)再加入水拌合30s至均匀(在上述拌锅中)，然后加入改性乳化沥青继续拌合60s至均匀(在上述拌锅中)，得到混合料；

4)将上述混合料在试模中压实成型，厚度为10～15mm，在室温条件下干燥养护24h，得到自调温冷拌沥青混凝土。其相关性能列于表1。

实施例3：

自调温冷拌沥青混凝土的制备方法，它包括如下步骤：

1)按各原料所占重量百分数为：集料73％、填料2％、复合相变材料8％、水9％、改性乳化沥青8％，选取集料、填料、复合相变材料、水和改性乳化沥青，备用；

所述集料采用坚硬、耐磨、不含泥土杂质、砂当量大于65％的石料，其公称最大粒径为9.5mm，并符合《公路沥青路面施工技术规范》中关于微表处的相应级配要求；

所述填料为P.O.42.5硅酸盐水泥；

所述复合相变材料为石蜡与膨胀石墨复合而成(其中石蜡作相变物质，膨胀石墨作为支撑载体)，膨胀石墨与石蜡的质量比为1∶8，所述复合相变材料的相变温度为40～50℃、相变热为(150～160)kJ/kg；

所述改性乳化沥青为阳离子SBS改性乳化沥青(或称SBS阳离子改性乳化沥青)；

2)先将集料、复合相变材料和填料，在拌锅中拌合60s至均匀；

3)再加入水拌合30s至均匀(在上述拌锅中)，然后加入改性乳化沥青继续拌合60s至均匀(在上述拌锅中)，得到混合料；

4)将上述混合料在试模中压实成型，厚度为10～15mm，在室温条件下干燥养护24h，得到自调温冷拌沥青混凝土。其相关性能列于表1。

实施例4：

自调温冷拌沥青混凝土的制备方法，它包括如下步骤：

1)按各原料所占重量百分数为：集料70％、填料3％、复合相变材料8％、水9％、改性乳化沥青10％，选取集料、填料、复合相变材料、水和改性乳化沥青，备用；

所述集料采用坚硬、耐磨、不含泥土杂质、砂当量大于65％的石料，其公称最大粒径为9.5mm，并符合《公路沥青路面施工技术规范》中关于微表处的相应级配要求；

所述填料为P.O.42.5硅酸盐水泥；

所述复合相变材料为石蜡与膨胀石墨复合而成(其中石蜡作相变物质，膨胀石墨作为支撑载体)，膨胀石墨与石蜡的质量比为1∶8.5，所述复合相变材料的相变温度为40～50℃、相变热为(150～160)kJ/kg；

所述改性乳化沥青为阳离子SBS改性乳化沥青(或称SBS阳离子改性乳化沥青)；

2)先将集料、复合相变材料和填料，在拌锅中拌合60s至均匀；

3)再加入水拌合30s至均匀(在上述拌锅中)，然后加入改性乳化沥青继续拌合60s至均匀(在上述拌锅中)，得到混合料；

4)将上述混合料在试模中压实成型，厚度为10～15mm，在室温条件下干燥养护24h，得到自调温冷拌沥青混凝土。其相关性能列于表1。

实施例5：

自调温冷拌沥青混凝土的制备方法，它包括如下步骤：

1)按各原料所占重量百分数为：集料75％、填料1％、复合相变材料10％、水8％、改性乳化沥青6％，选取集料、填料、复合相变材料、水和改性乳化沥青，备用；

所述集料采用坚硬、耐磨、不含泥土杂质、砂当量大于65％的石料，其公称最大粒径为9.5mm，并符合《公路沥青路面施工技术规范》中关于微表处的相应级配要求；

所述填料为消石灰；

所述复合相变材料为石蜡与膨胀石墨复合而成(其中石蜡作相变物质，膨胀石墨作为支撑载体)，膨胀石墨与石蜡的质量比为1∶9，所述复合相变材料的相变温度为40～50℃、相变热为(150～160)kJ/kg；

所述改性乳化沥青为阳离子SBS改性乳化沥青(或称SBS阳离子改性乳化沥青)；

2)先将集料、复合相变材料和填料，在拌锅中拌合60s至均匀；

3)再加入水拌合30s至均匀(在上述拌锅中)，然后加入改性乳化沥青继续拌合60s至均匀(在上述拌锅中)，得到混合料；

4)将上述混合料在试模中压实成型，厚度为10～15mm，在室温条件下干燥养护24h，得到自调温冷拌沥青混凝土。其相关性能列于表1。

表1各实施例相关性能

表1说明本发明可降低沥青混凝土路面的温度，具有降低路面温度功能，可预防沥青路面高温车辙变形与沥青老化。

Claims (6)

1.自调温冷拌沥青混凝土，其特征在于它由集料、填料、复合相变材料、水和改性乳化沥青原料制备而成，各原料所占重量百分数为：集料70～80％、填料1～3％、复合相变材料5～10％、水8～10％、改性乳化沥青6～8％。

2.根据权利要求1所述的自调温冷拌沥青混凝土，其特征在于：所述集料采用砂当量大于65％的石料，其公称最大粒径为9.5mm，并符合《公路沥青路面施工技术规范》中关于微表处的相应级配要求。

3.根据权利要求1所述的自调温冷拌沥青混凝土，其特征在于：所述填料为消石灰或P.O.42.5硅酸盐水泥。

4.根据权利要求1所述的自调温冷拌沥青混凝土，其特征在于：所述复合相变材料为石蜡与膨胀石墨复合而成，膨胀石墨与石蜡的质量比为1∶8～9，所述复合相变材料的相变温度为40～50℃、相变热为(150～160)kJ/kg。

5.根据权利要求1所述的自调温冷拌沥青混凝土，其特征在于：所述改性乳化沥青为阳离子SBS改性乳化沥青。

6.如权利要求1所述的自调温冷拌沥青混凝土的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)按各原料所占重量百分数为：集料70～80％、填料1～3％、复合相变材料5～10％、水8～10％、改性乳化沥青6～8％，选取集料、填料、复合相变材料、水和改性乳化沥青，备用；

2)先将集料、复合相变材料和填料，在拌锅中拌合60s至均匀；

3)再加入水拌合30s至均匀，然后加入改性乳化沥青继续拌合60s至均匀，得到混合料；

4)将上述混合料在试模中压实成型，厚度为10～15mm，在室温条件下干燥养护24h，得到自调温冷拌沥青混凝土。