CN102604399A - 一种沥青材料、含其的沥青混合料以及二者的制备方法 - Google Patents

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易军艳
冯德成
于飞
巩春伟
王东升
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Abstract

一种沥青材料、含其的沥青混合料以及二者的制备方法，它涉及沥青材料、沥青混合料及其制备方法。本发明要解决现有的沥青与沥青混合料的固有收缩性较大的问题。本发明一种沥青材料由沥青、钨酸锆和硅烷偶联剂组成，制备方法是：称取沥青、钨酸锆和硅烷偶联剂，将钨酸锆加入到热沥青中，搅拌后加入硅烷偶联剂，继续搅拌，冷却后得沥青材料；本发明一种沥青混合料由沥青材料和集料组成，其制备方法是：将集料烘干后加入到沥青材料中，搅拌得沥青混合料。本发明的沥青材料及沥青混合料，线膨胀系数降低到3.5×10-4～3.0×10-5，收缩程度减小，使用本发明的材料进行道路建设，能够缓解路面开裂。本发明用于制备沥青材料及沥青混合料。

Description

一种沥青材料、含其的沥青混合料以及二者的制备方法
技术领域
本发明涉及沥青材料、沥青混合料及其制备方法。
背景技术
低温裂缝是沥青路面的主要病害之一，在世界各国都普遍存在。裂缝的存在使得路表水、空气及其它有害物质可通过裂隙侵入路面结构内部，并沿着混合料的空隙渗入路面基层和路基，使路面基层和路基发软，路面结构承载力下降，在行车荷载作用下产生唧浆、冲刷，界面层出现局部脱空，进而在路面形成局部凹陷，最终导致路面发生网裂与坑槽，严重地影响车辆的行驶质量，大大地降低了路面的使用寿命。而且，在冰冻地区当温度降至冰点时，滞留在路面结构空隙中的水分还会产生冻胀，进一步可能发生混合料内部的冻融循环，这些将导致路面材料的内部损伤和损伤累积，进而加速路面的破坏。因此，提高路面的抗裂性能是沥青路面设计的重要研究内容。
沥青路面的低温开裂一般是由于在外界温度疲劳荷载或一次强降温荷载作用下，材料内部的温度应力来不及释放，超过材料的拉伸强度所致。沥青与沥青混合料的低温性能是沥青路面抗裂性能的主要影响因素。现有对沥青路面低温开裂的研究主要集中在控制沥青与沥青混合料的低温性能指标，即选择低温条件下收缩性小、松弛能力好的材料。但是由于沥青类材料的固有收缩性能，正常情况下沥青路面不可避免地会出现收缩开裂。
发明内容
本发明要解决现有的沥青与沥青混合料的固有收缩性较大的问题，而提供一种沥青材料、含其的沥青混合料以及二者的制备方法。
本发明一种沥青材料由沥青、钨酸锆和硅烷偶联剂组成，其中沥青和钨酸锆的质量比为1∶(0.1～1)，钨酸锆与硅烷偶联剂的质量比为100∶(0.5～2)。
上述沥青材料的制备方法按以下步骤进行：
一、称取沥青、钨酸锆和硅烷偶联剂，其中沥青和钨酸锆的质量比为1∶(0.1～1)，钨酸锆与硅烷偶联剂的质量比为100∶(0.5～2)；
二、将步骤一中称取的沥青加热至100～200℃，向其中加入步骤一称取的钨酸锆，在温度为100～200℃、搅拌速度为30～600rpm的条件下，搅拌0.5～2h后，再加入步骤一称取的硅烷偶联剂，在温度为100～200℃、搅拌速度为30～600rpm的条件下搅拌0.5～6h，冷却至室温得到沥青材料。
一种沥青混合料按质量百分比由4％～6％的沥青材料和94％～96％的集料组成。
上述沥青混合料的制备方法，其特征在于所述沥青混合料的制备方法按以下步骤进行：
一、按质量百分比称取4％～6％的沥青材料和94％～96％的集料；
二、将步骤一中称取的沥青材料加热至温度为150～160℃，将步骤一中称取的集料烘干至温度为150～160℃后加入到温度为150～160℃的沥青材料中，在温度为140～160℃、搅拌速度为70～80rpm的条件下搅拌3～5min，得到沥青混合料。
本发明的有益效果是：本发明所制备的沥青材料及沥青混合料，线膨胀系数降低到3.5×10-4～3.0×10-5，收缩减小，通过调控原料配比，甚至能达到接近零收缩，使用本发明的沥青材料及沥青混合料进行道路建设，能够降低沥青路面收缩性能、缓解路面开裂。
本发明用于制备沥青材料及沥青混合料。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种沥青材料由沥青、钨酸锆和硅烷偶联剂组成，其中沥青和钨酸锆的质量比为1∶(0.1～1)，钨酸锆与硅烷偶联剂的质量比为100∶(0.5～2)。
本实施方式中，通过在沥青中掺加一定比例的钨酸锆反膨胀材料，使沥青材料的收缩减小，其线膨胀系数下降为3.5×10-4～2.8×10-4(/℃)，使用本发明的沥青材料进行道路建设，能够降低沥青路面收缩性能、缓解路面开裂。
具体实施方式二：本实施方式一种沥青材料的制备方法，其特征在于所述沥青材料的制备方法按以下步骤进行：
一、称取沥青、钨酸锆和硅烷偶联剂，其中沥青和钨酸锆的质量比为1∶(0.1～1)，钨酸锆与硅烷偶联剂的质量比为100∶(0.5～2)；
二、将步骤一中称取的沥青加热至100～200℃，向其中加入步骤一称取的钨酸锆，在温度为100～200℃、搅拌速度为30～600rpm的条件下，搅拌0.5～2h后，再加入步骤一称取的硅烷偶联剂，在温度为100～200℃、搅拌速度为30～600rpm的条件下搅拌0.5～6h，冷却至室温得到沥青材料。
本实施方式中搅拌时使用沥青混合料搅拌设备。本实施方式的沥青为市售的普通道路沥青，钨酸锆和硅烷偶联剂均为市售产品。
本实施方式中，通过在沥青中掺加一定比例的钨酸锆反膨胀材料，使沥青材料的收缩减小，其线膨胀系数下降为3.5×10-4～2.8×10-4(/℃)，使用本发明的沥青材料进行道路建设，能够降低沥青路面收缩性能、缓解路面开裂。
具体实施方式三：本实施方式一种含有具体实施方式一所述沥青材料的沥青混合料，按质量百分比由4％～6％的沥青材料和94％～96％的集料组成。
本实施方式的沥青混合料收缩减小，其线膨胀系数下降为3.0×10-5(/℃)，使用本发明的沥青材料进行道路建设，能够降低沥青路面收缩性能、缓解路面开裂。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：所述集料为符合《公路沥青路面施工技术规范》中级配标准的石料。
具体实施方式五：本实施方式一种沥青混合料的制备方法按以下步骤进行：
一、按质量百分比称取4％～6％的沥青材料和94％～96％的集料；
二、将步骤一中称取的沥青材料加热至温度为150～160℃，将步骤一中称取的集料烘干至温度为150～160℃后加入到温度为150～160℃的沥青材料中，在温度为140～160℃、搅拌速度为70～80rpm的条件下搅拌3～5min，得到沥青混合料。
本实施方式中搅拌时使用沥青混合料搅拌设备。
本实施方式所制备的沥青混合料收缩减小，其线膨胀系数下降为3.0×10-5(/℃)，使用本发明的沥青材料进行道路建设，能够降低沥青路面收缩性能、缓解路面开裂。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是：所述集料为符合《公路沥青路面施工技术规范》中级配标准的石料。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例一种沥青材料的制备方法按以下步骤完成：
一、称取100g沥青、10g钨酸锆和0.2g硅烷偶联剂KH-550；
二、将步骤一中称取的沥青加热至150℃，向其中加入步骤一中称取的钨酸锆，在温度为150℃、搅拌速度为600rpm的条件下，搅拌0.5h，然后加入步骤一中称取的硅烷偶联剂，在温度为150℃、搅拌速度为600rpm的条件下，使用沥青混合料搅拌设备搅拌1h，冷却至室温得到沥青材料。
本实施例中沥青为90号普通道路沥青。
实施例二：
本实施例一种沥青材料的制备方法按以下步骤完成：
一、称取100g沥青、50g钨酸锆和1g硅烷偶联剂KH-550；
二、将步骤一中称取的沥青加热至150℃，向其中加入步骤一中称取的钨酸锆，在温度为150℃、搅拌速度为600rpm的条件下，搅拌2h，然后加入步骤一中称取的硅烷偶联剂，在温度为150℃、搅拌速度为600rpm的条件下搅拌2h，冷却至室温得到沥青材料。
本实施例中沥青为90号普通道路沥青。
实施例三：
本实施例一种沥青混合料的制备方法按以下步骤完成：
一、称取151g实施例二制备的沥青材料和2850g玄武岩集料(具体各粒径组成比例如表1所示)；
二、将步骤一中称取的沥青材料加热至温度为150℃，将步骤一中称取的集料烘干至温度为150℃后加入到温度为150℃的沥青材料中，在温度为150℃、搅拌速度为80rpm的条件下搅拌3min，得到沥青混合料。
表1AC-16沥青混合料集料级配组成及要求
Figure BDA0000138688180000041
通过测试未掺加反膨胀材料的90号普通道路沥青、实施例一至三所制备的沥青材料及沥青混合料的线膨胀系数，来验证本发明的有益效果，如表2所示，本发明所制备的沥青材料及沥青混合料，线膨胀系数降低到3.5×10-4～3.0×10-5，收缩减小，使用本发明的沥青及沥青混合料进行道路建设，能够降低沥青路面收缩性能、缓解路面开裂。
表2原料沥青、沥青材料及沥青混合料的线膨胀系数
  90号普通道路沥青   实例一   实例二   实例三
  线膨胀系数(/℃)   4.0×10-4   3.5×10-4   2.8×10-4   3.0×10-5

Claims (6)

1.一种沥青材料，其特征在于沥青材料由沥青、钨酸锆和硅烷偶联剂组成，其中沥青和钨酸锆的质量比为1∶(0.1～1)，钨酸锆与硅烷偶联剂的质量比为100∶(0.5～2)。
2.如权利要求1所述的一种沥青材料的制备方法，其特征在于沥青材料的制备方法按以下步骤进行：
一、称取沥青、钨酸锆和硅烷偶联剂，其中沥青和钨酸锆的质量比为1∶(0.1～1)，钨酸锆与硅烷偶联剂的质量比为100∶(0.5～2)；
二、将步骤一中称取的沥青加热至100～200℃，向其中加入步骤一称取的钨酸锆，在温度为100～200℃、搅拌速度为30～600rpm的条件下，搅拌0.5～2h后，再加入步骤一称取的硅烷偶联剂，在温度为100～200℃、搅拌速度为30～600rpm的条件下搅拌0.5～6h，冷却至室温得到沥青材料。
3.一种含有如权利要求1所述沥青材料的沥青混合料，其特征在于沥青混合料按质量百分比由4％～6％的沥青材料和94％～96％的集料组成。
4.根据权利要求3所述的沥青混合料，其特征在于所述集料为符合《公路沥青路面施工技术规范》中级配标准的石料。
5.如权利要求3所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于沥青混合料的制备方法按以下步骤进行：
一、按质量百分比称取4％～6％的沥青材料和94％～96％的集料；
二、将步骤一中称取的沥青材料加热至温度为150～160℃，将步骤一中称取的集料烘干至温度为150～160℃后加入到温度为150～160℃的沥青材料中，在温度为140～160℃、搅拌速度为70～80rpm的条件下搅拌3～5min，得到沥青混合料。
6.根据权利要求5所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于所述集料为符合《公路沥青路面施工技术规范》中级配标准的石料。
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