CN102690082B - 用预处理的岩沥青制备改性沥青碎石混合料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用预处理的岩沥青制备改性沥青碎石混合料的方法，包括步骤：将岩沥青和溶剂加入加热罐中搅拌、预混，对岩沥青进行预处理制备岩沥青胶浆；采用沥青混合料拌和机拌和沥青碎石混合料，并与预处理的岩沥青胶浆进行搅拌，使得在混合料拌和时，岩沥青充分熔化；加入加热了的基质沥青进行搅拌，制成岩沥青改性沥青碎石混合料。本发明提高了岩沥青对基质沥青的改性效果，提高沥青混合料的性能，降低了岩沥青的用量，节约岩沥青资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种道路铺装材料及其制备方法，特别是一种用预处理的岩沥青制备改性沥青碎石混合料的方法。
背景技术
岩沥青是一种天然沥青。是石油在岩石夹缝经过长达亿万年的沉积、变化，在热、压力、氧化、触媒、细菌的综合作用下生成的沥青类物质。掺加岩沥青对基质沥青进行改性，通常可以提高沥青路面的高温抗车辙性能、抗水损坏性能、抗老化性能和混合料的强度。按照交通部公路科学研究院、新疆生产建设兵团农七师交通局、重庆高速公路发展有限公司渝东分公司编制的《岩沥青路面工程应用技术指南》，用岩沥青作为改性剂生产改性沥青混合料，采用“干法”或“湿法”工艺。在沥青混合料拌和过程中，进行矿料干拌时，将岩沥青作为添加剂投入拌合缸，适当延长拌合时间制备岩沥青改性混合料，称为“干法”工艺。或者用人工、机械搅拌或高速剪切工艺，将岩沥青作为改性剂与加热到合适温度的基质沥青搅拌混合，制成成品岩沥青改性沥青，然后拌和生产岩沥青改性混合料，称为“湿法”工艺。
对矿物质含量较高的印尼布敦岩沥青，密度与基质沥青的密度相差较大，采用“湿法”工艺时，易沉淀。只能采用“干法”工艺。但是，岩沥青软化点高，拌和过程中，难以充分熔化，与基质沥青的混合不充分，对混合料性能的改善效果差，生产的混合料易松散。拌和过程中未熔化的岩沥青不起改性作用，造成有限的岩沥青资源的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供用预处理的岩沥青制备改性沥青混合料的方法，提高岩沥青对基质沥青的改性效果和沥青混合料的性能，降低岩沥青用量，具体技术方案如下。
用预处理的岩沥青制备改性沥青碎石混合料的方法，包括如下步骤：
（1）将岩沥青和溶剂加入沥青加热罐中搅拌、预混，得到岩沥青胶浆；
（2）将粗集料和细集料加热至160℃~220℃，在搅拌的状态下，拌和缸依次加入粗集料、细集料和所述岩沥青胶浆，搅拌10s~20s得沥青碎石混合料；
（3）向所述沥青碎石混合料加入常温的填料和135℃~160℃的基质沥青，搅拌20s~40s，制成改性沥青碎石混合料。
上述的用预处理的岩沥青制备改性沥青碎石混合料的方法中，步骤（1）所述岩沥青为印尼布敦岩沥青；所述溶剂为糠醛抽出油或废机油。
上述的用预处理的岩沥青制备改性沥青碎石混合料的方法中，步骤（1）所述岩沥青中纯沥青质量含量为20%~40%，粒径小于2.36mm；所述溶剂的质量占岩沥青中纯沥青的质量百分比为20%~40%；岩沥青与溶剂的总质量占步骤（3）所述改性沥青碎石混合料质量百分率为1%~5%。
上述的用预处理的岩沥青制备改性沥青碎石混合料的方法中，步骤(3)所述基质沥青为道路石油沥青。
上述的用预处理的岩沥青制备改性沥青碎石混合料的方法中，步骤(3)所述基质沥青的质量占步骤（3）所述岩沥青改性沥青碎石混合料质量百分率为1%~5%。
上述的用预处理的岩沥青制备改性沥青碎石混合料的方法中，步骤(2)所述粗集料和细集料以及步骤(3)所述填料的质量及所述粗集料、细集料和填料组成的合成矿料的级配范围满足现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的要求，合成矿料的质量占步骤（3）所述改性沥青碎石混合料质量百分率为90%~98%。
上述的用预处理的岩沥青制备改性沥青碎石混合料的方法中，步骤（1）采用导热油加热，预混温度为120℃~160℃，搅拌时间为20min~40min。
与现有技术相比，本发明对岩沥青进行了预处理，使得在混合料拌和时，岩沥青充分熔化，提高了对沥青混合料性能的改善效果；可以降低岩沥青的用量，节约岩沥青资源。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施和保护不限于此。
实施例1
（1）岩沥青改性沥青碎石混合料的配方
本岩沥青改性沥青碎石混合料的成分包括：岩沥青、溶剂、基质沥青和矿料。各组成材料的要求和配方如下：
岩沥青：采用印尼布敦岩沥青。纯沥青质量含量为20%，粒径小于2.36mm。
溶剂：采用糠醛抽出油。溶剂的质量占岩沥青中纯沥青的质量百分率为40%。岩沥青与溶剂总质量占岩沥青改性沥青碎石混合料质量百分率为5%。
基质沥青：采用A70号道路石油沥青。技术性能应满足现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的要求。基质沥青的质量占岩沥青改性沥青碎石混合料质量百分率为5%。
矿料：包括粗集料、细集料和填料。技术性能满足现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的要求。粗集料、细集料和填料组成的合成矿料的级配范围满足现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中AC-13型沥青混合料的矿料级配要求。合成矿料的质量占岩沥青改性沥青碎石混合料质量百分率为90%。
（2）岩沥青改性沥青碎石混合料的制备方法
预处理岩沥青，制备岩沥青胶浆。采用导热油加热、安装搅拌器的沥青加热罐，加入岩沥青和占岩沥青中纯沥青的质量百分率为40%的糠醛抽出油。预混温度为120℃。搅拌时间为40min。
采用无锡雪桃集团有限公司生产的AMP3000-C型间歇式沥青混合料拌和机，拌和岩沥青改性沥青碎石混合料。该搅拌站拌缸容量为3000kg，每次拌和的混合料质量为3000kg。按照（1）所述配方，材料组成为：预处理的岩沥青胶浆150kg、基质沥青150kg和矿料2700kg。预处理的岩沥青胶浆中，岩沥青139kg、糠醛抽出油11kg。
拌和工艺如下：
首先，将粗集料和细集料加热至160℃；在搅拌的状态下，向拌和缸中依次加入粗集料、细集料和预处理的岩沥青胶浆，搅拌20s；
然后，将基质沥青加热至135℃。向拌和缸中加入常温的填料和热的基质沥青，搅拌40s，制成岩沥青改性沥青碎石混合料。
实施例2
（1）岩沥青改性沥青碎石混合料的配方
本发明岩沥青改性沥青碎石混合料的成分包括：岩沥青、溶剂、基质沥青和集料。各组成材料的要求和配方如下：
岩沥青：采用印尼布敦岩沥青。纯沥青含量为40%，粒径小于2.36mm。
溶剂：采用废机油。溶剂的质量占岩沥青中纯沥青的质量百分率为20%。岩沥青与溶剂总质量占岩沥青改性沥青碎石混合料质量百分率为1%。
基质沥青：采用A70号道路石油沥青。技术性能满足现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的要求。基质沥青的质量占岩沥青改性沥青碎石混合料质量百分率为5%。
矿料：包括粗集料、细集料和填料。技术性能满足现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的要求。粗集料、细集料和填料组成的合成矿料的级配范围满足现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中AC-25型沥青混合料的矿料级配要求。合成矿料的质量占岩沥青改性沥青碎石混合料质量百分率为94%。
（2）岩沥青改性沥青碎石混合料的制备方法
预处理岩沥青，制备岩沥青胶浆。采用导热油加热、安装搅拌器的沥青加热罐，加入岩沥青和占岩沥青中纯沥青的质量百分率为20%的废机油。预混温度为160℃。搅拌时间为20min。
采用无锡雪桃集团有限公司生产的AMP3000-C型间歇式沥青混合料拌和机，拌和岩沥青改性沥青碎石混合料。该搅拌站拌缸容量为3000kg，每次拌和的混合料质量为3000kg。按照（1）所述配方，材料组成为：预处理的岩沥青胶浆30kg、基质沥青150kg和矿料2820kg。预处理的岩沥青胶浆中，岩沥青28kg、废机油2kg。
拌和工艺如下：
首先，将粗集料和细集料加热至220℃；在搅拌的状态下，向拌和缸中依次加入粗集料、细集料和预处理的岩沥青胶浆，搅拌10s；
然后，将基质沥青加热至160℃。向拌和缸中加入常温的填料和热的基质沥青，搅拌20s，制成岩沥青改性沥青碎石混合料。
对比实施例
采用《岩沥青路面工程应用技术指南》“干法”工艺，除溶剂外，其他材料组成比例与实施例1相同。岩沥青改性沥青碎石混合料的成分包括：岩沥青、基质沥青和集料。各组成材料的要求和配方如下：
岩沥青：采用印尼布敦岩沥青。纯沥青含量为20%，粒径小于2.36mm。岩沥青的质量占岩沥青改性沥青碎石混合料质量百分率为5%。
基质沥青：采用A70号道路石油沥青。技术性能满足现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的要求。基质沥青的质量占岩沥青改性沥青碎石混合料质量百分率为5%。
矿料：包括粗集料、细集料和填料。技术性能应满足现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的要求。粗集料、细集料和填料组成的合成矿料的级配范围满足现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中AC-13型沥青混合料的矿料级配要求。合成矿料的质量占岩沥青改性沥青碎石混合料质量百分率为90%。
（2）岩沥青改性沥青碎石混合料的制备方法
采用无锡雪桃集团有限公司生产的AMP3000-C型间歇式沥青混合料拌和机，拌和岩沥青改性沥青碎石混合料。该搅拌站拌缸容量为3000kg，每次拌和的混合料质量为3000kg。按照（1）所述配方，材料组成为：岩沥青150kg、基质沥青150kg和矿料2700kg。
拌和工艺如下：
首先，将粗集料和细集料加热至160℃；在搅拌的状态下，向拌和缸中依次加入粗集料、细集料和岩沥青，搅拌20s；
然后，将基质沥青加热至135℃。向拌和缸中加入常温的填料和热的基质沥青，搅拌40s，制成岩沥青改性沥青碎石混合料。
混合料性能的对比试验结果
通过车辙试验，检测了实施例1和对比实施例制备的岩沥青改性沥青碎石混合料的抗车辙性能。从拌和机取样，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）方法，进行60℃的车辙试验。试验结果见表1。
表1 沥青混合料车辙试验结果
| 试样编号 | 车辙深度（mm） | 动稳定度(次/mm) |
| 实施例1，1号试样 | 2.91 | 3727 |
| 实施例1，2号试样 | 2.64 | 3913 |
| 实施例1，3号试样 | 2.28 | 3925 |
| 实施例1，4号试样 | 2.13 | 4344 |
| 实施例1，试验结果平均值 | 2.49 | 3977 |
| 对比实施例，1号试样 | 3.48 | 1528 |
| 对比实施例，2号试样 | 4.24 | 1635 |
| 对比实施例，3号试样 | 3.98 | 1458 |
| 对比实施例，4号试样 | 4.12 | 1589 |
| 对比实施例，试验结果平均值 | 3.96 | 1553 |
由表1可见，实施例1试样平均车辙深度为对比实施例的63%；实施例1试样平均动稳定度为对比实施例的2.56倍。说明与现有技术相比，本发明对岩沥青进行了预处理，使得在混合料拌和时，岩沥青充分熔化，提高了对沥青混合料性能的改善效果；可以降低岩沥青的用量，节约岩沥青资源。
Claims (4)
1.用预处理的岩沥青制备改性沥青碎石混合料的方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将岩沥青和溶剂加入沥青加热罐中搅拌、预混，得到岩沥青胶浆；所述岩沥青为印尼布敦岩沥青；所述溶剂为糠醛抽出油或废机油；所述岩沥青中纯沥青质量含量为20%~40%，粒径小于2.36mm；所述溶剂的质量占岩沥青中纯沥青的质量百分比为20%~40%；岩沥青与溶剂的总质量占步骤（3）中所述改性沥青碎石混合料质量百分率为1%~5%；所述加热罐采用导热油加热，预混温度为120℃~160℃，搅拌时间为20min~40min
（2）将粗集料和细集料加热至160℃~220℃，在搅拌的状态下，拌和缸依次加入粗集料、细集料和所述岩沥青胶浆，搅拌10s~20s得沥青碎石混合料；
（3）向所述沥青碎石混合料加入常温的填料和135℃~160℃的基质沥青，搅拌20s~40s，制成改性沥青碎石混合料。
2.根据权利要求1所述的用预处理的岩沥青制备改性沥青碎石混合料的方法，其特征在于步骤(3)所述基质沥青为道路石油沥青。
3.根据权利要求1所述的用预处理的岩沥青制备改性沥青碎石混合料的方法，其特征在于步骤(3)所述基质沥青的质量占步骤（3）中所述改性沥青碎石混合料质量百分率为1%~5%。
4.根据权利要求1所述的用预处理的岩沥青制备改性沥青碎石混合料的方法，其特征在于步骤(2)所述粗集料和细集料以及步骤(3)所述填料的质量及所述粗集料、细集料和填料组成的合成矿料的级配范围满足现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的要求，合成矿料的质量占步骤（3）所述改性沥青碎石混合料质量百分率为90%~98%。
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