CN102745946A - 一种沥青路面材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种沥青路面材料，它是以7～10份GA沥青，15～40份石灰石矿粉，60～80份碎石，0.1～5份纤维为原料制得，均以重量份计；所述纤维为玻璃纤维、矿物纤维、木质素纤维、碳纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、钢纤维中的一种或几种以任意配比组合，纤维长度为1～30mm。本发明沥青路面材料是一种自流平材料，其强度高，同时具有优异的高温抗重载能力、抗弯拉能力和抗裂性能，其疲劳性能和耐久性也得到大幅度提高，施工流动性好，空隙率小、不会产生水损害，使用寿命可达20年；其制备方法简便、制备成本低，在制备过程中没有有害气体的释放及有害残留物、操作安全；该沥青路面材料具有很高的推广应用价值。

Description

一种沥青路面材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种沥青路面材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。

背景技术

目前沥青混合料大量用于道路和桥梁建设，但由于材料和施工条件限制，一般的沥青混合料在许多性能上难以尽如人意，特别是桥面铺装作为世界性的难题，始终未能得到很好的解决。在中国交通荷载重，超载车辆多的环境下，桥面铺装更是存在使用寿命短，早期病害多的问题。

浇筑式沥青混凝土是一种较好的桥面铺装材料，浇筑式沥青混凝土英文名为MasticAsphalt(MA)或GussAsphalt(GA)（以下简称GA），与普通沥青混凝土的差别在于GA是流动成型，不需要碾压。因此具有很多普通沥青混合料不具有的特性，如空隙率小，密水性好、耐久性和疲劳性能优的特点，不易出现普通热拌沥青混凝土在摊铺碾压中无法避免的问题（离析等）。正由于GA所具有的这一系列优点，使其在德国等欧洲国家、美国、日本及香港等国家或地区得到了广泛使用。

纤维作为一种高强、耐久、质轻的增强材料，广泛用作各种复合材料的增强相，纤维在沥青混凝土中的研究和应用最早可追溯到20世纪60年代，国内外科学家就纤维材料进行了大量研究，取得了一定成果并应用于实际公路工程中，他们的研究集中在聚脂纤维，认为纤维对沥青凝上的各项路用性能有不同程度的改善。在我国纤维沥青路面的研究起步晚，但发展迅速，也取得了一定成果，20世界90年代末开始应用于道路工程，应用于沥青混凝土中的纤维主要有聚酯纤维、木质素纤维、矿物纤维、石棉纤维和玻璃纤维等等。

国内外对于纤维沥青混凝土也做了大量的研究和应用工作，主要认为纤维加入到沥青混合料中，起到以下作用：由于纤维在沥青混合料中起到吸附自由沥青的作用，使沥青混凝土中结构沥青的含量增加；由于纤维在沥青混合料中形成空间三维网络体系，在沥青混合料中起到类似钢筋的加强作用；由于纤维本身高抗拉强度和高弹性模量的特性，有效的提高了沥青混凝土的整体力学性能。关于纤维沥青混合料性能的研究成果表明，掺入纤维后可改善混合料的使用性能，且由于纤维沥青混合料的施工工艺较简单，不需增加额外的设备，具有广泛的应用前景。但目前采用添加纤维的方式增强沥青混凝土路用性能仅限于AC、SMA等沥青混合料，对于GA来说，由于GA有一些特殊的性能要求，纤维加入后对这些性能影响较大，因此难以进行实施。

发明内容

本发明的目的在于提供一种综合性能好的沥青路面材料，该材料用于桥面铺装有效延长了桥面铺装寿命，减少了维修养护费用。

本发明的另一目的在于提供一种上述沥青路面材料的制备方法，该制备方法工艺简单、便于工业化生产。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种沥青路面材料，其特征在于：它是以7～10份GA沥青，15～40份石灰石矿粉，60～80份碎石，0.1～5份纤维为原料制得，均以重量份计；所述纤维为玻璃纤维、矿物纤维、木质素纤维、碳纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、钢纤维中的一种或几种以任意配比组合，纤维长度为1～30mm。

本发明利用纤维在GA沥青混合料中形成空间三维网络体系，在沥青混合料中起到类似钢筋的加强作用。但在研究过程中发现，将纤维加入GA沥青混合料中的复合材料，与普通沥青混合料和聚合物改性沥青混合料不同，它的力学性能和抗损伤破坏能力不仅取决于各组分材料的性能及用量，还取决于细观结构特征，如纤维的种类、长度；若控制不好，将纤维加入GA沥青中形成的沥青混合料将得不到增强效果，其强度、抗疲劳能力、耐久性、动稳定度等方面甚至会减弱，因此本发明提出通过各原料种类的选择及用量的有效配合，使得本发明沥青路面材料的强度、抗疲劳能力、耐久性、动稳定度等综合性能得到显著提高。

GA沥青混合料的拌合、摊铺温度在220℃～250℃之间，若以上各原材料选择及配合不恰当，纤维耐热性不强，则起不到增强的效果，因此为了提高本发明沥青路面材料的综合性能，上述原料优选为：7～10份GA沥青，15～40份石灰石矿粉，60～80份碎石，0.1～5份纤维，均以重量份计，其中纤维为玻璃纤维、矿物纤维、钢纤维中的一种或几种以任意配比组合，纤维的长度为1～18mm。进一步，上述原料优选为：8～9份GA沥青，20～35份石灰石矿粉，65～75份碎石，0.1～1份纤维，均以重量份计，其中纤维为玻璃纤维、矿物纤维、钢纤维中的一种或几种以任意配比组合，纤维的长度为1～10mm。

发明人在实际研发中还发现将纤维添加到GA沥青混合料中后会增加沥青胶浆的粘度，降低GA的流动性，增加施工难度；为了更进一步提升本发明沥青路面材料的综合力学性能及提高材料的施工性能，上述原料中加入的纤维优选加入0.1～0.8份玻璃纤维，且玻璃纤维的长度为1～8mm，直径为5～15μm；更进一步优选采用的玻璃纤维长度为1～4mm，直径为7～9μm。

为减少沥青的酸性对玻璃纤维的腐蚀、从而进一步延长沥青路面的使用寿命，玻璃纤维优选为耐酸的中碱玻璃纤维，最优选地，上述沥青路面材料，是以8～9份GA沥青，20～35份石灰石矿粉，65～75份碎石，0.3～0.5份中碱玻璃纤维为原料制得，所述中碱玻璃纤维长度为1～4mm，直径为7～9μm，均以重量份计。以上各原材料均为市售产品。

上述沥青路面材料的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：

1、将碎石料按照加热至280℃，入热料仓；

2、GA沥青加热到170℃，储存在储藏罐内；

3、将上述加热后的碎石料加入到拌合锅搅拌15s，然后加入上述加热后的GA沥青、石灰石矿粉、和上述纤维同时搅拌120s；

4、将以上物料出仓，装入拌合车中，搅拌45min即得。

本发明具有以下有益效果：

本发明沥青路面材料特别适合用于桥面铺装，其强度高，同时具有优异的高温抗重载能力、抗弯拉能力和抗裂性能，其疲劳性能和耐久性也得到大幅度提高，空隙率小、不会产生水损害，使用寿命长、可达15~20年；其制备方法简便、制备成本低，在制备过程中没有有害气体的释放及有害残留物、操作安全；该沥青路面材料具有很高的推广应用价值。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

一种桥面铺装材料，按如下方法制得：

①按下述配比称取原料

GA沥青            10Kg，

碎石料            70Kg，

石灰石矿粉        30Kg，

聚酯纤维          1.5Kg，纤维长度15～20mm，

钢纤维            1.5Kg，纤维长度15～20mm，

木质素纤维        1Kg，纤维长度15～20mm；

②制备工艺

1、将上述碎石料按照不同粒径加入到冷料仓中，通过加热桶全部加热至280℃，筛分到热料仓；

2、上述GA沥青加热到170℃，储存在储藏罐内；

3、加热后的碎石料加入到拌合锅搅拌15s，然后加入上述GA沥青、石灰石矿粉、聚酯纤维、钢纤维和木质素纤维同时搅拌120s；

4、将上述物料出仓，装入拌合车中，搅拌45min。

注：低温弯曲试验试件尺寸为300×100×50mm。

实施例2

一种桥面铺装材料，按如下方法制得：

①按下述配比称取原料

GA沥青            9Kg，

碎石料            68Kg，

石灰石矿粉        25Kg，

玻璃纤维          1Kg，纤维长度1～10mm，

矿物纤维          1Kg，纤维长度1～10mm，

钢纤维            2Kg，纤维长度1～10mm；

②制备工艺

1、将上述碎石料按照不同粒径加入到冷料仓中，通过加热桶全部加热至280℃，筛分到热料仓；

2、上述GA沥青加热到170℃，储存在储藏罐内；

3、加热后的石料加入到拌合锅搅拌15s，然后加入上述沥青、石灰石矿粉、玻璃纤维、矿物纤维和钢纤维同时搅拌120s；

4、将上述物料出仓，装入拌合车中，搅拌45min。

实施例3

一种桥面铺装材料，按如下方法制得：

①按下述配比称取原料

GA沥青                                8.5Kg，

碎石料                                75Kg，

石灰石矿粉                            32Kg，

玻璃纤维（长度为3mm，直径为10μm）    0.6Kg，

②制备工艺

1、将碎石料按照不同粒径加入到冷料仓中，通过加热桶全部加热至280℃，筛分到热料仓；

2、GA沥青加热到170℃，储存在储藏罐内；

3、加热后的碎石料加入到拌合锅搅拌15s，然后加入上述沥青、石灰石矿粉和玻璃纤维同时搅拌120s；

4、将上述物料出仓，装入拌合车中，搅拌45min。

实施例4

一种沥青路面材料，按如下方法制得：

①按下述配比称取原料

GA沥青                                    8Kg，

碎石料                                    72Kg，

石灰石矿粉                                34Kg，

中碱玻璃纤维（长度为1mm，直径为8μm）     0.4Kg，

②制备工艺

1、将碎石料按照不同粒径加入到冷料仓中，通过加热桶全部加热至280℃，筛分到热料仓；

2、GA沥青加热到170℃，储存在储藏罐内；

3、加热后的碎石料加入到拌合锅搅拌15s，然后加入上述沥青、石灰石矿粉和中碱玻璃纤维同时搅拌120s；

4、将上述物料出仓，装入拌合车中，搅拌45min。所制得的路面铺装材料使用寿命可长达20年。

实施例5

一种沥青路面材料，按如下方法制得：

①按下述配比称取原料

GA沥青                             10Kg，

碎石料                             65Kg，

石灰石矿粉                         32Kg，

聚丙烯纤维（长度为1～10mm）        2Kg，

碳纤维（长度为1～10mm）            1.2Kg，

②制备工艺

1、将碎石料按照不同粒径加入到冷料仓中，通过加热桶全部加热至280℃，筛分到热料仓；

2、GA沥青加热到170℃，储存在储藏罐内；

3、加热后的碎石料加入到拌合锅搅拌15s，然后加入上述沥青、石灰石矿粉和聚丙酯和碳纤维同时搅拌120s；

4、将上述物料出仓，装入拌合车中，搅拌45min。

Claims (7)

1.一种沥青路面材料，其特征在于：它是以7～10份GA沥青，15～40份石灰石矿粉，60～80份碎石，0.1～5份纤维为原料制得，均以重量份计；所述纤维为玻璃纤维、矿物纤维、木质素纤维、碳纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、钢纤维中的一种或几种以任意配比组合，纤维长度为1～30mm。

2.如权利要求1所述的沥青路面材料，其特征在于：所述原料为：7～10份GA沥青，15～40份石灰石矿粉，60～80份碎石，0.1～5份纤维，均以重量份计，其中纤维为玻璃纤维、矿物纤维、钢纤维中的一种或几种以任意配比组合，纤维的长度为1～18mm。

3.如权利要求2所述的沥青路面材料，其特征在于：所述原料为：8～9份GA沥青，20～35份石灰石矿粉，65～75份碎石，0.1～1份纤维，均以重量份计，其中纤维为玻璃纤维、矿物纤维、钢纤维中的一种或几种以任意配比组合，纤维的长度为1～10mm。

4.如权利要求1、2或3所述的沥青路面材料，其特征在于：所述原料是加入0.1～0.8份玻璃纤维，且玻璃纤维的长度为1～8mm，直径为5～15μm。

5.如权利要求4所述的沥青路面材料，其特征在于：所述原料加入的玻璃纤维长度为1～4mm，直径为7～9μm。

6.一种沥青路面材料，其特征在于：它是以8～9份GA沥青，20～35份石灰石矿粉，65～75份碎石，0.3～0.5份中碱玻璃纤维为原料制得，中碱玻璃纤维长度为1～4mm，直径为7～9μm，均以重量份计。

7.如权利要求1～6任一项所述沥青路面材料的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行： 

（1）、将碎石料按照加热至280℃，入热料仓；

（2）、GA沥青加热到170℃，储存在储藏罐内；

（3）、将上述加热后的碎石料加入到拌合锅搅拌15s，然后加入上述加热后的GA沥青、石灰石矿粉、和上述纤维同时搅拌120s；

（4）、将以上物料出仓，装入拌合车中，搅拌45min即得。