CN103265227A

CN103265227A - 抗裂磨耗层沥青混合料及其制备方法

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Publication number: CN103265227A
Application number: CN2013101696896A
Authority: CN
Inventors: 肖护兵; 陈守明; 陈伟三; 廖晓聪
Original assignee: GUANGZHOU LUXIANG TRAFFIC MATERIAL CO Ltd
Current assignee: GUANGZHOU LUXIANG TRAFFIC MATERIAL CO Ltd
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2013-08-28

Abstract

一种抗裂性能优异的磨耗层沥青混合料，包括沥青、矿料、木质纤维素及橡胶粉，各组份配比（按占混合料总质量的重量百分比计）分别为：矿料93.6%、沥青5.6%、木质纤维素（0～0.8）%、橡胶粉（0～0.8）%，且木质纤维素和橡胶粉之和等于0.8%，所述沥青的RTFOT老化后的残留物的重复蠕变试验（1s-9s，10次，70℃，100Pa）的蠕变劲度的粘性成分Gv≥10000Pa，累积应变≤8%，所述沥青25℃弹性恢复≥95%（5min内），RTFOT老化后弹性恢复≥80%（5min内），在SHAP试验所测得的性能等级不低于PG76-28；所述橡胶粉为常温研磨粉碎的斜交胎橡胶粉，粒径介于40～80目；所述木质纤维素纤维的长度≤6mm，吸油量≥5倍纤维质量，所述矿料级配按特定级配设计。本发明还提供了该混合料的制备方法。

Description

抗裂磨耗层沥青混合料及其制备方法

技术领域

本发明涉及道路用沥青混合料，尤其涉及一种抗裂磨耗层沥青混合料及其制备方法。

背景技术

在我国东北地区,沥青混合料低温缩裂是沥青路面产生裂缝的主要原因之一,它的产生不仅破坏了路面的连续性、整体性、美观及使用品质,而且水分会从裂缝处不断进入，使路面基层甚至路基软化。当冬季气温将到零度以下，含水量高的路基路面容易产生冻胀，导致路面承载力下降,加速路面破坏,最终导致路面使用寿命降低。半个多世纪以来，国内外道路工作者为寻找解决沥青路面混合料产生低温裂缝的原因及防治措施，进行了大量的理论研究和实践分析，提出了一系列志在解决沥青混合料低温裂缝的评价体系、指标、方法，研究了多种新工艺、新材料、新结构的沥青混合料，取得了不少成果，为冬季高寒气温下的沥青路面发展做出了贡献。但是必须看到在实际应用中按照这些理论、方法和评价体系设计的沥青混合料的抗低温开裂效果并不理想，沥青路面的低温开裂依然是困扰世界各国沥青路面的主要问题。从沥青路面产生低温裂缝的混合料方面分析，现有的沥青混合料在抗低温设计方面的措施，大都存在经验性的缺陷，常用的方法有：（1）材料组成上选择大标号、低粘度、低劲度及温度敏感性低的沥青，如重交沥青、SBS改性沥青、橡胶沥青以及其他改性沥青等，同时向沥青混合料中加入稳定材料如木质纤维、聚酯纤维、矿质纤维、钢纤维及橡胶粉等；（2）级配组成上采用连续型密级配及间断型密级配等低温性能较好的级配类型；（3）组成比例上增加细矿料、填料及沥青用量，降低粗骨料用量，以牺牲沥青混合料高温性能来换取沥青混合料低温性能，以牺牲沥青面层的抗滑性能来换取沥青混合料的耐久性能或片面增加结构层厚度等。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服上面所述的现有技术缺陷，提升沥青混合料的综合路用性能，尤其是磨耗层的抗低温开裂、疲劳开裂及反射开裂的能力，减少沥青道路全寿命周期建设养护成本，简化生产制备工艺，提高废橡胶材料的有效利用率以减少环境污染，提供了一种抗裂磨耗层沥青混合料。

所述抗裂磨耗层沥青混合料，包括沥青、矿料、木质纤维素和橡胶粉，其配比（按占混合料总质量的重量百分比计，以下同）分别为：矿料93.6%、沥青5.6%、木质纤维素（0～0.8）%、橡胶粉（0～0.8）%，且木质纤维素与橡胶粉之和为0.8%。

所述沥青的RTFOT老化后的残留物的重复蠕变试验（1s-9s，10次，70℃，100Pa）的蠕变劲度的粘性成分Gv≥10000Pa，累积应变≤8%，所述沥青25℃弹性恢复≥95%（5min内），RTFOT老化后弹性恢复≥80%（5min内），在SHAP试验所测得的性能等级不低于PG76-28；所述橡胶粉为常温研磨粉碎的斜交胎橡胶粉，粒径介于40～80目；所述木质纤维素纤维的长度≤6mm，吸油量≥5倍纤维质量，所述矿料级配设计特征如下：

所述抗裂沥青混合料可由以下步骤制得：A、制热沥青：将沥青加热至160～175℃；B、制热矿料：将矿料加热至190～200℃；C、拌和：将上述重量配比的矿料、木质纤维素和橡胶粉投入拌和缸进行干拌，拌和时间T1为10～15秒；D、加沥青拌和：C步骤完成后，加入重量配比为占混合料总质量5.6%的沥青进行拌和，拌和时间T2为40～55秒，制得抗裂磨耗层沥青混合料。

所述的抗裂沥青磨耗层沥青混合料具有如下特点：

1、抗裂磨耗层沥青混合料组成中，矿料是间断级配，粗矿料占70%以上，粗矿料颗粒之间有良好的嵌挤作用，沥青混合料产生非常好的抵抗荷载变形的能力，即使再高温条件下，高弹性体的粘度下降，对这种抵抗能力的影响也不会减小，因而有较强的高温抗车辙能力。

2、抗裂磨耗层沥青混合料使用矿粉多，沥青多，又使用纤维稳定剂及橡胶粉颗粒，由此组成的高粘弹性体包裹在粗矿料表面，充分填充矿料间隙，在温度下降、混合料收缩变形时，高粘弹性体有较好的粘结作用，它的韧性和柔性使混合料有较好的低温变形能力，同时高弹性改性沥青自身的低温柔韧性和高弹性恢复能力使得混合料抗低温性能成倍增加。

3、抗裂磨耗层沥青混合料的内部空隙很小，混合料渗水很小或几乎不渗水，混合料内部的水属于毛细水形态，不易成为大的动力水，再加上高弹性改性沥青和橡胶粉的加入使得弹性体与矿料的粘结力增强，混合料的抗水剥离能力大幅提升，水稳定性好。

4、抗裂磨耗层沥青混合料一方面使用了坚硬且耐磨的优质石料；另一面矿料采用间断级配，粗矿料含量高，路面压实后表面形成大的孔隙，构造深度大，使雨天高速行车下不易产生水漂，抗滑性能提高，较好地解决了抗滑与耐久性不能兼得的矛盾。同时雨天交通不会产生大的水雾和溅水，有效的保障了行车安全。

5、抗裂磨耗层沥青混合料中使用了弹性极高的橡胶粉颗粒及高弹性改性沥青，使得整个沥青路面弹性增大，可以有效减少因路面不平车辆轮胎产生的径向振动，从而可以降低轮胎径向振动向车身传递，有效减小了路面噪音的产生，对提高路面行车舒适度和减少噪音污染效果显著。

6、抗裂磨耗层沥青混合料被高粘弹性体充分填充，空隙率小，沥青与空气接触小，再加上高弹性改性沥青和橡胶粉具有良好的耐久性能，因而沥青混合料耐疲劳寿命明显延长。

7、抗裂磨耗层沥青混合料路面密水性好，对下面的沥青层和基层有较强的保护作用和隔水作用，使路面能保持较高的整体强度和稳定性。

8、抗裂磨耗层沥青混合料中使用了弹性高、柔韧性强及变形能力大的高弹性改性沥青、橡胶粉及木质纤维稳定剂，使得整个混合料耐疲劳开裂及反射裂缝能力提高。

9、抗裂磨耗层沥青混合料橡胶粉中的炭黑能够使路面黑色长期保存，与标线的对比度高，提高了道路的安全性。

10、抗裂磨耗层沥青混合料使用大量废轮胎橡胶粉，可使废旧轮胎循环利用，减少了“黑色污染”，符合我国建设可持续发展、节约型社会的发展理念。

具体实施方式

下面根据实施例及对比例详细说明本发明提供的抗裂磨耗层沥青混合料及其制备方法。

本发明提供的抗裂磨耗层沥青混合料包括沥青、矿料、木质纤维素和橡胶粉，各组份配比（按占混合料总质量的重量百分比计，以下同）分别为：矿料93.6%、沥青5.6%、木质纤维素（0～0.8）%、橡胶粉（0～0.8）%，且木质纤维素与橡胶粉之和为0.8%。

1、原材料

所述沥青，是广州路翔交通材料有限公司生产的“路翔牌”SAFbind沥青和“路翔牌”SBS改性沥青（I-C），其检测指标及检测结果见表1。

表1沥青检测指标及检测结果

备注：①重复蠕变试验，试验方法为ASTM D7405-2010a，试验用样品为RTFOT残留物。

②除①外，其他国标指标检测方法均参照JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》所规定方法。

③PG等级检测方法参照美国SHRP沥青路用性能规范(AASHTO MP1，1995)。

所述矿料，采用广东省广州市番禺区生产的石灰岩碎石（4.75-9.5mm、2.36-4.75mm、0-4.75mm）及玄武岩碎石（9.5-16.0mm），各档矿料检测指标及技术要求见表2。所述矿料也可以采用其他地区出产的同于前述各粒径的石灰岩和玄武岩。

表2矿料质量指标要求和实测值

所述矿料中的矿粉，采用广东省广州市番禺区生产的石灰岩矿粉，检测指标见表3。

表3矿粉质量要求和实测值

所述木质纤维素：采用市售路用木质纤维素，检测结果见表4：

表4木质纤维素检测结果及技术要求

项目	单位	试验结果	技术要求
				纤维长度	mm	＜6	≤6
灰分含量	%	15.4	18±5
				PH值	/	7.58	7.5±1
吸油率	/	7倍	不小于纤维质量的5倍
				含水率	%	4.6	≤5
纤维的相对密度	/	1.265	实测

所述橡胶粉：橡胶粉是指硫化橡胶通过机械方法粉碎后变成的粉末状物质，其粒径介于40-80目；本发明实施例中所用橡胶粉均为市售80目橡胶粉，相对密度为1.102g/cm³。

2、级配

本发明中矿料需满足如下级配设计，其特征如下表：

以下各实施例及对比例1采用间断级配SAFC-13，矿料成份在各级孔径筛子的通过率如下表5，对比例2采用AC-13型连续级配，矿料成份在各级孔径筛子的通过率如表6。

表5SAFC-13矿料成份在各级孔径筛子的通过率

孔径（mm）	通过率（%）	孔径（mm）	通过率（%）
				16	100	1.18	14～24
13.2	90～100	0.6	12～20
				9.5	50～70	0.3	10～16
4.75	20～30	0.15	9～15
				2.36	15～26	0.075	8～12

表6AC-13矿料成份在各级孔径筛子的通过率

孔径（mm）	通过率（%）	孔径（mm）	通过率（%）
				16	100	1.18	15～38
13.2	90～100	0.6	10～28
				9.5	68～85	0.3	7～20
4.75	38～68	0.15	5～15
				2.36	24～50	0.075	4～8

实施例1

将加热到195℃的矿料投入拌和缸，然后再放入干燥的橡胶粉，拌和15秒，再由观察窗口投入加热到175℃的沥青，拌和50秒，制得抗裂磨耗层沥青混合料1号样品，各组份的重量配比占混合料总质量的比例分别为：矿料为93.6%，沥青为5.6%，橡胶粉为0.8%。

其中，沥青是广州路翔股交通材料有限公司生产的“路翔牌”SAFbind沥青，其技术指标见表1。橡胶粉采用市售80目废斜交胎橡胶粉。

实施例2

与实施例1相比，用0.8%的木质纤维素取代0.8%的橡胶粉，其余原材料配比、制备工艺同实施例1，制得2号样品。

实施例3

与实施例1相比，添加0.4%木质纤维素，橡胶粉由0.8%降低到0.4%，其余原材料配比、制备工艺参数同实施例1，制得3号样品。

对比例1

用“路翔牌”SBS改性沥青（I-C）代替“路翔牌”SAFbind沥青，其余原材料配比、制备工艺同实施例3，制备抗裂磨耗层沥青混合料1号对比样品。

对比例2

与实施例3相比，矿料级配用AC-13代替SAFC-13，其余原料、制备工艺同实施例3，制备2号对比样品。

对比例3

与实施例1相比，各成分的重量配比占混合料总质量的比例分别为：矿料为94.6%，沥青为5.4%，制备工艺参数同实施例1，制得3号对比样品。

表7各实施例及对比例制得的沥青混合料的性能

由上表可以看出，实施例1-3的沥青混合料各项性能尤其是低温弯曲试验破坏应变远远超过了对比例各项性能，且综合路用性能均远远优于国家行业规范（表8至表11是现行国家公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）对沥青混合料主要性能的技术指标要求）。因此，采用SAFC-13型间断级配、SAFbind沥青、橡胶粉及木质纤维制备的沥青混合料的低温抗裂性能要明显优于单一采用SAFC-13型间断级配、橡胶粉及SAFbind沥青制备的沥青混合料，采用SAFC-13型间断级配、木质纤维素及SAFbind沥青制备的沥青混合料，采用AC-13型连续级配与SAFbind沥青或SAFC-13与I-C改性沥青制备的沥青混合料。

表8沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求

表9沥青混合料水稳定性检验技术要求

表10沥青混合料低温弯曲试验破坏应变(με)技术要求

表11沥青混合料试件渗水系数(ml/min)技术要求

尽管本发明已作了详细说明并引证了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。

Claims

1.一种抗裂磨耗层沥青混合料，包括沥青、矿料、木质纤维素及橡胶粉，各组份配比（按占混合料总质量的重量百分比计，以下同）分别为：矿料93.6%、沥青5.6%、木质纤维素（0～0.8）%、橡胶粉（0～0.8）%，且木质纤维素和橡胶粉之和等于0.8%，所述沥青的RTFOT老化后的残留物的重复蠕变试验（1s-9s，10次，70℃，100Pa）的蠕变劲度的粘性成分Gv≥10000Pa，累积应变≤8%，所述沥青25℃弹性恢复≥95%（5min内），RTFOT老化后弹性恢复≥80%（5min内），在SHAP试验所测得的性能等级不低于PG76-28；所述橡胶粉为常温研磨粉碎的斜交胎橡胶粉，粒径介于40～80目；所述木质纤维素纤维的长度≤6mm，吸油量≥5倍纤维质量，所述矿料级配设计特征如下：

2.如权利要求1所述的抗裂磨耗层沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：将所述沥青加热至160～175℃；将所述矿料加热至190～200℃；将所述重量配比的矿料、木质纤维素和橡胶粉投入拌和缸干拌10～15秒；加入5.6%沥青，拌和40～55秒。