CN103282441B - 使用重油飞灰来改进沥青粘结剂和沥青混凝土性能 - Google Patents

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Abstract

本文中公开了一种沥青混凝土混合物、一种沥青粘结剂组合物和制备相关组合物的方法。所述沥青粘结剂组合物包括含有约90重量%以上碳的重油飞灰。所述组合物能够按性能分级。所述粘结剂可以用于使沥青改性并且还用作沥青混凝土组合物中的填料。

Description

使用重油飞灰来改进源青粘结剂和源青混凝±性能

技术领域

[0001] 本文中公开了经重油飞灰改性的渐青粘结剂和渐青组合物和其制造方法。

背景技术

[0002] 由于现代商业依赖于从供应商向用户递送产品的可靠并且成本有效的方法,因此 耐用并且可靠的公路、道路和用于车辆的其它支撑表面的可用性对于维持现代经济来说至 关重要。为了提供更好的支撑表面,通常用渐青混凝±层或垫层来铺设公路、道路和人行 道,所述渐青混凝±层或垫层覆盖在底基层的表面上。渐青因为其相对于水泥更便宜并且 非常耐用而被优选用于诱注道路。渐青还可W在夜间进行诱注,运使得主要道路可在最不 忙碌的时间关闭W便养护。有关道路噪音,渐青还比水泥更安静,使其成为道路的更好选 择。

[0003] 渐青主要是柏油(bitumen)(作为粘结剂)与骨料(aggregate)!;具体地说填料、沙 子和石头)的混合物。有许多不同类型的渐青是可获得的并且其特征可能很不相同。用于柏 油铺设应用的渐青的设计是选择材料并且配比材料W在成品建筑中获得所要性质同时将 不合需要的特征减到最少的一个复杂过程。

[0004] 在评估和调整混合设计中,最终混合设计中的骨料分级和粘结剂含量在预期用途 的稳定性与耐用性需求之间加 W平衡。混合设计的最终目标是在所有所要性质之中实现平 衡。为了达到类似目标,已调查粘结剂和多种聚合物,并且已研究其它改性。

[0005] 如苯乙締-下二締-苯乙締(SBS)嵌段共聚物的不饱和热塑性弹性体是用于渐青改 性的聚合物。其提高渐青的弹性恢复能力和因此其对永久变形的抵抗性。然而,不饱和弹性 聚合物相当昂贵并且在暴露于大气因素 (atmospheric agent)和机械应力时会经历降解。 由于其易碎性,其典型地W原始聚合物形式加 W使用。运会导致产品的成本显著增加。虽然 SBS被公认为具有性能益处,但研究已集中在W牺牲优越性能作为交换的最成本有效的改 性剂。

[0006] 已调查締控聚合物用作改性剂。其可W不同机械性质并且W低成本大量地获得。 聚乙締(PE)和聚丙締(PP)是塑性体。其给产品带来高刚性(即缺乏弹性、抗弯曲性)并且显 著减少交通负荷下的变形。由于其非极性的性质,PE和PP遭受W下缺点,即其与渐青几乎完 全不可混溶,并且因此在使用上受到限制。

[0007] 常规渐青在使用中通常不保持充足弹性,并且还展现出对于在许多现代应用(例 如道路建筑)中使用而言太窄的塑性范围。道路渐青的特征可W通过将其并入到弹性体型 聚合物中而得到改进。存在多种可W与渐青混合的聚合物。其中,SBS是渐青改性中常用的 一种聚合物。因此获得的改性渐青通常被不同地称为柏油/聚合物粘结剂或渐青/聚合物混 合物。需要对热混合渐青混凝±混合物进行改性,运将增加对永久变形的抵抗性同时维持 或增加混合物在中溫下的模量而不显著影响粘结剂性质。

[000引目前道路应用中通常采用的柏油粘结剂(即使是柏油/聚合物类型)在足够低的聚 合物浓度下不具有始终满足施加于路面结构和其建筑的渐增的结构和可使用性需求的最 优特征。为了实现既定水平的改性渐青性能,W某一规定浓度加入多种聚合物。当前实践是 加入所要水平的单一聚合物,有时与促进聚合物分子交联的反应剂一起,直到满足所要渐 青性质为止。运种反应剂典型地是呈适于反应的形式的硫。

[0009] 当在140°C下加入到柏油中时,硫W均匀小颗粒形式精细地分散于柏油中;在数小 时之后硫颗粒的凝结和沉降变得显著。因此,渗和硫的渐青(SEA)混合物可W在临铺设渐青 混合物之前直接在混合设备中制造。处理硫-渐青混合物的一个主要问题是担忧在制造和 铺设期间硫化氨化2S)析出。运个问题可W通过向硫中加入碳或灰来进行改善。H2S析出在 高于150°C的溫度下开始,运样使得在最高150°C的溫度下应用避免了污染和安全问题。然 而,H2S析出在远低于150°C(即约130°C)下开始,运从环境角度来说是不合需要的。此外,在 低于120°C下,渐青与硫的反应和SBS/硫渗合物的交联都不能发生。

[0010] 除与许多类型的渐青改性剂相关的性能和环境问题之外,许多用于使渐青组合物 改性的聚合物是昂贵的并且可能难W在世界边远地区获得。

[0011] 对于可W用于多种渐青组合物和应用中的一种类型的粘结剂存在需要。如果所述 粘结剂可容易获得,那么将是有利的。此外,如果所述粘结剂是环境友好的并且具有使其能 够用于多种应用中的适当性能性质,那么也将是有利的。

发明内容

[0012] 鉴于前文,提供渐青混凝±混合物、渐青粘结剂和制备渐青混凝±混合物的方法 作为本发明的实施例。举例来说,作为本发明的一个实施例,提供一种渐青混凝上混合物, 其具有与车徹、变形、稳定性和模量有关的改进性质。在运个实施例中,渐青混凝±混合物 包括重油飞灰和渐青混凝±。重油飞灰W渐青混凝±混合物的约3重量%到约10重量%的 范围存在。渐青混凝±包含骨料和柏油。

[0013] 在本发明的实施例中,重油飞灰含有约90重量% W上碳。重油飞灰通过燃烧燃料 油来制造。在一个方面,重油飞灰是通过燃烧燃料油形成的燃烧反应产物。

[0014] 作为本发明的一个实施例,提供另一种渐青混凝±混合物,其具有与车徹、变形、 稳定性和模量有关的改进性质。在运个实施例中,渐青混凝±混合物包括重油飞灰和渐青 混凝±。重油飞灰W渐青混凝±混合物的约3重量%到约10重量%的范围存在。渐青混凝± 包括约95重量份的骨料和约5重量份的柏油。在运个实施例中,渐青混凝±混合物实质上不 含聚合改性剂。

[0015] 作为本发明的另一个实施例,提供一种粘结剂组合物,其包含与渐青混凝±-起 使用W改进与车徹、变形、稳定性和模量有关的性质的重油飞灰组合物。重油飞灰包括通过 燃烧燃料油形成的燃烧反应产物。如在本发明的其它实施例的情况下,重油飞灰组合物包 括约90重量% W上碳。

[0016] 除组合物实施例之外,还提供制备组合物的方法作为本发明的实施例。举例来说, 提供一种制备渐青混凝±组合物的方法,所述渐青混凝±组合物具有与车徹、变形、稳定性 和模量有关的改进性质。在运个实施例中,所述方法包括制备包含重油飞灰的粘结剂的步 骤。重油飞灰通常W有效地为组合物提供充足变形抵抗性的量存在。将粘结剂与柏油组合 W制造改性的柏油。然后将改性的柏油与骨料组合W制造渐青混凝±组合物。

[0017] 作为另一个实例,作为一个实施例,提作一种制备渐青混凝±组合物的方法,所述 渐青混凝±组合物具有与车徹、变形、稳定性和模量有关的改进性质。在运个实施例中,所 述方法包括制备包含重油飞灰的粘结剂和将所述粘结剂与渐青混凝±组合W制造渐青混 凝±组合物。重油飞灰W有效地为组合物提供充足变形抵抗性的量存在。渐青混凝±包含 骨料和柏油。

附图说明

[0018] 参考形成本说明书的一部分的图式中所说明的本发明实施例可W得到W上简单 概述的本发明的更具体描述,W便获得并且可W详细地理解本发明的W上所述特征、方面 和优势W及其它各者将变得显而易见的方式。然而,应注意,随附图式说明本发明的一些实 施例,并且因此不应被视为对本发明范围的限制,W便本发明可W承认其它同样有效的实 施例。

[0019] 图1是展示比较现有技术渐青混合物与根据本发明的实施例制得的渐青混合物的 变形对比混合物类型的图表。

具体实施方式

[0020] 需要包括渐青和骨料的渐青混凝±、用于为渐青混凝±重修表面的渐青组合物和 类似渐青组合物展现若干特定机械性质W使其能够用于多种应用领域中,尤其在渐青用作 表层(路面)的粘结剂、用作渐青乳液或用于工业应用中时。(术语"渐青(asphalt)"在本文 中与"柏油(bitumen)"可互换地使用。渐青混凝±是加入有适当骨料的用作粘结剂的渐青, 其典型地用于路面。)如果渐青或渐青乳液粘结剂具有必要性质(例如合乎需要的弹性和塑 性水平),那么增加运些粘结剂在养护面层中作为表面层或作为极薄柏油混合物或者在渐 青混凝±中作为较厚柏油混合物结构层的使用。

[002。 渐青铺设产品的等级和特征由多种专业组织(例如渐青学会(Aspha It Institute))定义。举例来说,旋转薄膜烘箱(Rolling lliin Film Oven,RTFO)和压力老化 容器(Pressure Aging Vessel,PAV)研究用来模拟粘结剂老化(硬化)特征。动态剪切流变 仪(Dynamic化ear化eomete;r,DSR)用来测量在高溫和中溫下的粘结剂性质。运用来预测 永久变形或车徹和疲劳开裂。行业惯例使用简称RTFO DSR来指示样品在旋转薄膜烘箱 (RTFO)老化之后将展示充足车徹抵抗性的溫度(最小车徹抵抗性定义为超过2.20kPA的 ''G=Vsin r并且通过动态剪切流变仪(DSR)测量)。疲劳开裂是由渐青混凝±表面在反复交 通负荷下损坏所造成的一系列小的银齿状互连裂纹。弯曲梁流变仪(Bending Beam 化eometer,BBR)用来测量在低溫下的粘结剂性质。运些值预测热或低溫开裂。存在多种行 业标准(例如高性能渐青路面标准(Superpave standard))用于定义用于运些实验和测量 的所述程序。

[0022] 渐青分级是根据行业中的公认标准(例如PG64-22)来给出的。PAV-DSR溫度和BBR-M溫度是渐青铺设产品的两个另外的有用参数。

[0023] 渐青混凝±包含W多种配给比(ration)与骨料组合的渐青,一个例示性配给比是 约95重量份的骨料对约5重量份的液体渐青。渐青水泥用来将骨料材料粘结在一起并且限 制其在施加负荷时的移动性。骨料通常是沙子、碱石和石头的混合物;最大块的骨料直径等 于渐青垫层厚度的约2/3。骨料具有碎颗粒W在碱石和石头中提供锐利边缘,其在与液体渐 青组合时产生改进垫层强度的骨料互锁。将骨料和液体渐青加热并且混合W形成称为热混 合渐青化MA)的渐青铺设组合物。渐青的热应力是由不均匀的溫度分布或有差异的热膨胀 所产生的应力。

[0024] 弹性模量有时称为杨氏模量(Young/ S modulus)。弹性模量化)可W针对固体材料 进行测定并且表示应力与应变的定比(刚硬性):E =应力/应变。如果一种材料在被拉伸或 挤压之后能够立刻回到其原来的形状或尺寸,那么其是有弹性的。几乎所有的材料在某种 程度上都是有弹性的,只要所施加的负荷不导致其永久变形。因此,任何物体或结构的"柔 性"取决于其弹性模量和几何形状。在弹性范围内材料的弹性模量基本上是其应力应变图 的斜率。

[0025] 渐青已成为详尽研究的主题W改进在铺设路面中使用的特征。控制渐青的多种性 质W制造具有适当耐磨性、车徹抵抗性、疲劳和低溫开裂抵抗性、粘合强度、黏度和倾点的 产品。车徹抵抗性是对行车轨迹中纵向表面凹陷的抵抗性。粘合强度是接缝密封剂与接缝 槽(包括(但不限于)骨料与粘结剂之间)的最大粘合强度。抗推性是对由针对铺设路面的交 通推力所造成的铺设路面表面的局部区域永久纵向位移的抵抗性。重控可W衍生自(但不 限于)天然渐青(例如刷sonUe®)、页岩渐青、来自溶剂脱渐青工艺的底部物、硬渐青、吹制 渐青、刚硬精制渐青、软化油(f 1U X )。渐青通常是底涂剂和粘结剂的基本成分。底涂剂可W 是渐青、纤维(包括(但不限于)矿物或纤维素)、加工剂(包括(但不限于)寡聚蜡、寡聚蜡的 簇化衍生物或低分子量聚締控)、聚合或弹性体添加剂或渐青衍生物。底涂剂烙融成骨料。 不具有聚合物的渐青粘结剂称为"纯净的"。

[0026] 鉴于前文,提供渐青混凝±混合物、渐青粘结剂和制备渐青混凝±混合物的方法 作为本发明的实施例。举例来说,作为本发明的一个实施例,提供一种渐青混凝上混合物, 其具有与车徹、变形、稳定性和模量有关的改进性质。在运个实施例中,渐青混凝±混合物 包括重油飞灰和渐青混凝±。重油飞灰W渐青混凝±混合物的约3重量%到约10重量%的 范围存在。渐青混凝±包含骨料和柏油。

[0027] 在本发明的实施例中,重油飞灰含有约90重量% W上碳。重油飞灰通过燃烧燃料 油来制造。在一个方面,重油飞灰是通过燃烧燃料油形成的燃烧反应产物。

[0028] 作为本发明的一个实施例,提供另一种渐青混凝±混合物,其具有与车徹、变形、 稳定性和模量有关的改进性质。在运个实施例中,渐青混凝±混合物包括重油飞灰和渐青 混凝±。重油飞灰W渐青混凝±混合物的约3重量%到约10重量%的范围存在。渐青混凝± 包括约95重量份的骨料和约5重量份的柏油。在运个实施例中,渐青混凝±混合物实质上不 含聚合改性剂。

[0029] 在本发明的实施例中,渐青混凝±混合物包括骨料和柏油。每一种组分的量可W 取决于渐青混凝±混合物的来源而不同。在一个方面,渐青混凝±可^包括约95重量份的 骨料和约5重量份的柏油。每一种组分的其它合适量对于本领域技术人员将是显而易见并 的且被视为属于本发明的范围内。

[0030] 在其中渐青混凝±混合物包括重油飞灰的本发明的实施例中,重油飞灰可W按约 3重量%到约6重量%的量存在。当重油飞灰W运个范围存在时,渐青混凝±混合物组合物 可WPG分级为70-10。当重油飞灰W约10重量%的量存在时,组合物可WPG分级为76-10。重 油飞灰的其它合适量和其相应PG分级对于本领域技术人员将是显而易见的并且被视为属 于本发明的范围内。

[0031] 渐青性能等级用昂贵并且在许多国家不可获得的市售改性剂(例如聚合物)进行 改进。改性渐青还将改进公路的车徹抵抗性。性能等级和车徹抵抗性都可W通过用重油飞 灰(HOFA)使渐青改性来获得。用至多6重量% HOFA使渐青改性将提高其性能等级 (Performance Grade,PG)并且减少其在交通负荷下的变形而不影响其疲劳寿命。使用HOFA 解决了渐青改性剂的不可用性的问题。使用册FA(其可W是当地副产物材料)将帮助降低与 处置册FA相关的成本。

[0032] 作为使用本发明的组合物的一个益处,不需要典型的聚合改性剂。在一个方面,渐 青混凝±混合物不含聚合改性剂。通过使用HOFA所开发的改性渐青将性能等级(PG)从64-10提高到70-10并且消除了市售改性剂的使用并且改进混合物的车徹抵抗性。

[0033] 渐青混凝±混合物的物理性质可W取决于用来制造混合物的每一种组分的量而 不同。举例来说,渐青混凝±混合物的马歇尔稳定性(Marshall StabiIity)可W介于约 10.5kN到约14.6kN的范围内。作为另一个实例,渐青混凝±混合物的回弹模量可W介于约 40化Si到约58化Si的范围内。作为另一个实例,渐青混凝±混合物在8000次负荷反复下可 W展示小于约5mm的车徹。物理性质的其它合适范围和类型对于本领域技术人员将是显而 易见的并且被视为属于本发明的范围内。

[0034] 作为本发明的另一个实施例,提供一种粘结剂组合物,其包含与渐青混凝±-起 用于改进与车徹、变形、稳定性和模量有关的性质的重油飞灰组合物。重油飞灰包括通过燃 烧燃料油形成的燃烧反应产物。如在本发明的其它实施例的情况下,重油飞灰组合物包括 约90重量% W上碳。

[0035] 除组合物实施例之外,还提供制备组合物的方法作为本发明的实施例。举例来说, 提供一种制备渐青混凝±组合物的方法,所述渐青混凝±组合物具有与车徹、变形、稳定性 和模量有关的改进性质。在运个实施例中,所述方法包括制备包含重油飞灰的粘结剂的步 骤。重油飞灰通常W有效地为组合物提供充足变形抵抗性的量存在。将粘结剂与柏油组合 W制造改性的柏油。然后将改性的柏油与骨料组合W制造渐青混凝±组合物。

[0036] 作为另一个实例,作为一个实施例,提作一种制备渐青混凝±组合物的方法,所述 渐青混凝±组合物具有与车徹、变形、稳定性和模量有关的改进性质。在运个实施例中,所 述方法包括制备包含重油飞灰的粘结剂和将所述粘结剂与渐青混凝±组合W制造渐青混 凝±组合物。重油飞灰W有效地为组合物提供充足变形抵抗性的量存在。渐青混凝±包含 骨料和柏油。

[0037] 重油飞灰

[0038] 在发电设施处燃烧重或裂化燃料油的情况下产生大量重油飞灰(OFA)。预期运个 量随重或裂化油的使用或低效发电设施的使用的进一步增加而增加。因此,非常希望在建 筑行业中利用运一副产物。册FA在建筑材料中的利用为运一副产物材料提供了一个出路, 保护了环境,并且消除了建造专用区域来处置册FA的需要。

[0039] 册FA在渐青组合物中的使用提供了与聚合粘结剂相当的性质而无运些聚合物的 相关成本。举例来说,用至多6重量%H0FA使渐青改性将使其变形抵抗性降低30% W上并且 增加易因车徹而受损的道路和公路的寿命。

[0040] 本发明的实施例中使用的重油飞灰是燃料燃烧过程(包括煤和燃料油的燃烧)的 副产物。重油飞灰(OFA)典型地是一种黑色粉末类型的废料,其由使用原油和残油进行发电 而产生。所收集量的重油飞灰必须适当地进行处置。代替处置册FA,可W将HOFA用于本发明 的实施例中作为用于常规渐青粘结剂的改性剂或引入到渐青混凝±混合物中作为填料。

[0041] 经HOFA改性的粘结剂的物理性质(包括性能等级)与常规渐青和经聚合物改性的 渐青相当。另外,经HOFA改性的渐青混凝±混合物与用常规渐青和经聚合物改性的渐青制 得的混合物相当。作为使用本发明的组合物和方法的结果,普通渐青(plain as地alt)的性 能等级(PG)通过加入册FA在约3重量%到约6重量%WFA下从64-10增加到70-10,并且在约 10重量%H0FA下增加到76-10。向渐青水泥粘结剂中加入至多6重量%H0FA通过增加其马歇 尔稳定性、拉伸强度回弹模量并且减少其车徹高达31%来改进渐青混凝±混合物的性能而 不影响混合物的抗疲劳性。

[0042] 重油飞灰可W含有多种元素。举例来说,表1呈现了册FA的典型化学分析。每一种 元素的量可W取决于重油飞灰的来源而不同。

[0043]

Figure CN103282441BD00081

[0044] 如表1中可W看出,本发明的实施例中所用的HOFA的元素组成实质上不同于已用 于建筑行业中的传统飞灰。传统飞灰通常通过手动地燃烧煤来制造。主要化学组分是约70 重量% W上二氧化娃(Si〇2)、氧化侣(Al2〇3)和氧化铁(Fe2〇3)并且与ASTM C618-致。本发明 的实施例中所用的HOFA含有约90重量% W上碳,运是因为其通过由机器燃烧燃料油而形成 的。

[0045] 预想本发明的实施例可W由世界范围的建筑公司使用。重油飞灰改性的渐青可W 用于制备渐青混凝上混合物并且改进运些组合物的物理性质。

[0046]

[0047] ^比较目的制备数种渗合物。1号和2号渗合物根据本发明的实施例来制备。3号 渗合物根据现有技术实施例来制备。

[004引

Figure CN103282441BD00091

[0化0] (AC)=渐青/柏油

[0051] (AC+0FA)意指渐青/柏油首先与重油飞灰混合,然后与骨料混合

[0化。性能等级(PG)

[0053]测定表2中所述的渗合物的黏度和性能等级。黏度和性能等级测定的结果展示于 表3中。

[00541

Figure CN103282441BD00092

[0化5] *4%和5%H0FA也将产生PG70-10,运是因为3%和6%都产生具有PG70-10的粘结 剂 障]稳定性和稳定性损失

[0057]从表2中所述的渗合物获得稳定性数据。稳定性数据展示于表4中。

[0化引

Figure CN103282441BD00093

[0059 ]具有渗合物代码1 (0 )、1 (3 )、1 (6)和1 (10)的渗合物(其中向普通渐青中加入册FA) 引起马歇尔稳定性从0重量%H0FA下的9.9kN到10重量%H0FA下的14.5kN的稳定增加。稳定 性损失从O重量% WFA下的19.3%增加到IO重量% WFA下的28.5%。

[0060] 具有渗合物代码2 (1 )、2 (2)和2 (3)的渗合物(其中向普通渐青混合物中加入HOFA 作为填料替换物)对稳定性不产生显著改进。稳定性损失从0重量%H0FA下的19.3%增加到 3重量% WFA下的50.3%。

[0061] 具有渗合物代码PB的现有技术渗合物(其包括经polybilt改性的混合物)具有 10.7kN的马歇尔稳定性和24 %的稳定性损失。

[006。间接拉伸强度

[0063]还进行了 间接拉伸强度(Indirect Tensile Strength, ns)测试(AA甜TO T-245) W便探究混合物对形成裂纹的抵抗性。对21/2英寸高度X 4英寸直径(63.5mm高度X 101.6讓直径)的圆柱形样本进行口S。按照马歇尔压实方法(Marshal 1 Compaction method)制备样本。测定样本在损坏之前将负载的最大负荷(称为口 S)。在25°C下进行测试。 所测试的样本的结果呈现于表5中。

Figure CN103282441BD00101

[0066] 如表5中可W看出,渗合物-1混合物的ITS相对相似,有微小变化。渗合物-2混合物 的ITS从0重量%H0FA下的98.1N/cm 2稳定地下降至Ij3重量%册FA下的45.4N/cm2。经polybilt 改性的混合物(PB)的口S是102.4N/cm 2。

[0067] 回弹模量测试,MR(ASTM D4123)

[0068] 回弹模量是铺设路面结构的机械设计方法中所用的变量。它是铺设路面反应在动 态应力和相应所得应变方面的量度。通过施加径向脉冲负荷来进行热烙渐青化MA)的回弹 模量测试。在21/2英寸高度X4英寸直径(63.5mm高度X 101.6mm直径)的圆柱形样本的垂直 径向平面上施加负荷。根据马歇尔压实方法制备样品。测量样本的所得水平变形并且将其 用W计算回弹模量。在25°C下对表2中所列的渗合物进行测试并且结果展示于表6中。

[0069]

Figure CN103282441BD00111

[0070] 如表6中所示,渗合物-I的回弹模量随着册FA百分比增加而增加。回弹模量从0重 量%朋。4下的:349.4ksi增加到10重量%H0FA下的575.8431。渗合物-2的回弹模量从0重 量%册。4下的349.4ksi增加到2重量%H0FA下的477.3ksi,然后下降至Ij3重量%H0FA下的 211.9ks i。经PO Iyb i 11改性的混合物(PB)具有400ks i的回弹模量。

[0071] 除普通渐青和经POlybilt改性的(PB)渐青混合物之外,基于马歇尔稳定性、稳定 性损失、ITS和回弹模量测试,对于每一种渗合物选择一种组合W便进一步评估。所选择的 组合是具有6重量% WFA的渗合物-1,回弹模量是461.化Si,ITS是91.9N/cm2,马歇尔稳定 性是11.4kN,并且稳定性损失百分比是23.4;和具有2重量%WFA的渗合物-2,回弹模量是 477.3ksi,ITS是79.9N/cm 2,马歇尔稳定性是8.9kN,并且稳定性损失百分比是21.3。使渗合 物进一步经历性能测试W探究其疲劳和永久变形行为。

[007。车徹测试(永久变形)

[0073] 在64°C下使用渐青铺设路面分析仪(APA)评估普通和改性的渐青混合物的车徹抵 抗性。轮负荷设定为1001b,并且轮压设定为l(K)psi。使用回转式压实机将六英寸的测试样 品压实到马歇尔样品的相同密度。使测试样品在测试溫度下适应4小时。

[0074] 如图1中的测试结果中所示,普通渐青混凝±混合物在8000次负荷反复下给出 6.5mm的最高车徹。第二高的车徹由经聚合物(Polybilt)改性的渐青(PB)改性的渐青混合 物给出,在8000次负荷反复下是5.5mm。具有6重量%H0FA的渗合物-1和具有2重量%H0FA的 渗合物-2排第=,在8000次负荷反复下是4.5mm。

[00对疲劳测试

[0076] 使用晓曲疲劳测试AA細TO T-32UTP8-94)来测试所制备的渐青混凝±梁样品的 疲劳性质。W应力控制模式测试样品W模拟局部使用的渐青铺设路面厚层建筑。在不同的 弯曲峰到峰应力化Pa)下测试至少六个样品。通过软件计算相应的峰到峰应变X 1(T6。

[0077] 使用平板压实机将渐青混凝±平板(38cm X 30cm X 6.6cm)压实到最优渐青混合物 的密度。使用石工用银将平板切成梁样品(38cmX6.6cmX5.0cm)。使梁样品在测试溫度下 适应,并且按照AA細TO T-321测试晓曲疲劳测试(梁测试)。在25°C下实现最优化混合物的 疲劳测试。

[0078] 随着渐青混凝±梁样品经历负荷反复,刚硬性开始时迅速降低,然后达到恒定斜 率直到梁损坏为止(其定义为初始刚硬性的40% )。分析所收集的数据W确定到损坏的负荷 反复(N)与所施加的峰到峰应力(O)或初始峰到峰应变(0之间的关系。表7展示了所测试的 混合物的负荷反复(N)与初始应变(0之间的关系。类似地,表8展示了负荷反复(N)与所施 加的应力(0)之间的关系。

[0079]

[

Figure CN103282441BD00121

[

[0082] 如表7和8中所示,在既定应变或应力水平下,经Po I yb i 11改性的渗合物(PB)具有 最高疲劳寿命。在既定应变或应力水平下,普通渐青和具有6重量%WFA的渗合物-1在抗疲 劳性方面排第二。在既定应变水平下,具有2重量% WFA的渗合物-2表现最好并且给出最小 抗疲劳性。

[0083] 作为本发明的一个优势,本文中所述的组合物和方法比常规渐青组合物更便宜并 且更环境友好。改进粘结剂的性能等级(PG)并且减少渐青混凝±混合物在交通负荷下的车 徹的渐青改性剂(例如聚合物)比本发明的实施例中所用的重油飞灰更昂贵。此外,传统的 聚合粘结剂在许多国家不可获得。在运些情况下,利用重油飞灰作为渐青改性剂产生可观 的成本节约。又,使用作为工业废产物的重油飞灰降低了与安全地处置其相关的成本,运使 得本发明的组合物和方法比传统粘结剂环境友好得多。

[0084] 尽管已详细地描述了本发明,但应理解,可W在不背离本发明的原则和范围的情 况下作出多种改变、代替和变更。因此,本发明的范围应由W下权利要求书和其适当法律等 效物来确定。

[0085] 除非上下文另外明确规定,否则单数形式"一 (a)"、"一 (an)"和"所述(the)"包括 复数个指示物。

[0086] 任选的或任选地意指随后描述的事件或情况可能出现或可能不出现。所述描述包 括所述事件或情况出现的情形和所述事件或情况不出现的情形。

[0087] 在本文中可W将范围表达为从约一个具体值和/或到约另一个具体值。当表达运 一范围时,应理解,另一个实施例是从一个具体值和/或到另一个具体值W及所述范围内的 所有组合。

[0088] 在参考专利或公开案的本申请案各处,预期运些参考文献的公开内容W全文引用 的方式并入本申请案中,W便更充分地描述本发明所属领域的现有技术水平,当运些参考 文献与本文中作出的陈述矛盾时除外。

Claims (11)

1. 一种沥青混凝土混合物,其具有与车辙、变形、稳定性和模量有关的改进性质,所述 沥青混凝土混合物包含: a. 重油飞灰,所述重油飞灰以所述沥青混凝土混合物的3重量%到10重量%的范围存 在;和 b. 沥青混凝土,其中所述沥青混凝土包括95重量份的骨料和5重量份的柏油, 其中所述重油飞灰包括90重量%以上碳。
2. 根据前述权利要求1所述的沥青混凝土混合物,其中所述重油飞灰以3重量%到6重 量%的量存在,并且所述沥青混凝土混合物的PG分级为70-10。
3. 根据权利要求1所述的沥青混凝土混合物,其中所述重油飞灰以10重量%的量存在, 并且所述沥青混凝土混合物的PG分级为76-10。
4. 根据权利要求1所述的沥青混凝土混合物,其中所述沥青混凝土混合物不含聚合改 性剂。
5. 根据权利要求1所述的沥青混凝土混合物,其中所述沥青混凝土混合物的马歇尔稳 定性介于10.5kN到14.6kN的范围内。
6. 根据权利要求1所述的沥青混凝土混合物,其中所述沥青混凝土混合物的回弹模量 介于400psi到580psi的范围内。
7. 根据权利要求1所述的沥青混凝土混合物,其中所述沥青混凝土混合物在8000次负 荷反复下展示小于5mm的车辙。
8. -种制备沥青混凝土混合物的方法,所述沥青混凝土混合物具有与车辙、变形、稳定 性和模量有关的改进性质,所述方法包含以下步骤: a. 制备具有重油飞灰的改性剂,所述重油飞灰以所述沥青混凝土混合物的3重量%到 10重量%的范围存在;和 b. 将所述改性剂与沥青混凝土组合,其中所述沥青混凝土包括95重量份的骨料和5重 量份的柏油, 其中所述重油飞灰包括90重量%以上碳。
9. 根据权利要求8所述的方法,其中首先将所述改性剂与柏油组合以制造改性的柏油, 然后进行将所述改性的柏油与骨料组合以制造所述沥青混凝土混合物的步骤。
10. 根据权利要求8所述的方法,所述方法进一步包括将所述柏油与骨料混合以制造沥 青混凝土的步骤,其中将所述具有重油飞灰的改性剂在与所述柏油组合之前与所述骨料混 合。
11. 根据前述权利要求8到10中任一权利要求所述的方法,其中所述沥青混凝土混合物 不含聚合改性剂。
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