CN103553442A - 一种具有降温减排功能的改性沥青混凝土 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有降温减排功能的改性沥青混凝土，由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青4～8份，铁矿粉0.5～2.4份，偶联剂0.01～0.05份；所述铁矿粉为磁铁矿粉或/和磁赤铁矿粉，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述矿料的级配类型为AC-13型。本发明具有降温减排功能的改性沥青混凝土具有相当显著的减排及降温功能，可大幅度减少在拌和及摊铺过程中的污染气体排放量，并且能够在夏季高温季节显著降低路面温度，具有良好的环境效益和经济效益。

Description

一种具有降温减排功能的改性沥青混凝土

技术领域

本发明属于道路沥青技术领域，具体涉及一种具有降温减排功能的改性沥青混凝土。

背景技术

热拌沥青混凝土（HMA）在公路建设中以其良好的使用性能受到世界众多国家的青睐。传统的热拌沥青混凝土是一种热拌热铺材料，在施工过程中会排放出大量的废气和粉尘，影响周围的环境质量和施工人员的身体健康。同时沥青作为一种吸热材料，尤其是夏季，会造成沥青路面温度过高，加剧城市的“热岛效应”，给沥青路面带来了严重的车辙病害。针对以上现象，应运而生了温拌技术和沥青路面降温材料。但是，目前我国最为常用和性能较好的温拌剂均多为国外品牌，价格较高，对国外技术依赖较重。此外，温拌技术是在低温环境下实现沥青混凝土的拌和，沥青流动性相对较低，沥青混凝土不好压实，压实后空隙率过大，某些路用性能受到影响。对于沥青路面降温材料，目前国内外多采用的是在路面上涂布涂层的技术措施，所用材料多含毒性物质，在造成对环境的污染的同时还会对沥青路面的使用寿命产生一定的影响，不符合“绿色环保”及“可持续发展”的理念。因此，十分有必要研发一种不仅能够减少沥青混凝土在拌和及施工过程中的污染气体排放，而且能够降低夏季路面温度的环保型路面材料。然而目前关于兼具上述两种功效的沥青混凝土材料，国内外未见相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种具有降温减排功能的改性沥青混凝土。该改性沥青混凝土具有相当显著的减排和降温功能，可大幅度减少拌和及摊铺过程中的污染气体排放量，并且能够在夏季高温季节显著降低路面温度，具有良好的环境效益和经济效益。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有降温减排功能的改性沥青混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青4～8份，铁矿粉0.5～2.4份，偶联剂0.01～0.05份；所述铁矿粉为磁铁矿粉或/和磁赤铁矿粉；所述偶联剂为硅烷偶联剂；所述矿料的级配类型为AC-13型。

上述的一种具有降温减排功能的改性沥青混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青4～6份，铁矿粉0.8～1.6份，偶联剂0.02～0.04份。

上述的一种具有降温减排功能的改性沥青混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青4.8份，铁矿粉0.98份，偶联剂0.03份。

上述的一种具有降温减排功能的改性沥青混凝土，其特征在于，所述沥青为基质沥青、SBS改性沥青、SBR改性沥青或天然橡胶改性沥青。

上述的一种具有降温减排功能的改性沥青混凝土，其特征在于，所述铁矿粉的粒径小于0.075mm。

所述重量份可为两、斤、公斤、克、千克、吨等重量计量单位。

本发明具有降温减排功能的改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将铁矿粉加入偶联剂中搅拌均匀，然后置于干燥箱中，在温度为160℃～180℃的条件下干燥2h～3h，得到改性粉末；

步骤二、将沥青加热至140℃～170℃，将矿料中的集料加热至180℃～200℃，然后将加热后的沥青加入到加热后的集料中拌和90s，最后加入矿料中的矿粉以及步骤一中所述的改性粉末，继续拌和90s～100s，得到具有降温减排功能的改性沥青混凝土。

本发明具有降温减排功能的改性沥青混凝土的施用方法包括以下步骤：

步骤一、清除待铺设路面的泥土、杂物等，保证待铺设路面没有明显的磨光、形变、网裂等缺陷，撒布乳化沥青。

步骤二、将本发明改性沥青混凝土在温度为160℃～180℃的条件下运输至施工现场，注意保持温度，并注意防止离析的发生。

步骤三、将本发明改性沥青混凝土倒入摊铺机进行摊铺，采用压路机将摊铺好的沥青混凝土进行压实。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明改性沥青混凝土具有相当显著的热拌热铺减排及降温功能，可大幅度减少沥青混凝土在拌和及摊铺过程中的污染气体排放量，可降低路面温度5℃～10℃，环境效益和经济效益良好。

2、本发明改性沥青混凝土属于无机类复合沥青混凝土，所用材料无毒、无腐蚀、稳定性好，不造成二次污染，且来源广泛；并且该改性沥青混凝土的制备方法简单，成本较低，适于推广。

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

本发明改性沥青混凝土中的矿料满足JTG-F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的相关技术要求，矿料由集料和矿粉组成，其中集料为粒径0.075mm～16mm的花岗岩集料、玄武岩集料、辉绿岩集料或石灰岩集料，矿粉为粒径小于0.075mm的石灰岩粉末。

实施例1

本实施例具有降温减排功能的改性沥青混凝土由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青4份，磁铁矿粉0.98份，偶联剂0.03份；所述沥青为基质沥青，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550，所述磁铁矿粉的粒径小于0.075mm，所述矿料的级配类型为AC-13型（具体级配组成见表1）。

表1AC-13型级配组成

本实施例改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将磁铁矿粉加入偶联剂中搅拌均匀，然后置于干燥箱中，在温度为170℃的条件下干燥3h，得到改性粉末；

步骤三、将沥青加热至150℃，将矿料中的集料加热至200℃，然后将加热后的沥青加入到加热后的集料中拌和90s，最后加入矿料中的矿粉以及步骤二中所述的改性粉末，继续拌和95s，得到具有降温减排功能的改性沥青混凝土。

实施例2

本实施例具有降温减排功能的改性沥青混凝土由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青6份，磁铁矿粉1.6份，偶联剂0.04份；所述沥青为SBR改性沥青，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH792，所述磁铁矿粉的粒径小于0.075mm，所述矿料的级配类型为AC-13型（具体级配组成见表1）。

本实施例改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将磁铁矿粉加入偶联剂中搅拌均匀，然后置于干燥箱中，在温度为180℃的条件下干燥3h，得到改性粉末；

步骤三、将沥青加热至170℃，将矿料中的集料加热至200℃，然后将加热后的沥青加入到加热后的集料中拌和90s，最后加入矿料中的矿粉以及步骤二中所述的改性粉末，继续拌和90s，得到具有降温减排功能的改性沥青混凝土。

实施例3

本实施例具有降温减排功能的改性沥青混凝土由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青4份，磁赤铁矿粉0.8份，偶联剂0.02份；所述沥青为天然橡胶改性沥青，所述偶联剂为硅烷偶联剂DL602，所述磁赤铁矿粉的粒径小于0.075mm，所述矿料的级配类型为AC-13型（具体级配组成见表1）。

本实施例改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将磁赤铁矿粉加入偶联剂中搅拌均匀，然后置于干燥箱中，在温度为160℃的条件下干燥3h，得到改性粉末；

步骤三、将沥青加热至140℃，将矿料中的集料加热至200℃，然后将加热后的沥青加入到加热后的集料中拌和90s，最后加入矿料中的矿粉以及步骤二中所述的改性粉末，继续拌和90s，得到具有降温减排功能的改性沥青混凝土。

实施例4

本实施例具有降温减排功能的改性沥青混凝土由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青8份，磁铁矿粉2.4份，偶联剂0.05份；所述沥青为SBS改性沥青，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550，所述磁铁矿粉的粒径小于0.075mm，所述矿料的级配类型为AC-13型（具体级配组成见表1）。

本实施例改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将磁铁矿粉加入偶联剂中搅拌均匀，然后置于干燥箱中，在温度为160℃的条件下干燥3h，得到改性粉末；

步骤三、将沥青加热至140℃，将矿料中的集料加热至180℃，然后将加热后的沥青加入到加热后的集料中拌和90s，最后加入矿料中的矿粉以及步骤二中所述的改性粉末，继续拌和100s，得到具有降温减排功能的改性沥青混凝土。

实施例5

本实施例具有降温减排功能的改性沥青混凝土由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青4.8份，磁铁矿粉0.8份，磁赤铁矿粉0.8份，偶联剂0.03份；所述沥青为SBS改性沥青，所述偶联剂为硅烷偶联剂DL171，所述磁铁矿粉和磁赤铁矿粉的粒径均小于0.075mm，所述矿料的级配类型为AC-13型（具体级配组成见表1）。

本实施例改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将磁铁矿粉和磁赤铁矿粉混合均匀后加入偶联剂中搅拌均匀，然后置于干燥箱中，在温度为165℃的条件下干燥2.5h，得到改性粉末；

步骤三、将沥青加热至160℃，将矿料中的矿粉加热至190℃，然后将加热后的沥青加入到加热后的集料中拌和90s，最后加入矿料中的矿粉以及步骤二中所述的改性粉末，继续拌和95s，得到具有降温减排功能的改性沥青混凝土。

实施例6

本实施例具有降温减排功能的改性沥青混凝土由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青4份，磁铁矿粉0.25份，磁赤铁矿粉0.25份，偶联剂0.01份；所述沥青为SBS改性沥青，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH650，所述磁铁矿粉和磁赤铁矿粉的粒径均小于0.075mm，所述矿料的级配类型为AC-13型（具体级配组成见表1）。

本实施例改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将磁铁矿粉和磁赤铁矿粉混合均匀后加入偶联剂中搅拌均匀，然后置于干燥箱中，在温度为180℃的条件下干燥2h，得到改性粉末；

步骤三、将沥青加热至140℃，将矿料中的集料加热至200℃，然后将加热后的沥青加入到集料中拌和90s，最后加入矿料中的矿粉以及步骤二中所述的改性粉末，继续拌和100s，得到具有降温减排功能的改性沥青混凝土。

本发明具有降温减排功能的改性沥青混凝土的性能通过以下试验进行验证。

一、路用性能试验

将本发明实施例1至6改性沥青混凝土按照JTG E20-2011“公路工程沥青及沥青混凝土试验规程”的相关规定进行高温抗车辙试验、低温抗裂试验和水稳定性试验，试验结果见表2。

表2本发明实施例1至6改性沥青混凝土的路用性能试验数据

从表2中可以看出，本发明改性沥青混凝土的动稳定度、破坏应变、残留稳定度和冻融劈裂残留强度比均满足JTG E20-2011的相关技术要求。

二、热拌减排性能试验

对本发明实施例1至6改性沥青混凝土分别进行烟浓度测试，测试温度分别为160℃和180℃，并计算其与基础沥青的沥青烟浓度相比的减排率，结果见表3。其中减排率的计算方法为：减排率=（基础沥青的沥青烟浓度-铁矿改性沥青的沥青烟浓度）÷基础沥青的沥青烟浓度×100%，基础沥青指未添加磁铁矿或磁赤铁矿的普通沥青混凝土。

表3本发明实施例1至6改性沥青混凝土的热拌减排性能试验数据

由表3可知，本发明改性沥青混凝土具有相当显著的热拌减排功能，可大幅度减少拌和以及摊铺过程中的沥青烟和有害气体的释放量。

三、降温性能试验

将本发明实施例1至6改性沥青混凝土均制成尺寸为30cm×30cm×5cm的车辙板，然后将车辙板同时放置于室外环境中，测试车辙板的表面温度，模拟沥青混凝土路面的温度变化，并与普通沥青进行性能对比，试验结果见表4。

表4本发明具有降温减排功能的改性沥青混凝土的降温性能试验数据

从表4可知，采用本发明改性沥青混凝土制备的车辙板的表面温度明显低于采用普通沥青制备的车辙板的表面温度，且降温幅度在5℃～10℃范围内，由此说明本发明改性沥青混凝土可显著降低路面温度，从而有效阻止路面高温车辙等病害形成以及由于路面热量蓄积加剧的城市“热岛效应”，延长道路使用寿命，提高道路服务质量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种具有降温减排功能的改性沥青混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青4～8份，铁矿粉0.5～2.4份，偶联剂0.01～0.05份；所述铁矿粉为磁铁矿粉或/和磁赤铁矿粉，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述矿料的级配类型为AC-13型。

2.根据权利要求1所述的一种具有降温减排功能的改性沥青混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青4～6份，铁矿粉0.8～1.6份，偶联剂0.02～0.04份。

3.根据权利要求2所述的一种具有降温减排功能的改性沥青混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青4.8份，铁矿粉0.98份，偶联剂0.03份。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种具有降温减排功能的改性沥青混凝土，其特征在于，所述沥青为基质沥青、SBS改性沥青、SBR改性沥青或天然橡胶改性沥青。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种具有降温减排功能的改性沥青混凝土，其特征在于，所述铁矿粉的粒径小于0.075mm。