CN103553443B - 一种绢云母改性沥青混凝土 - Google Patents

一种绢云母改性沥青混凝土 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种绢云母改性沥青混凝土，由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青4～7份，绢云母粉0.5～2份，偶联剂0.1～4份；所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂，所述矿料的级配类型为GAC-13型、AC-13型、AM-13级、SMA-13型、OGFC-13型或superpave型。本发明绢云母改性沥青混凝土是一种热拌沥青混凝土，能够显著降低沥青混凝土在拌和及摊铺过程中有毒气体排放的问题，大大降低了沥青烟排放，无毒、无腐蚀、稳定性好，不造成二次污染，应用广泛，适于大规模推广。

Description

一种绢云母改性沥青混凝土
技术领域
本发明属于道路沥青技术领域，具体涉及一种绢云母改性沥青混凝土。
背景技术
2013年5月国务院批准了关于，国家发展改革委会同交通运输部编制的《国家公路网规划（2013年-2030年）》，国家公路网规划方案由普通国道和国家高速公路两个路网层次构成，总规模约40万公里。鉴于沥青路面的减震、抗滑、低噪声、开放交通早、易修复等优点，大部分道路路面将采用沥青路面。然而，沥青混凝土属于资源、能源型消耗性产业，沥青混凝土在生产和摊铺过程中会产生大量的有害气体，尤其在通风不良的山区道路、隧道内，将严重的污染生态环境，并对沥青混凝土拌和站和参与摊铺人员构成极大的危害。国内外相关领域的科研人员已经针对此进行了初步的研究并取得了一些成果，典型的温拌沥青混凝土及为节能减排的代表成果，这些研究成果已在一些实体工程中应用，在降低有害气体排放方面取得了明显的成效。但是，温拌沥青混凝土的水稳定性、耐久性远不足，剥落、松散等病害层出不穷。因此，若能从热拌减排方向着手解决沥青混凝土在拌和过程的有害气体排放问题，这将在保证路面路用性能的同时，走出一条节能减排、改善环境、造福社会的新路，也是实践交通运输部提出的走“资源节约与环境友好”交通发展之路的具体体现。
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，提供一种绢云母改性沥青混凝土。该沥青混凝土能够明显降低沥青混凝土在拌和和摊铺时有害气体的排放问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种绢云母改性沥青混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青4～7份，绢云母粉0.5～2份，偶联剂0.1～4份；所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂，所述矿料的级配类型为GAC-13型、AC-13型、AM-13级、SMA型、OGFC-13型或superpave型。
上述的一种绢云母改性沥青混凝土，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，绢云母粉0.8～1.5份，偶联剂0.5～3份。
上述的一种绢云母改性沥青混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青4.9份，绢云母粉1份，偶联剂1.8份。
上述的一种绢云母改性沥青混凝土，其特征在于，所述沥青为道路石油沥青、煤沥青、SBS改性沥青、SBR改性沥青或天然橡胶改性沥青。
上述的一种绢云母改性沥青混凝土，其特征在于，所述绢云母粉的粒径小于0.075mm。
所述重量份可以为克、两、斤、公斤、吨等重量计量单位。
本发明绢云母改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将绢云母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、将矿料中的矿粉和步骤一中所述改性粉末混合均匀，得到混合粉末；
步骤三、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，最后加入步骤二中所述混合粉末，继续拌和90s～100s，得到绢云母改性沥青混凝土。
本发明绢云母改性沥青混凝土的另一种制备方法包括以下步骤：
步骤一、将绢云母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℃，然后将步骤一中所述改性粉末加入到加热后的沥青中拌和90s；
步骤三、将矿料中的集料加热至180℃～200℃，然后将步骤二中拌和有改性粉末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，继续拌和90s～100s，得到绢云母改性沥青混凝土。
本发明绢云母改性沥青混凝土的施工方法包括以下步骤：
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，然后撒布乳化沥青；
步骤二、将本发明绢云母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、将本发明绢云母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、绢云母改性沥青混凝土可以有效地减少沥青混凝土在拌和和施工过程中有害气体的排放，尤其是可以降低沥青烟的排放浓度，并具有一定的阻燃抑烟效果。绢云母为天然无机矿物，并且矿物资源丰富，具有保护环境的作用。
2、绢云母可以采用多种添加方式进行沥青混凝土的拌和加工，绢云母改性沥青混凝土可按照常规的施工方法进行道路铺筑。
3、本发明绢云母改性沥青混凝土属于低碳环保类沥青混凝土，无毒、无腐蚀、稳定性好，高温下不产生有毒气体，在燃烧时不会产生卤化氢等对人体有害的气体，因此不造成二次污染；可持续使用，重复利用率较高，并且价格低廉，来源及应用广泛。
4、绢云母是一种富有孔隙且具有层状结构的硅酸盐矿物，在拌和和摊铺时，沥青受热产生沥青烟，由于绢云母具有吸附性能，能够吸附沥青烟减少有害气体的排放，同时绢云母机械性能良好，抗紫外性能强，能够减缓沥青路面老化。
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
本实施例绢云母改性沥青混凝土，由以下重量份的原料制成：矿料100份，绢云母粉1份，沥青4.9份，偶联剂1.8份；所述沥青为SBS改性沥青，所述绢云母粉的粒径小于0.075mm，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550，所述矿料的级配类型为GAC-13型（具体级配组成见表1）。
表1GAC-13型级配组成
本实施例绢云母改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将绢云母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；
步骤二、矿料中的矿粉和步骤一中所述改性粉末混合均匀，得到混合粉末；
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，最后加入步骤二中所述混合粉末，继续拌和90s，得到绢云母改性沥青混凝土。
实施例2
本实施例绢云母改性沥青混凝土，由以下重量份的原料制成：矿料100份，绢云母粉0.5份，沥青4份，偶联剂0.1份；所述沥青为SBR改性沥青，所述绢云母粉的粒径小于0.075mm，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560，所述矿料的级配类型为AC-13型（具体级配组成见表2）。
表2AC-13型级配组成
本实施例绢云母改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将绢云母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2h，得到改性粉末；
步骤二、将矿料中的矿粉和步骤一中所述改性粉末混合均匀，得到混合粉末；
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，最后加入步骤二中所述混合粉末，继续拌和100s，得到绢云母改性沥青混凝土。
实施例3
本实施例绢云母改性沥青混凝土，由以下重量份的原料制成：矿料100份，绢云母粉1.5份，沥青6份，偶联剂0.5份；所述沥青为天然橡胶改性沥青，所述绢云母粉的粒径小于0.075mm，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂TMC201，所述矿料的级配类型为AM-13型（具体级配组成见表3）。
表3AM-13型级配组成
本实施例绢云母改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将绢云母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；
步骤二、将矿料中的矿粉和步骤一中所述改性粉末混合均匀，得到混合粉末；
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，最后加入步骤二中所述混合粉末，继续拌和100s，得到绢云母改性沥青混凝土。
实施例4
本实施例绢云母改性沥青混凝土，由以下重量份的原料制成：矿料100份，绢云母粉2份，沥青7份，偶联剂4份；所述沥青为道路石油沥青，所述绢云母粉的粒径小于0.075mm，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂TMC201，所述矿料的级配类型为SMA-13型（具体级配组成见表4）。
表4SMA-13型级配组成
本实施例绢云母改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将绢云母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2h，得到改性粉末；
步骤二、将沥青加热至140℃，然后将步骤一中所述改性粉末加入到加热后的沥青中拌和90s；
步骤三、将矿料中的集料加热至180℃，然后将步骤二中拌和有改性粉末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，继续拌和90s，得到绢云母改性沥青混凝土。
实施例5
本实施例绢云母改性沥青混凝土，由以下重量份的原料制成：矿料100份，绢云母粉0.8份，沥青4份，偶联剂3份；所述沥青为SBS改性沥青，所述绢云母粉的粒径小于0.075mm，所述偶联剂为铝酸酯偶联剂，所述矿料的级配类型为OGFC-13型（具体级配组成见表5）。
表5OGFC-13型级配组成
本实施例绢云母改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将绢云母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2h，得到改性粉末；
步骤二、将沥青加热至140℃，然后将步骤一中所述改性粉末加入到加热后的沥青中拌和90s；
步骤三、将矿料中的集料加热至200℃，然后将步骤二中拌和有改性粉末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，继续拌和100s，得到绢云母改性沥青混凝土。
实施例6
本实施例绢云母改性沥青混凝土，由以下重量份的原料制成：矿料100份，绢云母粉0.8份，沥青4份，偶联剂3份；所述沥青为煤沥青，所述绢云母粉的粒径小于0.075mm，所述偶联剂为硅烷偶联DL602，所述矿料的级配类型为superpave型（具体级配组成见表6）。
表6superpave型级配组成
本实施例绢云母改性沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将绢云母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；
步骤二、将沥青加热至170℃，然后将步骤一中所述改性粉末加入到加热后的沥青中拌和90s；
步骤三、将矿料中的集料加热至200℃，然后将步骤二中拌和有改性粉末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，继续拌和100s，得到绢云母改性沥青混凝土。
按照交通部部颁标准JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的相关技术要求，对本发明实施例1至6绢云母改性沥青混凝土的性能通过以下试验进行验证。
一、高温稳定性
本发明实施例1至6绢云母改性沥青混凝土的高温稳定性数据见表7。
表7本发明实施例1至6绢云母改性沥青混凝土的高温稳定性数据
实施例 d1 d2 DS(次/mm)
1 1.196 1.269 8630
2 1.279 1.392 5575
3 1.986 2.095 5779
4 1.457 1.572 5478
5 1.397 1.498 6237
6 1.267 1.486 6334
从表7可以明显看出，本发明绢云母改性沥青混凝土具有较好的高温稳定性，远满足《沥青路面施工技术规范》对沥青混凝土高温稳定性的要求。
二、低温抗裂性
本发明实施例1至6绢云母改性沥青混凝土的低温抗裂性数据见表8。
表8本发明实施例1至6绢云母改性沥青混凝土的低温抗裂性数据
从表8可以明显看出，本发明绢云母改性沥青混凝土具有较好的低温抗裂性，远满足规范对沥青路面耐久性的要求。
三、水稳性
本发明实施例1至6绢云母改性沥青混凝土的水稳性数据见表9。
表9本发明实施例1至6绢云母改性沥青混凝土的水稳性数据
实施例 MS(%) TSR(%)
1 98.78 90.95
2 91.07 95.37
3 94.98 96.80
4 96.76 97.06
5 98.40 93.96
6 98.85 65.23
从表9可以明显看出，本发明绢云母改性沥青混凝土具有较好的低温抗裂性，远满足《沥青路面施工技术规范》中水稳定性MS大于80%和TSR大于75%的耐久性的要求。
四、热拌减排性能
按照HJ-T-45-1999《固定源沥青烟测定方法》的相关要求，在本发明实施例1至6改性沥青混凝土拌和时进行沥青烟测试，采用尾气分析仪对改性沥青混凝土拌和时的CO、NOx等进行检测，测试数据见表10。
表10本发明实施例1至6绢云母改性沥青混凝土的减排数据
从表10可以明显看出，本发明绢云母改性沥青混凝土具有明显的热拌减排效果，尤其是对沥青烟排放浓度具有较好的控制。
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 (4)

1.一种绢云母改性沥青混凝土，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，绢云母粉0.8～1.5份，偶联剂0.5～3份；所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂，所述矿料的级配类型为GAC-13型、AC-13型、AM-13级、SMA-13型、OGFC-13型或superpave型。
2.根据权利要求1所述的一种绢云母改性沥青混凝土，其特征在于，由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青4.9份，绢云母粉1份，偶联剂1.8份。
3.根据权利要求1或2所述的一种绢云母改性沥青混凝土，其特征在于，所述沥青为道路石油沥青、煤沥青、SBS改性沥青、SBR改性沥青或天然橡胶改性沥青。
4.根据权利要求1或2所述的一种绢云母改性沥青混凝土，其特征在于，所述绢云母粉的粒径小于0.075mm。
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