CN104591604B - 一种用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土，以重量百份数计，包括以下组分：集料82％～88％，矿粉4％～5％，沥青3％～6％，木质素纤维0.2％～0.4％，硅化铁1.72％～2.7％，红柱石1.83％～2.3％，麟凤兰磨细粉1.22％～1.3％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物0.01％～0.1％，硼酸酯0.02％～0.2％，原料质量百分比之和为100％。本发明所属的沥青混合料原材料来源广泛，成本低廉，制备工艺简单，可广泛用于道路抗滑磨耗层的铺筑，有效提升道路表面功能。在保证沥青混凝土的抗滑耐磨耗的基础上，提高稳定性和对环境污染物的吸附性能。

Description

一种用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土及应用

技术领域

本发明属于道路工程领域，涉及沥青混凝土，具体涉及一种用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土及应用。

背景技术

我国的高等级公路大多采用半刚性基层沥青路面结构，沥青面层并不为主要承重层，而主要起到功能层作用。经济的快速进步有效带动了交通事业的高速发展，在此影响下，重交通和重载现象日趋严重，沥青路面的各种表面功能(抗滑、抗噪、平整度等)衰减很快，直接影响到汽车的行驶安全和舒适性，表面功能的衰减是沥青路面病害的一种形式。随着科技的进步和人们要求的提高，道路作用已不仅仅体现为其的通达功能，针对综合多功能的路面道路系统研究成为大家关注的重点。道路表面功能作为多功能路面的一部分，体现着人文道路、绿色道路的思想，是对沥青路面更高的要求，是未来发展的趋势。采用超薄沥青混凝土面层是一种延长路面寿命、改善行驶质量、校正表面缺陷、提高安全特性(包括提高抗滑与排水)、减小噪音、增加路面强度等路面功能的有效措施。因此，应对此进行深入研究，开发出可有效提高道路表面功能的用于面层抗滑磨耗层铺筑的沥青混合料。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土，在保证沥青混凝土的抗滑耐磨耗的基础上，提高稳定性和对环境污染物的吸附性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土，包括以下组分：集料、矿粉、沥青和木质素纤维，所述的用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土还包括以下组分：硅化铁、红柱石、麟凤兰磨细粉和丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物和硼酸酯。

优选的，用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土，以重量百份数计，包括以下组分：集料82％～88％，矿粉4％～5％，沥青3％～6％，木质素纤维0.2％～0.4％，硅化铁1.72％～2.7％，红柱石1.83％～2.3％，麟凤兰磨细粉1.22％～1.3％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物0.01％～0.1％，硼酸酯0.02％～0.2％，原料质量百分比之和为100％。

更优选的，用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土，以重量百份数计，包括以下组分：集料83％～86％，矿粉4％～4.8％，沥青4.75％～5.7％，木质素纤维0.2％～0.3％，硅化铁1.8％～2.5％，红柱石1.9％～2.2％，麟凤兰磨细粉1.25％～1.3％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物0.05％～0.08％，硼酸酯0.05％～0.12％，原料质量百分比之和为100％。

最优选的，用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土，以重量百份数计，包括以下组分：集料84％，矿粉4.5％，沥青5.54％，木质素纤维0.3％，硅化铁2.2％，红柱石2.0％，麟凤兰磨细粉1.3％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物0.06％，硼酸酯0.1％。

如上所述的用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土用于依照OGFC或者SMA级配类型用于道路表面抗滑磨耗层的铺筑的应用。

本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明所属的沥青混合料原材料来源广泛，成本低廉，制备工艺简单，可广泛用于道路抗滑磨耗层的铺筑，有效提升道路表面功能。在保证沥青混凝土的抗滑耐磨耗的基础上，提高稳定性和对环境污染物的吸附性能。

以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

本发明的用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土中主要添加有硅化铁、红柱石、麟凤兰磨细粉和丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物和硼酸酯。各个组分之间协同作用在保证沥青混凝土的抗滑耐磨耗的基础上，提高稳定性和对环境污染物的吸附性能。

硅化铁硬度大、耐磨性好，破碎后颗粒级配组成优良，棱角性好，具有极强的锁结力，优于大部分天然砂石；其特有的压缩孔隙结构使其成为一种较为密实的材料，同时大幅度提升了其与沥青的粘附性，该沥青混凝土具有良好的防滑性和耐磨耗性，且较易压实。

硅化铁为性能优良的热电性材料，路面垂直方向竖向温差作用下可将热能转化为电能，可有效提高混合料高温稳定性，同时结合红柱石的多孔隙结构，可对空气中的污染气体起到一定的吸附作用。

麟凤兰磨细粉硬度大，耐高温耐高压，有效增强混合料耐磨性的同时可有效结合大气中雾霾天气产生的元凶氨气，有效抑制空气中颗粒物浓度。

丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物、硼酸酯可有效提高粉末的分散性及与沥青混凝土之间的相容性，增强混合料整体的稳定性。

材料规格为：集料的粒径在0.075～19mm范围内；硅化铁细度控制在4～8目，红柱石、麟凤兰磨细粉细度控制在200～2000目范围内；矿粉为粒径小于0.075mm的粉末。集料为石灰岩集料，矿粉为石灰岩矿粉，沥青采用SBS改性沥青。

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

实施例1：

本实施例给出一种用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土，以重量份数计，包括以下组分：石灰岩集料82％，石灰岩矿粉5％，SBS改性沥青6％，木质素纤维0.4％，硅化铁2.7％，红柱石2.3％，麟凤兰磨细粉1.3％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物0.1％，硼酸酯0.2％。

本实施例用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土的制备方法为：

将硅化铁粉碎后过筛，将其细度控制在4～8目，备用；将红柱石、麟凤兰各自磨成细粉，使得红柱石、麟凤兰磨细粉的细度控制在200目～2000目，备用；

依照上述配方称取红柱石、麟凤兰磨细粉，然后将其混合均匀，得到混合粉末；依照上述配方称取丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物和硼酸酯混合均均，然后与上述混合粉末进行二次混合。将完全混合的粉末浸泡于无水乙醇中混合均匀，然后置于温度为180℃～200℃的烘箱中烘干，自然冷却后备用；

将按照配方比例称重后的硅化铁与集料共同加热到160℃～180℃，同时加入按照质量百分比称重的木质素纤维干拌20～40s，然后按照配方用量加入加热到160℃～175℃左右的沥青湿拌80～100s，完成后按照配方用量同时加入矿粉和上述的烘干粉末湿拌80～100s，制备得到所述的沥青混凝土。

应用时将拌和完毕的沥青混凝土运输到施工现场，利用摊铺机进行摊铺、碾压。

本实施例的沥青混凝土用于依照OGFC级配类型铺筑于道路的表面作为提升道路表面功能的抗滑磨耗层。

本实施例的道路改性沥青的具体试验结果见性能测试。

实施例2：

本实施例给出一种用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土，以重量份数计，包括以下组分：石灰岩集料88％，石灰岩矿粉4％，SBS改性沥青3％，木质素纤维0.2％，硅化铁1.72％，红柱石1.83％，麟凤兰磨细粉1.22％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物0.01％，硼酸酯0.02％。

本实施例的沥青混凝土用于依照OGFC级配类型铺筑于道路的表面作为提升道路表面功能的抗滑磨耗层。

本实施例用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土的制备方法与实施例1相同。

本实施例的道路改性沥青的具体试验结果见性能测试。

实施例3：

本实施例给出一种用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土，以重量份数计，包括以下组分：石灰岩集料84％，石灰岩矿粉4.5％，SBS改性沥青5.54％，木质素纤维0.3％，硅化铁2.2％，红柱石2.0％，麟凤兰磨细粉1.3％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物0.06％，硼酸酯0.1％。

本实施例的沥青混凝土用于依照OGFC级配类型铺筑于道路的表面作为提升道路表面功能的抗滑磨耗层。

本实施例用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土的制备方法与实施例1相同。

本实施例的道路改性沥青的具体试验结果见性能测试。

实施例4：

本实施例给出一种用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土配方与实施例3相同。

本实施例的沥青混凝土用于依照SMA级配类型铺筑于道路的表面作为提升道路表面功能的抗滑磨耗层。

本实施例用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土的制备方法与实施例1相同。

本实施例的道路改性沥青的具体试验结果见性能测试。

对比例1：

本对比例给出一种普通的表面沥青混凝土，以重量份数计，包括以下组分：石灰岩集料88％，石灰岩矿粉6.4％，SBS改性沥青5.3％，木质素纤维0.3％。

本对比例的沥青混凝土用于依照OGFC级配类型铺筑于道路的表面作为提升道路表面功能的抗滑磨耗层。

本对比例的道路改性沥青的具体试验结果见性能测试。

对比例2：

本对比例给出一种普通的表面沥青混凝土，与对比例1相同。

本实施例的沥青混凝土用于依照SMA级配类型铺筑于道路的表面作为提升道路表面功能的抗滑磨耗层。

本对比例的道路改性沥青的具体试验结果见性能测试。

性能测试：

为了验证上述实施例的性能，将上述实施例与对比例中的沥青混凝土按照各自要求分别制备车辙板试件，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)进行道路相关性能试验，试验所采用的各类型混凝土级配如表1～2所示。

表1OGFC-13型沥青混凝土矿料合成级配

表2SMA-13型沥青混凝土矿料合成级配

(1)高温稳定性：

按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)进行高温性能试验测试，结果如表3所示：

表3混凝土高温性能测试结果

从表3可以明显看出，该沥青混凝土具有较好的高温稳定性，远满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)对沥青混凝土高温稳定性的要求，同时相比普通沥青混凝土而言，高温性能有了较大提升，可有效提升道路高温稳定性。

(2)水稳性：

按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)进行水稳性能测试，结果如表4所示。

表4沥青混凝土水稳性能测试结果

从表4可以明显看出，该沥青混凝土具有较好的低温抗裂性，远满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中水稳定性MS大于80％和TSR大于75％的耐久性的要求，相较普通沥青混凝土而言，低温性能提升明显。

(3)抗滑性能试验

实验采用摆式摩擦系数测定仪测定成型车辙板试件表面的摩擦系数，测五个点取其平均值，记录实验结果表5所示：

表5沥青混凝土抗滑性能测试结果

从表5中可以看出，该沥青混凝土具有较好的抗滑性能，远满足《公路沥青路面设计规范》(JTGD50-2006)中BPN系数大于55的要求，同时相较对比例中的普通路面而言，抗滑性能有了明显提升。

(4)耐磨耗性试验

采用室内小型加速加载实验设备对抗滑磨耗层的耐磨耗性能进行试验检测，通过模拟车辆轮胎对车辙板的磨耗，测定车辙板单位面积质量损失率，以表征混合料的耐磨耗性能，实验结果如表6所示：

表6沥青混凝土耐磨耗性能测试结果

从表6中可以看出，该沥青混凝土耐磨耗性能出色，较对比例中普通沥青混合料相比，单位面积质量损失率有较明显降低，该沥青混凝土耐磨耗性能有明显提升。

(5)路面吸附净化PM2.5颗粒及污染气体的试验：

在进行路面相关性能试验时，发现该种类型混合料具备一定的净化空气功效，因此对其实施相关性能试验。将制备成型的的沥青混凝土车辙板试件放置于密闭的环境箱中，通入汽车尾气，汽车尾气主要污染成分及其相关浓度值表见表7：

表7汽车尾气主要污染成分及其初始平均浓度

污染物	单位	浓度
			NO2	ppm	600
PM2.5	μg/m3	280

经过一段时间后，采用上海何亦仪器仪表有限公司生产的HPC501汽车尾气排气分析仪对密闭环境箱中汽车尾气的主要空气污染物浓度进行测定，同时采用北京艾然科技有限公司生产的AR-531手持式PM2.5颗粒物浓度测定仪对汽车尾气中的PM2.5颗粒浓度进行测定，计算相关污染物的净化率以评定本发明的沥青混凝土对PM2.5颗粒及汽车尾气的吸附净化效果，并与对比例中的普通沥青混凝土进行性能对比，分析本发明的沥青混凝土吸附净化PM2.5颗粒及其污染气体的功效，试验结果如表8所示。

表8路面吸附净化PM2.5颗粒及污染气体试验

从表8可以明显看出，采用OGFC级配类型制备的该沥青混凝土对尾气中污染成分和PM2.5颗粒的吸附净化效果较佳，采用SMA级配类型制备的沥青混凝土效果次之，但是与普通沥青混凝土相比，该种沥青混凝土对空气中污染成分及PM2.5颗粒具备一定的吸附净化效果。

Claims (4)

1.一种用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土，其特征在于：以重量百份数计，包括以下组分：集料82％～88％，矿粉4％～5％，沥青3％～6％，木质素纤维0.2％～0.4％，硅化铁1.72％～2.7％，红柱石1.83％～2.3％，麟凤兰磨细粉1.22％～1.3％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物0.01％～0.1％，硼酸酯0.02％～0.2％，原料质量百分比之和为100％。

2.如权利要求1所述的用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土，其特征在于：以重量百份数计，包括以下组分：集料83％～86％，矿粉4％～4.8％，沥青4.75％～5.7％，木质素纤维0.2％～0.3％，硅化铁1.8％～2.5％，红柱石1.9％～2.2％，麟凤兰磨细粉1.25％～1.3％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物0.05％～0.08％，硼酸酯0.05％～0.12％，原料质量百分比之和为100％。

3.如权利要求1所述的用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土，其特征在于：以重量百份数计，包括以下组分：集料84％，矿粉4.5％，沥青5.54％，木质素纤维0.3％，硅化铁2.2％，红柱石2.0％，麟凤兰磨细粉1.3％，丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐共聚物0.06％，硼酸酯0.1％。

4.权利要求1至3任一权利要求所述的用于铺筑道路抗滑磨耗层沥青混凝土用于依照OGFC或者SMA级配类型用于道路表面抗滑磨耗层的铺筑的应用。