CN104761191A - 一种有机复合温拌沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

一种有机复合温拌沥青混合料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机复合温拌沥青混合料，按质量百分比由以下组分制成：沥青4-6%；集料90-92%；矿粉1-2%；无机填料1-2%；有机复合温拌剂0.1-0.2%；其中，该有机复合温拌剂包括乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺和乙撑双油酸酰胺的一种或几种。本发明的有机复合温拌沥青混合料显著地降低了温拌沥青混合料的拌合及压实温度，大大节约了能源，减少了废气的排放，同时有效保证温拌沥青混合料的高温性能及水稳定性等路用性能指标接近或优于常规沥青混合料，满足实际工程规范要求。本发明的有机复合温拌沥青混合料具有组分较少，制备工艺简单及成本较低等特点。本发明还提供一种有机复合温拌沥青混合料的制备方法。

Description

一种有机复合温拌沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路工程沥青技术领域，特别是涉及一种有机复合温拌沥青混合料及其制备方法。 
背景技术
目前，温拌沥青混合料在道路工程建设中得到越来越广泛的应用。温拌沥青混合料是拌合温度介于热拌沥青混合料（160～180℃）和冷拌沥青混合料（10～40℃）之间，性能接近热拌沥青混合料的节能环保型沥青混合料。温拌沥青混合料与传统的热拌沥青混合料相比，其拌和与压实温度相对较低,能源消耗和废气排放相对较小，并具有较好的路用性能，是一种新型的节能环保型道路材料，具有十分广阔的应用前景。 
在现有的温拌沥青混合料技术中，现有的常规温拌沥青混合料存在着组分复杂、制备过程繁琐及成熟技术多为进口产品而导致成本偏高等问题。同时，现有的温拌沥青混合料技术虽然降低了沥青的拌合温度，但同时沥青混合料的其他各项技术指标比如高温性能及水稳定性也可能相对降低，对沥青混合料的路用性能会带来不利的影响。 
发明内容
本发明主要解决的技术问题是克服现有温拌沥青存在的上述问题，提供一种有机复合温拌沥青混合料，能够有效降低温拌沥青混合料的温拌温度和成型温度，同时保证其高温性能及水稳定性等技术指标达到沥青路用性能要求，而且制备工艺简单，成本较低。 
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：一种有机复合温拌沥青混合料，按质量百分比由以下组分制成：沥青4-6%；集料90-92%；矿粉1-2%；无机填料1-2%；有机复合温拌剂0.1-0.2%；其 中，所述有机复合温拌剂包括乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺和乙撑双油酸酰胺的一种或几种。 
优选地，所述沥青为石油系基质沥青或改性沥青。 
优选地，所述无机填料为水泥和消石灰的一种或两种。 
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：一种上述有机复合温拌沥青混合料的制备方法，包括如下步骤： 
（1）将加热至135-145℃的集料按比例放入拌合缸内； 
（2）将加热至140-150℃的石油沥青按比例加入所述拌合缸内，同时将有机复合温拌剂铺撒所述石油沥青表面进行机械拌合，拌合时间为50-60s； 
（3）将矿粉和无机填料按比例加入所述拌合缸内进行机械拌合，拌合时间为50-60s； 
（4）将步骤（3）所得的混合料出缸，即得有机复合温拌沥青混合料。 
优选地，在上述步骤（2）中所述石油沥青与所述集料的拌合温度控制在130-140℃。 
优选地，在上述步骤（4）中所述混合料的出缸温度控制在125-135℃。 
优选地，所述制备方法进一步包括如下步骤： 
（5）将步骤（4）所得的有机复合温拌沥青混合料进行压实成型，压实温度控制在120-130℃。 
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的有机复合温拌沥青混合料将常见的有机活性剂合理复配作为改性温拌剂，将复配合成后的改性温拌剂与石油沥青、集料、矿粉及无机填料在较低的温度下拌合并压实制成沥青混合料，显著地降低了温拌沥青混合料的拌合及压实温度，大大节约了能源，减少了废气的排放，同时有效保证温拌沥青混合料的高温性能及水稳定性等路用性能指标接近或优于常规沥青混合料，满足实际工程规范要求。本发明的有机复合温拌沥青混合料具有组分较少，制备工艺简单及成本较低等特点，适用于制备各种级配类 型的沥青混合料。 
具体实施方式
一种有机复合温拌沥青混合料，按质量百分比由以下组分制成：沥青4-6%；集料90-92%；矿粉1-2%；无机填料1-2%；有机复合温拌剂0.1-0.2%；其中，沥青为石油系基质沥青或改性沥青；集料是不同粒径矿物颗粒组成的混合料；无机填料为水泥和消石灰的一种或两种；有机复合温拌剂包括乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺和乙撑双油酸酰胺的一种或几种。 
本发明中的有机复合温拌剂为熔点在140℃左右的固体物质，当温度高于140℃以上时上述物质均以液态形式存在，大量液体的存在必然会使温拌沥青的粘度降低，另外，有机复合温拌剂中含有大量的-C=O、-OH、-NH基团，它们能与温拌沥青中的-OH、-NH2等官能团形成氢键，而有机复合温拌剂的非极性长链结构伸展在外延，由于非极性结构的相互排斥作用，有机复合温拌剂的加入对温拌沥青中沥青质或胶质起分散作用，从而可以降低温拌沥青的粘度，同时由于存在胺的成分，有机复合温拌剂还可以改善温拌沥青的表面张力和抗剥落性能，从而可以改善温拌沥青的流动性能及粘附性能，也就相应提高了温拌沥青的高温性能。 
本发明还提供了上述有机复合温拌沥青混合料的制备方法，包括如下步骤： 
（1）将加热至135-145℃的集料按比例放入拌合缸； 
（2）将加热至140-150℃的石油沥青按比例加入拌合缸内，同时将有机复合温拌剂铺撒石油沥青表面进行机械拌合，拌合时间为50-60s；其中，石油沥青与集料的拌合温度控制在130-140℃； 
（3）将矿粉和无机填料按比例加入拌合缸内进行机械拌合，拌合时间为50-60s； 
（4）将步骤（3）所得的混合料出缸，出缸温度控制在125-135℃，即得有机复合温拌沥青混合料； 
（5）将步骤（4）所得的有机复合温拌沥青混合料进行压实成型，压实温度控制在120-130℃。 
下列通过给出的本发明的具体实施例及对比例将进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。 
在本发明实施例及对比例中所使用的基质沥青均为石油沥青，品级符合交通部颁布的公路沥青路面施工技术规范对道路沥青的技术要求，实施例中使用的集料级配为AC-13，有机复合温拌沥青混合料组成配合比如表1所示： 
表1 
筛孔尺寸(mm) 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
级配范围(%) 100 90-100 68-85 38-68 24-50 15-38 10-28 7-20 5-15 4-8
拌合及成型工艺试验、空隙率试验、马歇尔残留稳定度试验冻融裂强比试验及车辙动稳定度试验等试验测试方法均采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）所规定的标准。 
实施例1： 
（1）将10058g的集料加热至145℃并按比例放入拌合缸内； 
（2）将477g的石油沥青加热至150℃并按比例加入上述拌合缸内，同时将15g有机复合温拌剂（硬脂酸酰胺：油酸酰胺=4:1）铺撒上述石油沥青表面进行机械拌合，拌合时间为50s，拌合温度控制在140℃； 
（3）将155g的矿粉和155g的消石灰按比例加入上述拌合缸内进行机械拌合，拌合时间为50s； 
（4）将步骤（3）所得的混合料出缸，出缸温度控制在135℃，即得有机复合温拌沥青混合料； 
（5）将步骤（4）所得的有机复合温拌沥青混合料进行压实成型，压实温度控制在130℃。 
所得有机复合温拌沥青混合料的具体技术指标如表2、表3、表4及表5所示。 
实施例2： 
（1）将10065g的集料加热至145℃并按比例放入拌合缸内； 
（2）将478g的石油沥青加热至140℃并按比例加入上述拌合缸内，同时将20g有机复合温拌剂(乙撑双硬脂酰胺:乙撑双油酸酰胺=3:2)铺撒上述石油沥青表面进行机械拌合，拌合时间为50s，拌合温度控制在135℃； 
（3）将158g的矿粉和158g的消石灰按比例加入上述拌合缸内进行机械拌合，拌合时间为60s； 
（4）将步骤（3）所得的混合料出缸，出缸温度控制在130℃，即得有机复合温拌沥青混合料； 
（5）将步骤（4）所得的有机复合温拌沥青混合料进行压实成型，压实温度控制在125℃。 
所得有机复合温拌沥青混合料的具体技术指标如表2、表3、表4及表5所示。 
实施例3： 
（1）将10056g的集料加热至145℃并按比例放入拌合缸内； 
（2）将480g的石油沥青加热至145℃并按比例加入上述拌合缸内，同时将20g有机复合温拌剂（乙撑双硬脂酰胺：油酸酰胺=4:1）铺撒上述石油沥青表面进行机械拌合，拌合时间为60s，拌合温度控制在135℃； 
（3）将235g的矿粉和80g的消石灰按比例加入上述拌合缸内进行机械拌合，拌合时间为60s； 
（4）将步骤（3）所得的混合料出缸，出缸温度控制在130℃，即得有机复合温拌沥青混合料； 
（5）将步骤（4）所得的有机复合温拌沥青混合料进行压实成型，压实温度控制在125℃。 
所得有机复合温拌沥青混合料的具体技术指标如表2、表3、表4及表5所示。 
实施例4： 
（1）将10052g的集料加热至140℃并按比例放入拌合缸内； 
（2）将475g的石油沥青加热至145℃并按比例加入上述拌合缸内，同时将22g有机复合温拌剂（乙撑双硬脂酰胺：硬脂酸酰胺：油酸酰胺=3:1:1）铺撒上述石油沥青表面进行机械拌合，拌合时间为60s，拌合温度控制在130℃； 
（3）将155g的矿粉和155g的消石灰按比例加入上述拌合缸内进行机械拌合，拌合时间为60s； 
（4）将步骤（3）所得的混合料出缸，出缸温度控制在125℃，即得有机复合温拌沥青混合料； 
（5）将步骤（4）所得的有机复合温拌沥青混合料进行压实成型，压实温度控制在120℃。 
所得有机复合温拌沥青混合料的具体技术指标如表2、表3、表4及表5所示。 
实施例5： 
（1）将10031g的集料加热至140℃并按比例放入拌合缸内； 
（2）将485g的石油沥青加热至145℃并按比例加入上述拌合缸内，同时将20g有机复合温拌剂（乙撑双硬脂酰胺：硬脂酸酰胺=5:5）铺撒上述石油沥青表面进行机械拌合，拌合时间T1为50s，拌合温度控制在130℃； 
（3）将211g的矿粉和211g的水泥按比例加入上述拌合缸内进行机械拌合，拌合时间T2为60s； 
（4）将步骤（3）所得的混合料出缸，出缸温度控制在125℃，即得有机复合温拌沥青混合料； 
（5）将步骤（4）所得的有机复合温拌沥青混合料进行压实成型，压实温度控制在120℃。 
所得有机复合温拌沥青混合料的具体技术指标如表2、表3、表4及表5所示。 
实施例6： 
（1）将10067g的集料加热至145℃并按比例放入拌合缸内； 
（2）将528g的石油沥青加热至150℃并按比例加入上述拌合缸内， 同时将20g有机复合温拌剂（乙撑双硬脂酰胺：硬脂酸酰胺=4:1）铺撒上述石油沥青表面进行机械拌合，拌合时间为60s，拌合温度控制在135℃； 
（3）将160g的矿粉、80g的水泥和80g的消石灰按比例加入上述拌合缸内进行机械拌合，拌合时间为60s； 
（4）将步骤（3）所得的混合料出缸，出缸温度控制在130℃，即得有机复合温拌沥青混合料； 
（5）将步骤（4）所得的有机复合温拌沥青混合料进行压实成型，压实温度控制在125℃。 
所得有机复合温拌沥青混合料的具体技术指标如表2、表3、表4及表5所示。 
空白例： 
（1）将10050g的集料加热至170℃并按比例放入拌合缸内； 
（2）将480g的石油沥青加热至160℃并按比例加入上述拌合缸内进行机械搅拌，搅拌时间为60s，拌合温度为165℃； 
（3）将155g的矿粉和155g的消石灰按比例加入上述拌合缸内进行机械拌合，拌合时间为60s； 
（4）将步骤（3）所得的混合料出缸，出缸温度控制在160℃，即得有机复合温拌沥青混合料； 
（5）将步骤（4）所得的有机复合温拌沥青混合料进行压实成型，压实温度控制在155℃。 
所得有机复合温拌沥青混合料的具体技术指标如表2、表3、表4及表5所示。 
拌合及成型工艺试验及空隙率试验见表:2及表3：表2 
组别 集料加热温度（℃） 拌合温度（℃） 成型温度（℃）
空白 170 165 155
实施例1 145 140 130
实施例2 145 135 125
实施例3 145 135 125
实施例4 140 130 120
实施例5 140 130 120
实施例6 145 135 125
表3 
组别 空隙率（%）
空白 4.5
实施例1 4.8
实施例2 4.6
实施例3 4.5
实施例4 4.6
实施例5 4.4
实施例6 4.5
注：表2及表3中空白实例为本发明的实施例中所使用的道路用石油系沥青的普通热拌石油沥青混合料。 
从表2及表3中可以看出，与空白例对比，实施例1-6的有机复合温拌沥青混合料的空隙率与空白例热拌沥青混合料的空隙率相当，故在达到相同的压实效果前提下，本发明的有机复合温拌沥青混合料能显著降低沥青与石料拌合温度及成型温度，降温幅度约25-35℃。 
马歇尔残留稳定度试验和冻融劈裂强度比试验见表4: 
表4 
车辙动稳定度试验见表5： 
表5 
组别 动稳定度(次/mm)
空白 1105
实施例1 2263
实施例2 2578
实施例3 2489
实施例4 3052
实施例5 2748
实施例6 2635
从表4和表5可以看出，该温拌沥青混合料经马歇尔残留稳定度试验、冻融劈裂强比试验及车辙动稳定度试验，所得的各项数据指标都符合规范《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004），具有较好的水稳定性和车辙动稳定度。 
本发明的有机复合温拌沥青混合料将常见的有机活性剂合理复配作为改性温拌剂，将复配合成后的改性温拌剂与石油沥青、集料、矿粉及无机填料在较低的温度下拌合并压实制成沥青混合料，显著地降低了温拌沥青混合料的拌合及压实温度，大大节约了能源，减少了废气的排放，同时有效保证温拌沥青混合料的高温性能及水稳定性等路用性能指标接近或优于常规沥青混合料，满足实际工程规范要求。本发明的有机复合温拌沥青混合料具有组分较少，制备工艺简单及成本较低等特点，适用于制备各种级配类型的沥青混合料。 
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。 

Claims (7)

1.一种有机复合温拌沥青混合料，其特征在于，按质量百分比由以下组分制成：
沥青  4-6%；
集料  90-92%；
矿粉  1-2%；
无机填料  1-2%；
有机复合温拌剂0.1-0.2%；
其中，所述有机复合温拌剂包括乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺和乙撑双油酸酰胺的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的有机复合温拌沥青混合料，其特征在于，所述沥青为石油系基质沥青或改性沥青。
3.根据权利要求1所述的有机复合温拌沥青混合料，其特征在于，所述无机填料为水泥和消石灰的一种或两种。
4.一种如权利要求1-3任意一项所述的有机复合温拌沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将加热至135-145℃的集料按比例放入拌合缸内；
（2）将加热至140-150℃的石油沥青按比例加入所述拌合缸内，同时将有机复合温拌剂铺撒所述石油沥青表面进行机械拌合，拌合时间为50-60s；
（3）将矿粉和无机填料按比例加入所述拌合缸内进行机械拌合，拌合时间为50-60s；
（4）将步骤（3）所得的混合料出缸，即得有机复合温拌沥青混合料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在上述步骤（2）中所述石油沥青与所述集料的拌合温度控制在130-140℃。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在上述步骤（4）中所述混合料的出缸温度控制在125-135℃。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法进一步包括如下步骤：
（5）将步骤（4）所得的有机复合温拌沥青混合料进行压实成型，压实温度控制在120-130℃。
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