CN105906233A - 一种高性能彩色透水沥青混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能彩色透水沥青混凝土及其制备方法，它由符合级配要求的矿料、无色胶结材料和颜料按质量比100：4.5～7.5：1.5～2.5的比例混合后制成，其中所述无色胶结材料由基础油、石油树脂、聚合物和偶联剂按质量比40～60：30～45：2～25：0.05～3.0的比例混合后制成。本发明的高性能彩色透水沥青混凝土可以有红色、黄色、绿色、蓝色、银灰色等颜色，制备成的高性能彩色透水沥青混凝土的路用性能完全符合或超过JTG F40‑2004《公路沥青路面施工技术规范》要求，适用于各类道路、广场、公园、体育场、停车场等低碳绿色道路面层的使用。

Description

一种高性能彩色透水沥青混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于市政工程建设技术领域，具体涉及一种彩色透水沥青混凝土及其制备方法。
背景技术
随着经济的发展和城市建设步伐的加快,现代城市的地表正逐步被钢筋混凝土的房屋和不透水的混凝土路面所覆盖。目前,我国城市街道、人行道、自行车道、公园、庭院及公共广场的路面主要以不透水的石板材和混凝土为主。虽然这种路面的铺装技术简单,成本低廉,但它会给城市的生态环境带来许多负面的影响。首先,这种不透水不透气的路面使渗入地下的雨水明显减少,城市地下水得不到补充,损害了城市的水平衡,影响了城市地表植物的生长,破坏了城市地表的生态平衡；其次,这种表面致密的路面在雨天由于不能及时排水,造成路面积水,给行人和车辆的行驶带来许多不便,还会增加城市的噪音污染并形成城市的“热岛效应”。由此可见,我们需要一种既能减轻环境负担、又能与自然环境协调共生,并且能为人类构造舒适生活环境的功能型材料。同时，彩色路面一改传统道路色彩单调乏味的局面,其多样丰富的色彩可与自然景观相协调,给人以美好的视觉享受,使人心情舒畅、精神振奋,并起到美化环境、提升城市形象等作用。在城市道路中应用彩色透水沥青混凝土路面,不仅可以起到美化环境、维持城市地表的生态平衡、提升城市形象的作用,具有诱导交通、引导车流的功能；而且可以提高行人和车辆的行驶安全。
为落实国家“海绵城市”有关指示，促进沥青路面的全面、协调与可持续发展，创造绿色和谐的人居环境，改善城市道路目前以不透水铺装为主要路面形式的单一局面已刻不容缓。为此，开展彩色透水沥青混凝土路面的应用具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题的不足，提供一种彩色透水沥青混凝土，它不易变形，弹性好，同时在高温稳定性，抗水损坏性，耐久性等方面均可达到或超过黑色改性沥青混凝土技术性能；而且其铺设的路面可以实现城市地下水补充、保持城市生态平衡、排水、降噪、抗磨耗、抗滑、提高行车安全，还具有美化原有单一的路面效果。
本发明的另一目的是提供一种上述彩色透水沥青混凝土的制备方法。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种高性能彩色透水沥青混凝土，其特征在于它由符合级配要求的矿料、无色胶结材料和颜料按质量比100：4.5～7.5：1.5～2.5的比例混合后制成；
其中所述无色胶结材料由基础油、石油树脂、聚合物和偶联剂按质量比40～60：30～45：2～14：0.05～3.0的比例混合后制成。
在无色胶结材料各组分的质量比中，基础油与石油树脂进一步可在40：30～45、41：30～45、42：30～45、43：30～45、44：30～45、45：30～45、46：30～45、47：30～45、48：30～45、49：30～45、50：30～45、51：30～45、52：30～45、53：30～45、54：30～45、55：30～45、56：30～45、57：30～45、58：30～45、59：30～45、60：30～45、40～60：30、40～60：31、40～60：32、40～60：33、40～60：34、40～60：35、40～60：36、40～60：37、40～60：38、40～60：39、40～60：40、40～60：41、40～60：42、40～60：43、40～60：44、40～60：45内进行调整，基础油与聚合物也可进一步在40～60：2、40～60：3、40～60：4、40～60：5、40～60：6、40～60：7、40～60：8、40～60：9、40～60：10、40～60：11、40～60：12、40～60：13、40～60：14范围内进行调整。基础油与偶联剂也可进一步在40～60：0.05、40～60：0.1、40～60：0.2、40～60：0.3、40～60：0.4、40～60：0.5、40～60：0.6、40～60：0.7、40～60：0.8、40～60：0.9、40～60：1.0、40～60：1.1、40～60：1.2、40～60：1.3、40～60：1.4、40～60：1.5、40～60：1.6、40～60：1.7、40～60：1.8、40～60：1.9、40～60：2.0、40～60：2.1、40～60：2.2、40～60：2.3、40～60：2.4范围内进行调整。
本发明中的基础油可采用稠油减二裂变重润或减四加氢重润、KP6040中的一种或几种。
本发明中的石油树脂可以为C5或C9树脂。
本发明的聚合物选自热塑性弹体(TPS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、丁苯橡胶(SBR)、醋酸乙烯共聚物(EVA)中的一种或几种，优选TPS、SBS、SBR、EVA中的一种、两种或三种。当聚合物中的各组分各自或分别应用时，TPS、SBS、SBR、EVA的用量与石油树脂、基础油的质量比为5～14：3～5：2～5：3～6：30～45：40～60。在该质量比中，TPS可在5、6、7、8、9、10、11、12、13、14中进行任意选择，SBS可在3、4、5中进行任意选择，SBR可在2、3、4、5中进行任意选择，EVA可在3、4、5、6中进行任意选择。
本发明中的偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种。
本发明中的颜料为可应用于透水沥青混凝土的红色、黄色、绿色、蓝色或银灰色等颜料。
无色胶结材料的制备方法如下：由基础油、石油树脂、聚合物和偶联剂混合后，升温至160～180℃进行溶胀并经过高速剪切溶解形成均匀混合体，即为高性能彩色透水沥青用无色胶结材料。
高性能彩色透水沥青用无色胶结材料制备后，与颜料混合均匀配制成高性能彩色沥青，然后在160℃～190℃下与符合级配要求的矿料拌合均匀，即可制得本发明的高性能彩色透水沥青混凝土。在一种优选条件下，高性能彩色沥青与符合级配要求的矿料采用间歇式沥青搅拌机进行拌合均匀，每盘拌合时间为50～80s。
在一种优选方案中，本发明的符合级配要求的矿料分为中粒式矿料或细粒式矿料，其中中粒式矿料分为中粒式矿料I或中粒式矿料II，细粒式矿料分为细粒式矿料I、细粒式矿料II或细粒式矿料III；
所述中粒式矿料I符合下述要求：
矿料通过下列筛孔(mm)的方孔筛的质量百分率％
在一种更优选的方案中，中粒式矿料I与无色胶结材料的质量比为100：4.5～5.8；
所述中粒式矿料II符合下述要求：
矿料通过下列筛孔(mm)的方孔筛的质量百分率％
在一种更优选的方案中，中粒式矿料II与无色胶结材料的质量比为100：4.8～6.0；
所述细粒式矿料I符合下述要求：
矿料通过下列筛孔(mm)的方孔筛的质量百分率％
在一种更优选的方案中，细粒式矿料I与无色胶结材料的质量比为100：6.0～7.2；
所述细粒式矿料II符合下述要求：
矿料通过下列筛孔(mm)的方孔筛的质量百分率％
在一种更优选的方案中，细粒式矿料II与无色胶结材料的质量比为100：5.8～6.8；
所述细粒式矿料III符合下述要求：
矿料通过下列筛孔(mm)的方孔筛的质量百分率％
在一种更优选的方案中，细粒式矿料III与无色胶结材料的质量比为100：5.8～6.5。
以上两种中粒式和三种细粒式彩色透水沥青混凝土的配方，即为本发明具有更佳的高性能彩色透水沥青混凝土技术配方。
本发明还提供一种上述高性能彩色透水沥青混凝土的制备方法，其包括如下步骤：
(A)将基础油、石油树脂、聚合物和偶联剂混合后加热至160～180℃进行溶胀，然后经过高速剪切完全溶解形成均匀的混合体，得到无色胶结材料；
(B)无色胶结材料与颜料混合均匀配制成高性能彩色沥青，再与符合级配要求的矿料和偶联剂在160℃～190℃温度下采用沥青搅拌机拌合，制备成高性能彩色透水沥青混凝土。
在步骤(A)中，按各组分质量比混合后加热至160～180℃下，使石油树脂在基础油下充分溶胀，经过高速剪切完全溶解形成均匀的混合体搅拌混合均匀后，即可制备出高性能彩色沥青用无色胶结料。
在步骤(B)中，高性能彩色沥青与符合级配要求的矿料采用间歇式沥青搅拌机进行拌合均匀，每盘拌合时间为50～80s。
本发明的高性能彩色透水沥青混凝土可以有红色、黄色、绿色、蓝色、银灰色等颜色，制备成的高性能彩色透水沥青混凝土的路用性能完全符合或超过JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求，适用于各类道路、广场、公园、体育场、停车场等低碳绿色道路面层的使用。
本发明的高性能彩色透水沥青混凝土具有如下优点：
(1)高性能彩色透水沥青混凝土不易变形，弹性好，同时在高温稳定性，抗水损坏性，耐久性等方面均可达到常用改性沥青混凝土性能；而且该混凝土可以补充城市地下水、保持城市生态平衡、排水、降噪、抗磨耗、抗滑、提高行车安全。
(2)高性能彩色透水沥青混凝土可采用干法、湿法工艺生产，投入设备简单，易操作，可大规模推广应用。
(3)高性能彩色透水沥青混凝土丰富多样的色彩可与自然景观相协调,给人以美好的视觉享受,使人心情舒畅、精神振奋,并起到美化环境、提升城市形象等作用。
具体实施方式
下面结合实施案例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不局限于实施案例表示的范围。
实施例1：
一种高性能彩色透水沥青混凝土的制备方法：其原料配方为：按照质量比，稠油减二裂变重润25份，SBS2份，SBR3份，C5石油树脂20份，硅烷偶联剂1.0份，颜料(氧化铁)20份，中粒式矿料I型级配矿料1000份。
所述中粒式矿料I符合下述要求：
矿料通过下列筛孔(mm)的方孔筛的质量百分率％
(1)按照上述质量比加入25份稠油减二裂变重润和20份C5石油树脂，加热至170℃的条件下，充分溶胀，再加入2份SBS和3份SBR，经过高速剪切完全溶解形成均匀的混合体搅拌混合均匀后，即可制备出高性能彩色沥青用无色胶结料(性能见表2)；
(2)将步骤(1)所得高性能彩色沥青用无色胶结料与颜料(氧化铁)20份混合均匀配制成高性能彩色沥青，再与符合中粒式矿料I型级配要求的矿料1000份和硅烷偶联剂1.0份在175℃温度下采用沥青搅拌机拌合，制备成高性能彩色透水沥青混凝土(性能见表4)。
实施例2：
一种高性能彩色透水沥青混凝土的制备方法：其原料配方为：按照质量比，稠油减四加氢重润25份，TPS 5份，SBR2份，C5石油树脂22份，硅烷偶联剂1.0份，颜料(氧化铁)18份，中粒式矿料II型级配矿料1000份。
中粒式矿料II符合下述要求：
矿料通过下列mm筛孔的方孔筛的质量百分率％
(1)按照上述质量比加入25份稠油减四加氢重润和22份C5石油树脂，加热至175℃的条件下，充分溶胀，再加入5份TPS和2份SBR，经过高速剪切完全溶解形成均匀的混合体搅拌混合均匀后，即可制备出高性能彩色沥青用无色胶结料(性能见表2)；
(2)将步骤(1)所得高性能彩色沥青用无色胶结料与颜料(氧化铁)18份混合均匀配制成高性能彩色沥青，再与符合中粒式矿料II型级配要求的矿料1000份和硅烷偶联剂0.8份在180℃温度下采用沥青搅拌机拌合，制备成高性能彩色透水沥青混凝土(性能见表4)。
实施例3：
一种高性能彩色透水沥青混凝土的制备方法：其原料配方为：按照质量比，KP604020份，稠油减二裂变重润10份，SBS3份，SBR3份，EVA3份，C9石油树脂21份，硅烷偶联剂1.0份，颜料(氧化铁)20份，细粒式矿料I型级配矿料1000份。
细粒式矿料I符合下述要求：
矿料通过下列mm筛孔的方孔筛的质量百分率％
(1)按照上述质量比加入20份KP6040、10份稠油减二裂变重润和21份C9石油树脂，加热至170℃的条件下，充分溶胀，再加入3份SBS、3份SBR、3份EVA，经过高速剪切完全溶解形成均匀的混合体搅拌混合均匀后，即可制备出高性能彩色沥青用无色胶结料(性能见表2)；
(2)将步骤(1)所得高性能彩色沥青用无色胶结料与颜料(氧化铁)21份混合均匀配制成高性能彩色沥青，再与符合细粒式矿料I型级配要求的矿料1000份和硅烷偶联剂1.0份在175℃温度下采用沥青搅拌机拌合，制备成高性能彩色透水沥青混凝土(性能见表4)。
实施例4：
一种高性能彩色透水沥青混凝土的制备方法：其原料配方为：按照质量比，稠油减四加氢重润25份，TPS5份，SBR3份，4份SBS、C5石油树脂25份，硅烷偶联剂1.3份，颜料(氧化铁)20份，细粒式矿料II型级配矿料1000份。
细粒式矿料II符合下述要求：
矿料通过下列mm筛孔的方孔筛的质量百分率％
(1)按照上述质量比加入25份稠油减四加氢重润和25份C5石油树脂，加热至175℃的条件下，充分溶胀，再加入5份TPS、3份SBS和4份SBR，经过高速剪切完全溶解形成均匀的混合体搅拌混合均匀后，即可制备出高性能彩色沥青用无色胶结料(性能见表2)；
(2)将步骤(1)所得高性能彩色沥青用无色胶结料与颜料(氧化铁)20份混合均匀配制成高性能彩色沥青，再与符合细粒式矿料II型级配要求的矿料1000份和硅烷偶联剂1.3份在180℃温度下采用沥青搅拌机拌合，制备成高性能彩色透水沥青混凝土(性能见表4)。
实施例5：
一种高性能彩色透水沥青混凝土的制备方法：其原料配方为：按照质量比，稠油减二裂变重润20份，KP604010份，SBS2份，SBR3份，EVA3份，C9石油树脂25份，硅烷偶联剂1.0份，颜料(氧化铁)20份，细粒式矿料III型级配矿料1000份。
细粒式矿料III符合下述要求：
矿料通过下列mm筛孔的方孔筛的质量百分率％
(1)按照上述质量比加入20份稠油减二裂变重润、10份KP6040和25份C9石油树脂，加热至170℃的条件下，充分溶胀，再加入2份SBS、3份SBR和3份EVA，经过高速剪切完全溶解形成均匀的混合体搅拌混合均匀后，即可制备出高性能彩色沥青用无色胶结料(性能见表2)；
(2)将步骤(1)所得高性能彩色沥青用无色胶结料与颜料(氧化铁)20份混合均匀配制成高性能彩色沥青，再与符合细粒式矿料III型级配要求的矿料1000份和硅烷偶联剂1.0份在180℃温度下采用沥青搅拌机拌合，制备成高性能彩色透水沥青混凝土(性能见表4)。
表1其他彩色沥青无色胶结料技术指标
表2高性能彩色沥青用无色胶结料技术指标
表3其他沥青混凝土性能指标
表4高性能彩色透水沥青混凝土(红色)性能指标
分析：从实验结果可以看出，本发明的高性能彩色透水沥青混凝土在透水性、耐久性、高温稳定性，抗水损坏性都超过JTG F40-2004的要求且比普通彩色透水沥青混凝土性能好。

Claims (10)

1.一种高性能彩色透水沥青混凝土，其特征在于它由符合级配要求的矿料、无色胶结材料和颜料按质量比100：4.5～7.5：1.5～2.5的比例混合后制成，其中所述无色胶结材料由基础油、石油树脂、聚合物和偶联剂按质量比40～60：30～45：2～14：0.05～3.0的比例混合后制成。
2.根据权利要求1所述的高性能彩色透水沥青混凝土，其特征在于所述石油树脂为C5或C9树脂，所述聚合物选自TPS、SBS、SBR、EVA中的一种、两种或三种，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种，所述聚合物选自TPS、SBS、SBR、EVA中的一种或几种，所述颜料为可应用于透水沥青混凝土的红色、黄色、绿色、蓝色或银灰色颜料。
3.根据权利要求2所述的高性能彩色透水沥青混凝土，其特征在于所述聚合物中，各组分自TPS、SBS、SBR、EVA的用量与石油树脂、基础油的质量比为5～14：3～5：2～5：3～6：30～45：40～60。
4.根据权利要求1所述的高性能彩色透水沥青混凝土，其特征在于所述无色胶结材料由基础油、石油树脂、聚合物和偶联剂混合后，升温至160～180℃进行溶胀并经过高速剪切溶解形成均匀混合体，即为高性能彩色透水沥青用无色胶结材料。
5.根据权利要求1所述的高性能彩色透水沥青混凝土，其特征在于所述符合级配要求的矿料分为中粒式矿料或细粒式矿料，其中中粒式矿料分为中粒式矿料I或中粒式矿料II，细粒式矿料分为细粒式矿料I、细粒式矿料II或细粒式矿料III；所述中粒式矿料I符合下述要求：
矿料通过下列mm筛孔的方孔筛的质量百分率％
所述中粒式矿料II符合下述要求：
矿料通过下列mm筛孔的方孔筛的质量百分率％
所述细粒式矿料I符合下述要求：
矿料通过下列mm筛孔的方孔筛的质量百分率％
所述细粒式矿料II符合下述要求：
矿料通过下列mm筛孔的方孔筛的质量百分率％
所述细粒式矿料III符合下述要求：
矿料通过下列mm筛孔的方孔筛的质量百分率％
6.根据权利要求5所述的高性能彩色透水沥青混凝土，其特征在于所述中粒式矿料I与无色胶结材料的质量比为100：4.5～5.8；所述中粒式矿料II与无色胶结材料的质量比为100：4.8～6.0；所述细粒式矿料I与无色胶结材料的质量比为100：6.0～7.2；所述细粒式矿料II与无色胶结材料的质量比为100：5.8～6.8；所述细粒式矿料III与无色胶结材料的质量比为100：5.8～6.5。
7.根据权利要求1所述的高性能彩色透水沥青混凝土，其特征在于该高性能彩色透水沥青混凝土先由无色胶结料与颜料混合均匀配制成高性能彩色沥青，然后在160℃～190℃下与符合级配要求的矿料拌合均匀而成。
8.根据权利要求7所述的高性能彩色透水沥青混凝土，其特征在于高性能彩色沥青与符合级配要求的矿料采用间歇式沥青搅拌机进行拌合均匀，每盘拌合时间为50～80s。
9.一种权利要求1所述的高性能彩色透水沥青混凝土的制备方法，其特征在于其包括如下步骤：
(A)将基础油、石油树脂、聚合物和偶联剂混合后加热至160～180℃进行溶胀，然后经过高速剪切完全溶解形成均匀的混合体，得到无色胶结材料；
(B)无色胶结材料与颜料混合均匀配制成高性能彩色沥青，再与符合级配要求的矿料和偶联剂在160℃～190℃温度下采用沥青搅拌机拌合，制备成高性能彩色透水沥青混凝土。
10.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述石油树脂为C5或C9树脂，所述聚合物选自TPS、SBS、SBR、EVA中的一种、两种或三种，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的一种，所述颜料为可应用于透水沥青混凝土的红色、黄色、绿色、蓝色或银灰色颜料；高性能彩色沥青与符合级配要求的矿料采用间歇式沥青搅拌机进行拌合均匀，每盘拌合时间为50～80s。
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