CN106064901A

CN106064901A - 一种骨架密实型沥青混合料及其制造方法

Info

Publication number: CN106064901A
Application number: CN201610377279.4A
Authority: CN
Inventors: 李培国; 李美华; 刘斌清; 岳爱军; 胡省; 徐国栋; 禤炜安
Original assignee: Guangxi Transportation Research Institute
Current assignee: Guangxi Transportation Research Institute
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2016-11-02

Abstract

本专利属于道路铺面材料及其加工制备技术领域，一种骨架密实型沥青混合料，包括A料、橡胶复合改性沥青和颗粒状木质素纤维，橡胶复合改性沥青的质量为A料质量的6.5%～6.8%，颗粒状木质纤维质量为A料质量的0.25%～0.35%，而A料中各组分的质量百分比为：16%～20%的细集料，75%～79%的玄武岩或辉绿岩粗集料、4%～6%的石灰岩矿粉。本发明骨架密实型沥青混合料具有更优的低温新能、水稳定性能以及疲劳性能，可以将路面的使用寿命提高到8～12年，大大节约了路面的养护成本，而且解决了我国沥青路面常见的路面泛白问题。

Description

一种骨架密实型沥青混合料及其制造方法

技术领域

本发明属于道路铺面材料及其加工制备技术领域。

背景技术

目前我国的高速公路一般采用普通沥青路面，这种普通沥青路面的使用3～5年就需要维修养护，这大大增加了国家对高速公路资金的投入。因此，为提高路面使用寿命，现在高速公路多采用SMA沥青路面，SMA沥青路面相比于普通沥青路面具有较高的沥青含量，沥青混合料性能更优，因此具有较好的路用性能。

SMA沥青路面属于骨架密实结构，采用SMA沥青混合料(即沥青玛蹄脂碎石混合料)铺设而成，SMA沥青混合料的质量百分比构成为：粗集料70％～75％、细集料16％～20％、矿粉8％～12％，絮状木质素纤维0.25％～0.35％，沥青5.4％～5.8％。其缺点在于：①5.4％～5.8％沥青含量仍旧偏低，导致沥青膜较薄，使得沥青与集料的粘结效果较差，容易导致沥青与集料之间发生脱落、剥离以及沥青混合料发生水损害和沥青路面抗弯性能差，最终SMA沥青路面的使用寿命也只有4～8年；②絮状纤维在沥青混合料难以分散均匀，容易与沥青胶浆产生结团现象，且絮状纤维体积较大，储存占用空间，运输不方便；③加入的沥青通常为SBS改性沥青或普通橡胶改性沥青，普通橡胶改性沥青必须现场制作并使用，不能久置否则会出现沥青离析现象；而SBS改性沥青内无橡胶物质，则沥青老化快，性能衰减迅速，价格也较高；④目前粗集料、细集料多为白色石料，因为SMA沥青混合料中的沥青含量较低，沥青膜厚度较薄，集料表面裹附的沥青膜容易剥落，从而导致路面变白。

发明内容

本发明意在提供一种可延长沥青路面使用寿命、并减少路面泛白的骨架密实型沥青混合料。

本方案一种骨架密实型沥青混合料，包括A料、橡胶复合改性沥青和颗粒状木质素纤维，橡胶复合改性沥青的质量为A料质量的6.5％～6.8％，颗粒状木质纤维质量为A料质量的0.25％～0.35％，而A料中各组分的质量百分比为：16％～20％的细集料，75％～79％的玄武岩或辉绿岩粗集料、4％～6％的石灰岩矿粉。

有益效果：(1)选用玄武岩或辉绿岩作为粗集料，玄武岩和辉绿岩本身为黑色，即使沥青路面在后期的使用中，沥青膜与集料发生分离、剥落，路面仍然会呈现为黑色，而且，玄武岩或辉绿岩的与沥青的粘附性较好，可以长期使用而不发生剥落，进而大幅度降低路面泛白的几率；(2)颗粒状纤维经过碎化后在沥青混合料中易于分散均匀，便于运输、储存；(3)相比于传统的SMA沥青混合料，本发明增加了橡胶复合改性沥青的用量、减少石灰岩矿粉的用量，一方面可以增加沥青膜的厚度，提高了沥青混合料的低温新能、水稳定性能以及疲劳性能，且可以方式沥青从集料上剥落，另一方面，沥青可以替代矿粉用于填充集料之间的孔隙。综上，与普通的SMA沥青混合料相比，本发明骨架密实型沥青混合料具有更优的低温新能、水稳定性能以及疲劳性能，可以将路面的使用寿命提高到8～12年，大大节约了路面的养护成本，而且解决了我国沥青路面常见的路面泛白问题。

进一步，所述橡胶复合改性沥青的质量为A料质量的6.6％，颗粒状木质纤维质量为A料质量的0.3％；而A料中各组分的质量百分比为：16％的细集料，79％的玄武岩或辉绿岩粗集料、5％的石灰岩矿粉。四点弯曲疲劳寿命试验的累积耗散能高达80000KPa，远超现有SMA沥青路面的四点弯曲疲劳寿命试验的测试结果，抗疲劳性能更强，使用寿命更长。

进一步，所述橡胶复合改性沥青的质量为A料质量的6.7％，颗粒状木质纤维质量为A料的0.3％；而A料各组分的质量百分比为：18％的细集料，78％的玄武岩或辉绿岩粗集料、4％的石灰岩矿粉。四点弯曲疲劳寿命试验的累积耗散能高达90000KPa，远超现有SMA沥青路面的四点弯曲疲劳寿命试验的测试结果，抗疲劳性能更强，使用寿命更长。

进一步，所述橡胶复合改性沥青的质量为A料的6.8％，颗粒状木质纤维质量为A料的0.3％；而A料各组分的质量百分比为：20％的细集料，76％的玄武岩或辉绿岩粗集料、4％的石灰岩矿粉。四点弯曲疲劳寿命试验的累积耗散能高达70000KPa，远超现有SMA沥青路面的四点弯曲疲劳寿命试验的测试结果，抗疲劳性能更强，使用寿命更长。

进一步，所述橡胶复合改性沥青的各组分质量百分比如下：15％～20％的橡胶粉、0.5％～1.0％的SBS改性剂、2％～3％的稳定剂，76％～82.5％的基质沥青。该橡胶复合改性沥青与普通橡胶改性沥青相比，一方面能够大幅度提升混合料的高温性能，增强其抗车辙能力，另一方面，可以不必像普通橡胶沥青那样现做现用，该复合改性沥青稳定性好，不容易发生离析。而且，该橡胶复合改性沥青相较于SBS改性沥青，增加了橡胶粉，可提高沥青的抗老性能，且造价更低。

进一步，所述细集料为黑色的石灰岩细集料。普通的SMA沥青混合料中细集料一般为白色的石灰岩石粉，本发明选用的细集料为黑色的石灰岩，即使路面在长期的使用中沥青存在少许的剥落，路面也不会泛白，仍然呈现出黑色。

进一步，所述基质沥青为70号基质沥青，成本较低，便于获取。

本发明意在提供一种制造上述骨架密实型沥青混合料的方法。

(1)将拌合锅预热，预热后的稳定温度应为180～185℃

(2)再将预热至190～200℃的玄武岩或辉绿岩粗集料，预热至190～200℃的细集料加入拌合锅中进行拌合90s；

(3)再将预热至150～160℃的颗粒状木质素纤维并碎化，加入拌合锅内拌合90S；

(4)再将预热至180～185℃的橡胶复合改性沥青加入拌合锅内搅拌90S；

(5)再将预热至180～185℃的石灰岩矿粉加入的拌合锅内搅拌90S。

有益效果：①本方法中将颗粒状木质素纤维碎化、预热后再加入拌合锅中，碎化后的纤维在混合料中分散更加均匀，使混合料性能更加稳定；②普通的改性沥青的预热温度为150～160℃,本发明中橡胶复合改性沥青的预热温度提高到180～185℃,提高了预热温度使得橡胶复合改性沥青的粘度降低,具有更好的流动性,在板和锅内混合更加均匀。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

实施例1

一种骨架密实型沥青混合料，其各组分的质量为：黑色的石灰岩细集料16kg，玄武岩或辉绿岩粗集料79kg，石灰岩矿粉5kg，颗粒状木质纤维0.3kg，橡胶复合改性沥青6.6kg。

实施例2

一种骨架密实型沥青混合料，其各组分的质量为：黑色的石灰岩细集料18kg，玄武岩或辉绿岩粗集料78kg，石灰岩矿粉4kg，颗粒状木质纤维0.3kg，橡胶复合改性沥青6.7kg。

实施例3

一种骨架密实型沥青混合料，其各组分的质量为：黑色的石灰岩细集料20kg，玄武岩或辉绿岩粗集料76kg，石灰岩矿粉4kg，颗粒状木质纤维0.3kg，橡胶复合改性沥青6.8kg。

实施例4

一种骨架密实型沥青混合料的制造方法，具体步骤如下：

(1)将拌合锅预热，预热后的稳定温度应为180～185℃；

(2)预热玄武岩或辉绿岩粗集料4～5h，预热黑色的石灰岩细集料4～5h，再预热至190～200℃的玄武岩或辉绿岩粗集料、黑色的石灰岩细集料后加入拌合锅中进行拌合90s；

(3)预热德国CFF或JRS颗粒状木质素纤维4～5h，再将预热至150～160℃的德国CFF或JRS颗粒状木质素纤维加入破碎机中碎化，再加入拌合锅内拌合90S；选用德国CFF或JRS颗粒状木质素纤维，相较于国内木质素纤维性能更好，分散更均匀。

(4)先制备橡胶复合改性沥青，再预热橡胶复合改性沥青5～6h，最后将预热至180～185℃的橡胶复合改性沥青加入拌合锅内搅拌90S。

橡胶复合改性沥青各组分的质量百分比为：76％～82.5％的70号基质沥青(即70#基质沥青)、15％～20％的橡胶粉、0.5％～1.0％的SBS改性剂以及2％～3％的稳定剂。稳定剂选择碳酸钙粉沫或硫磺粉末。

(5)预热石灰岩矿粉4～5h，再将预热至180～185℃的石灰岩矿粉加入的拌合锅内搅拌90S，完成骨架密实型沥青混合料的制造，最终再在公路上进行铺设。

本实施例中的原料准备可根据实施例1或实施例2或实施例3的比例进行准备。

试验数据

1、路用性能验证：

采用实施例1的原料比例按照实施例4的方法制成试件一，采用实施例2的原料比例按照实施例4的方法制成试件二，采用实施例3的原料比例按照实施例4的方法制成试件三，使用路面取样机取出现有SMA沥青路面样本作为对照试件。

将上述试件按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20～2011)进行车辙试验(测量动稳定度)、小梁低温弯曲试验(测量弯拉应变)、冻融劈裂试验(测量劈裂强度比)、四点弯曲疲劳寿命试验(测量累积耗散能)，测量结果如下：

试验结果可知：1、相对于对照试件，试件一、试件二、试件三的动稳定度都高达6000次/mm以上，证明本发明骨架密实型沥青混合料试件的高温性能好，抗车辙能力强；2、试件一、试件二、试件三的小梁低温弯曲试验的弯拉应变都高达3500以上，证明本发明骨架密实型沥青混合料试件的低温抗裂性能好；3、试件一、试件二、试件三的劈裂强度比都高达达到85％以上，证明本发明骨架密实型沥青混合料试件的水稳定性能好，抗水损害能力强；4、试件一、试件二、试件三的累积耗散能都高达70000KPa以上，由此可证明本发明骨架密实型沥青混合料试件的抗疲劳能力强，使用寿命更长。

2、路面泛白观察：

观察普通SMA沥青混合料路面的运营四年后路表泛白情况，以及采用了本发明骨架密实型沥青混合料铺设的路面运营四年后路表泛白情况，观察情况如下：

普通SMA沥青混合料路面：路面使用四年后，泛白区面积百分比(泛白区域面积/路面总面积)＝80％。

本发明骨架密实型沥青混合料路面：路面使用四年后，泛白区面积百分比(泛白区域面积/路面总面积)＝20％。

由此可见，本发明骨架密实型沥青混合料制成的路面能有效地减少泛白区域面积。

本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims

1.一种骨架密实型沥青混合料，其特征在于：包括A料、橡胶复合改性沥青和颗粒状木质素纤维，橡胶复合改性沥青的质量为A料质量的6.5%～6.8%，颗粒状木质纤维质量为A料质量的0.25%～0.35%，而A料中各组分的质量百分比为：16%～20%的细集料，75%～79%的玄武岩或辉绿岩粗集料、4%～6%的石灰岩矿粉。

2.根据权利要求1所述的一种骨架密实型沥青混合料，其特征在于：所述橡胶复合改性沥青的质量为A料质量的6.6%，颗粒状木质纤维质量为A料质量的0.3%；而A料中各组分的质量百分比为：16%的细集料，79%的玄武岩或辉绿岩粗集料、5%的石灰岩矿粉。

3.根据权利要求1所述的一种骨架密实型沥青混合料，其特征在于：所述橡胶复合改性沥青的质量为A料质量的6.7%，颗粒状木质纤维质量为A料的0.3%；而A料各组分的质量百分比为：18%的细集料，78%的玄武岩或辉绿岩粗集料、4%的石灰岩矿粉。

4.根据权利要求1所述的一种骨架密实型沥青混合料，其特征在于：所述橡胶复合改性沥青的质量为A料的6.8%，颗粒状木质纤维质量为A料的0.3%；而A料各组分的质量百分比为：20%的细集料，76%的玄武岩或辉绿岩粗集料、4%的石灰岩矿粉。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种骨架密实型沥青混合料，其特征在于，所述橡胶复合改性沥青的各组分质量百分比如下：15%～20%的橡胶粉、0.5%～1.0%的SBS改性剂、2%～3%的稳定剂，76%～82.5%的基质沥青。

6.根据权利要求5所述的一种骨架密实型沥青混合料，其特征在于：所述细集料为黑色的石灰岩细集料。

7.根据权利要求6所述的一种骨架密实型沥青混合料，其特征在于：所述基质沥青为70号基质沥青。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种骨架密实型沥青混合料的制造方法，包括如下步骤：

（1）将拌合锅预热，预热后的稳定温度应为 180～185℃

（2）再将预热至190～200℃的玄武岩或辉绿岩粗集料，预热至190～200℃的细集料加入拌合锅中进行拌合90s；

（3）再将预热至150～160℃的颗粒状木质素纤维并碎化，加入拌合锅内拌合90S；

（4）再将预热至180～185℃的橡胶复合改性沥青加入拌合锅内搅拌90S；

（5）再将预热至180～185℃的石灰岩矿粉加入的拌合锅内搅拌90S，完成制造。