CN107162493A - 一种改性沥青混凝土及其制备方法、施工方法 - Google Patents

一种改性沥青混凝土及其制备方法、施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种改性沥青混凝土及其制备方法、施工方法，该沥青混凝土包括如下质量份物质：粗集料350‑400份；细集料70‑100份；沥青30‑35份；填料40‑50份；木质纤维1‑3份；玻璃纤维3‑5份；壳聚糖2‑4份，聚氧化乙烯0.5‑2份，该混凝土的制备方法：将粗集料、细集料、填料经过处理后烘干，共同预热至170℃，将沥青加热至160℃；先将玻璃纤维掺入步骤一得到的混合料中拌和25~35秒，然后加入液态沥青拌和80~100秒，再加入木质纤维和甲壳素拌和100~120秒，得到所述改性沥青混凝土的松散状混合料；采用轮碾成型法成型。本发明所采用的混凝土能在高低温情况下保持良好的耐温能力，有效避免高温沥青挥发，和低温混凝土开裂的情况，提高了混凝土的使用寿命，并且制备方便。

Description

一种改性沥青混凝土及其制备方法、施工方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土，更具体地说，它涉及一种改性沥青混凝土。
背景技术
随着我国高等级公路建设的快速发展，沥青路面的发展已成必然，这主要是因为沥青路面与水泥路面相比，有着诸多优点：如表面平整、行车舒适、振动小、噪音低、施工期短、养护维修方便、适宜于分期修建等。但早期损坏也很严重：如坑槽、泛油、唧浆、推移、拥包、搓板、车辙等问题，尤其是属于高温稳定性的车辙问题，在南方地区尤其突出。
申请号为CN201210317807.9的中国专利公开了一种裂缝自愈合沥青混凝土，它包括包含粗集料、细集料、填料和沥青，还包含刚性纤维和柔性纤维，刚性纤维掺入量为粗集料、细集料、填料和沥青总质量的0.50～2.5%wt，柔性纤维掺入量为粗集料、细集料、填料和沥青总质量的0.10～0.35%wt，这种沥青混凝土虽然能使沥青路面的低温开裂降低，避免早起开裂，但未涉及在耐高温性能方面的对沥青混凝土的改性。
申请号为CN201310513266.1的中国专利公开了一种具有降温减排功能的改性沥青混凝土，由以下重量份的原料制成：矿料100份，沥青4～8份，铁矿粉0.5～2.4份，偶联剂0.01～0.05份；所述铁矿粉为磁铁矿粉或/和磁赤铁矿粉，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述矿料的级配类型为AC-13型，这种改性沥青混凝土虽然具有减排及降温功能，可减少在拌和及摊铺过程中的污染气体排放量，并且能够在夏季高温季节降低路面温度，但未涉及在耐低温方面对沥青混凝土的改性。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种耐高低温的改性沥青混凝土。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种改性沥青混凝土，其特征是：包括如下质量份的物质：
粗集料 350-400份；
细集料 70-100份；
沥青 30-35份；
填料 40-50份；
木质纤维 1-3份；
玻璃纤维 3-5份；
壳聚糖 2-4份；
聚氧化乙烯 0.5-2份。
玻璃纤维比有机纤维耐温高，不燃，抗腐，隔热、隔音性好，抗拉强度高，电绝缘性好，加工性能好，成本低，对外界温度具有隔绝作用，减小对混凝土内部的导热，从而可以提高耐高温性能，较强的力学性能保证了混凝土结构的稳定，在低温时不容易开裂，从而能适应各种环境的需求。
木质纤维比表面积高，具有更好的结合性，外观为棉絮状，呈灰白色。微观结构是带状弯曲的，凹凸不平的，多孔的，交叉处是扁平的，在沥青中形成三维网络，阻碍沥青的流动，并且木质纤维具有较强的吸附能力从而较少在夏季持续高温情况下产生的沥青烟，较少夏季时排出的有毒气体，较少沥青的挥发损失。
玻璃纤维和木质纤维形成的刚柔限位空间网络结构的联合效应，阻滞了低温情况下宏观有害裂缝的生成，也避免在夏季温度较高的情况下，沥青软化流动，并且可以改善沥青路面的抗车辙能力。
壳聚糖具有抗菌作用，能阻止微生物进入沥青内部对木质纤维进行腐蚀，保证了纤维结构的稳定，并且可以吸收有害物质，从而减少由于夏季高温挥发的有害物质。
聚氧化乙烯是具有柔软性、高强度的热可塑性树脂，能增强混合料的强度，可以用压延、挤压、铸塑等方式进行加工，加工性能良好，并且与其他树脂具有较好的相容性；耐细菌腐蚀，从而能增强混合料的抗菌能力，避免木质纤维被细菌侵蚀；并且玻璃纤维在加工过程中，难于分散，聚氧化乙烯可以使玻璃纤维更好的分散在混合料中，使混合料的性能稳定。
作为优选方案，所述填料包括粒化高炉矿渣粉和高吸水树脂。
该方案的优点在于，粒化高炉矿渣粉的掺入,增加水泥的强度, 进而降低水泥生产成本, 提高经济效益，能大幅度提高混凝土的强度，可替代10%~40%的水泥, 配制混凝土, 节约水泥用量, 降低混凝土的生产成本，同时, 可有效的抑制碱集料反应, 提高混凝土的耐久性，掺加矿渣粉可显著增加混凝土的致密度, 改善其抗渗性, 从而避免混凝土开裂等情况发生；高吸水树脂具有良好的吸水性能，可以缩短混凝土的干燥时间，并且可以加强混凝土的抗压强度。
作为优选方案，所述高吸水性树脂为聚乙烯醇和邻苯二甲酸反应制成。
该方案的优点在于，采用聚乙烯醇和邻苯二甲酸反应生成高吸水性的树脂，不需要外加交联剂即可生成不容易水的产物，并且初期吸水速度快，可以高效的吸收掉混凝土内的水分，并且具有较好的耐热性，从而提高了混凝土的耐热性。
作为优选方案，所述沥青改性混凝土包括如下质量份的物质：
粗集料 350-400份；
细集料 70-100份；
沥青 30-35份；
粒化高炉矿渣粉 38-47份；
高吸水树脂 2-3份；
木质纤维 1-3份；
玻璃纤维 3-5份；
壳聚糖 2-4份；
聚氧化乙烯 0.5-2份。
作为优选方案，所述沥青为SBR改性沥青、SBS改性沥青或天然橡胶改性沥青。
该方案的优点在于，橡胶改性沥青针入度减小，软化点提高，粘度增大，从而增大了沥青的高温稳定性，并且改性后温度敏感性降低，提高了混凝土的温度稳定性，并且提高了沥青低温时的性能。
作为优选方案，所述玻璃纤维为AR玻璃纤维。
该方案的优点在于，耐碱玻璃纤维，耐碱性好，能有效抵抗高碱物质的侵蚀，弹性模量大，抗冲击性能好、抗弯强度高，不燃、抗冻、耐温度从而保证混凝土在温度变化时能保持的结构稳定。
本发明的第二目的在于提供一种改性沥青混凝土的制备方法。
本发明所述的改性沥青混凝土，其制备方法为：
步骤一：将粗集料、细集料、填料经过处理后烘干，共同预热至170℃，将沥青加热至160℃备用；
步骤二：先将玻璃纤维和聚氧化乙烯掺入步骤一烘干处理后的混合集料中拌和25~35秒，然后加入液态沥青拌和80~100秒，再加入木质纤维和壳聚糖拌和100~120秒，得到所述改性沥青混凝土的松散状混合料。
本发明的第三发明目的在于提供一种改性沥青混凝土的施工方法。
本发明所得的改性沥青混凝土的施工方法为：sp1、清扫路面基层表面，挂好基准钢丝线；sp2、用料车运输所得的混合料，料车内混合料温度不低于140摄氏度，料车挂空挡在摊铺机的推动下卸料；sp3、在摊铺后较高温度下，用压路机从外侧向中心以1 km/h的速度碾压，相邻碾压带重叠1/2轮宽；sp4、采用双钢轮振动压路机进行碾压，速度为3.5km/h碾压一次，再关闭振动，并碾压至少3次；sp5、检查平整度进行修补。
该施工方法的优点在于：清洁路面基层可以避免沥青路面的早期局部缺陷，基准钢丝线的设置可以方便对标高进行复测，确保高程无误；控制温度进行摊铺，保证摊铺时的效果，使得混合料能平整均匀的摊铺在地面上；清洗压路机轮能避免对沥青混凝土的污染，保证沥青混凝土的性质的保持，碾压分三步，第一步使得混合料的摊铺面稳定，不造成推移，第二步振动压，对摊铺面起到振捣击实的作用，第三步多次碾压确保碾压的效果。
具体实施方式
SBS改性沥青采用茂名民浩商贸有限公司出售的SBS改性沥青；SBR改性沥青采用山东金石沥青股份有限公司出售的SBR改性沥青；壳聚糖采用广州市升彤贸易有限公司提供的工业级壳聚糖；耐碱玻璃纤维采用盐城市爱丽维纤维制品有限公司生产的耐碱玻璃纤维；木质纤维采用重庆越升化工有限责任公司生产的路用木质素纤维；聚氧化乙烯采用广州市利厚贸易有限公司提供的PE0100万德国巴斯夫聚氧化氯乙烯；粗集料由天然碎石和废弃混凝土制备的再生碎石组成，再生碎石质量为天然碎石质量的20%，粗集料的粒径为4.75mm-9.5mm；细集料为粒径小于2.36mm的石灰岩机制砂；粒化高炉矿渣粉采用唐山双龙建材有限公司生产的唐山高炉矿渣粉。
以下实施例和对比例所得的改性沥青混凝土的施工方法为：sp1、清扫路面基层表面，挂好基准钢丝线，直线处每10m一桩，弯道处每5m一桩；sp2、用料车运输所得的混合料，料车内混合料温度145摄氏度，料车挂空挡在摊铺机的推动下卸料；sp3、碾压前先对压路机轮进行清洗，用洗衣粉水溶液涂刷，在摊铺后较高温度下，用30T胶轮压路机从外侧向中心以1 km/h的速度碾压，相邻碾压带重叠1/2轮宽，；sp4、采用DD110双钢轮振动压路机进行碾压，速度为3.5km/h碾压一次，再关闭振动，并碾压5次；sp5、检查平整度进行修补。
实施例1：
本实施例的原料包括如下重量份的物质：粗集料350份，细集料70份，沥青31份，粒化高炉矿渣粉 38份，高吸水树脂2份，木质纤维1.5份，玻璃纤维3.5份，壳聚糖2份，聚氧化乙烯1份。
步骤一：将粗集料、细集料、填料经过处理后烘干，共同预热至170℃，将沥青加热至160℃备用；
步骤二：先将玻璃纤维和聚氧化乙烯掺入步骤一烘干处理后的混合集料中拌和30秒，然后加入液态沥青拌和80秒，再加入木质纤维和壳聚糖拌和100秒，得到所述改性沥青混凝土的松散状混合料。
实施例2：
本实施例的原料包括如下重量份的物质：粗集料365份，细集料73份，沥青30份，粒化高炉矿渣粉 40份，高吸水树脂2.3份，木质纤维1.5份，玻璃纤维4份，壳聚糖3份，聚氧化乙烯1.2份。
其制备方法为：
步骤一：将粗集料、细集料、填料经过处理后烘干，共同预热至170℃，将沥青加热至160℃备用；
步骤二：先将玻璃纤维和聚氧化乙烯掺入步骤一烘干处理后的混合集料中拌和35秒，然后加入液态沥青拌和90秒，再加入木质纤维和壳聚糖拌和110秒，得到所述改性沥青混凝土的松散状混合料。
实施例3：
本实施例的原料包括如下重量份的物质：粗集料370份，细集料80份，沥青33份，粒化高炉矿渣粉42份，高吸水树脂2.6份，木质纤维2.3份，玻璃纤维4.2份，壳聚糖3.5份，聚氧化乙烯1.3份。
步骤一：将粗集料、细集料、填料经过处理后烘干，共同预热至170℃，将沥青加热至160℃备用；
步骤二：先将玻璃纤维和聚氧化乙烯掺入步骤一烘干处理后的混合集料中拌和25秒，然后加入液态沥青拌和90秒，再加入木质纤维和壳聚糖拌和100秒，得到所述改性沥青混凝土的松散状混合料。
实施例4：
本实施例的原料包括如下重量份的物质：粗集料380份，细集料85份，沥青35份，粒化高炉矿渣粉45份，高吸水树脂3份，木质纤维2份，玻璃纤维5份，壳聚糖3份，聚氧化乙烯2份。
其制备方法为：
步骤一：将粗集料、细集料、填料经过处理后烘干，共同预热至170℃，将沥青加热至160℃备用；
步骤二：先将玻璃纤维和聚氧化乙烯掺入步骤一烘干处理后的混合集料中拌和35秒，然后加入液态沥青拌和85秒，再加入木质纤维和壳聚糖拌和115秒，得到所述改性沥青混凝土的松散状混合料。
实施例5：
本实施例的原料包括如下重量份的物质：粗集料390份，细集料90份，沥青35份，粒化高炉矿渣份 44份，高吸水树脂2.4份，木质纤维3份，玻璃纤维3份，壳聚糖2份，聚氧化乙烯1份。
其制备方法为：
步骤一：将粗集料、细集料、填料经过处理后烘干，共同预热至170℃，将沥青加热至160℃备用；
步骤二：先将玻璃纤维和聚氧化乙烯掺入步骤一烘干处理后的混合集料中拌和35秒，然后加入液态沥青拌和100秒，再加入木质纤维和壳聚糖拌和110秒，得到所述改性沥青混凝土的松散状混合料。
实施例6：
本实施例的原料包括如下重量份的物质：粗集料400份，细集料100份，沥青35份，粒化高炉矿渣份 42份，高吸水树脂3份，木质纤维2.5份，玻璃纤维4.5份，壳聚糖4份，聚氧化乙烯1.7份。
其制备方法为：
步骤一：将粗集料、细集料、填料经过处理后烘干，共同预热至170℃，将沥青加热至160℃备用；
步骤二：先将玻璃纤维和聚氧化乙烯掺入步骤一烘干处理后的混合集料中拌和35秒，然后加入液态沥青拌和110秒，再加入木质纤维和壳聚糖拌和120秒，得到所述改性沥青混凝土的松散状混合料。
对比例1：
本对比例的原料包括如下重量份的物质：粗集料400份，细集料100份，沥青35份，粒化高炉矿渣份 42份，高吸水树脂3份，木质纤维2.5份，壳聚糖4份，聚氧化乙烯1.7份。
其制备方法为：
步骤一：将粗集料、细集料、填料经过处理后烘干，共同预热至170℃，将沥青加热至160℃备用；
步骤二：先将玻璃纤维和聚氧化乙烯掺入步骤一烘干处理后的混合集料中拌和35秒，然后加入液态沥青拌和110秒，再加入木质纤维和壳聚糖拌和120秒，得到所述改性沥青混凝土的松散状混合料。
对比例2：
本对比例的原料包括如下重量份的物质：粗集料390份，细集料90份，沥青35份，粒化高炉矿渣份 44份，高吸水树脂2.4份，木质纤维3份，玻璃纤维3份，壳聚糖2份。
其制备方法为：
步骤一：将粗集料、细集料、填料经过处理后烘干，共同预热至170℃，将沥青加热至160℃备用；
步骤二：先将玻璃纤维和聚氧化乙烯掺入步骤一烘干处理后的混合集料中拌和35秒，然后加入液态沥青拌和100秒，再加入木质纤维和壳聚糖拌和110秒，得到所述改性沥青混凝土的松散状混合料。
本发明的实施例1-6按照JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青溷合料试验规程》的相关规定进行高温抗车辙试验、冻融劈裂试验和水稳定性试验，试验结果见表1
。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种改性沥青混凝土，其特征是：包括以下质量份的物质：
粗集料 350-400份；
细集料 70-100份；
沥青 30-35份；
填料 40-50份；
木质纤维 1-3份；
玻璃纤维 3-5份；
壳聚糖 2-4份；
聚氧化乙烯 0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的一种改性沥青混凝土，其特征是：所述填料包括粒化高炉矿渣粉和高吸水树脂。
3.根据权利要求2所述的一种改性沥青混凝土，其特征是：所述高吸水性树脂为聚乙烯醇和邻苯二甲酸反应制成。
4.根据权利要求2所述的一种改性沥青混凝土，其特征是：包括以下质量份的物质：
粗集料 350-400份；
细集料 70-100份；
沥青 30-35份；
粒化高炉矿渣粉 38-47份；
高吸水树脂 2-3份；
木质纤维 1-3份；
玻璃纤维 3-5份；
壳聚糖 2-4份；
聚氧化乙烯 0.5-2份。
5.根据权利要求1所述的一种改性沥青混凝土，其特征是：所述沥青为SBR改性沥青或SBS改性沥青。
6.根据权利要求1所述的一种改性沥青混凝土，其特征是：所述玻璃纤维为AR玻璃纤维。
7.权利要求1~6所述的改性沥青混凝土的制备方法为：
步骤一：将粗集料、细集料、填料经过处理后烘干，共同预热至170℃，将沥青加热至160℃备用；
步骤二：先将玻璃纤维和聚氧化乙烯掺入步骤一烘干处理后的混合集料中拌和25~35秒，然后加入液态沥青拌和80~100秒，再加入木质纤维和甲壳素拌和100~120秒，得到所述改性沥青混凝土的松散状混合料。
8.权利要求7所得改性沥青混凝土的混合料的施工方法：sp1、清扫路面基层表面，挂好基准钢丝线；sp2、用料车运输权利要求7中所得的混合料，料车内混合料温度不低于140摄氏度，料车挂空挡在摊铺机的推动下卸料；sp3、在摊铺后较高温度下，用压路机从外侧向中心以1 km/h的速度碾压，相邻碾压带重叠1/2轮宽；sp4、采用双钢轮振动压路机进行碾压，速度为3.5km/h碾压一次，再关闭振动，并碾压至少3次；sp5、检查平整度进行修补。
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