CN107200512A - 一种复合改性沥青混合料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合改性沥青混合料,包括沥青,集料,所述集料为玄武岩碎石,矿粉,所述矿粉为石灰岩矿粉,高模量沥青混凝土路面改性剂。本发明,在原有复合废胶粉改性沥青密级配混合料的基础上,设计出具有骨架密实型特点的复合废胶粉改性沥青混合料,同时为了进一步提高复合废胶粉改性沥青混合料的综合路用性能,在混合料中内掺0.2%高模量沥青混凝土路面改性剂,从而形成了高温抗车辙、低温抗开裂、水稳定性强、疲劳寿命长及抗滑耐磨好的橡塑合金改性沥青混合料。
Description
技术领域
本发明涉及改性沥青,具体涉及一种复合改性沥青混合料。
背景技术
近年来,由于SBS改性沥青大量的使用,对于提高公路路面使用性能,改善路用使用质量,延长路面使用寿命,发挥了重要作用。但随着我国汽车工业高速发展,大量的旧轮胎被废弃,已经给社会带来了巨大的环保压力。旧轮胎是一种难以分解的高分子化工材料,无论是采用堆放填埋,还是采用焚烧的方法处理都将带来新的污染,不但污染环境,而且还占用土地,而将废旧轮胎制成橡胶粉作为沥青改性剂是解决当前社会面临环境污染问题的有效途径,不仅可以提高沥青品质和路面使用质量,还能有效治理污染,节约资源,符合公路建设与环境保护的可持续发展的要求。
然而,采用单一SBS改性沥青或者复合废胶粉改性沥青修建的密级配沥青混凝土路面,因其在路面抗滑性、高低温性、水稳定性及疲劳寿命方面无法满足极端恶劣的交通环境要求,严重制约着这些地区的发展。
为此,目前需要一种设计出具有骨架密实型特点的复合废胶粉改性沥青混合料,并且具有高温抗车辙、低温抗开裂、水稳定性强、疲劳寿命长及抗滑耐磨好等特点的改性沥青混合料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的改性沥青存在路面抗滑性、高低温性以及水稳定性差的问题。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是提供一种复合改性沥青混合料,包括以下组分:
沥青,所述沥青的针入度为3~7mm,所述沥青的延度为5cm以上,所述沥青的软化点为65℃以上,所述沥青的旋转粘度为2.0~5.0Pa.s;
集料,包括粗集料和细集料,所述集料为玄武岩碎石,所述粗集料的洛杉矶磨耗损失为30%以下,所述粗集料的压碎值为28%以下,所述粗集料的磨光值为38PBN以上,所述粗集料的表观相对密度为2.5以上,所述粗集料的吸水率为3.0%以下,所述粗集料的软石含量为5%以下,所述粗集料的粘附性为4级以上,所述粗集料的针片状颗粒含量为18%以下,所述粗集料用水洗法得到的小于0.075mm的颗粒含量为1%以下,所述粗集料的坚固性为12%以下,所述粗集料的冲击值为28%以下,所述细集料的表观相对密度为2.5以上,所述细集料的吸水率为3.0%以下,所述细集料的砂当量为60%以上,所述细集料的棱角性为30s以上;
矿粉,所述矿粉为石灰岩矿粉,所述矿粉的表观相对密度为2.5以上,所述矿粉的矿粉亲水系数为小于1,所述矿粉的含水量为1%以下,所述矿粉的塑性指数为小于4,所述矿粉的粒度范围为75%~100%;
高模量沥青混凝土路面改性剂,所述高模量沥青混凝土路面改性剂的比重为0.975g/cm3以下,所述高模量沥青混凝土路面改性剂的粒径为4mm以下,所述高模量沥青混凝土路面改性剂的软化点为70℃以上,所述高模量沥青混凝土路面改性剂的沥青混合料内掺比例为0.2%~0.6%,所述高模量沥青混凝土路面改性剂在-40℃的断裂伸长率为300%以上。
在上述方案中,所述复合改性沥青混合料的试配油石比为5.5%~7.5%。
在上述方案中,所述复合改性沥青混合料的试配油石比分别为5.5%、6.0%、6.5%、7.0%或7.5%。
在上述方案中,所述粗集料的粒径分别为9.5~16.0mm、4.75~9.5mm及2.36~4.75mm,所述细集料的粒径为0~2.36mm。
在上述方案中,所述集料和所述矿粉按以下重量比组分掺配:
9.5~16.0mm的粗集料31份;4.75~9.5mm的粗集料40份;2.36~4.75mm的粗集料4份,0~2.36mm的细集料19份;矿粉6份。
在上述方案中,所述沥青的针入度为5.1mm,所述沥青的延度为5cm,所述沥青的软化点为79℃,所述沥青的旋转粘度为2.082Pa.s。
在上述方案中,所述粗集料的洛杉矶磨耗损失为19.7%,所述粗集料的压碎值为16.1%,所述粗集料的磨光值为45PBN,所述粗集料的软石含量为2.4%,所述粗集料的粘附性为5级,所述粗集料的坚固性为8.1%,所述粗集料的冲击值为10.6%。
在上述方案中,所述细集料的表观相对密度为2.788,所述细集料的吸水率为1.4%,所述细集料的砂当量为71%,所述细集料的棱角性为40.5s。
在上述方案中,所述高模量沥青混凝土路面改性剂的比重为0.97g/cm3,所述高模量沥青混凝土路面改性剂的粒径为2~4mm,所述高模量沥青混凝土路面改性剂在-40℃的断裂伸长率为608%。
在上述方案中,所述矿粉的表观相对密度为2.69,所述矿粉的矿粉亲水系数为0.6,所述矿粉的含水量为0.36%,所述矿粉的塑性指数为3.4。
本发明,在原有复合废胶粉改性沥青密级配混合料的基础上,设计出具有骨架密实型特点的复合废胶粉改性沥青混合料,同时为了进一步提高复合废胶粉改性沥青混合料的综合路用性能,在混合料中内掺0.2%高模量沥青混凝土路面改性剂,从而形成了高温抗车辙、低温抗开裂、水稳定性强、疲劳寿命长及抗滑耐磨好的橡塑合金改性沥青混合料。
具体实施方式
下面对本发明做出详细的说明。
本发明提供的复合改性沥青混合料,包括以下组分:沥青,集料,集料为玄武岩碎石,矿粉,矿粉为石灰岩矿粉,高模量沥青混凝土路面改性剂,以进一步提高复合废胶粉改性沥青混合料的综合路用性能,从而形成了高温抗车辙、低温抗开裂、水稳定性强、疲劳寿命长及抗滑耐磨好的橡塑合金改性沥青混合料。
本发明采用马歇尔配合比设计原理,以复合改性沥青为胶结料,确定复合改性沥青混合料的设计级配及最佳油石比。保持设计级配和最佳油石比不变,在骨料中添加占沥青混合料总质量0.2%的高模量沥青混凝土路面改性剂成型标准马歇尔试件,并检验试件的马歇尔体积指标及物理力学指标是否满足设计要求。然后,分别对未添加改性剂和添加改性剂的复合改性沥青混合料进行的性能对比。
本发明中沥青性能指标及试验结果见表1:
表1
本发明中集料的规格分别9.5-16.0mm、4.75-9.5mm、2.36-4.75mm及0-2.36mm,粗、细集料试验结果和设计要求分别见表2、3:
表2
表3
本发明中矿粉性能指标及试验结果见表4:
表4
本发明中高模量沥青混凝土路面改性剂的试验结果及设计要求见表5
表5
本发明中,复合改性沥青混合料的级配组成见表6:
表6
本发明根据上述原则选取的矿料组成比例,以复合改性沥青为胶结料,改性沥青混凝土试配油石比为5.5%、6.0%、6.5%、7.0%、7.5%各一组,共分为五组,每组成型6个马歇尔试件,矿料加热温度为195℃~220℃,沥青加热温度为75℃~185℃,复合改性沥青混合料拌和温度为185℃~190℃,击实初始温度为180℃。
采用表干法测定试件毛体积相对密度,并计算各组油石比条件下马歇尔试件的空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率等各项物理指标见表7;根据标准马歇尔试验的试验方法测定各组试件的稳定度和流值:
表7
相应于毛体积相对密度最大值的油石比a1=6.49%,所求相应于稳定度最大值的油石比a2=6.35%,相应于规定空隙率中值的油石比a3=6.40%,相应于饱和度中值的油石比a4=6.64%,由于选定的油石比为涵盖饱和度范围,所以初始油石比:OAC1=(a1+a2+a3)/3=6.41%,满足各项技术指标的油石比范围OACmin=5.91%,OACmax=7.44%,则OAC2=(5.91+7.44)/2=6.68%。初始油石比OAC1在OACmax与OACmin之间,则最佳油石比:
OAC=(OAC1+OAC2)/2=6.54%
本发明考虑到沥青混凝土路面所必须具有良好的高稳定性、低温抗裂性及耐久性等要求,结合已往工程经验取复合改性沥青混凝土的最佳油石比为6.5%。
由以上马歇尔配合比设计数据可知,复合改性沥青混凝土的最佳油石比为6.5%,级配组成见表8:
表8
本发明以复合改性沥青为胶结料,保持设计级配和最佳油石比不变,内掺占沥青混合料总质量0.2%的成型马歇尔试件,并测定马歇尔试件体积指标及物理力学指标,试验结果见表9:
表9
本发明综合对比采用复合改性沥青为胶结料,保持设计级配和最佳油石比不变,分别研究内掺与不掺两种方案时,复合改性沥青混凝土的全面路用性能:
1高温稳定性
沥青混合料高温性能一般采用车辙试验的动稳定度结果表征,根据已确定的矿料级配和沥青用量,按击实试件密度作为控制压实度的标准,车辙试验时试验温度为60℃,轮压为0.7±0.05Mpa,复合改性沥青混凝土车辙试验结果见表10:
表10
2水稳定性
浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验是评价沥青混合料水稳定性的常规试验方法,复合改性沥青混凝土浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验结果,见表11:
表11
3低温抗裂性
目前现行规范评价沥青混合料低温抗裂性能,是通过沥青混合料的低温弯曲试验来完成的,采用微电子万能材料试验机进行试验,试验温度为-10±0.5℃,加载速率50mm/min。试验结果见表12:
表12
4渗水性
渗水性能采用试验室成型的车辙试件进行试验,用以评价成型后沥青混凝土路面密水性能,试验结果见表13:
表13
5抗滑性
沥青混合料表面构造深度试验是目前评价沥青混凝土路面抗滑性能的基本方法之一,运用轮碾成型机成型标准室内车辙试件,采用手工砂铺仪铺砂测定沥青混合料表面构造深度TD(mm),试验结果见表14:
表14
本发明,在原有复合废胶粉改性沥青密级配混合料的基础上,设计出具有骨架密实型特点的复合废胶粉改性沥青混合料,同时为了进一步提高复合废胶粉改性沥青混合料的综合路用性能,在混合料中内掺0.2%高模量沥青混凝土路面改性剂,从而形成了高温抗车辙、低温抗开裂、水稳定性强、疲劳寿命长及抗滑耐磨好的橡塑合金改性沥青混合料。
本发明不局限于上述最佳实施方式,任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化,凡是与本发明具有相同或相近的技术方案,均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种复合改性沥青混合料,其特征在于,包括以下组分:
沥青,所述沥青的针入度为3~7mm,所述沥青的延度为5cm以上,所述沥青的软化点为65℃以上,所述沥青的旋转粘度为2.0~5.0Pa.s;
集料,包括粗集料和细集料,所述集料为玄武岩碎石,所述粗集料的洛杉矶磨耗损失为30%以下,所述粗集料的压碎值为28%以下,所述粗集料的磨光值为38PBN以上,所述粗集料的表观相对密度为2.5以上,所述粗集料的吸水率为3.0%以下,所述粗集料的软石含量为5%以下,所述粗集料的粘附性为4级以上,所述粗集料的针片状颗粒含量为18%以下,所述粗集料用水洗法得到的小于0.075mm的颗粒含量为1%以下,所述粗集料的坚固性为12%以下,所述粗集料的冲击值为28%以下,所述细集料的表观相对密度为2.5以上,所述细集料的吸水率为3.0%以下,所述细集料的砂当量为60%以上,所述细集料的棱角性为30s以上;
矿粉,所述矿粉为石灰岩矿粉,所述矿粉的表观相对密度为2.5以上,所述矿粉的矿粉亲水系数为小于1,所述矿粉的含水量为1%以下,所述矿粉的塑性指数为小于4,所述矿粉的粒度范围为75%~100%;
高模量沥青混凝土路面改性剂,所述高模量沥青混凝土路面改性剂的比重为0.975g/cm3以下,所述高模量沥青混凝土路面改性剂的粒径为4mm以下,所述高模量沥青混凝土路面改性剂的软化点为70℃以上,所述高模量沥青混凝土路面改性剂的沥青混合料内掺比例为0.2%~0.6%,所述高模量沥青混凝土路面改性剂在-40℃的断裂伸长率为300%以上。
2.如权利要求1所述的复合改性沥青混合料,其特征在于,所述复合改性沥青混合料的试配油石比为5.5%~7.5%。
3.如权利要求2所述的复合改性沥青混合料,其特征在于,所述复合改性沥青混合料的试配油石比分别为5.5%、6.0%、6.5%、7.0%或7.5%。
4.如权利要求1所述的复合改性沥青混合料,其特征在于,所述粗集料的粒径分别为9.5~16.0mm、4.75~9.5mm及2.36~4.75mm,所述细集料的粒径为0~2.36mm。
5.如权利要求4所述的复合改性沥青混合料,其特征在于,所述集料和所述矿粉按以下重量比组分掺配:
9.5~16.0mm的粗集料31份;4.75~9.5mm的粗集料40份;2.36~4.75mm的粗集料4份,0~2.36mm的细集料19份;矿粉6份。
6.如权利要求1所述的复合改性沥青混合料,其特征在于,所述沥青的针入度为5.1mm,所述沥青的延度为5cm,所述沥青的软化点为79℃,所述沥青的旋转粘度为2.082Pa.s。
7.如权利要求1所述的复合改性沥青混合料,其特征在于,所述粗集料的洛杉矶磨耗损失为19.7%,所述粗集料的压碎值为16.1%,所述粗集料的磨光值为45PBN,所述粗集料的软石含量为2.4%,所述粗集料的粘附性为5级,所述粗集料的坚固性为8.1%,所述粗集料的冲击值为10.6%。
8.如权利要求1所述的复合改性沥青混合料,其特征在于,所述细集料的表观相对密度为2.788,所述细集料的吸水率为1.4%,所述细集料的砂当量为71%,所述细集料的棱角性为40.5s。
9.如权利要求1所述的复合改性沥青混合料,其特征在于,所述高模量沥青混凝土路面改性剂的比重为0.97g/cm3,所述高模量沥青混凝土路面改性剂的粒径为2~4mm,所述高模量沥青混凝土路面改性剂在-40℃的断裂伸长率为608%。
10.如权利要求1所述的复合改性沥青混合料,其特征在于,所述矿粉的表观相对密度为2.69,所述矿粉的矿粉亲水系数为0.6,所述矿粉的含水量为0.36%,所述矿粉的塑性指数为3.4。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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