CN107226640A - 一种彩色乳化沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

一种彩色乳化沥青混合料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种彩色乳化沥青混合料及其制备方法，所述彩色乳化沥青混合料由陶土、微硅粉、颜料、矿料和浅色乳化沥青制备而成，以质量份数计，所述陶土15～17份，所述微硅粉12～16份、所述颜料10～14份，所述矿料28～35份，所述浅色乳化沥青25～32份。本发明的有益效果是，混合料以液态形式存储，通过人工刮铺或机械喷洒施工，成型后厚度2‑3mm，具有造价低、安全环保、施工方便、耐久性好、成型快等优势，在彩色路面的早期养护、病害维修及非彩色路面彩色化加铺上具有较大的应用潜力和优势。

Description

一种彩色乳化沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明属于公路工程技术领域，涉及一种彩色乳化沥青混合料，发明还涉及一种彩色乳化沥青混合料的制备方法。
背景技术
彩色路面的应用已有很长时间，铺筑形式也多种多样，当前彩色路面铺筑的主要方式有彩色沥青混合料、彩色乳化沥青混合料、彩色抗滑磨耗层等。彩色路面不同于常规黑色沥青混凝土路面、“白色”水泥混凝土路面，其具有鲜明的色彩。彩色路面醒目的色彩，可诱导交通，保障行车安全，经特殊处理后可以增加路面的抗滑值，还可以有效划分路面功能分区、美化环境等作用，因此彩色路面具有广阔的应用前景。目前国内外很多道路都已铺筑了彩色路面，随着社会的发展，彩色路面的应用在进一步增加，另一方面早期铺筑的彩色路面，由于缺乏相关的养护材料、养护技术，彩色路面的养护维修问题逐渐也显现出来。
由于环境及行车的影响，无论早期铺筑的彩色路面还是近些年铺筑的各种颜色的彩色路面，均出现了颜色衰减、脱色、裂纹等病害，路面被磨花及颜色衰减的现象尤其严重。而对于彩色路面出现的这些早期病害如何维修，这个问题一直没有得到有效解决，并且专业用于彩色路面养护的材料很少且效果较差，彩色路面的维修养护逐渐成为一个急需解决的问题。
另一方面，虽然彩色路面的应用范围较广，但其铺筑的总面积数只占沥青路面、水泥路面的很小的一部分。许多适合修建彩色路面的路段大都已铺筑了的沥青混凝土或水泥混凝土路面，如专用车道，人行道等。若对既有非彩色路面进行彩色重铺，浪费极大又影响交通，不符合国家低碳环保的号召要求。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供一种彩色乳化沥青混合料，解决了现有技术中颜色容易衰减脱色、彩色路面养护维修效果差及早期病害无法处理的问题。
本发明还提供了一种彩色乳化沥青混合料的制备方法。
本发明所采用的技术方案是，一种彩色乳化沥青混合料，所述彩色乳化沥青混合料由陶土、微硅粉、颜料、矿料和浅色乳化沥青制备而成，以质量份数计，所述陶土15～17份，所述微硅粉12～16份、所述颜料10～14份，所述矿料28～35 份，所述浅色乳化沥青25～32份。
进一步地，所述陶土为325目陶土。
进一步地，所述微硅粉采用SiO2含量为85～87％的D920硅粉。
进一步地，所述颜料为无机颜料。
进一步地，所述矿料由玄武岩细料、玄武岩粗料和玄武岩矿粉组成，以质量份数计，所述玄武岩细料为38份，所述玄武岩粗料为52份，所述玄武岩矿粉为 10份。
进一步地，所述玄武岩细料的粒径级配范围为0.075mm-0.3mm，所述玄武岩粗料的粒径级配范围为0.3mm-0.6mm，所述玄武岩矿粉的粒径级配范围为小于0.075mm。
本发明所采用的另一种方案是，一种彩色乳化沥青混合料的制备方法，具体根据以下步骤进行：
步骤一
按质量份数计，称取15～17份陶土、12～16份微硅粉、10～14份的颜料、28～35 份的矿料、25～32份的浅色乳化沥青；
步骤二
往搅拌罐中加入自来水；
步骤三
将加水后的搅拌罐放置于高速分散机下方，使高速分散机对搅拌罐内的水进行分散，高速分散机转速为500-800r/min；
步骤四
将步骤一称取的陶土加入完成步骤三后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为500-800r/min，分散时间为3-4分钟；
步骤五
将步骤一称取的微硅粉加入完成步骤四后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为500-800r/min，分散时间为3-4分钟；
步骤六
将步骤一称取的颜料加入完成步骤五后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为500-800r/min，分散时间为3-4分钟；
步骤七
将步骤一称取的浅色乳化沥青加入完成步骤六后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为1500-1600r/min，分散时间为10-15分钟；
步骤八
将步骤一称取的矿料加入完成步骤七后的搅拌罐内，再用高速分散机进行分散，高速分散机转速为1500-2500r/min，分散时间为5分钟；
步骤九
将步骤八完成后，将搅拌罐内的混合料装入容器并密封保存，即成。
本发明的特征还在于，
进一步地，所述步骤二中加入的水的份数为步骤一称取的各个组分总质量份数的40％-50％。
本发明的有益效果是，混合料以液态形式存储，通过人工刮铺或机械喷洒施工，成型后厚度2-3mm，具有造价低、安全环保、施工方便、耐久性好、成型快等优势，在彩色路面的早期养护、病害维修及非彩色路面彩色化加铺上具有较大的应用潜力和优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
说明书附图(图1)是本发明一种彩色乳化沥青混合料的制备方法的制备流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一种彩色乳化沥青混合料，所述彩色乳化沥青混合料由陶土、微硅粉、颜料、矿料和浅色乳化沥青制备而成，以质量份数计，所述陶土15～17份，所述微硅粉12～16份、所述颜料10～14份，所述矿料28～35份，所述浅色乳化沥青 25～32份。
所述陶土为325目陶土。所述微硅粉采用SiO2含量为85～87％的D920硅粉。所述颜料为无机颜料。所述矿料由玄武岩细料、玄武岩粗料和玄武岩矿粉组成，以质量份数计，所述玄武岩细料为38份，所述玄武岩粗料为52份，所述玄武岩矿粉为10份。所述玄武岩细料的粒径级配范围为0.075mm-0.3mm，所述玄武岩粗料的粒径级配范围为0.3mm-0.6mm，所述玄武岩矿粉的粒径级配范围为小于 0.075mm。
本发明一种彩色乳化沥青混合料的制备方法，如图1所示，具体根据以下步骤进行：
步骤一
按质量份数计，称取15～17份陶土、12～16份微硅粉、10～14份的颜料、28～35 份的矿料、25～32份的浅色乳化沥青；
步骤二
往搅拌罐中加入自来水；
步骤三
将加水后的搅拌罐放置于高速分散机下方，使高速分散机对搅拌罐内的水进行分散，高速分散机转速为500-800r/min；
步骤四
将步骤一称取的陶土加入完成步骤三后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为500-800r/min，分散时间为3-4分钟；
步骤五
将步骤一称取的微硅粉加入完成步骤四后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为500-800r/min，分散时间为3-4分钟；
步骤六
将步骤一称取的颜料加入完成步骤五后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为500-800r/min，分散时间为3-4分钟；
步骤七
将步骤一称取的浅色乳化沥青加入完成步骤六后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为1500-1600r/min，分散时间为10-15分钟；
步骤八
将步骤一称取的矿料加入完成步骤七后的搅拌罐内，再用高速分散机进行分散，高速分散机转速为1500-2500r/min，分散时间为5分钟；
步骤九
将步骤八完成后，将搅拌罐内的混合料装入容器并密封保存，即成。
所述步骤二中加入的水的份数为步骤一称取的各个组分总份数的40％-50％。
本发明的彩色乳化沥青混合料制备好后，以液态形式存储，存储时间大于3 个月，通过人工刮铺或机械喷洒施工，成型后厚度2-3mm，具有造价低、安全环保、施工方便、耐久性好、成型快。
本发明选取的各个组分具体要求：
(1)陶土
选用325目陶土，陶土粉具有颗粒细、可塑性强、结合性好、触变性过度、收缩适宜的性能，陶土的主体化学成分是硅铝氧化物和水，其特征是与适量水结合可调成柔可烧制的软泥，具有可塑性、其塑性指数大于17为粘土，塑性指数应由相应于76g圆锥仪沉入土中深度为10mm时测定的液限计算而得。
(2)微硅粉
本发明选用了高强度的微硅粉，通过选型后选用了上海天凯硅微粉有限公司的D920半加密型号的产品，具体参数见表1。
D920硅粉外观为白色粉末，SiO2含量为85～87％，有加密和半加密产品，可适用于大型混凝土工程、砂浆、地坪、管桩等，作为必要的外加剂使用。D920 硅粉能够填充骨料颗粒间的孔隙，同时与水化产物生成凝胶体，与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体。在水泥基的砼、砂浆中，掺入适量的微硅粉，可起到如下作用：
显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能；
具有保水、防止离析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用；
显著延长砼的使用寿命，特别是在氯盐污染侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿度等恶劣环境下，可使砼的耐久性提高一倍甚至数倍；
大幅度降低喷射砼和浇注料的落地灰，提高单次喷层厚度；
是高强砼的必要成份，已有C150砼的工程应用；
具有5倍水泥的功效，在普通砼和低水泥浇注料中应用可降低成本，提高耐久性；
有效防止发生砼碱骨料反应。
表1微硅粉技术指标
(3)颜料
颜料分为无机颜料和有机颜料。其中，无机颜料主要包括炭黑及铁、钡、锌、铬、铅和钛等金属的氧化物和盐；有机颜料可以分为单偶氮、双偶氮、色淀、酞菁、喹吖啶酮及稠环颜料等几种结构类型。无机颜料的特点：耐晒、耐热性能好，遮盖力强，但色谱不十分齐全，着色力低，色光鲜艳度差，部分金属盐和氧化物毒性较大。而有机颜料结构多样，色谱齐全，颜色纯正，着色力强，但耐光、耐气候性和化学稳定性较差，价格较贵。
本发明选用无机颜料，具体为复合钛红，由湖南巨发科技有限公司产，具体性能如表2所示。
表2复合钛红技术性能表
(4)矿料
矿料由玄武岩细料、玄武岩粗料和玄武岩矿粉组成，以质量份数计，玄武岩细料为38份，玄武岩粗料为52份，玄武岩矿粉为10份。玄武岩细料的粒径级配范围为0.075mm-0.3mm，玄武岩粗料的粒径级配范围为0.3mm-0.6mm，玄武岩矿粉的粒径级配范围为小于0.075mm。通过严格筛选，确定了级配，使得喷洒后的彩色封层为2-3mm具有一定的级配，详细信息见表3。
矿料和高品质的乳化沥青紧密黏附形成一个有强度的致密封层，具有薄层罩面的类似的级配特性，使得沥青路面在交通荷载下能具有优良稳定的品质。
表3矿料通过百分率及配料比例
(5)浅色乳化沥青
本发明组分中选取的浅色乳化沥青应满足的要求见表4。
表4浅色乳化沥青性能指标
根据斯托克斯定律：球体在介质中沉降，其沉降速度与球体半径的平方成正比，与介质的黏滞系数成反比。本发明彩色乳化沥青混合料中的功能性组分一般粒径较小，在由浅色乳化沥青构成的组分中，选用这些组分具有以下因素：1、改性功能；2、使得存储周期增长；3、提高了工作性能的黏度；4、材料洒布后空隙少，防水效果好；5、能更充分的渗透到裂缝深处。
本发明的彩色乳化沥青混合料可以由人工刮铺施工或机械喷洒施工，可用于以下几个方面：
一、用于处理彩色路面的问题
1、孔隙率过大；2、渗水系数超标；3、贫油；4、面层粗矿料脱粒、轻微裂缝；5、轻微程度麻面；6、色彩衰减；7、彩色路面轻微病害的养护维修等。
二、进行沥青路面彩色化改装
改装时1、原路面状况良好，无病害或轻微病害时，清扫干净后，直接铺筑； 2、原路面状况有坈槽，裂缝等病害时，需要将病害修补后方可铺筑。
三、水泥混凝土路面彩色化改装
改装时1、要求水泥路面无裂缝无断板等病害，使用时需要把水泥路面凿毛，清灰后加铺即可；2、水泥路面有轻微裂缝、断板等病害时，需要将病害处理并把水泥路面凿毛，清灰后加铺即可。
本发明的彩色乳化沥青混合料，铺筑在原路面后，需要考虑其抗磨耗性能和抗滑性能。
本发明在最佳掺量范围内进行抗滑性能试验和湿轮磨耗试验。抗滑性能试验对比了不加骨料于加骨料后的效果，方案中骨料掺量以彩色封层混合料的质量百分数记。骨料为单一粒径1.18mm的玄武岩石料。试验方法及指标依据参考《公路沥青路面养护技术规范》(JTJ073.2-2001)，试验结果见表5、表6。
表5摩擦摆值试验结果
表6彩色乳化沥青封层混合料1h和6d湿轮磨耗试验结果
经过实验可知，本发明能满足JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》相关要求。
本发明针对彩色路面的养护维修的紧迫需要和非彩色路面彩色化改装问题，创造性地运用浅色乳化沥青、颜料、多种非金属矿物、矿料进行配比，制备彩色乳化沥青封层混合料，是一种彩色乳液型混合料。
本发明的彩色乳化沥青混合料安全环保，常温下即可施工，成型厚度2-3mm，可以用于既有彩色路面的养护维修，改善原有彩色路面的行车条件，提高平整度、色彩鲜明度，修补轻微裂缝，提高原路面摩擦系数，延长路面的使用寿命，又可以在不增加原路面标高的情况下，对原来的黑色沥青混凝土路面进行彩色化改装，极大降低了路面彩色化的工程造价。同时又达到了美化城市环境，以及保障行车安全的目的，这对于中国的道路安全与养护理念具有重大的参考价值及意义。
实施例1
步骤一
按质量份数计，称取16份陶土、12份微硅粉、12份的颜料、35份的矿料、 25份的浅色乳化沥青；
步骤二
往搅拌罐中加入自来水，所加自来水质量为步骤一称取的各个组分总份数的 40％；
步骤三
将加水后的搅拌罐放置于高速分散机下方，使高速分散机对搅拌罐内的水进行分散，高速分散机转速为500r/min；
步骤四
将步骤一称取的陶土加入完成步骤三后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为500r/min，分散时间为3分钟；
步骤五
将步骤一称取的微硅粉加入完成步骤四后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为500r/min，分散时间为3分钟；
步骤六
将步骤一称取的颜料加入完成步骤五后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为500r/min，分散时间为3分钟；
步骤七
将步骤一称取的浅色乳化沥青加入完成步骤六后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为1500r/min，分散时间为10分钟；
步骤八
将步骤一称取的矿料加入完成步骤七后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为1500r/min，分散时间为5分钟；
步骤九
将步骤八完成后，将搅拌罐内的混合料装入容器并密封保存，即成。
实施例2
步骤一
按质量份数计，称取17份陶土、13份微硅粉、10份的颜料、28份的矿料、 32份的浅色乳化沥青；
步骤二
往搅拌罐中加入自来水，所加自来水质量为步骤一称取的各个份数总质量的 45％；
步骤三
将加水后的搅拌罐放置于高速分散机下方，使高速分散机对搅拌罐内的水进行分散，高速分散机转速为650r/min；
步骤四
将步骤一称取的陶土加入完成步骤三后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为650r/min，分散时间为3.5分钟；
步骤五
将步骤一称取的微硅粉加入完成步骤四后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为650r/min，分散时间为3.5分钟；
步骤六
将步骤一称取的颜料加入完成步骤五后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为650r/min，分散时间为3.5分钟；
步骤七
将步骤一称取的浅色乳化沥青加入完成步骤六后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为1550r/min，分散时间为12.5分钟；
步骤八
将步骤一称取的矿料加入完成步骤七后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为2000r/min，分散时间为5分钟；
步骤九
将步骤八完成后，将搅拌罐内的混合料装入容器并密封保存，即成。
实施例3
步骤一
按质量份数计，称取15份陶土、16份微硅粉、14份的颜料、29份的矿料、 26份的浅色乳化沥青；
步骤二
往搅拌罐中加入自来水，所加自来水质量为步骤一称取的各个组分总份数的 50％；
步骤三
将加水后的搅拌罐放置于高速分散机下方，使高速分散机对搅拌罐内的水进行分散，高速分散机转速为800r/min；
步骤四
将步骤一称取的陶土加入完成步骤三后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为800r/min，分散时间为4分钟；
步骤五
将步骤一称取的微硅粉加入完成步骤四后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为800r/min，分散时间为4分钟；
步骤六
将步骤一称取的颜料加入完成步骤五后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为800r/min，分散时间为4分钟；
步骤七
将步骤一称取的浅色乳化沥青加入完成步骤六后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为1600r/min，分散时间为15分钟；
步骤八
将步骤一称取的矿料加入完成步骤七后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为2500r/min，分散时间为5分钟；
步骤九
将步骤八完成后，将搅拌罐内的混合料装入容器并密封保存，即成。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种彩色乳化沥青混合料，其特征在于，所述彩色乳化沥青混合料由陶土、微硅粉、颜料、矿料和浅色乳化沥青制备而成，以质量份数计，所述陶土15～17份，所述微硅粉12～16份、所述颜料10～14份，所述矿料28～35份，所述浅色乳化沥青25～32份。
2.根据权利要求1求所述的一种彩色乳化沥青混合料，其特征在于，所述陶土为325目陶土。
3.根据权利要求1所述的一种彩色乳化沥青混合料，其特征在于，所述微硅粉采用SiO2含量为85～87％的D920微硅粉。
4.根据权利要求1所述的一种彩色乳化沥青混合料，其特征在于，所述颜料为无机颜料。
5.根据权利要求1所述的一种彩色乳化沥青混合料，其特征在于，所述矿料由玄武岩细料、玄武岩粗料和玄武岩矿粉组成，以质量份数计，所述玄武岩细料为38份，所述玄武岩粗料为52份，所述玄武岩矿粉为10份。
6.根据权利要求5所述的一种彩色乳化沥青混合料，其特征在于，所述玄武岩细料的粒径级配范围为0.075mm-0.3mm，所述玄武岩粗料的粒径级配范围为0.3mm-0.6mm，所述玄武岩矿粉的粒径级配范围为小于0.075mm。
7.一种如权利要求1所述的彩色乳化沥青混合料的制备方法，其特征在于，具体根据以下步骤进行：
步骤一
按质量份数计，称取15～17份陶土、12～16份微硅粉、10～14份的颜料、28～35份的矿料、25～32份的浅色乳化沥青；
步骤二
往搅拌罐中加入自来水；
步骤三
将加水后的搅拌罐放置于高速分散机下方，使高速分散机对搅拌罐内的水进行分散，高速分散机转速为500-800r/min；
步骤四
将步骤一称取的陶土加入完成步骤三后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为500-800r/min，分散时间为3-4分钟；
步骤五
将步骤一称取的微硅粉加入完成步骤四后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为500-800r/min，分散时间为3-4分钟；
步骤六
将步骤一称取的颜料加入完成步骤五后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为500-800r/min，分散时间为3-4分钟；
步骤七
将步骤一称取的浅色乳化沥青加入完成步骤六后的搅拌罐内，用高速分散机进行分散，高速分散机转速为1500-1600r/min，分散时间为10-15分钟；
步骤八
将步骤一称取的矿料加入完成步骤七后的搅拌罐内，再用高速分散机进行分散，高速分散机转速为1500-2500r/min，分散时间为5分钟；
步骤九
将步骤八完成后，将搅拌罐内的混合料装入容器并密封保存，即成。
8.根据权利要求7所述的一种彩色乳化沥青混合料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中加入的自来水的份数为步骤一称取的各个组分总质量份数的40％-50％。
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