CN107382150B - 一种富橡胶沥青含量的能够适应寒区气候条件的橡胶沥青玛蹄脂混合料及制备方法 - Google Patents

一种富橡胶沥青含量的能够适应寒区气候条件的橡胶沥青玛蹄脂混合料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种富橡胶沥青含量的能够适应寒区气候条件的橡胶沥青玛蹄脂混合料制备方法,包括以下步骤：(1)选用废胎胶粉，要求橡胶烃含量≥50％，炭黑含量≥30％；(2)选用基质沥青(3)生产橡胶沥青，保证180℃布什旋转黏度在2.5～3.0Pa·s之间；(4)集料选取及级配范围设计。调整0.6mm、2.36mm、4.75mm、9.5mm筛孔通过率，使得调整后的级配整体范围变窄，细料通过率变低。本发明同时公开了一种富橡胶沥青含量的能够适应寒区气候条件的橡胶沥青玛蹄脂混合料。发明公开的橡胶沥青玛蹄脂混合料，其低温抗裂性、抗冻性和耐久性等均有显著的改善；油石比增加到6.5％～7.5，空隙率增加到4％～6％，不仅降低了裂缝产生的风险，还降低了行车噪音。

Description

一种富橡胶沥青含量的能够适应寒区气候条件的橡胶沥青玛 蹄脂混合料及制备方法
技术领域
本发明属于交通土建技术领域，涉及一种富橡胶沥青含量的能够适应寒区气候条件的橡胶沥青玛蹄脂混合料及制备方法。
背景技术
目前，我国西部寒冷地区(最冷月平均温度-10～0℃，日平均温度≤5℃的天数为90～145d。)的沥青路面大都采用AC结构，受冻融循环作用的影响，寒冷地区这种结构类型的沥青路面出现的早期病害比一般地区更为严重，往往在经历几个大温差的冻融循环后，沥青路面会出现强度降低、松散、裂缝等病害，严重影响路面的使用质量和寿命。虽然部分寒冷地区尝试着应用SUP、SMA等结构类型的沥青路面，但由于对极端气候考虑的不足(如昼夜温差大、温度突变等)，其设计空隙率通常为3％～5％(以4％控制)，使得沥青路面极易发生裂缝等损坏，且所用沥青大都为SBS改性沥青，不仅造价高昂，不能实现废旧资源的循环利用，而且其长期性能还有待观察。
发明内容
为了能够在寒区铺筑性能优良的沥青路面和实现资源的循环利用，本发明公开了一种富橡胶沥青含量的能够适应寒区气候条件的橡胶沥青玛蹄脂混合料制备方法：
(1)选用废胎胶粉
选取载重车轮胎剔除钢丝和纤维，采用常温研磨法生产成废胎胶粉，要求废胎胶粉的细度为符合下表1要求，橡胶烃含量≥50％，炭黑含量≥30％；
表1废胎胶粉细度要求
筛孔(目) 20 30 40 50 70 90
通过率(％) 100 95～100 85～100 20～30 10～20 5～10
(2)选用基质沥青
选用四组分比例为：沥青质6％～15％、胶质19％～39％、芳香分32％～60％、饱和分13％～31％的沥青；
(3)生产橡胶沥青
将所选废胎胶粉和基质沥青按照废胎胶粉20％～24％掺量(外掺)、185℃反应温度、60min反应时间的工艺进行改性；根据基质沥青的不同适当调整废胎胶粉掺量，使得其180℃布什旋转黏度在2.5～3.0Pa·s之间，最佳控制在2.7Pa·s，要求生产完成的橡胶沥青在24h内用完；
(4)集料选取及级配范围设计
集料选用10-15mm、5-10mm、0-3mm规格的机制砂，矿粉选用石灰岩矿粉，级配范围采用如下表2所示范围；
表2橡胶沥青玛蹄脂混合料级配要求
筛孔尺寸(mm) 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
上限(％) 100 100 75 35 28 24 20 15 12 10
下限(％) 100 90 55 25 20 15 12 10 8 6
优选地，所述橡胶沥青玛蹄脂混合料配合比设计要求：马歇尔试验击实次数根据交通量确定，一般为双面各击实75次，重载交通路段提高到100次；强度要求流值为3mm时的稳定度不小于7kN，设计空隙率4％～6％，矿料间隙率要求不小于14％，最佳油石比在6.5％～7.5之间。
优选地，所述橡胶沥青玛蹄脂混合料的设计空隙率5％。
优选地，所述橡胶沥青玛蹄脂混合料性能要求：高温车辙试验标准实验动稳定度不小于3000次/mm，相对变形不大于5％；水稳定性试验浸水马歇尔残留稳定度不小于80％，冻融劈裂强度比不小于75％；低温弯曲试验破坏应变不小于2500(με)，线膨胀率不大于1％。
本发明同时公开了由上述制备方法得到的一种富橡胶沥青含量的能够适应寒区气候条件的橡胶沥青玛蹄脂混合料。
本发明公开的橡胶沥青玛蹄脂混合料技术性能高(废胎胶粉要求高、沥青含量高、级配范围严，试验方法切合实际、混合料性能指标符合寒区特征)，造价成本低(不添加木质素纤维，节约材料费用及工艺成本)，能降低噪音(空隙率大及橡胶沥青效果)，行车舒适性高(胶粉掺量高)。并且低温抗裂性、抗冻性和耐久性等均有显著的改善。对于推进西部寒冷地区大规模应用橡胶沥青铺筑技术，有效改善路面裂缝等病害的形成，降低施工成本，有效利用废旧轮胎资源，保护环境，提高路面质量和使用寿命具有重要意义。
附图说明
图1是本发明一种富橡胶沥青含量的能够适应寒区气候条件的橡胶沥青玛蹄脂混合料的级配泰勒曲线图。
具体实施方式
本发明公开了一种富沥青含量的适用于寒区的橡胶沥青玛蹄脂混合料的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用废胎胶粉
选取载重车轮胎剔除钢丝和纤维，采用常温研磨法生产成废胎胶粉，要求废胎胶粉的细度为符合下表1要求，橡胶烃含量≥50％，炭黑含量≥30％。
表1本专利废胎胶粉细度要求
筛孔(目) 20 30 40 50 70 90
通过率(％) 100 95～100 85～100 20～30 10～20 5～10
(2)选用基质沥青
选用四组分比例为：沥青质6％～15％、胶质19％～39％、芳香分32％～60％、饱和分13％～31％的沥青进行改性。
(3)生产橡胶沥青
将所选废胎胶粉和基质沥青按照废胎胶粉20％～24％掺量(外掺)、185℃反应温度、60min反应时间的工艺进行改性。根据基质沥青的不同适当调整废胎胶粉掺量，使得其180℃布什旋转黏度在2.5～3.0Pa·s之间，以2.7Pa·s控制。要求生产完成的橡胶沥青在24h内用完。
(4)集料选取及级配范围设计
集料选用10-15mm、5-10mm、0-3mm(机制砂)规格，矿粉选用石灰岩矿粉。级配范围采用如下表2所示范围，其泰勒曲线级配范围图如图1所示。
表2本专利橡胶沥青玛蹄脂混合料级配要求
筛孔尺寸(mm) 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
上限(％) 100 100 75 35 28 24 20 15 12 10
下限(％) 100 90 55 25 20 15 12 10 8 6
此橡胶沥青玛蹄脂混合料级配范围中0.6mm筛孔以下的通过率较普通沥青玛蹄脂偏低，2.36mm的通过率偏大，4.75mm的下限通过率提高到25％，9.5mm的下限通过率提高到55％。整体级配范围变窄，细料通过率变低。
(5)配合比设计
①马歇尔试验击实次数。根据交通量确定，一般为双面各击实75次，重载交通路段提高到100次。
②强度。要求流值为3mm时的稳定度不小于7kN。
③空隙率。设计空隙率4％～6％(以5.5％控制)。
④矿料间隙率。要求不小于14％。
⑤毛体积密度。采用蜡封法测定。
⑥最大理论密度。真空法测定。
⑦油石比。最佳油石比在6.5％～7.5之间
(6)混合料性能要求
①高温车辙。标准实验动稳定度不小于3000(次/mm)，相对变形不大于5％。
②水稳定性。浸水马歇尔残留稳定度不小于80％，冻融劈裂强度比不小于75％。
③低温弯曲。破坏应变不小于2500(με)。
④线膨胀率。混合料线膨胀率不大于1％。
发明公开的橡胶沥青玛蹄脂混合料，其低温抗裂性、抗冻性和耐久性等均有显著的改善。由于废胎胶粉掺量高，沥青路面的弹性有了一定的增加，相应的行车舒适性得到了一定的提升。空隙率增加到4％～6％(以5.5％控制)，不仅降低了裂缝产生的风险，还降低了行车噪音。不加木质素纤维，降低了工程造价。且由于废胎胶粉(选用炭黑成分含量≥30％)的存在，沥青路面的耐车辙、抗老化能力增加，公路的外观感官也得到提升。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种富橡胶沥青含量的能够适应寒区气候条件的橡胶沥青玛蹄脂混合料制备方法,其特征在于，以下步骤：
(1)选用废胎胶粉
选取载重车轮胎剔除钢丝和纤维，采用常温研磨法生产成废胎胶粉，要求废胎胶粉的细度为符合下表1要求，橡胶烃含量≥50％，炭黑含量≥30％；
表1 废胎胶粉细度要求
筛孔(目) 20 30 40 50 70 90 通过率(％) 100 95～100 85～100 20～30 10～20 5～10
(2)选用基质沥青
选用四组分比例为：沥青质6％～15％、胶质19％～39％、芳香分32％～60％、饱和分13％～31％的沥青进行改性；
(3)生产橡胶沥青
将所选废胎胶粉和基质沥青按照废胎胶粉20％～24％掺量、185℃反应温度、60min反应时间的工艺进行改性；根据基质沥青的不同适当调整废胎胶粉掺量，使得其180℃布什旋转黏度在2.5～3.0Pa·s之间，要求生产完成的橡胶沥青在24h内用完；
(4)集料选取及级配范围设计，得到橡胶沥青玛蹄脂混合料，
集料选用10-15mm、5-10mm、0-3mm规格的机制砂，矿粉选用石灰岩矿粉，级配范围采用如下表2所示范围，
表2 橡胶沥青玛蹄脂混合料级配要求
Figure FDA0002247764790000011
Figure FDA0002247764790000021
2.根据权利要求1所述的一种富橡胶沥青含量的能够适应寒区气候条件的橡胶沥青玛蹄脂混合料制备方法，其特征在于，180℃布什旋转黏度为2.7Pa·s。
3.根据权利要求1所述的一种富橡胶沥青含量的能够适应寒区气候条件的橡胶沥青玛蹄脂混合料制备方法，其特征在于，所述橡胶沥青玛蹄脂混合料配合比设计要求：马歇尔试验击实次数根据交通量确定，一般为双面各击实75次，重载交通路段提高到100次；强度要求流值为3mm时的稳定度不小于7kN，设计空隙率4％～6％，矿料间隙率要求不小于14％，最佳油石比在6.5％～7.5％之间。
4.根据权利要求3所述的一种富橡胶沥青含量的能够适应寒区气候条件的橡胶沥青玛蹄脂混合料制备方法，其特征在于，所述橡胶沥青玛蹄脂混合料的设计空隙率5％。
5.根据权利要求1所述的一种富橡胶沥青含量的能够适应寒区气候条件的橡胶沥青玛蹄脂混合料制备方法，其特征在于，所述橡胶沥青玛蹄脂混合料性能要求：高温车辙试验标准实验动稳定度不小于3000次/mm，相对变形不大于5％；水稳定性试验浸水马歇尔残留稳定度不小于80％，冻融劈裂强度比不小于75％；低温弯曲试验破坏应变不小于2500με，线膨胀率不大于1％。
6.一种富橡胶沥青含量的能够适应寒区气候条件的橡胶沥青玛蹄脂混合料，其特征在于，由权利要求1至5中任一项所述制备方法得到。
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