CN108483999A - 一种彩色透水路面沥青混合料及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种彩色透水路面沥青混合料，由改性沥青、集料100质量份、彩色高粘度添加剂混合而成，所述改性沥青和彩色高粘度添加剂共4.6～5.0质量份；彩色高粘添加剂与改性沥青的质量比例为(8～12):(92～88)，所述集料包括粗集料、细集料、矿粉和色粉。本发明还提出所述彩色透水路面沥青混合料的制备方法和应用。与现有的市售彩色沥青混合料、彩色脱色沥青混合料相比，本发明提出的混合料，不仅有鲜艳的颜色、优异的透水性能，且路面性能达到高速路面技术要求，能用于高速路面面层、市政路面、服务区路面、厂区及园区路面、拐弯路段、上下坡路段、公交停靠站及隧道出入口处路面的铺筑。

Description

一种彩色透水路面沥青混合料及其制备和应用

技术领域

本发明属于道路建设的领域，具体涉及一种彩色透水路面的铺筑材料及其制备方法和应用。

背景技术

相比于传统的灰黑色路面，彩色路面具有更丰富的功能。彩色路面在公园、人行道、广场以及自行车道等以轻交通为主的场合有越来越多的应用，在丰富人们生活环境的同时也大大提高了出行舒适度。例如实用新型专利CN205954431U提出用于市政和园林景观工程的透水防滑彩色路面，发明专利申请CN 105837133A提出一种彩色路面用水泥砂浆，均是用于轻交通类型的路面建设。

排水沥青路面具有大空隙结构，粗集料多细集料少，形成大的骨架结构而由相对有较少的细集料填充，因此为了达到结构稳定性的要求，对沥青结合料及混合料的要求较高，普通的结合料难以满足有重载车辆道路的排水路面强度和耐久性的要求。

市售的彩色沥青一般是通过一些高分子聚合物通过剪切混合而成的类沥青的物质，或者是脱色沥青再着色，其性能一般较差，尤其是动力粘度小，远远不能满足排水或透水沥青混合料的要求。本发明采用的是原有专利技术产品HVA高粘度添加剂，制备成的改性沥青60℃动力粘度高达20万以上，一般制备混合料时，HVA可按照与改性沥青的计量，直接干投于沥青拌合楼/拌和锅使用，其颗粒的熔融指数大，分散性好，制得的混合料粘附性较强，可满足重载的交通需求，可实现在高速路面面层、市政路面、服务区路面、厂区及园区路面、拐弯路段、上下坡路段、公交停靠站及隧道出入口处路面的铺筑。

发明内容

针对本领域存在的问题，本发明的目的在于提供一种彩色透水路面沥青混合料。

本发明的另一目的在于提供一种彩色透水路面沥青混合料的制备方法。

本发明的第三个目的是提出所述彩色透水路面沥青混合料的应用。

实现本发明目的的技术方案为：

一种彩色透水路面沥青混合料，由改性沥青、集料100质量份、彩色高粘度添加剂混合而成，所述改性沥青和彩色高粘度添加剂共4.6～5.0质量份；

其中，彩色高粘添加剂与改性沥青的质量比例为(8～12):(92～88)，所述集料包括粗集料、细集料、矿粉和色粉，色粉与矿粉的质量比例为(1～5)：97。

其中，所述改性沥青为SBS、SBR、高粘改性沥青中的一种，改性沥青的性能符合SBSⅠ-D改性沥青的技术要求。

其中，所述彩色高粘度添加剂由高粘度添加剂HVA添加色粉，通过密炼工艺制得，所述色粉为有机颜料和/或无机颜料，所述无机颜料为金属氧化物或盐。

高粘度添加剂HVA为已有产品，添加色粉的比例是按照色卡颜色比对而定，例如对应色卡“红色”，则添加氧化铁红，通过调节用量以匹配密炼机的温度及工艺，使其出料颜色与目标色卡相一致。

其中，所述集料的级配为PAC型排水级配。

优选地，所述的集料100质量份，由80～90份粗集料和5～10份细集料和2～8份的矿粉和色粉组成，其中，细集料公称粒径为0.075mm<δ≤2.36mm；粗集料公称粒径为4.75mm<δ≤13.2mm，矿粉公称粒径为δ≤0.075mm。

其中，所述的混合料空隙率为18～25％。

所述的彩色透水路面沥青混合料的制备方法，包括步骤：

1)将改性沥青在165～175℃下加热3～4小时至流动态，集料在180～190℃下烘5～6小时以备用；

2)将集料中的粗集料、细集料及彩色高粘添加剂加入拌合锅，干拌15～20s，拌和温度180～190℃；

3)将改性沥青投放2～6s后投放矿粉和色粉，投放完成后拌和35～40s，拌和温度180～190℃；

4)(整个循环周期60s～65s)拌和后，最终得到彩色透水路面沥

青混合料，混合料出料温度控制在175～185℃。

或，所述的彩色透水路面沥青混合料的制备方法，包括步骤：

1)将改性沥青在165～175℃下加热3～4小时备用，将集料在180～190℃下烘5～6小时以备用；

2)在180～185℃下，边剪切边向改性沥青中加入彩色高粘添加剂，彩色高粘添加剂与改性沥青按添加比例为8:92～12：88，剪切20～30min至均匀无颗粒；

3)剪切完毕，在180～185℃下发育20～30min制得高粘改性沥青；

4)将集料中的粗集料和细集料加入拌合锅，再将步骤3)中制得的高粘改性沥青加入拌锅，拌和90～180s，拌和温度180～190℃；

5)投放矿粉和色粉，投放完成后拌和35～40s，拌和温度180～190℃；

最终得到彩色透水路面沥青混合料，混合料出料温度控制在175～185℃。

上述两种制备方法，第一种是彩色高粘添加剂直接加在混合料拌和锅里，第二种是彩色高粘添加剂先与改性沥青制得高粘改性沥青，再与集料拌和，两种方法效果相同，实际生产项目时，优先第一种方法，方便快捷，节省成本。

本发明所述的彩色透水路面沥青混合料在路面建设中的应用，所述路面包括高速路面面层、市政路面、服务区路面、厂区及园区路面、拐弯路段、上下坡路段、公交停靠站及隧道出入口处路面。

本发明的有益效果在于：

在以往排水沥青路面组成设计和铺筑的基础上，本发明对彩色透水沥青路面的材料组成、配合比设计进行了系统的研究，提出了彩色透水混合料组成设计方案，在验证排水性、高温稳定性和水稳定性等路用性能的同时研究了色粉的掺量、拌和温度、拌和工艺及粒度比较细的色粉对大孔隙的透水沥青混合料级配的影响。

与现有的彩色沥青、彩色透水沥青相比，本发明提出的组合物混合料，不仅有鲜艳的颜色、优异的透水性能，且路面性能得到或优于沥青混凝土路面技术规程的要求，能满足重载交通环境，可以用于高速路面面层、市政路面、服务区路面、厂区及园区路面、拐弯路段、上下坡路段、公交停靠站及隧道出入口处路面的铺筑。

附图说明

图1为实施例1HVA高粘改性剂添加剂外观。

图2为彩色高粘度添加剂的外观。

图3为拌和完成后的彩色透水沥青混合料的外观。

图4为彩色透水沥青混合料马歇尔试件照片。

图5为最佳油石比的分析图。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，实施例中，加入的各原料除特别说明外，均为市售常规原料。

实施例1：彩色高粘添加剂掺入改性沥青的试验

HVA高粘添加剂以专利CN101775223A公开的方法制造，外观参见图1，彩色高粘度添加剂由高粘度添加剂HVA添加氧化铁红色粉，通过密炼工艺制得，彩色高粘添加剂外观参见图2，高粘添加剂基本物理性能见表1。

在高粘改性沥青制备过程中，HVA高粘添加剂能否很好的分散在改性沥青中，剪切温度、时间和剪切力的大小直接影响高粘改性沥青的改性的效果。而剪切过程中温度又起着至关重要的作用，温度太低HVA不能很好的熔融，增加搅拌的能耗，温度太高则容易造成聚合物内部结构的破坏，从而造成老化。合适的温度下，剪切时间和剪切力的控制也必须恰到好处，随着时间和剪切力的增大，HVA颗粒逐渐熔化，高分子组分均匀分布以达最好的改性效果。

改性沥青和彩色高粘度添加剂制备沥青的操作如下：

1)将改性沥青在165～175℃下加热3～4小时备用；

2)在180～185℃下，4000～5000转/min转速下，按照添加计量8:92，边剪切边加入彩色高粘添加剂，剪切20min至均匀无颗粒；

3)剪切完毕，在180～185℃下发育30min，制得高粘改性沥青；

所得高粘改性沥青的技术指标见表2。其中，改性沥青性能需符合SBSⅠ-D改性沥青的技术要求。在彩色高粘添加剂添加至8质量份时，其高粘改性沥青的性能已能符合高速公路路面的使用要求，但少于8份(例如表2中添加6份的试验)时，高粘改性沥青老化后延度小于20cm，耐久性较差；彩色高粘添加剂添加量越大，性能会越好，但成本也相应上升，综合成本和实际路面使用性能，确定彩色高粘添加剂与改性沥青的质量比例为(8～12):(92～88)。

表1：高粘添加剂基本物理性能

表2：高粘改性沥青的技术指标

由表1可以看出，彩色改性添加剂除了颜色区别外，其他物理性能指标与HVA高粘添加剂差异小，单个颗粒质量均小于0.03g，密度均小于1.0g/cm³，熔融指数均大于2.0g/10min，灰分均小于1.0％，说明改性添加剂在混合料拌锅中的分散性能良好，改性效果良好。由表2可以看出，改性沥青添加彩色HVA高粘添加剂后，软化点和动力粘度显著提高，其中动力粘度发生数量级的变化，可以显著提高高粘改性沥青对于大孔隙排水/透水沥青混凝土的裹附性能，TFOT后残留物的延度也明显提升，改善了其耐老化性能，有助于提升工程耐久性。

实施例2颜料的选择及掺量确定

因有机颜料耐温性能差，高温易分解褪色，本发明优选采用无机颜料。比较几种无机颜料钼铬红、大红粉、氧化铁红，从外观上来看，钼铬红和大红粉颗粒比较精细，亮度和纯度相对较高，钼铬红均价在32000元/吨左右，而大红粉均价35000元/吨。氧化铁红从外观上看较前两种颗粒偏大，均价11000元/吨左右，选择性价比较高的氧化铁红无机色粉。

试验中，首先，将集料及彩色高粘度添加剂加入拌合锅，干拌15～20s，拌和温度180～190℃；其次，将改性沥青投放5s后投放矿粉和色粉，矿粉投放完成后拌和35～40s，拌和温度180～190℃。彩色透水沥青混合料的外观见图3，彩色透水沥青混合料马歇尔试件见图4。

在制作透水沥青混合料时，为满足大孔隙透水的要求，粗集料多，细集料少，对级配有严格的要求，所以，需要严格控制矿粉及色粉等最细粉料的含量。以混合料孔隙率22％、矿粉和色粉总量矿粉控制占集料的4.0～4.8份，通过比较彩色混合料拌和效果及技术指标，最终确定色粉占总量(矿粉和色粉)的最优含量为3.0％。

实施例3：彩色透水沥青混合料优化试验

本实施例进行配合比设计，细集料选用机制砂，规格为0～2.36mm，粗集料选用辉绿岩，规格为4.75mm～9.5mm，矿粉类为石灰石和色粉。

以5.0％为初选油石比(集料100份、改性沥青及彩色高粘添加剂总用量5份)，对初选的三种矿料级配进行马歇尔击实，根据目标空隙率(22％左右)，确定最终符合要求的级配为：4.75mm～9.5mm档粗集料87％，和0～2.36mm细集料8％和5％石灰石粉和色粉(其中有3％色粉)。

分别以4.0％、4.5％、5.0％、5.5％、6.0％五组油石比，进行沥青混合料谢伦堡析漏损失和肯塔堡飞散损失试验。根据沥青混合料谢伦堡析漏损失曲线图中的拐点作为最大油石比，沥青混合料肯塔堡飞散损失曲线图中的拐点作为最小油石比，参考析漏损失率和飞散损失率的绝对指标，结合施工的地理位置、环境及PAC-10排水降噪沥青路面上面层结构特点，将目标配合比最佳油石比确定为4.9％(最佳油石比分析参见图5)。工程中根据具体情况，可采用油石比范围4.6-5.0。

根据以上确定的级配和最佳油石比，验证混合料析漏损失、飞散损失、马歇尔残留稳定度、冻融劈裂强度比、动稳定度、低温最大弯拉应变、渗水系数等性能，检测结果见表3。

表3目标配合比沥青混合料性能检验结果

实施例4：彩色透水路面沥青混合料

本实施例彩色透水沥青混合料包括以下质量比例的主成分：集料100份(4～7mm、7-12mm粗集料分别为42％、46％，0～4mm细集料为6％，矿粉和色粉共6％组成，其中色粉占3％)，油石比4.9，即，改性沥青及彩色高粘添加剂共4.9份。

混合料的制备：

1)将改性沥青在165～175℃下加热4小时至流动态，集料及矿粉在180～190℃下烘5～6小时以备用；

2)将粗集料、细集料及彩色高粘度添加剂加入拌合锅，干拌20s，拌和温度190℃；

3)将改性沥青投放5s后投放矿粉和色粉，矿粉投放完成后拌和40s，拌和温度190℃；

整个拌和周期60s～65s后，最终得到彩色透水路面沥青混合料，混合料出料温度控制在175～185℃。混合料各项指标测试结果见表4。

表4生产配合比沥青混合料性能检验结果

与现有的彩色沥青、彩色透水沥青相比，本发明提出的组合物混合料，不仅有鲜艳的颜色、优异的透水性能，且路面性能得到或优于沥青混凝土路面技术规程的要求，可以用于机动车道，重载路段，长上坡路段，拐弯路段的铺筑。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种彩色透水路面沥青混合料，其特征在于，由改性沥青、集料100质量份、彩色高粘度添加剂混合而成，所述改性沥青和彩色高粘度添加剂共4.6～5.0质量份；

其中，彩色高粘添加剂与改性沥青的质量比例为(8～12):(92～88)，所述集料包括粗集料、细集料、矿粉和色粉，色粉与矿粉的质量比例为(1～5)：97。

2.根据权利要求1所述的一种彩色透水路面沥青混合料，其特征在于，所述改性沥青为SBS、SBR、高粘改性沥青中的一种，改性沥青的性能符合SBSⅠ-D改性沥青的技术要求。

3.根据权利要求1所述的一种彩色透水路面沥青混合料，其特征在于，所述彩色高粘度添加剂由高粘度添加剂HVA添加色粉，通过密炼工艺制得，所述色粉为有机颜料和/或无机颜料，所述无机颜料为金属氧化物或盐。

4.根据权利要求1所述的一种彩色透水路面沥青混合料，其特征在于，所述集料的级配为PAC型排水级配。

5.根据权利要求1所述的一种彩色透水路面沥青混合料，其特征在于，所述的集料100质量份，由80～90份粗集料和5～10份细集料和2～8份的矿粉和色粉组成，其中，细集料公称粒径为0.075mm<δ≤2.36mm；粗集料公称粒径为4.75mm<δ≤13.2mm，矿粉公称粒径为δ≤0.075mm。

6.根据权利要求1所述的一种彩色透水路面沥青混合料，其特征在于，所述的混合料空隙率为18～25％。

7.权利要求1～6任一所述的彩色透水路面沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

1)将改性沥青在165～175℃下加热3～4小时至流动态，集料在180～190℃下烘5～6小时以备用；

2)将集料中的粗集料、细集料及彩色高粘添加剂加入拌合锅，干拌15～20s，拌和温度180～190℃；

3)将改性沥青投放2～6s后投放矿粉和色粉，投放完成后拌和35～40s，拌和温度180～190℃；

4)拌和后得到彩色透水路面沥青混合料，混合料出料温度控制在175～185℃。

8.权利要求1～6任一所述的彩色透水路面沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括步骤：

1)将改性沥青在165～175℃下加热3～4小时备用，将集料在180～190℃下烘5～6小时以备用；

2)在180～185℃下，边剪切边向改性沥青中加入彩色高粘添加剂，彩色高粘添加剂与改性沥青按添加比例为8:92～12：88，剪切20～30min至均匀无颗粒；

3)剪切完毕，在180～185℃下发育20～30min得高粘改性沥青；

4)将集料中的粗集料和细集料加入拌合锅，再将步骤3)中制得的高粘改性沥青加入拌锅，拌和90～180s，拌和温度180～190℃；

5)投放矿粉和色粉，投放完成后拌和35～40s，拌和温度180～190℃；

最终得到彩色透水路面沥青混合料，混合料出料温度控制在175～185℃。

9.权利要求1～7任一所述的彩色透水路面沥青混合料在路面建设中的应用，所述路面包括高速路面面层、市政路面、服务区路面、厂区及园区路面、拐弯路段、上下坡路段、公交停靠站及隧道出入口处路面。