CN108503257A - 一种抗高温车辙温拌沥青混合料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及道路工程材料制备技术领域，具体涉及一种抗高温车辙温拌沥青混合料的制备方法。本发明将SBS胶粉分散于混合沥青中得到分散SBS胶粉的沥青，将分散SBS胶粉的沥青加入白矿油中，经过高速剪切乳化得到胶粉改性沥青，将填充集料胶粉改性沥青、温拌剂和生石灰拌和得到抗高温车辙温拌沥青混合料，本发明中温拌沥青混合料中白矿油中是以小颗粒形式分散，白矿油分子与SBS分子间的互溶性增大，提高温拌沥青混合料低温抗开裂性能和低温下结合料与集料间粘结力，融化的纤维成分及少量未融的成分裹附在石料表面，在石料与沥青、石料与石料之间形成一个搭桥的作用，产生较大的粘结力，从而提高了白矿油的粘弹性能，应用前景广阔。

Description

一种抗高温车辙温拌沥青混合料的制备方法
技术领域
本发明涉及道路工程材料制备技术领域，具体涉及一种抗高温车辙温拌沥青混合料的制备方法。
背景技术
我国高速公路建设步伐加快，道路的养护维修任务随之加剧，我国已经逐渐从建设阶段向养护阶段转变。由于我国半刚性基层路面结构的特点，公路早期病害中反射裂缝类病害较多。另外，我国道路车辆中重载车辆较多，重交通现象普遍，在重载交通下，沥青路面的早期破坏严重，典型的重交通下路面损坏类型为高温车辙。因此，如何有效的提高沥青混合料抗变形能力及结合料与集料间的粘结力，成为能否解决路面车辙问题的关键。
温拌沥青混合料（简称WMA），是一种高节能低排放环保型材料，由美国Shell和挪威KoloVeidekke公司于1995年联合研制成功。其本质就是通过一定的技术措施，使沥青能在相对较低的温度下（一般110～130摄氏度）进行拌和及施工，同时保持其不低于HMA的使用性能的沥青混合料技术，也称为温拌沥青技术。其技术关键是在不损伤HMA路用性能的前提下如何降低沥青在较低温度下的拌和粘度。从WMA使用量的大幅提高上，就可以看出WMA的发展趋势。因此，温拌沥青混合料WMA及其制备方法为今后的道路建设的一种需求。
在工程建设当中，沥青在道路施工的过程中，由于紫外线、水分、氧气等物质的作用下回发生老化，使得沥青变脆变硬，因此对沥青混合料的低温抗裂性能及抗水稳定性都有显著的影响，从而影响沥青路面的耐久性。现有温拌沥青混合料在降低沥青混合料拌合温度的同时，通常会影响到沥青混合料的高温稳定性或低温抗开裂性能。另外，在现有的温拌沥青技术中，还存在温拌沥青混合料容易老化、抗车辙性弱等缺陷。
因此，如何采用一种特殊的温拌沥青，在降低沥青混合料拌合及成型温度的同时而不影响其高、低温使用性能，成为目前研制温拌沥青的一个热点问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前温拌沥青混合料在降低沥青混合料拌合温度的同时，会影响到沥青混合料的高温稳定性和低温抗开裂性能，另外由于沥青混合料高温抗变形能力差，结合料与集料间的粘结力小，导致重交通路面易发生高温车辙损坏的缺陷，提供了一种抗高温车辙温拌沥青混合料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种抗高温车辙温拌沥青混合料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，向高速分散机加入10～20份200目白炭黑、10～15份邻苯二甲酸二丁酯、30～35份丙烯酸丁酯、5～10份陶土悬浮液，高速分散得到填充集料；
（2）将膨胀珍珠岩与玻璃化微珠混合，得到混合骨料，将混合骨料、木炭纤维、羟甲基纤维素混合，放入搅拌机中，搅拌混合，得到混合物料，将混合物料置于烘箱中，加热升温，保温，得到温拌剂；
（3）将SBS橡胶放入冲击破碎机中破碎，得到破碎橡胶块，将破碎橡胶块，送入液氮冷冻装置中，冷冻处理，取出冷冻的破碎橡胶块，放入粉碎机中粉碎得到SBS胶粉；
（4）按重量份数计，将40～50份石油沥青、10～15份布敦岩沥青，置于搅拌釜中，加热升温，保温搅拌，再向搅拌釜中加入SBS胶粉，继续搅拌，得到分散SBS胶粉的沥青；
（5）将300～400g分散SBS胶粉的沥青放入油浴锅中，加热升温，保温后，向油浴锅中加入100～120mL白矿油，低速搅拌混匀，高速剪切乳化得到胶粉改性沥青；
（6）按重量份数计，将20～25份填充集料放入烘箱中加热，烘干后加入到拌和锅中，将60～80份胶粉改性沥青加热后加入到拌和锅中，再将30～35份温拌剂和10～15份生石灰撒在沥青的表面拌和，得到抗高温车辙温拌沥青混合料。
步骤（1）所述的高速分散机转速为3000～4000r/min，分散时间为1.0～1.5h。
步骤（2）所述的膨胀珍珠岩粒径为400目，玻璃化微珠粒径为0.2～0.4mm，膨胀珍珠岩与玻璃化微珠混合质量比为1︰3，混合骨料、木炭纤维、羟甲基纤维素混合的质量比为10︰3︰1，搅拌机转速为700～800r/min，搅拌混合时间为10～15min，对烘箱加热升温后温度为200～300℃，保温时间为3～4h。
步骤（3）所述的SBS橡胶放入冲击破碎机中破碎时间为30～45min，冷冻处理温度为-50～-40℃，冷冻处理时间为3～4h。
步骤（4）所述的加热升温后温度为90～100℃，保温搅拌转速为200～300r/min，保温搅拌时间为20～30min，继续搅拌时间为40～50min。
步骤（5）所述的加热升温后温度为200～220℃，保温时间为10～15min，低速搅拌转速为500～600r/min，搅拌混匀时间为30～35min，高速剪切乳化转速为4000～4200r/min。
步骤（6）所述的对烘箱中加热升温后温度为145～155℃，控制拌和锅内温度保持在120～150℃，加热后温度为150～160℃，拌和时间为5～10min。
本发明的有益效果是：
（1）本发明以白炭黑、邻苯二甲酸二丁酯、丙烯酸丁酯、陶土悬浮液，经过旋转分散得到填充集料，用膨胀珍珠岩与玻璃化微珠混合得到混合骨料，掺入木炭纤维、羟甲基纤维素，经搅拌机搅拌混合，加热保温处理得到温拌剂，再将SBS橡胶通过冲击破碎机破碎得到破碎橡胶块，再经过冷冻粉碎得到SBS胶粉，将SBS胶粉在一定温度下分散于石油沥青和布敦岩沥青组合的混合沥青中，得到分散SBS胶粉的沥青，将分散SBS胶粉的沥青加入白矿油中，经过高速剪切乳化得到胶粉改性沥青，最后将填充集料预热烘干后加入到拌和锅中，加入热熔的胶粉改性沥青，再添加温拌剂和生石灰拌和得到抗高温车辙温拌沥青混合料，本发明中温拌沥青混合料中的白矿油是以小颗粒形式分散，SBS中芳香组分使SBS在白矿油中溶胀，SBS就会形成特殊的网状构造，白矿油分子间的间距增大，导致白矿油分子间的作用力减弱，矿物基础油使白矿油分子与SBS分子间的互溶性增大，低温时SBS网状结构抑制白矿油结晶变硬，使作为温拌沥青混合料固化溶剂的白矿油具有较好的流动性，从而提高温拌沥青混合料低温抗开裂性能和低温下结合料与集料间粘结力；
（2）本发明中在温拌沥青混合料通过白矿油拌合时，使填充集料中有机粘合成分充分融化，部分融化的成分在沥青中以极为离散的状态凝固，形成高强和稳定的固化结构，这种结构使沥青具有较高的软化点，增强了沥青的稠度，使温拌沥青混合料用于交通路面时具有抗高温变形能力，另一部分融化的纤维成分及少量未融的成分裹附在石料表面，在石料与沥青、石料与石料之间形成一个搭桥的作用，产生较大的粘结力，这就使得温拌沥青混合料具有稳定的结构，融化的成分部分与沥青发生反应，提高了沥青的弹性恢复性能指标，使得沥青混合料的韧性增强，抗高温车辙能力增强，另外石油沥青在加入到熔融的白矿油中后，由于石油沥青熔点较低，有利于和白矿油混溶，当石油沥青由晶态转为非晶态时会降低其表面能从而吸附白矿油中的饱和组分，并在这些饱和分作用下发生溶胀作用，通过吸附和溶胀作用，使白矿油的聚集态结构组成由溶胶型、溶胶凝胶型向凝胶型结构转化，从而提高了白矿油的粘弹性能，应用前景广阔。
具体实施方式
按重量份数计，向高速分散机中加入10～20份200目白炭黑、10～15份邻苯二甲酸二丁酯、30～35份丙烯酸丁酯、5～10份质量分数为20%的陶土悬浮液，以3000～4000r/min的转速分散1.0～1.5h，得到填充集料；将400目膨胀珍珠岩与粒径为0.2～0.4mm的玻璃化微珠按质量比为1︰3混合，得到混合骨料，将混合骨料、木炭纤维、羟甲基纤维素按质量比为10︰3︰1混合，放入搅拌机中，以700～800r/min的转速搅拌混合10～15min，得到混合物料，将混合物料置于烘箱中，加热升温至200～300℃，保温3～4h，得到温拌剂；将SBS橡胶放入冲击破碎机中破碎30～45min，得到破碎橡胶块，将破碎橡胶块送入液氮冷冻装置中，冷冻至-50～-40℃，冷冻处理3～4h，取出冷冻的破碎橡胶块，放入粉碎机中粉碎得到SBS胶粉；按重量份数计，将40～50份石油沥青、10～15份布敦岩沥青，置于搅拌釜中，加热升温至90～100℃，以200～300r/min的转速保温搅拌20～30min，再向搅拌釜中加入SBS胶粉，继续搅拌40～50min，得到分散SBS胶粉的沥青；将300～400g分散SBS胶粉的沥青放入油浴锅中，加热升温至200～220℃，保温10～15min后，向油浴锅中加入100～120mL白矿油，以500～600r/min的转速低速搅拌混匀30～35min，再以4000～4200r/min的转速高速剪切乳化得到胶粉改性沥青；按重量份数计，将20～25份填充集料放入烘箱中加热至145～155℃，烘干后加入到拌和锅中，控制拌和锅内温度保持在120～150℃，将60～80份胶粉改性沥青加热至150～160℃后加入到拌和锅中，再将30～35份温拌剂和10～15份生石灰撒在沥青的表面拌和5～10min，得到温拌沥青混合料。
按重量份数计，向高速分散机中加入10份200目白炭黑、10份邻苯二甲酸二丁酯、30份丙烯酸丁酯、5份质量分数为20%的陶土悬浮液，以3000r/min的转速分散1.0h，得到填充集料；将400目膨胀珍珠岩与粒径为0.2mm的玻璃化微珠按质量比为1︰3混合，得到混合骨料，将混合骨料、木炭纤维、羟甲基纤维素按质量比为10︰3︰1混合，放入搅拌机中，以700r/min的转速搅拌混合10min，得到混合物料，将混合物料置于烘箱中，加热升温至200℃，保温3h，得到温拌剂；将SBS橡胶放入冲击破碎机中破碎30min，得到破碎橡胶块，将破碎橡胶块送入液氮冷冻装置中，冷冻至-50℃，冷冻处理3h，取出冷冻的破碎橡胶块，放入粉碎机中粉碎得到SBS胶粉；按重量份数计，将40份石油沥青、10份布敦岩沥青，置于搅拌釜中，加热升温至90℃，以200r/min的转速保温搅拌20min，再向搅拌釜中加入SBS胶粉，继续搅拌40min，得到分散SBS胶粉的沥青；将300g分散SBS胶粉的沥青放入油浴锅中，加热升温至200℃，保温10min后，向油浴锅中加入100mL白矿油，以500r/min的转速低速搅拌混匀30min，再以4000r/min的转速高速剪切乳化得到胶粉改性沥青；按重量份数计，将20份填充集料放入烘箱中加热至145℃，烘干后加入到拌和锅中，控制拌和锅内温度保持在120℃，将60份胶粉改性沥青加热至150℃后加入到拌和锅中，再将30份温拌剂和10份生石灰撒在沥青的表面，拌和5min，得到温拌沥青混合料。
按重量份数计，向高速分散机中加入15份200目白炭黑、13份邻苯二甲酸二丁酯、32份丙烯酸丁酯、7份质量分数为20%的陶土悬浮液，以3500r/min的转速分散1.3h，得到填充集料；将400目膨胀珍珠岩与粒径为0.3mm的玻璃化微珠按质量比为1︰3混合，得到混合骨料，将混合骨料、木炭纤维、羟甲基纤维素按质量比为10︰3︰1混合，放入搅拌机中，以750r/min的转速搅拌混合13min，得到混合物料，将混合物料置于烘箱中，加热升温至250℃，保温3.5h，得到温拌剂；将SBS橡胶放入冲击破碎机中破碎37min，得到破碎橡胶块，将破碎橡胶块送入液氮冷冻装置中，冷冻至-45℃，冷冻处理3.5h，取出冷冻的破碎橡胶块，放入粉碎机中粉碎得到SBS胶粉；按重量份数计，将45份石油沥青、13份布敦岩沥青，置于搅拌釜中，加热升温至95℃，以250r/min的转速保温搅拌25min，再向搅拌釜中加入SBS胶粉，继续搅拌45min，得到分散SBS胶粉的沥青；将350g分散SBS胶粉的沥青放入油浴锅中，加热升温至210℃，保温13min后，向油浴锅中加入110mL白矿油，以550r/min的转速低速搅拌混匀33min，再以4000～4200r/min的转速高速剪切乳化得到胶粉改性沥青；按重量份数计，将23份填充集料放入烘箱中加热至150℃，烘干后加入到拌和锅中，控制拌和锅内温度保持在135℃，将70份胶粉改性沥青加热至150～160℃后加入到拌和锅中，再将33份温拌剂和13份生石灰撒在沥青的表面，拌和7min，得到温拌沥青混合料。
按重量份数计，向高速分散机中加入20份200目白炭黑、15份邻苯二甲酸二丁酯、35份丙烯酸丁酯、10份质量分数为20%的陶土悬浮液，以4000r/min的转速分散1.5h，得到填充集料；将400目膨胀珍珠岩与粒径为0.4mm的玻璃化微珠按质量比为1︰3混合，得到混合骨料，将混合骨料、木炭纤维、羟甲基纤维素按质量比为10︰3︰1混合，放入搅拌机中，以800r/min的转速搅拌混合15min，得到混合物料，将混合物料置于烘箱中，加热升温至300℃，保温4h，得到温拌剂；将SBS橡胶放入冲击破碎机中破碎45min，得到破碎橡胶块，将破碎橡胶块送入液氮冷冻装置中，冷冻至-40℃，冷冻处理4h，取出冷冻的破碎橡胶块，放入粉碎机中粉碎得到SBS胶粉；按重量份数计，将50份石油沥青、15份布敦岩沥青，置于搅拌釜中，加热升温至100℃，以300r/min的转速保温搅拌30min，再向搅拌釜中加入SBS胶粉，继续搅拌50min，得到分散SBS胶粉的沥青；将400g分散SBS胶粉的沥青放入油浴锅中，加热升温至220℃，保温15min后，向油浴锅中加入120mL白矿油，以600r/min的转速低速搅拌混匀35min，再以4200r/min的转速高速剪切乳化得到胶粉改性沥青；按重量份数计，将25份填充集料放入烘箱中加热至155℃，烘干后加入到拌和锅中，控制拌和锅内温度保持在150℃，将80份胶粉改性沥青加热至160℃后加入到拌和锅中，再将35份温拌剂和15份生石灰撒在沥青的表面，拌和10min，得到温拌沥青混合料。
对比例 以上海市某公司生产的温拌沥青混合料作为对比例 对本发明制得的抗高温车辙温拌沥青混合料和对比例中的温拌沥青混合料进行检测，检测结果如表1所示：
高温稳定性检测
采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）中的60℃时的马歇尔稳定度试验和车辙试验标准进行检测。
低温抗裂性检测
本实施例采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）中的-10℃时的低温弯曲试验标准进行检测。
水稳定性检测
本实施例采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）中的浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验标准进行检测。
表1性能测定结果
根据表1中数据可知，本发明制得的抗高温车辙温拌沥青混合料，具有高温稳定性好、低温抗开裂性能优异、抗变形能力强、与集料间的粘结力好等特点，明显优于对比例样品。因此，具有广阔的使用前景。

Claims (7)

1.一种抗高温车辙温拌沥青混合料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）按重量份数计，向高速分散机加入10～20份200目白炭黑、10～15份邻苯二甲酸二丁酯、30～35份丙烯酸丁酯、5～10份陶土悬浮液，高速分散得到填充集料；
（2）将膨胀珍珠岩与玻璃化微珠混合，得到混合骨料，将混合骨料、木炭纤维、羟甲基纤维素混合，放入搅拌机中，搅拌混合，得到混合物料，将混合物料置于烘箱中，加热升温，保温，得到温拌剂；
（3）将SBS橡胶放入冲击破碎机中破碎，得到破碎橡胶块，将破碎橡胶块，送入液氮冷冻装置中，冷冻处理，取出冷冻的破碎橡胶块，放入粉碎机中粉碎得到SBS胶粉；
（4）按重量份数计，将40～50份石油沥青、10～15份布敦岩沥青，置于搅拌釜中，加热升温，保温搅拌，再向搅拌釜中加入SBS胶粉，继续搅拌，得到分散SBS胶粉的沥青；
（5）将300～400g分散SBS胶粉的沥青放入油浴锅中，加热升温，保温后，向油浴锅中加入100～120mL白矿油，低速搅拌混匀，高速剪切乳化得到胶粉改性沥青；
（6）按重量份数计，将20～25份填充集料放入烘箱中加热，烘干后加入到拌和锅中，将60～80份胶粉改性沥青加热后加入到拌和锅中，再将30～35份温拌剂和10～15份生石灰撒在沥青的表面拌和，得到抗高温车辙温拌沥青混合料。
2.根据权利要求1所述的一种抗高温车辙温拌沥青混合料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的高速分散机转速为3000～4000r/min，分散时间为1.0～1.5h。
3.根据权利要求1所述的一种抗高温车辙温拌沥青混合料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的膨胀珍珠岩粒径为400目，玻璃化微珠粒径为0.2～0.4mm，膨胀珍珠岩与玻璃化微珠混合质量比为1︰3，混合骨料、木炭纤维、羟甲基纤维素混合的质量比为10︰3︰1，搅拌机转速为700～800r/min，搅拌混合时间为10～15min，对烘箱加热升温后温度为200～300℃，保温时间为3～4h。
4.根据权利要求1所述的一种抗高温车辙温拌沥青混合料的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的SBS橡胶放入冲击破碎机中破碎时间为30～45min，冷冻处理温度为-50～-40℃，冷冻处理时间为3～4h。
5.根据权利要求1所述的一种抗高温车辙温拌沥青混合料的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的加热升温后温度为90～100℃，保温搅拌转速为200～300r/min，保温搅拌时间为20～30min，继续搅拌时间为40～50min。
6.根据权利要求1所述的一种抗高温车辙温拌沥青混合料的制备方法，其特征在于：步骤（5）所述的加热升温后温度为200～220℃，保温时间为10～15min，低速搅拌转速为500～600r/min，搅拌混匀时间为30～35min，高速剪切乳化转速为4000～4200r/min。
7.根据权利要求1所述的一种抗高温车辙温拌沥青混合料的制备方法，其特征在于：步骤（6）所述的对烘箱中加热升温后温度为145～155℃，控制拌和锅内温度保持在120～150℃，加热后温度为150～160℃，拌和时间为5～10min。
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