CN108585618A - 一种掺入钢纤维自愈性再生沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种掺入钢纤维自愈性再生沥青混合料及其制备方法，先将成品SBS改性沥青在170℃烘箱中加热至熔融状态，保温备用,分别于170℃下预加热铣刨料、矿料中的粗细集料和矿粉6h以上,将拌合锅加热至拌合温度170℃，先将预加热后的铣刨料加入拌合锅内拌合80～90s，再掺入钢纤维拌合90s，再加入粗细集料拌合90s，再加入保温备用的SBS改性沥青拌合90～95s，最后掺入预加热的矿粉拌合90～95s，制得所述的混合料;然后对沥青混合料进行微波加热3分钟，至110～120℃。本发明在混合料中掺入钢纤维，并采用微波处理，不仅可以提高沥青混合料的低温抗裂性能，还可以提高抗疲劳性能，且有效利用旧料，及废弃钢渣，节约资源，节约成本。

Description

一种掺入钢纤维自愈性再生沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明属公路建筑材料研究领域，具体涉及一种掺入钢纤维自愈性再生沥青混合料及其制备方法。
背景技术
近年来，我国公路建设迅速发展，截至2012 年底，我国公路通车总里程已突破410万公里，四通八达的全国公路网正在加速建设。 其中60% 为2000 年以后新建通车的路网，总计约242万公里．然而一般公路设计的使用寿命在15 ～ 20年左右，使用6 ～ 8 年后进入大中修养护周期。 随着全国路网大中修的比例提升，将有大量的铣刨的沥青混合料废弃，如果处理不得当，既浪费资源又会引发环境问题。将旧沥青混合料用于再生沥青混合料中是最有效的处理旧料方式。
在一些低温地区,沥青路面常由于抗拉强度低而易产生低温收缩裂缝,在雨水或其他地表水作用下使路面产生破坏。在低温地区,如何提高沥青路面的抗裂性能,减小沥青路面低温开裂病害、延长路面使用寿命是目前重载交通条件下沥青路面材料选择、结构设计所面临的课题。国内外已有研究在沥青混合料中加入钢纤维的沥青混合料性能的试验研究结果表明:沥青混合料中加入钢纤维后,混合料的低温劈裂强度明显提高,柔性增大,同时钢纤维对常温条件下沥青混合料的抗拉性能和高温抗车辙性能也有一定改善。
发明内容
本发明的目的是提出一种掺入钢纤维自愈性再生沥青混合料，通过向再生沥青混合料掺入钢纤维后对其进行微波处理，不仅可以提高低温稳定性，还可以提高抗车辙性能，增强沥青混合料的强度。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种掺入钢纤维自愈性再生沥青混合料，以质量百分比计，所述混合料包括如下组分：SBS改性沥青4.0％～4.5％、铣刨料（旧料）39%～42%、矿料（新料）53.1％～55.3％和钢纤维2.3%～2.9%。
进一步的，矿料包括粗细集料和矿粉，其中，矿粉为粒度为0.075mm以下磨细的石灰岩，矿粉占矿料质量的4％；粗细集料材质为石灰岩，粗细集料包括2#料、3#料与4#料，2#料、3#料与4#料分别占矿料总质量的36％、 3％与17％。
进一步的，SBS改性沥青的油石比为4.18％。
进一步的，所述的沥青混合料采用AC-13级配。
上述掺入钢纤维自愈性再生沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)先将成品SBS改性沥青在170±5℃烘箱中加热至熔融状态，保温备用；
(2)分别于175±5℃下预加热铣刨料和矿料6h以上；
(3)将拌合锅加热至拌合温度175±5℃，先将预加热的铣刨料加入拌合锅内拌合 80～90s后，掺入钢纤维拌合90s，再将预加热的矿料中的粗细集料加入拌合锅内拌合 80～90s，再加入步骤(1)保温备用的SBS改性沥青拌合80～90s，最后掺入预加热的矿料中的矿粉拌合80～90s，制得沥青混合料；
(4)在室温下冷却6小时，对其进行微波处理3min,使得沥青混合料温度达110℃～120℃，制得所述沥青混合料。
与现有技术相比，本发明具有以下有优点：
(1)本发明通过在再生沥青混合料中加入钢纤维并对其进行微波处理，来提高沥青混合料的抗疲劳性能，和低温抗裂性能。
(2)本发明所述的掺入钢厂废弃钢渣在再生沥青混合料，使用经济实惠的钢渣提高了再生混合料性能，性价比较高的情况下，降低再生沥青路面的造价。
（3）同时有效的处理了铣刨的旧料，循环利用旧料，有效的节约了资源。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述的一种掺入钢纤维自愈型再生沥青混合料及其制备方法做进一步说明。
钢纤维其它纤维相比具有以下性能优势。
(l)比表面积大:纤维极细,呈三维状随机交叉分布。在沥青混合料中起吸附、稳定、增黏和加筋作用。
(2)表面浸润性好:与沥青能很好地黏合。可确保对沥青的加筋加强作用,也可作为沥青的载体增大沥青用量,防止沥青流失。
(3)纤维分散性好:较其他国内外同类产品和品牌的分散性好很多。能确保在不延长施工干拌时间、不改变生产节拍的前提下充分将纤维分散,使纤维在沥青混合料中均匀分布,以保证最终的施工质量。
(4)工作温度范围大:钢纤维性能不受沥青混合料高温拌和的任何影响。非常适应各种高低温工作环境下铺筑的路面。
(5)水稳定性好:玄武岩矿物纤维既不吸水又不怕潮,易于运输储存。
(6)有利于沥青混合料的再生利用及环境保护:抗老化、不变质、沥青混合料可再生利用。
本发明的再生沥青混合料采用AC-13级配，粗细集料和矿粉整体级配范围如下：
筛孔（mm） 16 13.2 9.5 4.75 2.36 0.075
通过率（%） 100 96-98 80-83 54-56 32-35 5-7
实例1：
先将成品SBS改性沥青在170℃烘箱中加热至熔融状态，保温备用,在170℃下预加热铣刨料5760g、矿料中的粗细集料8064g和矿粉576g达到6h以上,将拌合锅加热至拌合温度170℃，先将预加热后的铣刨料加入拌合锅内拌合80-90s，再掺入326.8g钢纤维拌合90s，再加入新料的粗细集料（其中2#料、3#料、4#料分别为5184g、432g、2448g）拌合90s，再加入保温备用的479gSBS改性沥青拌合90~95s，最后掺入预加热后的576g矿粉拌合90~95s，用轮碾成型机碾压成型,制得所述的混合料。本发明在所制备的再生沥青混合料中掺入适当钢纤维，冷却至室温后，然后对沥青混合料进行微波加热3分钟，至110℃。所述的沥青混合料采用AC-13级配；所述沥青油石比为4.18％。
实例2：
先将成品SBS改性沥青在170℃烘箱中加热至熔融状态，保温备用,在170℃下预加热铣刨料5760g、矿料中的粗细集料8064g和矿粉576g达到6h以上,将拌合锅加热至拌合温度170℃，先将预加热后的铣刨料加入拌合锅内拌合80-90s，再掺入374.4g钢纤维拌合90s，再加入新料的粗细集料（其中2#料、3#料、4#料分别为5184g、432g、2448g）拌合90s，再加入保温备用的479gSBS改性沥青拌合90~95s，最后掺入预加热后的576g矿粉拌合90~95s，用轮碾成型机碾压成型,制得所述的混合料。本发明在所制备的再生沥青混合料中掺入适当钢纤维，冷却至室温后，然后对沥青混合料进行微波加热3分钟，至110℃。所述的沥青混合料采用AC-13级配；所述沥青油石比为4.18％。
实例3：
先将成品SBS改性沥青在170℃烘箱中加热至熔融状态，保温备用,在170℃下预加热铣刨料5760g、矿料中的粗细集料8064g和矿粉576g达到6h以上,将拌合锅加热至拌合温度170℃，先将预加热后的铣刨料加入拌合锅内拌合80-90s，再掺入417.8g钢纤维拌合90s，再加入新料的粗细集料（其中2#料、3#料、4#料分别为5184g、432g、2448g）拌合90s，再加入保温备用的479gSBS改性沥青拌合90~95s，最后掺入预加热后的576g矿粉拌合90~95s，用轮碾成型机碾压成型,制得所述的混合料。本发明在所制备的再生沥青混合料中掺入适当钢纤维，冷却至室温后，然后对沥青混合料进行微波加热3分钟，至110℃。所述的沥青混合料采用AC-13级配；所述沥青油石比为4.18％。
本发明实施例1、实例2、实例3所述的掺入钢纤维自愈型再生沥青混合料(掺钢纤维后进行微波处理)与对比例1、实例2、实例3所述的其他类型沥青混合料（掺加钢纤维未进行微波处理）的车辙试验结果见表1，低温抗裂性结果见表 2。
对比例1：
掺入钢纤维的再生沥青混合料 (掺加钢纤维未进行微波处理)是指再生沥青混合料掺入钢纤维，但不进行微波处理。因为不改变级配等方面，所以油石比等不需要进行调整。
上述沥青混合料的制备方法，具体如下：
先将成品SBS改性沥青在170℃烘箱中加热至熔融状态，保温备用,在170℃下预加热铣刨料5760g、矿料中的粗细集料8064g和矿粉576g达到6h以上,将拌合锅加热至拌合温度170℃，先将预加热后的铣刨料加入拌合锅内拌合80-90s，再掺入326.8g钢纤维拌合90s，再加入新料的粗细集料（其中2#料、3#料、4#料分别为5184g、432g、2448g）拌合90s，再加入保温备用的479gSBS改性沥青拌合90~95s，最后掺入预加热后的576g矿粉拌合90~95s，用轮碾成型机碾压成型,制得所述的混合料。所述的沥青混合料采用AC-13级配；所述沥青油石比为4.18％。
对比实例2：
掺入钢纤维的再生沥青混合料 (掺加钢纤维未进行微波处理)是指再生沥青混合料掺入钢纤维，但不进行微波处理。因为不改变级配等方面，所以油石比等不需要进行调整。
上述沥青混合料的制备方法，具体如下：
先将成品SBS改性沥青在170℃烘箱中加热至熔融状态，保温备用,在170℃下预加热铣刨料5760g、矿料中的粗细集料8064g和矿粉576g达到6h以上,将拌合锅加热至拌合温度170℃，先将预加热后的铣刨料加入拌合锅内拌合80-90s，再掺入417.8g钢纤维拌合90s，再加入新料的粗细集料（其中2#料、3#料、4#料分别为5184g、432g、2448g）拌合90s，再加入保温备用的479gSBS改性沥青拌合90~95s，最后掺入预加热后的576g矿粉拌合90~95s，用轮碾成型机碾压成型,制得所述的混合料。所述的沥青混合料采用AC-13级配；所述沥青油石比为4.18％。
对比实例3：
掺入钢纤维的再生沥青混合料 (掺加钢纤维未进行微波处理)是指再生沥青混合料掺入钢纤维，但不进行微波处理。因为不改变级配等方面，所以油石比等不需要进行调整。
上述沥青混合料的制备方法，具体如下：
先将成品SBS改性沥青在170℃烘箱中加热至熔融状态，保温备用,在170℃下预加热铣刨料5760g、矿料中的粗细集料8064g和矿粉576g达到6h以上,将拌合锅加热至拌合温度170℃，先将预加热后的铣刨料加入拌合锅内拌合80-90s，再掺入374.4g钢纤维拌合90s，再加入新料的粗细集料（其中2#料、3#料、4#料分别为5184g、432g、2448g）拌合90s，再加入保温备用的479gSBS改性沥青拌合90~95s，最后掺入预加热后的576g矿粉拌合90~95s，用轮碾成型机碾压成型,制得所述的混合料。所述的沥青混合料采用AC-13级配；所述沥青油石比为4.18％。
表1掺加2.3%钢纤维再生沥青混合料沥青混合料微波前后车辙试验结果
沥青混合料类型 掺加钢纤维再生沥青混合料（不进行微波辐射处理） 掺加钢纤维再生沥青混合料（进行微波辐射处理）
动稳定度（次/mm） 2443 2930
表2掺加2.6%钢纤维再生沥青混合料沥青混合料微波前后车辙试验结果
沥青混合料类型 掺加钢纤维再生沥青混合料（不进行微波辐射处理） 掺加钢纤维再生沥青混合料（进行微波辐射处理）
动稳定度（次/mm） 2634 3230
表3掺加2.9%钢纤维再生沥青混合料沥青混合料微波前后车辙试验结果
沥青混合料类型 掺加钢纤维再生沥青混合料（不进行微波辐射处理） 掺加钢纤维再生沥青混合料（进行微波辐射处理）
动稳定度（次/mm） 2860 3728
从表1、表2、表3可以看出，对比不同种混合料的低温抗裂性能，都随着 进行微波处理而提高，混合料的抗车辙性能排序依次为：掺加钢纤维再生沥青混合料（进行微波辐射处理）＞掺加钢纤维再生沥青混合料（不进行微波辐射处理）。总体来说，随着对沥青混合料进行微波处理，抗车辙性能有所提高。
表4掺加2.3%钢纤维再生沥青混合料微波前后低温抗裂性能试验结果
沥青混合料类型 掺加钢纤维再生沥青混合料（不进行微波辐射处理） 掺加钢纤维再生沥青混合料（进行微波辐射处理）
破坏劲度模量（Mpa） 622 533
破坏拉伸应变 0.007017 0.008228
表5掺加2.6%钢纤维再生沥青混合料微波前后低温抗裂性能试验结果
沥青混合料类型 掺加钢纤维再生沥青混合料（不进行微波辐射处理） 掺加钢纤维再生沥青混合料（进行微波辐射处理）
破坏劲度模量（Mpa） 596 493
破坏拉伸应变 0.007245 0.008436
表6掺加2.9%钢纤维再生沥青混合料微波前后低温抗裂性能试验结果
沥青混合料类型 掺加钢纤维再生沥青混合料（不进行微波辐射处理） 掺加钢纤维再生沥青混合料（进行微波辐射处理）
破坏劲度模量（Mpa） 563 458
破坏拉伸应变 0.007642 0.008725
从表4、表5、表6可以看出，对比不同种混合料的低温抗裂性能，都随着进行微波处理而提高，混合料的低温抗裂性能排序依次为：掺加钢纤维再生沥青混合料（进行微波辐射处理）＞掺加钢纤维再生沥青混合料（不进行微波辐射处理）。总体来说，随着对沥青混合料进行微波处理，低温抗裂性能有所提高。
上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.掺入钢纤维自愈性再生沥青混合料，其特征子在于，以质量百分比计，所述混合料包括如下组分：SBS改性沥青4.0％～4.5％、铣刨料39%～42%、矿料53.1％～55.3％和钢纤维2.3%～2.9%。
2.如权利要求1所述的混合料，其特征在于，矿料包括粗细集料和矿粉，其中，矿粉为粒度为0.075mm以下磨细的石灰岩，矿粉占矿料质量的4％；粗细集料材质为石灰岩，粗细集料包括分别占矿料总质量的36％、 3％与17％的2#料、3#料与4#料。
3.如权利要求1所述的混合料，其特征在于，SBS改性沥青的油石比为4.18％。
4.掺入钢纤维自愈性再生沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)先将成品SBS改性沥青在170±5℃烘箱中加热至熔融状态，保温备用；
(2)分别于175±5℃下预加热铣刨料和矿料6h以上；
(3)将拌合锅加热至拌合温度175±5℃，先将预加热的铣刨料加入拌合锅内拌合 80～90s后，掺入钢纤维拌合90s，再将预加热的矿料中的粗细集料加入拌合锅内拌合 80～90s，再加入步骤(1)保温备用的SBS改性沥青拌合80～90s，最后掺入预加热的矿料中的矿粉拌合80～90s，制得沥青混合料；
(4)在室温下冷却6小时，对其进行微波处理3min,使得沥青混合料温度达110℃～120℃，制得所述沥青混合料。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的沥青混合料采用AC-13级配。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，粗细集料和矿粉整体级配范围如下：
筛孔（mm） 16 13.2 9.5 4.75 2.36 0.075 通过率（%） 100 96-98 80-83 54-56 32-35 5-7
。
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