CN109279817B - 一种彩色透水沥青及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩色透水沥青，属于市政道路领域，按质量百分比计，该彩色透水沥青原料包括以下组份，脱色沥青4.5‑6%；粗集料80‑82%；细集料8‑9%；无机色粉1.5‑2%；水泥0.8‑1.1%；余量为助剂。本发明具有以下有益效果：通过粗、细集料的搭配作为沥青的骨料，细集料填补粗集料之间的间隙，有效提高沥青的稳定性。同时，无机色粉能够填补细集料之间的间隙，进一步提高沥青的稳定性。水泥在加水后能够发生硬化，并能把沥青和粗、细集料以及无机色粉、助剂牢固地胶结在一起，进一步提高沥青体系的稳定性。在混合阶段，水泥在搅拌过程中能够扩散至粗、细集料的间隙内，起到填充的作用，在铺设过程中浇水养护则能发生胶结与硬化，提高沥青体系的稳定性以及抗车辙能力。

Description

一种彩色透水沥青及其制备方法

技术领域

本发明涉及市政道路领域，更具体地，涉及一种彩色透水沥青及其制备方法。

背景技术

彩色沥青主要是指添加颜料的沥青混合料，是使用石油树脂以及在混合料中添加颜料的沥青。彩色沥青所使用的为浅色或无色胶结料，是目前使用较多的品种，是采用现代石油化工产品如芳香油、聚合物、树脂等调配出与普通沥青性能相当的混合料，再加入某种颜料，使之呈现出某种色彩。彩色沥青路面的种类主要有：沥青混合料着色，实用彩色集料着色，彩色沥青混合料，无色沥青混合料，表面涂覆着色材料等。

公告号为CN100410326C的中国专利公开了一种彩色沥青，由以下成分按下述重量百分比组成：基础油14-68％；SBS 2-15％；SBR 1-16％；PE 1-20％；石油树脂10-65％；钛白粉0.5-10％；颜料2-20％；基础油为稠油减二裂变重润、减四加氢重润或KP6040中的一种或数种，颜料为氧化铁。

这种彩色沥青的主体主要由SBS、SBR和PE构成，均具备一定的弹性，在稳定性上有所不足，有待改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种彩色透水沥青，具备良好的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种彩色透水沥青，按质量百分比计，原料包括以下组份，脱色沥青4.5-6％；粗集料80-82％；细集料8-9％；无机色粉1.5-2％；水泥0.8-1.1％；余量为助剂。

通过采用上述技术方案，由于沥青中的所含的沥青质是无定型物质，其含量为2-15％，所以显现出来的为黑色，所以就需要消除这部分影响，才能得到脱色沥青。脱色沥青多为乳灰色或乳黄色，它是采用浅色高分子聚合物芳香油、树脂填充油和其他外添剂等调配出与普通沥青性能相当的结合料，通过加入颜料，使之呈现出某种色彩。颜料可分为有机和无机颜料，虽然有机颜料色泽鲜艳，但其不耐高温且耐久性差，而无机色粉价格便宜且具有良好的耐光和耐热性能，不易掉色。

通过粗、细集料的搭配作为沥青的骨料，细集料填补粗集料之间的间隙，有效提高了沥青的稳定性。同时，无机色粉能够进一步填补细集料之间的间隙，进一步提高了沥青的稳定性。

水泥作为粉状水硬性无机胶凝材料，在加水后能够在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把沥青和粗、细集料以及无机色粉、助剂牢固地胶结在一起，进一步提高沥青体系的稳定性。在混合阶段，由于水泥的粉末颗粒较为细致，在搅拌过程中能够扩散至粗、细集料的间隙内，起到填充增强稳定性的作用，在铺设过程中浇水养护则能够发生胶结与硬化，进一步提高了沥青体系的稳定性以及抗车辙能力。

本发明进一步设置为：所述粗集料采用洁净、干燥、表面粗糙的闪长岩破碎碎石，规格为3-5mm、5-10mm两种，3-5mm与5-10mm的比例为1:(1.3-1.4)；所述细集料采用规格为5mm以下的闪长岩石屑。

通过采用上述技术方案，沥青体系的残留稳定度和冻融劈裂抗拉强度随着孔隙率的增大而减小，可见耐水性能的好坏与沥青体系孔隙率之间有着密切的关系，即孔隙率越大其耐水性越差。当细集料较多时将会使混合颗粒间的接触点较多，容易造成混合料结块，丧失疏松性，不易拌和；而当细集料较多时，则会导致孔隙率较大，强度和耐久性都不好。

通过该级配与水泥、无机色粉的相互填补以及水泥的后期的硬化胶接，使得沥青体系具有良好的强度、耐久性以及耐水稳定性，而在水泥未雨水硬化的拌和过程中，又能够保持一定的疏松性能，便于拌和，具有良好的和易性。

闪长岩具有致密状结构，主要矿物斜长石具有硬度较大、强度较高的物理力学性质，化学性质也比较稳定。因此，闪长岩类集料具有较高的强度、较好的耐磨性能和抗磨光性能。同时，闪长岩的碎石形状较为不规则，使得集料之间也存在这以棱角抵触的形式，更有利于水泥和无机色粉填充入集料的间隙中，为无机色粉和水泥提供了充分的填充空间，从而保证了无机色粉的染色以及水泥在后期浇水的硬化胶结。

本发明进一步设置为：所述无机色粉设置为氧化铁红。

通过采用上述技术方案，氧化铁红具有优异的耐光、耐高温、耐酸、耐碱，且分散性好，着色力和遮盖力很强，无油渗性和水渗性，能够长期保持彩色沥青体系的色泽，使用寿命较长。

本发明进一步设置为：所述助剂包括高粘剂。

通过采用上述技术方案，高粘剂能够大幅提高沥青的粘度，可直接对沥青进行改性而无需特殊设备，改性后的沥青体系的高温稳定性、低温形变性、抗疲劳性能和水稳定性均能够获得改善。

沥青高粘剂中的主要材料是高分子聚合物，所以具有非常大的强度，在使用过程中，因为搅拌作用沥青高粘剂会产生缠绕在一起的纤维体，从而有效提高沥青体系的结构强度与稳定性。同时，缠绕在一起的纤维体对氧化铁红具有束缚作用，能够有效防止氧化铁红在使用过程中发生流失而褪色，保证了沥青能够长期保持色泽。该纤维体还能够有效限制材料颗粒之间的滑动，使得沥青体系的结构更加稳定。

高粘剂还具备较强的抗拉伸性，并且和沥青混合料进行充分搅拌混合之后能够粘附在沥青混合的表面，从而让混合料的强度得到增加，使得沥青路面的形变处能够得到有效的恢复作用。

本发明进一步设置为：所述助剂包括抗车辙剂。

通过采用上述技术方案，抗车辙剂是指以预防沥青路面车辙病害为主要应用目的的沥青改性剂，具有以下作用：

(1)嵌挤作用，抗车辙剂在施工过程中由于高温的作用而软化，微粒在碾压过程中热成型，相当于具有高粘附性的单一粒径细集料填充嵌挤到了集料骨架中的孔隙，增加了沥青混合料结构的骨架作用，加强了混合料之间的相互作用力，使混合料之间更加紧密，降低了成型路面的渗透性，同时增加了沥青混合料承受荷载的能力；

(2)加筋作用，由于抗车辙剂中聚合物形成的微结晶区具有相当的劲度，它在拌和过程中部分拉丝形成聚合物纤维，在集料骨架内搭桥交联而形成纤维加筋作用，加强了沥青氧化铁红体系相互作用和整体性。此外，抗车辙剂中的聚合物纤维能够与高粘剂中的纤维体相互交联形成更加致密的网状结构，进一步提高了对氧化铁红和材料颗粒的限制，提高了沥青的色彩维持效果和沥青体系的结构稳定性。

(3)胶结作用，抗车辙剂投入拌和锅中，在170-180℃的温度下，首先通过与集料干拌，使它软化，继续加入沥青拌和，抗车辙剂颗粒与沥青形成胶结作用，使沥青性能得到改善，提高了沥青的软化点，降低了对温度的敏感性，增加了沥青与集料、氧化铁红的粘附能力。

本发明进一步设置为：所述助剂包括聚酯纤维。

通过采用上述技术方案，掺加一定量聚酯纤维的沥青混凝土高温稳定性、低温抗裂作用能得到改善，聚酯纤维在沥青混凝土中主要起吸附作用、稳定作用和加筋作用。

聚酯纤维直径一般在20μm，有相当大的比表面积，分散在沥青中，其巨大的表面积成为浸润界面。在界面中，沥青和限位之间会产生物理和化学作用，如吸附、扩散、化学键作用等。在这些作用下，沥青呈单分子排列在限位表面，形成结合力牢固的沥青界面。结构沥青比自由层以外的自由沥青粘结性强，稳定性好。与此同时，由于纤维及周围的结构沥青一起裹覆在集料表面，使集料表面的沥青膜增厚，同未加聚酯纤维的密集配沥青混合料相比，沥青膜约增厚65-113％，从而提高了其吸附作用。

纵横交错的聚酯纤维吸附沥青，增加了结构沥青的比例，减少了自由沥青，从而提高沥青混合料的粘度和软化点，使混合料的高温稳定性得到提高。在沥青混合料中，纤维呈空间随机分布，且数量众多，固纤维在沥青混合料中能均匀分布。这些纤维对外力作用时出现的开裂有阻止作用。从而有助于提高沥青路面裂纹的自愈能力，减少裂缝的出现。聚酯纤维有较高的抗拉强度，加筋作用比较明显。

同时，抗车辙剂与高粘剂的网状交联结构与聚酯纤维的加筋作用具有协同增效。因为路面要承受早晚温差的热胀冷缩、外力冲击等作用，使聚酯纤维承受很大的拉伸力，断裂强度延伸率太低会导致聚酯纤维过早的断裂，失去加筋作用，而抗车辙剂与高粘剂的网状交联结构能够分担聚酯纤维所承受的拉伸力，同时为聚酯纤维提高保护以避免其发生断裂，从而也有效提高了沥青体系的稳定性。

本发明进一步设置为：所述高粘剂、抗车辙剂和聚酯纤维的添加比例为3:3:4。

通过采用上述技术方案，经试验证明，该比例下的高粘剂、抗车辙剂和聚酯纤维对沥青体系具有较优的稳定性增强作用。

本发明的另一目的在于提供一种彩色透水沥青的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将粗、细集料加热后加入搅拌缸，投入抗车辙剂和聚酯纤维，拌和10s；

步骤2，在搅拌缸内加入高粘剂与加热后的脱色沥青，拌和70s；

步骤3，在搅拌缸内加入水泥与无机色粉，拌和130s；

步骤4，出料。

通过采用上述技术方案，抗车辙剂与加热后的粗、细集料在搅拌过程中受热而发生软化，继续加入脱色沥青颗粒与抗车辙剂形成胶结作用，同时高粘剂与抗车辙剂在搅拌过程中形成网状交联体系，对聚酯纤维提供保护并对无机色粉和材料颗粒进行限制，提高了沥青的色彩维持效果和沥青体系的结构稳定性。

本发明进一步设置为：步骤1中粗、细集料的加热温度为190℃；步骤2中脱色沥青的加热温度为175℃。

通过采用上述技术方案，由于沥青的加热温度高于175℃时容易发生老化，而175℃为较佳的拌和温度，将粗、细集料加热到190℃，能够先通过热传导对搅拌缸和助剂进行加热，同时粗、细集料的温度因为热传递以及搅拌而下降，在10s的时间内能够降低至175℃左右且能够使粗、细集料和聚酯纤维以及抗车辙剂均匀分散，继而再加入加热后的脱色沥青在最佳温度下与各助剂、集料充分混合，保证了混合料的性能稳定。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.水泥作为粉状水硬性无机胶凝材料，在加水后能够在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把沥青和粗、细集料以及无机色粉、助剂牢固地胶结在一起，进一步提高沥青体系的稳定性。在混合阶段，由于水泥的粉末颗粒较为细致，在搅拌过程中能够扩散至粗、细集料以及脱色沥青的间隙内，起到填充增强稳定性的作用，在铺设过程中浇水养护则能够使得发生胶结与硬化，进一步提高了沥青体系的稳定性以及提高了抗车辙能力；

2.通过该级配与水泥、无机色粉的相互填补以及水泥的后期的硬化胶接，使得沥青体系具有良好的强度、耐久性以及耐水稳定性，而在水泥未雨水硬化的拌和过程中，又能够保持一定的疏松性能，便于拌和，具有良好的和易性；

3.抗车辙剂与高粘剂能够在搅拌过程中形成相互交联的网状结构，与聚酯纤维的加筋作用具有协同增效，提高了沥青体系的稳定性；

4.抗车辙剂与高粘剂相互交联并包裹聚酯纤维后，后期通过浇水使得粉状的水泥能够获得硬化，从而使得抗车辙剂、高粘剂以及聚酯纤维和氧化铁红进一步胶结在一起，进一步提高了网状结构的稳定性以及对氧化铁红的限制，保证了沥青体系的稳定性及其色彩维持效果；

5.各组分的添加顺序、加热温度以及搅拌时间，使得体系能够获得适宜的搅拌温度以及混合均匀度，进而保证了沥青体系的稳定性。

具体实施方式

以下对本发明作进一步详细说明。

实施例1，一种彩色透水沥青，按质量百分比计，原料组分如表1所示。该彩色透水沥青通过一下步骤制备：

步骤1，将粗、细集料加热至190℃后加入搅拌缸中，进而投入抗车辙剂(科中大KZD-I-K)和聚酯纤维(盐城市宝丝龙工程纤维科技有限公司，6mm)，拌和10s，各物料在搅拌缸中均匀混合并使得搅拌缸获得预热；

步骤2，在搅拌缸内依次加入高粘剂(深圳海川新材料科技有限公司，SINOTPS)和加热至175℃的脱色沥青(佛山市方翔化工有限公司，0#加氢石油树脂)，继续拌和70s；

步骤3，在搅拌缸内加入水泥(42.5R硅酸盐水泥)与氧化铁红，拌和130s；

步骤4，出料。

其中，粗集料采用洁净、干燥、表面粗糙的闪长岩破碎碎石，规格为3-5mm、5-10mm两种，3-5mm与5-10mm的比例为1:(1.3-1.4)；细集料采用规格为5mm以下的闪长岩石屑，各集料的粒径规格如表2所示。

最后，彩色沥青在出料并铺设完成后进行喷水养护，使得水泥逐渐完成硬化过程。

实施例2，与实施例1的不同之处在于，按质量百分比计，原料组分如表1所示。

实施例3，与实施例1的不同之处在于，按质量百分比计，原料组分如表1所示。

实施例4，与实施例3的不同之处在于，按质量百分比计，原料组分如表1所示。

实施例5，与实施例1的不同之处在于，按质量百分比计，原料组分如表1所示。

实施例6，与实施例5的不同之处在于，按质量百分比计，原料组分如表1所示。

实施例7，与实施例1的不同之处在于，按质量百分比计，原料组分如表1所示。

实施例8，与实施例7的不同之处在于，按质量百分比计，原料组分如表1所示。

对比例1，与实施例1的不同之处在于，按质量百分比计，原料组分如表1所示。

对比例2，与对比例1的不同之处在于，按质量百分比计，原料组分如表1所示。

对比例3，与实施例1的不同之处在于，按质量百分比计，原料组分如表1所示。

对比例4，与对比例3的不同之处在于，按质量百分比计，原料组分如表1所示。

对比例5，与实施例1的不同之处在于，按质量百分比计，原料组分如表1所示。

对比例6，与对比例5的不同之处在于，按质量百分比计，原料组分如表1所示。

其中，沥青体系的稳定性按《透水沥青路面技术规程》(CJJ/T 190-2012)要求进行混合料试验，稳定性主要通过稳定度进行体现，稳定度的技术标准值为≥5kN，测试结果如表1所示。

表1

表2

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，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 (8)

1.一种彩色透水沥青，其特征在于：按质量百分比计，原料包括以下组份，

脱色沥青 4.5-6%；

粗集料 80-82%；

细集料 8-9%；

无机色粉 1.5-2%；

水泥 0.8-1.1%；

余量为助剂；

所述粗集料采用洁净、干燥、表面粗糙的闪长岩破碎碎石，规格为3-5mm、5-10mm两种，3-5mm与5-10mm的比例为1:(1.3-1.4)；所述细集料采用规格为5mm以下的闪长岩石屑。

2.根据权利要求1所述的一种彩色透水沥青，其特征在于：所述无机色粉设置为氧化铁红。

3.根据权利要求2所述的一种彩色透水沥青，其特征在于：所述助剂包括高粘剂。

4.根据权利要求3所述的一种彩色透水沥青，其特征在于：所述助剂包括抗车辙剂。

5.根据权利要求4所述的一种彩色透水沥青，其特征在于：所述助剂包括聚酯纤维。

6.根据权利要求5所述的一种彩色透水沥青，其特征在于：所述高粘剂、抗车辙剂和聚酯纤维的添加比例为3:3:4。

7.一种根据权利要求1所述的彩色透水沥青的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，将粗、细集料加热后加入搅拌缸，投入抗车辙剂和聚酯纤维，拌和10s；

步骤2，在搅拌缸内加入高粘剂与加热后的脱色沥青，拌和70s；

步骤3，在搅拌缸内加入水泥与无机色粉，拌和130s；

步骤4，出料。

8.根据权利要求7所述的一种彩色透水沥青的制备方法，其特征在于：步骤1中粗、细集料的加热温度为190℃；步骤2中脱色沥青的加热温度为175℃。