CN109354441A - 一种寒区绿色环保透水沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种寒区绿色环保透水沥青混合料，由以下重量份数的组分组成：钢渣210‑230份、SBS改性沥青8.80‑9.53份、石灰岩矿粉6.14‑6.36份、硅藻土1.14‑1.27份、橡胶粉0.70‑0.95份、TPS沥青高粘剂0.53‑0.76份、温拌剂0.25‑0.30份、玄武岩纤维0.47‑0.94份。本发明还提供了一种寒区绿色环保透水沥青混合料的制备方法。本发明的沥青混合料具有足够的强度、水稳定性、耐久性、抗冻性及透水性，可即时将雨水透入至路面以下，极大地保障了行车安全，降低了行车噪声，减少了城市内涝的发生，同时，还合理地降低了施工温度，降低了施工难度，具有重大的工程应用价值。

Description

一种寒区绿色环保透水沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种寒区绿色环保透水沥青混合料及其制备方法。
背景技术
目前我国东北地区的城市道路路面采用了密集配设计原理，虽然这种路面强度较高，水稳定性、低温抗裂性较好，但同时由于路面的空隙率很小，导致行车噪音大，而且雨水无法直接通过路面渗流排入地下，一定程度上破坏了东北地区城市生态系统的平衡。更为重要的是，路面积水不及时排走，引起水雾、眩光，机动车行驶易“打滑”，极易引发交通事故。因此，越来越多的专家学者开始研究透水沥青路面，在我国南方地区已有一些高速公路、城市道路应用了透水沥青路面技术，但还未开发出适用于我国东北地区寒冷气候条件下的透水沥青路面。
此外，由于透水路面的空隙率较大，通常达到18-20％，路面强度主要来自高粘沥青的粘结作用，为了保证路面的强度、水稳定性及耐久性，必须采用高粘沥青作为结合料。因此，为了拌和均匀以及达到压实标准，施工温度往往达到180℃甚至更高。这不仅仅给施工带来了很大的不便，而且造成了更多有害气体的排放，浪费了更多的资源，对自然环境造成了更大的威胁。因此，如何开发出一种适用于我国东北地区寒冷气候条件下的透水沥青路面，同时还能有效使施工温度合理降低成为了道路工作者们面临的重要问题。
发明内容
本发明提供了一种寒区绿色环保透水沥青混合料，解决了现有技术中强度高的沥青路面透水性差，而透水性好的沥青路面强度不理想，以及现有的透水性沥青路面不适合寒冷地区使用的问题。
本发明的第一个目的是提供一种寒区绿色环保透水沥青混合料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：钢渣210-230份、SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)改性沥青8.80-9.53份、石灰岩矿粉6.14-6.36份、硅藻土1.14-1.27份、橡胶粉0.70-0.95份、TPS(热固型改性聚苯乙烯)沥青高粘剂0.53-0.76份、温拌剂0.25-0.30份、玄武岩纤维0.47-0.94份。
优选的，所述寒区绿色环保透水沥青混合料的制备原料由以下重量份数的组分组成：钢渣220份、SBS改性沥青9份、石灰岩矿粉6.26份、硅藻土1.27份、橡胶粉0.82份、TPS沥青高粘剂0.64份、温拌剂0.27份、玄武岩纤维0.71份。
优选的，所述钢渣包括以下重量百分比的组分：Fe2O3：6％、FeO：25％、SiO2：15％、CaO：35％、MgO：15％、Al2O3：3.9％、P：0.1％。
优选的，所述SBS改性沥青中改性剂的掺量占SBS改性沥青总重量的4％。
优选的，所述所述橡胶粉的粒径为40-60目。
优选的，所述温拌剂为乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺中的一种或两种。
优选的，所述玄武岩纤维的长度为6.0mm，直径为10-13μm。
本发明的第二个目的是提供一种寒区绿色环保透水沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按重量份数称取以下各组分：钢渣210-230份、SBS改性沥青8.80-9.53份、石灰岩矿粉6.14-6.36份、硅藻土1.14-1.27份、橡胶粉0.70-0.95份、TPS沥青高粘剂0.53-0.76份、温拌剂0.25-0.30份、玄武岩纤维0.47-0.94份；
步骤2，将SBS改性沥青加热到165-170℃，然后加入橡胶粉、TPS沥青高粘剂及温拌剂，拌和均匀，得到混合料；
将混合料置于180℃下保温30min，然后以4500r/min的速度搅拌40min，搅拌完毕再保温30min，使橡胶粉充分溶胀，即制得温拌高粘沥青，将温拌高粘沥青加热至165-170℃，备用；
步骤3，将钢渣、玄武岩纤维、石灰岩矿粉以及硅藻土混合后加热到165-170℃，得到预处理混合物；
步骤4，将步骤2中的温拌高粘沥青、步骤3中预处理混合物混合均匀，即制得所述寒区绿色环保透水沥青混合料。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明采用钢渣作为集料，制备得到了具有更高强度、透水性、抗车辙性以及抗冻性的透水沥青混合料，同时减小了因天然集料开采造成的环境污染。橡胶粉和TPS沥青高粘剂的掺入减轻了“黑色污染”，有效的增加了沥青的粘度，并进一步提高了沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性以及抗冻性能；硅藻土的掺入不仅可以代替部分矿粉，减小对环境的污染，而且能够辅助提升橡胶粉改性沥青的性能；通过在制得的高粘沥青中加入适当量的温拌剂，有效地降低了拌和压实温度，能使施工温度降低至165-170℃，大大降低了施工难度。
本发明制得的寒区绿色环保透水沥青混合料具有足够的强度、水稳定性、耐久性、抗冻性以及透水性，可以即时将雨水通过空隙透入至路面以下，极大地保障了行车安全，降低了行车噪声，减少了城市内涝的发生，同时，还合理地降低了施工温度，大大降低了施工难度，具有重大的工程应用价值。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
需要说明的是，本发明各实施例中所用的SBS改性沥青购买自盘锦鑫达化工有限公司，该SBS改性沥青中改性剂的掺量占SBS改性沥青总重量的4％，其是以基质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂，通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中，同时加入一定比例的专属稳定剂，形成SBS共混材料，利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理后得到的；
TPS沥青高粘剂购买自重庆广为道路材料有限公司，其外观为浅黄色半透明颗粒，密度为0.58g/cm3，熔点为170℃，主要成分为热塑性橡胶、粘结性树脂以及稳定剂。
其他原料如无特殊说明，均为常规原料，试验方法如无特殊说明，均为常规方法。
实施例1
一种寒区绿色环保透水沥青混合料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：钢渣220份、SBS改性沥青9.00份、石灰岩矿粉6.26份、硅藻土1.27份、粒径为40-60目的橡胶粉0.82份、TPS沥青高粘剂0.64份、乙撑双硬脂酸酰胺0.27份、玄武岩纤维0.71份；
具体制备方法如下：
步骤1，按重量份数称取钢渣220份、SBS改性沥青9份、石灰岩矿粉6.26份、硅藻土1.27份、橡胶粉0.82份、TPS沥青高粘剂0.64份、乙撑双硬脂酸酰胺0.27份、玄武岩纤维0.71份，备用；
步骤2，将SBS改性沥青加热到165-170℃，然后加入橡胶粉、TPS沥青高粘剂及乙撑双硬脂酸酰胺，拌和均匀，得到混合料；
将混合料置于180℃下保温30min，然后以4500r/min的速度搅拌40min，搅拌完毕再保温30min，即使橡胶粉充分溶胀，制得温拌高粘沥青，将温拌高粘沥青加热至165-170℃，备用；
步骤3，将钢渣、玄武岩纤维、石灰岩矿粉以及硅藻土混合加热到165-170℃，得到预处理混合物；
步骤4，将步骤2中的温拌高粘沥青、步骤3中预处理混合物混合均匀，即制得寒区绿色环保透水沥青混合料。
实施例2
一种寒区绿色环保透水沥青混合料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：钢渣210份、SBS改性沥青8.80份、石灰岩矿粉6.36份、硅藻土1.14份、粒径为40-60目的橡胶粉0.70份、TPS沥青高粘剂0.53份、硬脂酸酰胺0.25份、玄武岩纤维0.47份；
制备方法同实施例1，不同之处在于将实施例1的配方改成实施例2的。
实施例3
一种寒区绿色环保透水沥青混合料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：钢渣230份、SBS改性沥青9.53份、石灰岩矿粉6.14份、硅藻土1.23份、粒径为40-60目的橡胶粉0.95份、TPS沥青高粘剂0.76份、硬脂酸酰胺0.30份、玄武岩纤维0.94份；
制备方法同实施例1，不同之处在于将实施例1的配方改成实施例3的。
需要说明的是，实施例1-3中的钢渣包括以下重量百分比的组分：Fe2O3：6％、FeO：25％、SiO2：15％、CaO：35％、MgO：15％、Al2O3：3.9％、P：0.1％；
玄武岩纤维的长度为6.0mm，直径为10-13μm。
为了进一步说明本发明的效果，本发明还设置了对比例。
对比例1
一种寒区绿色环保透水沥青混合料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：钢渣220份、SBS改性沥青9.00份、石灰岩矿粉6.26份、硅藻土1.27份、乙撑双硬脂酸酰胺0.27份、玄武岩纤维0.71份；
其中，钢渣由以下重量百分比的原料混合而成：Fe2O3：6％、FeO：25％、SiO2：15％、CaO：35％、MgO：15％、Al2O3：3.9％、P：0.1％。
制备方法同实施例1，不同之处在于将实施例1的配方改成对比例1的。
对比例2
一种寒区绿色环保透水沥青混合料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：玄武岩碎石172份(玄武岩密度比钢渣的小，同级配下质量份数变小)、SBS改性沥青9.00份、石灰岩矿粉6.26份、硅藻土1.27份、粒径为40-60目的橡胶粉0.82份、TPS沥青高粘剂0.64份、乙撑双硬脂酸酰胺0.27份、玄武岩纤维0.71份；
比例2中采用的玄武岩碎石级配与实施例1中钢渣级配相同，制备方法同实施例1，不同之处在于将实施例1的配方改成对比例2的。
本发明中所用的钢渣级配范围如表1所示：
表1钢渣级配范围表
筛孔尺寸(mm) 16 13.2 9.5 4.75 2.36
通过率(％) 100 90-100 50-80 12-30 10-22
筛孔尺寸(mm) 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
通过率(％) 6-18 4-15 3-12 3-8 2-6
从表1可以看出，粒径为4.75-13.2mm粗钢渣的用量占钢渣总质量的70-88％，应用此级配制得的混合料空隙率可达到20％左右，从而实现即时透水的功能。
对本发明实施例1-3以及对比例1-2制备出的寒区绿色环保透水沥青混合料的性能进行检测，具体结果见表2。
表2沥青混合料性能指标
从表2可以看出，实施例1-3制备出的寒区绿色环保透水沥青混合料的各项性能与对比例1-2相比均有较大幅度提升，具体表现在：实施例1与对比例1相比，马歇尔稳定度提高了58.4％，冻融劈裂强度比提高了4.4％，动稳定度提高了28％，透水系数提高了18.5％，这表明本发明中橡胶粉与TPS沥青高粘剂的应用提高了透水沥青混合料强度的同时，还提高了其抗冻性和透水性，使得其更适用于东北寒冷地区。
实施例1与对比例2相比，马歇尔稳定度提高了42.2％，冻融劈裂强度比提高了2.1％，动稳定度提高了14.8％，透水系数提高了23.3％。这表明本发明中应用钢渣代替玄武岩碎石制得的透水沥青混合料具有更好的路用性能。
此外，本发明制得的沥青混合料还有效地降低了拌和压实温度，能使施工温度降低至165-170℃，大大降低了施工难度。
需要说明的是，本发明涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例1-3相同，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种寒区绿色环保透水沥青混合料，其特征在于，其制备原料由以下重量份数的组分组成：钢渣210-230份、SBS改性沥青8.80-9.53份、石灰岩矿粉6.14-6.36份、硅藻土1.14-1.27份、橡胶粉0.70-0.95份、TPS沥青高粘剂0.53-0.76份、温拌剂0.25-0.30份、玄武岩纤维0.47-0.94份。
2.根据权利要求1所述的寒区绿色环保透水沥青混合料，其特征在于，其制备原料由以下重量份数的组分组成：钢渣220份、SBS改性沥青9.00份、石灰岩矿粉6.26份、硅藻土1.27份、橡胶粉0.82份、TPS沥青高粘剂0.64份、温拌剂0.27份、玄武岩纤维0.71份。
3.根据权利要求1或2所述的寒区绿色环保透水沥青混合料，其特征在于，所述钢渣包括以下重量百分比的组分：Fe2O3：6％、FeO：25％、SiO2：15％、CaO：35％、MgO：15％、Al2O3：3.9％、P：0.1％。
4.根据权利要求3所述的寒区绿色环保透水沥青混合料，其特征在于，所述SBS改性沥青中改性剂的掺量占SBS改性沥青总重量的4％。
5.根据权利要求4所述的寒区绿色环保透水沥青混合料，其特征在于，所述橡胶粉的粒径为40-60目。
6.根据权利要求5所述的寒区绿色环保透水沥青混合料，其特征在于，所述温拌剂为乙撑双硬脂酸酰胺、硬脂酸酰胺中的一种或两种。
7.根据权利要求6所述的寒区绿色环保透水沥青混合料，其特征在于，所述玄武岩纤维的长度为6.0mm，直径为10-13μm。
8.根据权利要求1所述的寒区绿色环保透水沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，按重量份数称取以下各组分：钢渣210-230份、SBS改性沥青8.80-9.53份、石灰岩矿粉6.14-6.36份、硅藻土1.14-1.27份、橡胶粉0.70-0.95份、TPS沥青高粘剂0.53-0.76份、温拌剂0.25-0.30份、玄武岩纤维0.47-0.94份；
步骤2，将SBS改性沥青加热到165-170℃，然后加入橡胶粉、TPS沥青高粘剂及温拌剂，拌和均匀，得到混合料；
将混合料置于180℃下保温30min，然后以4500r/min的速度搅拌40min，搅拌完毕再保温30min，使橡胶粉充分溶胀，即制得温拌高粘沥青，将温拌高粘沥青加热至165-170℃，备用；
步骤3，将钢渣、玄武岩纤维、石灰岩矿粉以及硅藻土混合后加热到165-170℃，得到预处理混合物；
步骤4，将步骤2中的温拌高粘沥青、步骤3中预处理混合物混合均匀，即制得所述寒区绿色环保透水沥青混合料。
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