CN109369096A - 一种巧克力沥青混凝土的材料组成、配比及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种巧克力沥青混凝土的材料组成、配比，其特征在于，它是由下列成分组成：快裂型阳离子乳化沥青、水泥、液态高效减水剂和集料，所述快裂型阳离子乳化沥青、水泥和液态高效减水剂混合制成巧克力沥青胶浆，再由适量的巧克力沥青胶浆与所需粒径大小集料均匀拌和成巧克力沥青混凝土。所述快裂型阳离子乳化沥青、水泥、液态高效减水剂的比例为1：(0.8～1.2)：(0.02～0.05)。本发明具有如下优点：快裂型阳离子乳化沥青加高效减水剂均匀混合可增加乳化沥青的稳定性，使可直接与水泥均匀拌和，不必额外加水，可免除滚压施工中因泌水需中断施工作业的困扰，可维持施工作业的连续性；因不用额外加水，故可获得强度较佳的巧克力沥青混凝土。

Description

一种巧克力沥青混凝土的材料组成、配比及其制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，具体是指一种巧克力沥青混凝土的材料组成、配比及其制备方法。

背景技术

目前水泥与乳化沥青拌合成的沥青混凝土，都以慢裂型乳化沥青与硅酸盐水泥混合。硅酸盐水泥需事先与外加水拌合成水泥浆后才能与慢裂型乳化沥青混合，以此方式获得较佳的易和性，因需额外加水拌和水泥，故所拌合成的水泥沥青混凝土强度较低。且因拌和后的混合物中游离水多，会造成泌水现象，这些孔隙中的自由水需泌出后，沥青混凝土中孔隙才能减少，铺面才能被碾压密实。故初压后需经过约4小时的等待后才可进行续压与终压，碾压作业无法连续性的运作。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为一种巧克力沥青混凝土的材料组成、配比，其特征在于，它是由下列成分组成：快裂型阳离子乳化沥青、水泥、液态高效减水剂和集料，所述快裂型阳离子乳化沥青、水泥和液态高效减水剂混合制成巧克力沥青胶浆，所述快裂型阳离子乳化沥青、水泥、液态高效减水剂的比例为1：(0.8～1.2)：(0.02～0.05)，所述快裂型阳离子乳化沥青由大约为50％的沥青、0.5％的乳化剂、10％的硬脂酸、1％的氯化钙、40％的水及适量的盐酸(用于调整PH值)制备而成，一般是在市面上买的现货。

优选的，所述液态高效减水剂主成分是萘磺酸钠甲醛缩合物，固含量为40％(可依效能所需而调整固含量比)。

优选的，所述水泥为PI、PⅡ、PO、PC型硅酸盐水泥中的其中一种，水泥强度级别为32.5或42.5。

优选的，所述集料为密级配沥青混凝土混合料矿料，级配类型为符合JTGF40-2004「公路沥青路面施工技术规范」密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围的AC-20、AC-16、AC-13、AC-10。

一种如权利要求1所述的一种巧克力沥青混凝土的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1)取由沥青、乳化剂、硬脂酸、氯化钙和盐酸按比例及生产条件与程序混合拌和制得的PC-1型快裂型阳离子乳化沥青(一般是在市面上所能买到的现货)；

(2)按比例将快裂型阳离子乳化沥青与液态高效减水剂混合，慢速拌和1分钟产生絮凝，继续快速搅拌1分钟搅拌，絮凝消失，静置2分钟，然后加入水泥先慢速拌和1分钟，再快速拌和1分钟得到巧克力沥青胶浆；

(3)将巧克力沥青胶浆与集料均匀拌和，拌和时间不少2分钟，即可得到巧克力沥青混凝土；巧克力沥青混凝土黏结材料用量的决定需参考马歇尔配比设计法，确定适当的巧克力沥青胶浆用量；

(4)巧克力沥青混凝土松散料若要固结，则依各级交通量所要求夯击次数进行试块固结夯打或道路施工依现行国家规范进行碾压机滚压达规定压实度。

本发明与现有技术相比具有如下优点：快裂型阳离子乳化沥青加高效减水剂均匀混合可增加快裂型阳离子乳化沥青的稳定性，使不必额外加水，可直接与水泥均匀拌和不会破乳还原而丧失易和性，可免除滚压施工中泌水需中断施工作业的困扰，可维持施工作业的连续性；因不用额外加水，故可获得强度较佳的巧克力沥青混凝土。

附图说明

图1是本发明一种巧克力沥青混凝土的材料组成、配比及其制备方法的制备工艺流程图。

图2是本发明一种巧克力沥青混凝土的材料组成、配比及其制备方法的高效减水剂对乳化沥青微胞的稳定机理原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

一种巧克力沥青混凝土的材料组成、配比，其特征在于，它是由下列成分组成：快裂型阳离子乳化沥青、水泥、液态高效减水剂和集料，所述快裂型阳离子乳化沥青、水泥和液态高效减水剂混合制成巧克力沥青胶浆，所述快裂型阳离子乳化沥青、水泥、液态高效减水剂的比例为1：(0.8～1.2)：(0.02～0.05)，所述快裂型阳离子乳化沥青由大约为50％的沥青、0.5％的乳化剂、10％的硬脂酸、1％的氯化钙、40％的水及适量的盐酸(调整PH值)制备而成。

所述液态高效减水剂主成分是萘磺酸钠甲醛缩合物，固含量为40％(可依效能所需而调整固含量比)。

所述水泥为PI、PⅡ、PO、PC型硅酸盐水泥中的其中一种，水泥强度级别为32.5或42.5。

所述集料为密级配沥青混凝土混合料矿料，级配类型为符合JTG F40-2004「公路沥青路面施工技术规范」密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围的AC-20、AC-16、AC-13、AC-10。

如图1所示，一种巧克力沥青混凝土制备方法如下：

(1)将沥青、乳化剂、硬脂酸、氯化钙和盐酸按比例混合拌和制得快裂型阳离子乳化沥青。一般是在市面上所能买到的现货。快裂型阳离子乳化沥青的材料组成亦会依厂家不同而略有差异；

(2)按比例将快裂型阳离子乳化沥青与液态高效减水剂混合，慢速拌和1分钟产生絮凝，继续快速搅拌1分钟搅拌，絮凝消失，静置2分钟，然后加入水泥先慢速拌和1分钟，再快速拌和1分钟得到巧克力沥青胶浆；

(3)将巧克力沥青胶浆与集料均匀拌和，拌和时间不少2分钟，即可得到巧克力沥青混凝土；巧克力沥青混凝土黏结材料用量的决定需参考马歇尔配比设计法，确定适当的巧克力沥青胶浆用量；

(4)巧克力沥青混凝土松散料若要固结，则依各级交通量所要求夯击次数进行试块固结夯打或道路施工依现行国家规范进行碾压机滚压达规定压实度。

巧克力沥青混凝土(CAC,Chocolate Asphalt Concrete)是取快裂型阳离子乳化沥青(PC-1)经与高效减水剂(萘磺酸钠甲醛缩合物,Sulphonated naphthaleneformaldehyde condensates)事先拌和均匀后，再与水泥直接拌和而成巧克力沥青胶浆(CAM，Chocolate Asphalt Mastic)，接着再与集料拌合成巧克力沥青混凝土。本专利的特点为取较不稳定的快裂型阳离子乳化沥青(PC-1)以高效减水剂做为乳化沥青微胞的稳定剂，除了在乳化沥青微胞表面生成一电双层，抑制微胞破乳；亦可降低巧克力沥青胶浆的黏度，使巧克力沥青混凝土具有良好的易和性，如图2所示。本发明经高效减水剂前处理过的快裂型阳离子乳化沥青(PC-1)可直接与水泥均匀拌和，不必额外加水。于所拌和成的沥青混凝土混合物，于施工中无因需等待水泥沥青混凝土泌水需中断施工作业等待4小时的困扰。巧克力沥青混凝土(CAC)因不用额外加水故可获得较佳强度。

乳化沥青：水泥：液态高效减水剂＝1：(0.8～1.2)：(0.02～0.05)；巧克力沥青胶浆的黏度＝1000cPs～9000cPs(使用旋转式黏度计Brookfield viscosity meter，依据ASTM D4402进行量测)；巧克力沥青胶浆的坍流度(使用乳化沥青稠度模)＝12cm～28cm(根据ASTM D 3910来进行。操作方法为将巧克力沥青胶浆倒入上方内径为3.8cm，下方内径为8.9cm，高度76cm的金属制圆椎。将圆锥垂直抽起，待巧克力沥青胶浆停止流动后量测直径的平均值。)

本发明的各材料具体配比：1.快裂型阳离子乳化沥青(PC-1)：a.沥青(AH-70#)含量约：50％；b.乳化剂含量约：0.5％；c.硬脂酸：调整乳化状况，用量依现况而定；d.氯化钙(CaCl₂)：1％；e.水：含量约40％；f.盐酸(HCL)：适量，调整酸碱值用(以上成分因各厂家配方而异，通常为选购厂家提供的现品)。2.液态高效减水剂：固含量≒40％(可依效能所需而改变)，主成分是萘磺酸钠甲醛缩合物。3.硅酸盐水泥：选用PI、PⅡ、PO、PC各型硅酸盐水泥均可，强度级别为32.5或42.5。4.集料：符合JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围的AC-20、AC-16、AC-13、AC-10要求，具体要求如下表(表1)所示。

表1密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围

本发明的具体实施配比选择：取巧克力沥青胶浆与混合均匀的粗细集料(重量B)拌和，以试误法慢慢添加巧克力沥青胶浆进去拌和，直至集料表面均有裹上巧克力沥青胶浆为止，纪录此时巧克力沥青胶浆添加的重量，此重量假设为A。之后分别取0.90A、0.95A、1.00A、1.05A、1.10A的量，与重量B的粗细混合均匀集料拌和均匀，在常温下(约20℃～25℃)均匀拌和。取上述五组配比均匀拌和而成的巧克力沥青混凝土混合料，均匀装入4英寸马歇尔稳定值钢模内，以双面各75下的垂击次数夯实，于试块中巧克力沥青混凝土终凝之后可予以顶出养护备用。于7天龄期时分别量测各配比巧克力沥青混凝土的比重及马歇尔稳定值。接著各取巧克力沥青胶浆分别与比重及马歇尔稳定值的函数关系图，并予以绘制二次回归曲线。取巧克力沥青胶浆分别与比重与稳定值回归曲线最大值所对应的巧克力沥青胶浆添加的重量M与N。巧克力沥青混凝土的最佳巧克力沥青胶浆用量为(M+N)/2。

强度性能：

抗压强度：

1天龄期：3000kpa～5000kpa

7天龄期：6000kpa～9000kpa

28天龄期：7000kpa～10000kpa

马歇尔稳定值：

1天龄期：20000N～35000N

7天龄期：35000N～55000N

28天龄期：60000N～80000N

流度值：

流度值：20～35(标准：20～40)

本发明的具体实际使用方法：

巧克力沥青混凝土的拌和，需先拌和好巧克力沥青胶浆后，参考马歇尔稳定配比设计法，确定适当的巧克力沥青胶浆用量，将这含量的巧克力沥青胶浆与于上所示表1其中之一的级配分布集料均匀拌和。在巧克力沥青混凝土初凝之前以沥青混合料摊铺机撒布于已夯实完成的路基上，再经三钢轮压路机初压、胶轮压路机续压及双钢轮压路机终压后，达预定的压实程度，经适当时间养护后，开放通车。

制作工艺程序如下：

乳化沥青+高效减水剂→慢速拌产生絮凝→快速续拌→絮凝消失→加入水泥→拌和均匀成CAM→CAM加进混合均匀的集料中→续拌→直至CAC均匀→CAC摊布均匀→CAC夯压密实→养护

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种巧克力沥青混凝土的材料组成、配比，其特征在于，它是由下列成分组成：快裂型阳离子乳化沥青、水泥、液态高效减水剂和集料，所述快裂型阳离子乳化沥青、水泥和液态高效减水剂混合制成巧克力沥青胶浆，所述快裂型阳离子乳化沥青、水泥、液态高效减水剂的比例为1：(0.8～1.2)：(0.02～0.05)，所述快裂型阳离子乳化沥青由50％的沥青、0.5％的乳化剂、10％的硬脂酸、1％的氯化钙、40％水和适量盐酸制备而成。

2.根据权利要求1所述的一种巧克力沥青混凝土，其特征在于：所述液态高效减水剂主成分是萘磺酸钠甲醛缩合物，固含量为40％。

3.根据权利要求1所述的一种巧克力沥青混凝土，其特征在于：所述的不同水泥为PI、PⅡ、PO、PC型硅酸盐水泥中的其中一种，水泥强度级别为32.5或42.5。

4.根据权利要求1所述的一种巧克力沥青混凝土，其特征在于：所述集料为密级配沥青混凝土混合料矿料，级配类型为符合JTG F40-2004「公路沥青路面施工技术规范」密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围的AC-20、AC-16、AC-13、AC-10。

5.一种如权利要求1所述的一种巧克力沥青混凝土的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(1)取由沥青、乳化剂、硬脂酸、氯化钙和盐酸按比例及生产条件与程序混合拌和制得的PC-1型快裂型阳离子乳化沥青；

(2)参考马歇尔稳定配比设计法，确定适当的巧克力沥青胶浆用量，按比例将快裂型阳离子乳化沥青与液态高效减水剂混合，慢速拌和1分钟产生絮凝，继续快速搅拌1分钟搅拌，絮凝消失，静置2分钟，然后加入水泥先慢速拌和1分钟，再快速拌和1分钟得到巧克力沥青胶浆；

(3)将巧克力沥青胶浆与集料均匀拌和，拌和时间不少2分钟，即可得到巧克力沥青混凝土；巧克力沥青混凝土黏结材料用量的决定需参考马歇尔配比设计法，确定适当的巧克力沥青胶浆用量；

(4)巧克力沥青混凝土松散料若要固结，则依各级交通量所要求夯击次数进行试块固结夯打或道路施工依现行国家规范进行碾压机滚压达规定压实度。