CN109704651A - 一种沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青混合料及其制备方法，属于建筑材料加工技术领域，其技术要点：一种沥青混合料，按照重量份数计，包括如下组分：石油沥青60‑85份；再生沥青混合料10‑25份；矿渣粉5‑10份；级配骨料90‑120份；地表水60‑90份；所述再生沥青混合料，按照重量份数计，包括如下组分：乳化剂0.2‑3份、废旧沥青混合料100份、有机溶剂1‑5份、水3‑10份、硅酸盐水泥1‑3份和胶乳1‑3份。其制备方法包括如下操作步骤：将石油沥青进行筛分，按照提取筛分的级配分别与级配骨料混合均匀；首先将废旧沥青混合料进行深化加工处理得到再生沥青混合料，然后再加入地表水，矿渣粉以及步骤1的得到的级配混合料混合均匀。在保证沥青混合料的基本性能，同时提高对再生沥青混合料的再次利用率。

Description

一种沥青混合料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料加工技术领域，更具体地说，它涉及一种沥青混合料及其制备方法。

背景技术

沥青混凝土，俗称沥青砼，人工选配具有一定级配组成的矿料，碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿渣粉等，与一定比例的路用沥青材料，在严格控制条件下拌制而成的混合料。

再生沥青混合料是采用已经发生老化的废旧沥青混合料通过加入再生剂、乳化剂、级配料等添加剂后使其重新达到工程使用的标准的一类沥青混合料。通过对这类沥青混合料的回收利用符合环境保护的标准，且具有较为宽广的应用价值。

目前，现有的沥青路面在经过一段时间的使用后会发生老化现象，其中沥青混合料的老化是因为沥青在氧化和聚合过程中引起了沥青化学结构的变化，使得作为溶剂的软沥青和作为溶质的沥青质之间的溶度参数发生变化，破坏了它们之间的相容性，造成沥青质恶化。此时老化的沥青混合料如果直接废弃会造成资源的浪费，同时废弃的沥青混合料的随意丢弃也会污染环境，造成环境的破坏，因此需要提出一种新的技术方案来解决上述问题，提高对废旧沥青混合料的再次利用率。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种沥青混合料，在保证沥青混合料的基本性能的基础上，提高对再生沥青混合料的再次利用率。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：一种沥青混合料，按照重量份数计，包括如下组分：

石油沥青 60-85份；

再生沥青混合料 10-25份；

矿渣粉 5-10份；

级配骨料 90-120份；

地表水 60-90份；

所述再生沥青混合料，按照重量份数计，包括如下组分：乳化剂0.2-3份、废旧沥青混合料100份、有机溶剂1-5份、水3-10份、硅酸盐水泥1-3份和胶乳1-3份。

通过采用上述技术方案，石油沥青是原油蒸馏后的残渣，石油沥青的组分及其主要物性为油分、树脂、地沥青质。矿渣粉是高炉炼铁的矿渣磨细的粉，它是参与水化的，类似于水泥的胶凝材料。在石油沥青中加入矿渣粉可以有效提高硅酸盐水泥硬化后期的强度。其次，在级配骨料就是将不同粒径大小的骨料按比例进行分配以达到较佳的孔隙率。另外，再生沥青混合料是在废旧沥青混合料中加入添加剂使其重新达到工程使用的标准，由此能够有效提高对废旧沥青混合料的利用率，提高了对环境的保护力度。

进一步的，硅酸盐水泥的主要成分包括氧化钙CaO，二氧化硅SiO₂，三氧化二铁Fe₂O₃，三氧化二铝Al₂O₃。

进一步的，硅酸盐水泥的主要矿物：硅酸三钙(3CaO·SiO₂，简式C3S)，硅酸二钙(2CaO·SiO2，简式C2S)，铝酸三钙(3CaO·Al₂O₃，简式C3A)，铁铝酸四钙(4CaO·Al₂O₃3·Fe₂O₃，简式C4AF)。

进一步的，硅酸盐水泥的强度等级为32.5或42.5。

进一步的，所述再生沥青混合料的制备方法包括：首先将废旧沥青混合料粉碎筛，然后加入有机溶剂搅拌5-10min；接着再加入乳化剂和水，搅拌5-10min后加入胶乳和硅酸盐水泥，继续搅拌10-15min后即可得到再生沥青混合料。

通过采用上述技术方案，首先废旧沥青混合料中加入的有机溶剂，能够将废旧沥青混合料中的沥青成分溶解在有机溶剂中；接着加入乳化剂和水，此时可能对沥青成分进行乳化和分散；随后加入强度为32.5或42.5的硅酸盐水泥作为活性填料能够有效防止沥青老化，提升了沥青的综合性能。另外，胶乳的加入能够对再生后的沥青混合料进行改性处理，以此得到再生沥青混合料是经由改性处理的再生沥青混合料，进一步提升了再生沥青混合料的抗变形、抗缩裂和防水性能。

进一步的，所述级配骨料包括60-80份的细骨料和30-40份的粗骨料。

通过采用上述技术方案，按照上述方式进行配级处理，此时细骨料能进入到相邻粗骨料堆叠的间隙中，由此能减小级配骨料在堆叠时的空隙率，从而有助于提高沥青混合料的密实度。

进一步的，所述胶乳为聚丁二烯胶乳、丁苯胶乳中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，聚丁二烯(PBL)胶乳是丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)树脂的核心组分和骨架；而丁苯胶乳是由丁二烯和苯乙烯进行乳液共聚合而制成的，上述两种胶乳均能对胶乳沥青混合料进行改性处理，有助于提高青混合料的综合性能。

进一步的，所述乳化剂为阳离子乳化剂、消石灰、石绵绒、木质纤维素中的两种或两种以上；所述阳离子乳化剂为十二烷基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵或十六烷基溴化吡啶蝻中的一种。

通过采用上述技术方案，阳离子乳化剂带有正电荷，而级配骨料带有负电荷，当阳离子乳化沥青与骨料表面接触时，由于所带电荷不同，产生异性相吸，两者在有水膜的情况下能使沥青微粒裹覆在骨料表面，仍能很好吸附结合，因而在阴湿、低温情况下(5℃以上)仍可以施工，方便了操作者在阴湿、低温条件下的施工操作。

进一步的，所述细骨料为径在0.155-5mm的河沙或海沙中的一种或两种。

进一步的，细骨料的粒径在0.155-4.75mm。

通过采用上述技术方案，细骨料是一种直径相对较小的骨料，沥青混合料中起骨架或填充作用的粒状松散材料。

进一步的，所述粗骨料的粒径在5mm以上。

进一步的，所述粗骨料包括粒径为5-20mm的小石、20-40mm的中石以及40-80mm的大石，5-20mm的小石：20-40mm的40-80mm的中石：大石重量比为3：(3-3.5)：(4-4.5)。

进一步的，小石、中石、大石为天然岩石、碎卵石中的一种或多种。

进一步的，粗骨料中所含的泥块、淤泥、细屑、硫酸盐、硫化物和有机物都是有害杂质，其含量均符合国家标准GB/T 14685-2011《建筑用卵石、碎石》的规定。

通过采用上述技术方案，粗骨料是指在沥青混合料中起骨架作用的砂、石。

进一步的，所述有机溶剂包括有柴油、煤油或机油中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，柴油、煤油或机油均是常见的有机溶剂，而且上述柴油、煤油或机油与沥青之间具有良好的溶解性能，能够将废旧沥青混合料中的沥青提取出来，在保证沥青的基本性能的基础上，还能提高了对沥青的溶解度。

针对现有技术存在的不足，本发明的目的二在于提供一种沥青混合料的制备方法，包括如下操作步骤：

步骤1、将石油沥青进行筛分，按照提取筛分的级配分别与级配骨料混合均匀；

步骤2中，首先将废旧沥青混合料进行深化加工处理得到再生沥青混合料，然后再加入地表水，矿渣粉以及步骤1的得到的级配混合料混合均匀。

通过采用上述技术方案，首先将废旧沥青混合料进行深化加工处理得到再生沥青混合料，此时乳化剂、胶乳和硅酸盐水泥等成分会与废旧沥青反应，有效的改善废旧沥青的性能，接着在将再生沥青混合料与地表水，矿渣粉以及步骤1的得到的级配混合料混合均匀，由此不仅操作十分的方便快捷，而且还能节约资源，改善环境。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明能在保证沥青混合料的基本性能的基础上，提高对再生沥青混合料的再次利用率；

2、优化的，阳离子乳化剂的加入能够提高与级配骨料之间的吸附作用，从而使得操作者在在阴湿、低温条件下的即可进行施工操作，十分方便；

3、优化的，聚丁二烯胶乳、丁苯胶乳这两种胶乳均能对胶乳沥青混合料进行改性处理，有助于提高青混合料的综合性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

一、再生沥青混合料的制备例1-3

制备例1：首先将将收集后的废旧沥青混合料进行破碎处理，经筛分后废旧沥青混合料取100kg，在常温下在加入柴油1kg，按照60r/min的转速下搅拌10min；接着再加入十二烷基氯化铵0.2kg和水3kg，按照60r/min的转速下搅拌10min后加入聚丁二烯胶乳1kg和硅酸盐水泥1kg，继续按照60r/min的转速下搅拌10min后即可得到再生沥青混合料。

制备例2：首先将将收集后的废旧沥青混合料进行破碎处理，经筛分后废旧沥青混合料取100kg，在常温下在加入煤油3.5kg，按照65r/min的转速下搅拌8min；接着再加入十二烷基氯化铵1kg、木质纤维素1kg和水5kg，按照65r/min的转速下搅拌8min后加入聚丁二烯胶乳2kg和硅酸盐水泥2kg，继续按照65r/min的转速下搅拌12min后即可得到再生沥青混合料。

制备例3：首先将将收集后的废旧沥青混合料进行破碎处理，经筛分后废旧沥青混合料取100kg，在常温下在加入机油5kg，按照70r/min的转速下搅拌10min；接着再加入十六烷基溴化吡啶蝻1kg、十二烷基氯化铵0.5kg、消石灰0.5kg、石绵绒0.5kg、木质纤维素0.5kg和水10kg，按照70r/min的转速下搅拌10min后加入丁苯胶乳3kg和硅酸盐水泥3kg，继续按照70r/min的转速下搅拌15min后即可得到再生沥青混合料。

二、沥青混合料的实施例1-3

实施例1：一种沥青混合料的制备方法，包括如下操作步骤：

步骤1、将石油沥青60-85kg分四档进行筛分处理，(四档的石油沥青的粒径大小依次为0.155-5mm，5-20mm、20-40mm以及40-80mm)，按照提取筛分的级配分别与0.155-5mm的河沙60kg、5-20mm的小石9kg、20-40mm的中石9kg以及40-80mm的大石12kg，以60r/min的转速下，首先将同一档的物料预先混合搅拌均匀10min，接着再以70r/min的转速下混合搅拌。

步骤2、首先将废旧沥青混合料进行深化加工处理得到再生沥青混合料10kg(制备例1)，然后再加入地表水60kg，矿渣粉5kg以及步骤1的得到的级配混合料混合均匀。

实施例2：一种沥青混合料的制备方法，包括如下操作步骤：

步骤1、将石油沥青60-85kg分四档进行筛分处理，(四档的石油沥青的粒径大小依次为0.155-5mm，5-20mm、20-40mm以及40-80mm)，按照提取筛分的级配分别与0.155-5mm的河沙70kg、5-20mm的小石12kg、20-40mm的中石12kg以及40-80mm的大石14kg，以65r/min的转速下，首先将同一档的物料预先混合搅拌均匀10min，接着再以65r/min的转速下混合搅拌。

步骤2、首先将废旧沥青混合料进行深化加工处理得到再生沥青混合料18kg(制备例2)，然后再加入地表水85kg，矿渣粉8kg以及步骤1的得到的级配混合料混合均匀。

实施例3：一种沥青混合料的制备方法，包括如下操作步骤：

步骤1、将石油沥青60-85kg分四档进行筛分处理，(四档的石油沥青的粒径大小依次为0.155-5mm，5-20mm、20-40mm以及40-80mm)，按照提取筛分的级配分别与0.155-5mm的海沙80kg、5-20mm的小石10kg、20-40mm的中石10kg以及40-80mm的大石13.5kg，以60r/min的转速下，首先将同一档的物料预先混合搅拌均匀10min，接着再以70r/min的转速下混合搅拌。

步骤2、首先将废旧沥青混合料进行深化加工处理得到再生沥青混合料10-25kg(制备例3)，然后再加入地表水90kg，矿渣粉10kg以及步骤1的得到的级配混合料混合均匀。

三、沥青混合料的对比例1-2

对比例1，一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于：不含有乳化剂(制备例1中的聚丁二烯胶乳)。

对比例2，一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于：不含有矿渣粉。

四、试验数据分析

1、基础性能

根据马歇尔稳定度试验结果，分别得到稳定度、流值、空隙率、矿料间隙率、饱和度与石油比的之间相关数据，实施例1-3可知，因所选择的试验的石油比范围，密度没有出现明显的峰值，直接以目标空隙率4.0％，所对应的石油比4.3％作为OAC1，即为最佳石油比的初始值OAC1。同时由各项指标与石油比的关系可知，符合各项指标要求的石油比范围为4.05-4.68％，其中值为4.37％，即为OAC2；OAC1与OAC2的平均值为4.33％，根据经验取最佳的在石油比为4.3％。

根据实施例1-2和对比例1-2可知，在石油比均为4.2％的基础上，因缺少矿渣粉，对比例2的各项性能均有所下降，但是除了间隙率外其他各项性能指标均符合要求；因缺少新集料，对比例1因缺少聚丁二烯胶乳制备的再生沥青混合料，此时各项指标均明显低于实施例1-3的要求，且不符合技术要求。

2、老化沥青再生性能

当沥青的老化时，最直接的表现时年度变大、针入度指标变小、软化点指标提高、延度指标大幅度降低等。由此根据实施例1-2和对比例1的数据可知，在缺少乳化剂的再生沥青混合料(制备例1)时，其针入度的数值减小至54，而软化点的数值提高至70，而延度的数值降低至30，由此可知对比例1的沥青混合料的各项性能均差于实施例1和实施例2，此时乳化剂制备的再生沥青混合料的存在均能提高针入度，降低软化点，同时还能提高延度值，从而有效减少了沥青混合料的老化。

根据实施例1-2和对比例2的数据可知，在缺少矿渣粉时，其针入度的数值减小至60，而软化点的数值提高至55，而延度的数值降低至33，由此可知对比例2的沥青混合料的各项性能均略差于实施例1和实施例2，但是与实施例1和实施例2相差不大，且符合各项要求，由此可知矿渣粉的加入能够有效提高再生沥青的各项性能。

具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种沥青混合料，其特征在于，按照重量份数计，包括如下组分：

石油沥青 60-85份；

再生沥青混合料 10-25份；

矿渣粉 5-10份；

级配骨料 90-120份；

地表水 60-90份；

所述再生沥青混合料，按照重量份数计，包括如下组分：乳化剂0.2-3份、废旧沥青混合料100份、有机溶剂1-5份、水3-10份、硅酸盐水泥1-3份和胶乳1-3份。

2.根据权利要求1所述的一种沥青混合料，其特征在于，所述再生沥青混合料的制备方法包括：首先将废旧沥青混合料粉碎筛，然后加入有机溶剂搅拌5-10min；接着再加入乳化剂和水，搅拌5-10min后加入胶乳和硅酸盐水泥，继续搅拌10-15min后即可得到再生沥青混合料。

3.根据权利要求1所述的一种沥青混合料，其特征在于，所述级配骨料包括60-80份的细骨料和30-40份的粗骨料。

4.根据权利要求1所述的一种沥青混合料，其特征在于，所述胶乳为聚丁二烯胶乳、丁苯胶乳中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的一种沥青混合料，其特征在于，所述乳化剂为阳离子乳化剂、消石灰、石绵绒、木质纤维素中的两种或两种以上；所述阳离子乳化剂为十二烷基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵或十六烷基溴化吡啶蝻中的一种。

6.根据权利要求3所述的一种沥青混合料，其特征在于，所述细骨料为径在0.155-5mm的河沙或海沙中的一种或两种。

7.根据权利要求3所述的一种沥青混合料，其特征在于，所述粗骨料包括粒径为5-20mm的小石、20-40mm的中石以及40-80mm的大石，5-20mm的小石：20-40mm的40-80mm的中石：大石重量比为3：（3-3.5）：（4-4.5）。

8.根据权利要求1所述的一种沥青混合料，其特征在于，所述有机溶剂包括有柴油、煤油或机油中的一种或多种。

9.一种根据权利要求1-7中任意一项所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤：

步骤1、将石油沥青进行筛分，按照提取筛分的级配分别与级配骨料混合均匀；

步骤2中，首先将废旧沥青混合料进行深化加工处理得到再生沥青混合料，然后再加入地表水，矿渣粉以及步骤1的得到的级配混合料混合均匀。