CN110330269A - 一种温拌沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

一种温拌沥青混合料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及道路沥青路面材料制备技术领域，具体涉及一种温拌沥青混合料及其制备方法，该温拌沥青混合料包括以下原料：石料、占石料质量的4.8％～5.41％的SBS改性沥青、占SBS改性沥青的6％的温拌剂、占石料质量的0.1％～0.4％的聚酯纤维，所述石料由集料和矿粉组成。本发明的温拌沥青混合料加入了聚酯纤维，一方面能达到节能减排的目的，可以有效降低能源燃油的消耗，减少有害气体的排出，减轻沥青的老化，延长施工季节，加快开放交通的时间；另一方面能有效改善混合料的水稳定性和高温稳定性，提高沥青路面的使用寿命，可广泛应用于高速公路和高等级路面。

Description

一种温拌沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路沥青路面材料制备技术领域，具体涉及一种温拌沥青混合料及其制备方法。
背景技术
近年来，能源消耗与日俱增，生态环境日趋严峻，传统热拌沥青混合料(HMA)因其拌和、摊铺及压实过程所要求的高温度，消耗大量能源，排放出粉尘及有毒气体，温拌沥青混合料(WMA)作为一种资源节约型环境友好型材料问世，通过控制温度来达到节能减排的目的。但由于沥青路面本身的缺陷、气候环境的复杂、交通量与超载货车比例的增长等原因导致目前沥青路面病害不断加重，车辙、坑槽以及使用寿命过短等问题频发。
为此，工程及研究中将高抗拉强度、高劲度模量纤维应用于传统热拌沥青混合料来提高混合料路用性能，其中聚酯纤维造价较低、性能优良，应用较为广泛，但对聚酯纤维应用于温拌沥青混合料中的研究没有一个成熟的应用体系，在实际工程中如何使聚酯纤维使用效果最佳，是我国现在道路工作者所考虑的难题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种温拌沥青混合料，在降低拌和温度实现节能减排的前提下，能有效改善混合料的水稳定性和高温稳定性，以提高沥青路面的使用寿命。
本发明的目的之二在于提供一种温拌沥青混合料的制备方法，制备方法简单，降低拌和温度实现节能减排。
本发明实现目的之一所采用的方案是：一种温拌沥青混合料，包括以下原料：石料、占石料质量的4.8％～5.41％的SBS改性沥青、占SBS改性沥青的6％的温拌剂、占石料质量的0.1％～0.4％的聚酯纤维，所述石料由集料和矿粉组成。
本发明中，聚酯纤维，占石料质量的0.1％～0.4％，作为一种高聚物纤维，其造价低，易于分散，能有效提高混合料的路用性能，其中聚酯纤维最佳掺量为石料质量的0.25％，SBS改性沥青，质量根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)确定的最佳油石比计算。
优选地，所述集料占石料质量的97％，矿粉占石料质量的3％。
优选地，所述集料为辉绿岩，由质量百分数为22.5％粒径为9.5～16mm的1#料、质量百分数为27.5％粒径为4.75～9.5mm的2#料、质量百分数为10％粒径为2.36～4.75mm的3#料、质量百分数为37％粒径为0～2.36mm的4#料组成。
优选地，所述矿粉为粒度0.075mm以下磨细的石灰岩。
优选地，所述温拌剂为EC130温拌剂。
优选地，所述聚酯纤维长度为6mm，直径10-25μm，弹性模量8000MPa，抗拉强度≥600MPa，断裂延伸率≥15％。
本发明实现目的之二所采用的方案是：一种所述的温拌沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将集料和矿粉分别置于160℃下加热烘干至恒重；
(2)将SBS改性沥青加热至175℃，恒温备用；
(3)在148℃下将聚酯纤维和所述步骤(1)已加热的集料干拌30s，使纤维分散均匀；干拌完后加入步骤(2)保温备用的SBS改性沥青，在沥青表面加入温拌剂，湿拌1.5min，然后加入步骤(1)已加热的矿粉，继续拌和1.5min至混合料均匀，出料后在压实温度135℃的环境下保温2h，制得掺聚酯纤维的温拌沥青混合料。
本发明的温拌沥青混合料加入了聚酯纤维，一方面能达到节能减排的目的，可以有效降低能源燃油的消耗，减少有害气体的排出，减轻沥青的老化，延长施工季节，加快开放交通的时间；另一方面能有效改善混合料的水稳定性和高温稳定性，提高沥青路面的使用寿命，可广泛应用于高速公路和高等级路面。
本发明的制备方法简单，并在制备方法中，在出料后模仿实际工程拌和楼至摊铺现场之间的运输，在压实温度135℃的环境下保温2h，制得温拌沥青混合料，将混合料内多余的水分排出，提高了路用性能。
具体实施方式
为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1-4中所用集料为湖北省红安县汉红石材厂所产的辉绿岩，矿粉采用石灰岩矿粉。
实施例1-4中所用沥青为湖北交投致远公司壳牌SBS I-D改性沥青。
实施例1-4中所用温拌剂为深圳海川新材料科技有限公司的EC130温拌剂。
实施例1-4中所用纤维为常州市天怡工程纤维有限公司所产的聚酯纤维，长度6mm，直径10-25μm，弹性模量8000MPa，抗拉强度≥600MPa，断裂延伸率≥15％。
实施例1-4和对比例中集料与矿粉的整体级配范围如下：
实施例1
一种温拌沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
1.将集料和矿粉分别置于160℃烘箱中加热烘干至恒重(一般不少于5h)；
2.将SBS改性沥青加热至175℃，恒温备用；
3.将拌和锅提前预热至148℃；加入步骤1已加热的集料干拌30s；干拌完后加入步骤2保温备用的SBS改性沥青，在沥青表明加入EC130温拌剂，湿拌1.5min，加入步骤1已加热的矿粉，继续拌和1.5min，至混合料均匀，出料后为模仿实际工程拌和楼至摊铺现场之间的运输，将拌和好的沥青混合料装入铁盘内，用保温棉纱布覆盖，在压实温度135℃的环境下回烘箱保温2h，制得不掺聚酯纤维的温拌沥青混合料。
所述聚酯纤维质量为石料质量的0％，所述沥青混合料油石比为4.8％，所述EC130温拌剂质量为沥青质量的6％。
所述集料占石料质量的97％，矿粉占石料质量的3％。
所述集料为辉绿岩，由质量百分数为22.5％粒径为9.5～16mm的1#料、质量百分数为27.5％粒径为4.75～9.5mm的2#料、质量百分数为10％粒径为2.36～4.75mm的3#料、质量百分数为37％粒径为0～2.36mm的4#料组成。
所述矿粉为粒度0.075mm以下磨细的石灰岩。
实施例2
一种温拌沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
1.将集料和矿粉分别置于160℃烘箱中加热烘干至恒重(一般不少于5h)；
2.将SBS改性沥青加热至175℃，恒温备用；
3.将拌和锅提前预热至148℃；加入聚酯纤维和步骤1已加热的集料干拌30s，使纤维分散均匀；干拌完后加入步骤2保温备用的SBS改性沥青，在沥青表明加入EC130温拌剂，湿拌1.5min，加入步骤1已加热的矿粉，继续拌和1.5min，至混合料均匀，出料后为模仿实际工程拌和楼至摊铺现场之间的运输，将拌和好的沥青混合料装入铁盘内，用保温棉纱布覆盖，在压实温度135℃的环境下回烘箱保温2h，制得掺聚酯纤维的温拌沥青混合料。
所述聚酯纤维质量为石料质量的0.1％，所述沥青混合料油石比为4.95％，所述EC130温拌剂质量为沥青质量的6％；聚酯纤维长度为6mm，直径10-25μm，弹性模量8000MPa，抗拉强度≥600MPa，断裂延伸率≥15％。
所述集料占石料质量的97％，矿粉占石料质量的3％。
所述集料为辉绿岩，由质量百分数为22.5％粒径为9.5～16mm的1#料、质量百分数为27.5％粒径为4.75～9.5mm的2#料、质量百分数为10％粒径为2.36～4.75mm的3#料、质量百分数为37％粒径为0～2.36mm的4#料组成。
所述矿粉为粒度0.075mm以下磨细的石灰岩。
实施例3
一种温拌沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
1.将集料和矿粉分别置于160℃烘箱中加热烘干至恒重(一般不少于5h)；
2.将SBS改性沥青加热至175℃，恒温备用；
3.将拌和锅提前预热至148℃；加入聚酯纤维和步骤1已加热的集料干拌30s，使纤维分散均匀；干拌完后加入步骤2保温备用的SBS改性沥青，在沥青表明加入EC130温拌剂，湿拌1.5min，加入步骤1已加热的矿粉，继续拌和1.5min，至混合料均匀，出料后为模仿实际工程拌和楼至摊铺现场之间的运输，将拌和好的沥青混合料装入铁盘内，用保温棉纱布覆盖，在压实温度135℃的环境下回烘箱保温2h，制得掺聚酯纤维的温拌沥青混合料。
所述聚酯纤维质量为石料质量的0.25％，所述沥青混合料油石比为5.18％，所述EC130温拌剂质量为沥青质量的6％；聚酯纤维长度为6mm，直径10-25μm，弹性模量8000MPa，抗拉强度≥600MPa，断裂延伸率≥15％。
所述集料占石料质量的97％，矿粉占石料质量的3％。
所述集料为辉绿岩，由质量百分数为22.5％粒径为9.5～16mm的1#料、质量百分数为27.5％粒径为4.75～9.5mm的2#料、质量百分数为10％粒径为2.36～4.75mm的3#料、质量百分数为37％粒径为0～2.36mm的4#料组成。
所述矿粉为粒度0.075mm以下磨细的石灰岩。
实施例4
一种温拌沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
1.将集料和矿粉分别置于160℃烘箱中加热烘干至恒重(一般不少于5h)；
2.将SBS改性沥青加热至175℃，恒温备用；
3.将拌和锅提前预热至148℃；加入聚酯纤维和步骤1已加热的集料干拌30s，使纤维分散均匀；干拌完后加入步骤2保温备用的SBS改性沥青，在沥青表明加入EC130温拌剂，湿拌1.5min，加入步骤1已加热的矿粉，继续拌和1.5min，至混合料均匀，出料后为模仿实际工程拌和楼至摊铺现场之间的运输，将拌和好的沥青混合料装入铁盘内，用保温棉纱布覆盖，在压实温度135℃的环境下回烘箱保温2h，制得掺聚酯纤维的温拌沥青混合料。
所述聚酯纤维质量为石料质量的0.4％，所述沥青混合料油石比为5.41％，所述EC130温拌剂质量为沥青质量的6％；聚酯纤维长度为6mm，直径10-25μm，弹性模量8000MPa，抗拉强度≥600MPa，断裂延伸率≥15％。
所述集料占石料质量的97％，矿粉占石料质量的3％。
所述集料为辉绿岩，由质量百分数为22.5％粒径为9.5～16mm的1#料、质量百分数为27.5％粒径为4.75～9.5mm的2#料、质量百分数为10％粒径为2.36～4.75mm的3#料、质量百分数为37％粒径为0～2.36mm的4#料组成。
所述矿粉为粒度0.075mm以下磨细的石灰岩。
性能测试
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0702的方法制备尺寸为的马歇尔试件，评价实施例1-4制备的温拌沥青混合料的水稳定性，检测结果见表1；按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中T0703的方法制备尺寸为300mm×300mm×50mm的车辙板试件，评价实施例1-4制备的温拌沥青混合料的高温稳定性，检测结果见表2。
表1施例1-4制备的温拌沥青混合料的水稳定性
从表1可以看出，随着聚酯纤维掺量的增加，温拌沥青混合料稳定度、浸水稳定度、残留稳定度先增加后减小，表明适量聚酯纤维的掺入可以提高温拌沥青混合料的水稳定性。这是因为：一、聚酯纤维相比于集料具有更强的亲油性，其表面沥青膜厚度较集料表面有所增加，较厚的沥青膜与聚酯纤维形成结构沥青粘附于集料表面，使水对沥青的剥离更难实现；二、聚酯纤维作为高分子材料具有较强的疏水性，会减少水分的渗入量，进而减少剥离现象的发生；三、聚酯纤维在混合料中起到了“桥接”和“加筋”的作用，可以承担和分散外力，从而提高混合料稳定度、浸水稳定度与残留稳定度。但掺量过高后聚酯纤维结团效应导致混合料水稳定性降低。聚酯纤维掺量为0.25％时温拌沥青混合料水稳定性达到最优。
表2实施例1-4制备的温拌沥青混合料的高温稳定性
从表2可以看出，随着聚酯纤维掺量的增加，温拌沥青混合料动稳定度、综合稳定指数先增加后减小，45min和60min相对变形率先减小后增大，表明适量聚酯纤维的掺入可以提高温拌沥青混合料的高温稳定性。这是因为：一、聚酯纤维的增粘作用，由于聚酯纤维对沥青的吸附作用使混合料中的自由沥青变成“结构沥青”，阻碍了沥青的流动，增大了混合料的内部摩擦力，同一温度下的沥青的粘稠度和粘聚力增大，进而增强了混合料的高温稳定性；二、聚酯纤维的加筋作用，聚酯纤维在混合料中三维随机分布，形成互相搭接的“结构沥青”网络，相比于自由沥青有效增强了对混合料骨架结构的约束，从而使骨架的稳定性得到很大的提高，同时延缓了沥青与胶浆的滑移，进而加强了混合料的高温稳定性；三、聚酯纤维的应力分散作用，集中力往往比其等效的均布荷载所产生的影响要严重，同理，当荷载传递到混合料上，由于聚酯纤维的存在使其更均匀地分布在混合料，引起的沥青胶浆的流动将会变小，反映到宏观上就是高温稳定性的增强。但聚酯纤维掺量过多时会影响其分散性，结团的聚酯纤维会形成“强度弱点”不利于矿料稳定骨架的形成，使得混合料高温稳定性降低。聚酯纤维掺量为0.25％时温拌沥青混合料高温稳定性达到最优。
以上混合料的性能试验表明，本发明制备的聚酯纤维温拌沥青混合料水稳定性、高温稳定性均满足规范要求，确定石料的0.25％作为最佳聚酯纤维掺量。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种温拌沥青混合料，其特征在于，包括以下原料：石料、占石料质量的4.8％～5.41％的SBS改性沥青、占SBS改性沥青的6％的温拌剂、占石料质量的0.1％～0.4％的聚酯纤维，所述石料由集料和矿粉组成。
2.根据权利要求1所述的温拌沥青混合料，其特征在于：所述集料占石料质量的97％，矿粉占石料质量的3％。
3.根据权利要求2所述的温拌沥青混合料，其特征在于：所述集料为辉绿岩，由质量百分数为22.5％粒径为9.5～16mm的1#料、质量百分数为27.5％粒径为4.75～9.5mm的2#料、质量百分数为10％粒径为2.36～4.75mm的3#料、质量百分数为37％粒径为0～2.36mm的4#料组成。
4.根据权利要求2所述的温拌沥青混合料，其特征在于：所述矿粉为粒度0.075mm以下磨细的石灰岩。
5.根据权利要求1所述的温拌沥青混合料，其特征在于：所述温拌剂为EC130温拌剂。
6.根据权利要求1所述的温拌沥青混合料，其特征在于：所述聚酯纤维长度为6mm，直径10-25μm，弹性模量8000MPa，抗拉强度≥600MPa，断裂延伸率≥15％。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述的温拌沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将集料和矿粉分别置于160℃下加热烘干至恒重；
(2)将SBS改性沥青加热至175℃，恒温备用；
(3)在148℃下将聚酯纤维和所述步骤(1)已加热的集料干拌30s，使纤维分散均匀；干拌完后加入步骤(2)保温备用的SBS改性沥青，在沥青表面加入温拌剂，湿拌1.5min，然后加入步骤(1)已加热的矿粉，继续拌和1.5min至混合料均匀，出料后在压实温度135℃的环境下保温2h，制得掺聚酯纤维的温拌沥青混合料。
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