CN110407513A - 适用于机场跑道的沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

适用于机场跑道的沥青混合料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于机场跑道的沥青混合料，包括以下重量份原料：45～55份沥青、650～750份粗集料、200～300份细集料、50～100份矿粉；其中，粗集料岩性为玄武岩或者石灰岩，玄武岩粗集料粒径包括5～10mm、10～18mm两档，石灰岩粗集料粒径包括5～10mm、10～20mm和10～30mm三档，玄武岩粗集料和石灰岩粗集料均间断粒径在2.36～9.5mm的集料；细集料为石灰岩机制砂，粒径大于2.36mm的颗粒的质量分数不大于15％，粒径小于0.75mm的颗粒的质量分数不大于3％。本发明公开了上述适用于机场跑道的沥青混合料的制备方法。本发明具有较好的高温性、水稳定性，以满足现有飞行任务对机场跑道的要求。

Description

适用于机场跑道的沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及道路建筑材料领域。更具体地说，本发明涉及一种适用于机场跑道的沥青混合料及其制备方法。
背景技术
机场跑道与公路路面所处的工作状态主要有以下几点的不同：交通荷载级位的差别，机场道面所承受的飞机荷载远远大于公路路面；工作环境温度的差别，飞机起落过程中尾焰温度高达上千度，机场跑道面临高温烘烤。而温度对机场道面车辙产生影响显著，高温使沥青混合料流动性增大，降低机场道面抵抗永久变形能力，故基于沥青的化学特性，在高温高载荷作用下，机场跑道更容易出现飞机轮辙，因此要求机场跑道要比公路路面具有更好的高温抗车辙能力。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种适用于机场跑道的沥青混合料及其制备方法，具有较好的高温性、水稳定性，以满足现有飞行任务对机场跑道的要求。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种适用于机场跑道的沥青混合料，包括以下重量份原料：45～55份沥青、650～750份粗集料、200～300份细集料、50～100份矿粉；
其中，粗集料岩性为玄武岩或者石灰岩，玄武岩粗集料粒径包括5～10mm、10～18mm两档，石灰岩粗集料粒径包括5～10mm、10～20mm和10～30mm三档，玄武岩粗集料和石灰岩粗集料均间断粒径在2.36～9.5mm的集料；
细集料为石灰岩机制砂，粒径大于2.36mm的颗粒的质量分数不大于15％，粒径小于0.75mm的颗粒的质量分数不大于3％。
优选的是，包括以下重量份原料：48份沥青、705份玄武岩粗集料、235份细集料、60份矿粉。
优选的是，包括以下重量份原料：53份沥青、678份石灰岩粗集料、262份细集料、60份矿粉。
优选的是，所述沥青为SEAM改性沥青、Domix改性沥青、聚酯纤维改性沥青中的一种或者多种。
优选的是，还包括以下重量份原料：10～20份橡胶颗粒、1～5份聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、1～5份硅藻土、1～3份N-甲基吡咯烷酮、1～3份石墨烯、0.5～2份三(三甲基硅烷)磷酸酯。
本发明还提供上述适用于机场跑道的沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将上述重量份的橡胶颗粒和石墨烯混合均匀置于等离子体发生装置中，采用氮气作为等离子发生气体，对橡胶颗粒和石墨烯进行等离子体处理，处理时间为5min；
步骤二、将上述重量份沥青加热至190℃，边搅拌边加入经过步骤一处理的橡胶颗粒和石墨烯，采用1500～1800rpm的转速搅拌10～15min后，将沥青、橡胶颗粒和石墨烯的混合物加热至210～220℃，加入上述重量份的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、N-甲基吡咯烷酮和三(三甲基硅烷)磷酸酯，以6000～7000rpm的转速分散20min，降温至160～170℃并保温；
步骤三、将上述重量份的粗集料和细集料混合均匀后加热至150～180℃，再加入经步骤二处理的沥青，搅拌15～20min后，加入上述重量份的矿粉，升温至180～190℃，搅拌10～15min，继续加入上述重量份的硅藻土，搅拌5～8min，降温至110～130℃，保温保存。
本发明至少包括以下有益效果：具有较好的高温性、水稳定性；用在机场跑道加铺层，可减少飞机荷载作用下沥青混凝土产生的应变，提高路面的抗疲劳和抗车辙的能力；有利于延长路面使用寿命和维修周期，提高经济效益。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于实施例所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
<实施例1>
一种适用于机场跑道的沥青混合料，包括以下重量份原料：45份沥青、650份粗集料、200份细集料、50份矿粉。
其中，玄武岩粗集料粒径包括5～10mm、10～18mm两档，玄武岩粗集料间断粒径在2.36～9.5mm的集料；细集料为石灰岩机制砂，粒径大于2.36mm的颗粒的质量分数为11.5％，粒径小于0.75mm的颗粒的质量分数为2.3％，其余的粒径均在0.75～2.36mm间；所述沥青为SEAM改性沥青。
上述沥青混合料的制备方法包括：将粗集料和细集料混合均匀后加热至150℃，加入沥青搅拌40min，再加入矿粉搅拌20min。
<实施例2>
一种适用于机场跑道的沥青混合料，包括以下重量份原料：55份沥青、750份粗集料、300份细集料、100份矿粉。
其中，玄武岩粗集料粒径包括5～10mm、10～18mm两档，玄武岩粗集料间断粒径在2.36～9.5mm的集料；细集料为石灰岩机制砂，粒径大于2.36mm的颗粒的质量分数为7.6％，粒径小于0.75mm的颗粒的质量分数为1.1％，其余的粒径均在0.75～2.36mm间；所述沥青为Domix改性沥青。
上述沥青混合料的制备方法包括：将粗集料和细集料混合均匀后加热至150℃，加入沥青搅拌40min，再加入矿粉搅拌20min。
<实施例3>
一种适用于机场跑道的沥青混合料，包括以下重量份原料：48份沥青、705份玄武岩粗集料、235份细集料、60份矿粉。
其中，玄武岩粗集料粒径包括5～10mm、10～18mm两档，玄武岩粗集料间断粒径在2.36～9.5mm的集料；细集料为石灰岩机制砂，粒径大于2.36mm的颗粒的质量分数为12.6％，粒径小于0.75mm的颗粒的质量分数为0.9％，其余的粒径均在0.75～2.36mm间；所述沥青为聚酯纤维改性沥青。
上述沥青混合料的制备方法包括：将粗集料和细集料混合均匀后加热至150℃，加入沥青搅拌40min，再加入矿粉搅拌20min。
<实施例4>
一种适用于机场跑道的沥青混合料，包括以下重量份原料：45份沥青、650份粗集料、200份细集料、50份矿粉。
其中，石灰岩粗集料粒径包括5～10mm、10～20mm和10～30mm三档，石灰岩粗集料间断粒径在2.36～9.5mm的集料；细集料为石灰岩机制砂，粒径大于2.36mm的颗粒的质量分数为8.6％，粒径小于0.75mm的颗粒的质量分数为2.3％，其余的粒径均在0.75～2.36mm间；所述沥青为SEAM改性沥青。
上述沥青混合料的制备方法包括：将粗集料和细集料混合均匀后加热至150℃，加入沥青搅拌40min，再加入矿粉搅拌20min。
<实施例5>
一种适用于机场跑道的沥青混合料，包括以下重量份原料：55份沥青、750份粗集料、300份细集料、100份矿粉。
其中，石灰岩粗集料粒径包括5～10mm、10～20mm和10～30mm三档，石灰岩粗集料间断粒径在2.36～9.5mm的集料；细集料为石灰岩机制砂，粒径大于2.36mm的颗粒的质量分数为13.7％，粒径小于0.75mm的颗粒的质量分数为2.4％，其余的粒径均在0.75～2.36mm间；所述沥青为Domix改性沥青。
上述沥青混合料的制备方法包括：将粗集料和细集料混合均匀后加热至150℃，加入沥青搅拌40min，再加入矿粉搅拌20min。
<实施例6>
一种适用于机场跑道的沥青混合料，包括以下重量份原料：53份沥青、678份石灰岩粗集料、262份细集料、60份矿粉。
其中，石灰岩粗集料粒径包括5～10mm、10～20mm和10～30mm三档，石灰岩粗集料间断粒径在2.36～9.5mm的集料；细集料为石灰岩机制砂，粒径大于2.36mm的颗粒的质量分数为6.4％，粒径小于0.75mm的颗粒的质量分数为1.7％，其余的粒径均在0.75～2.36mm间；所述沥青为聚酯纤维改性沥青。
上述沥青混合料的制备方法包括：将粗集料和细集料混合均匀后加热至150℃，加入沥青搅拌40min，再加入矿粉搅拌20min。
<实施例7>
一种适用于机场跑道的沥青混合料，包括以下重量份原料：48份沥青、705份玄武岩粗集料、235份细集料、60份矿粉、15份橡胶颗粒、3份聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、3份硅藻土、2份N-甲基吡咯烷酮、2份石墨烯、1.5份三(三甲基硅烷)磷酸酯。
其中，玄武岩粗集料粒径包括5～10mm、10～18mm两档，玄武岩粗集料间断粒径在2.36～9.5mm的集料；细集料为石灰岩机制砂，粒径大于2.36mm的颗粒的质量分数为9.4％，粒径小于0.75mm的颗粒的质量分数为1.3％，其余的粒径均在0.75～2.36mm间；所述沥青为聚酯纤维改性沥青。
上述沥青混合料的制备方法包括：
步骤一、将上述重量份的橡胶颗粒和石墨烯混合均匀置于等离子体发生装置中，采用氮气作为等离子发生气体，对橡胶颗粒和石墨烯进行等离子体处理，处理时间为5min；
步骤二、将上述重量份沥青加热至190℃，边搅拌边加入经过步骤一处理的橡胶颗粒和石墨烯，采用1700rpm的转速搅拌12min后，将沥青、橡胶颗粒和石墨烯的混合物加热至215℃，加入上述重量份的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、N-甲基吡咯烷酮和三(三甲基硅烷)磷酸酯，以6500rpm的转速分散20min，降温至165℃并保温；
步骤三、将上述重量份的粗集料和细集料混合均匀后加热至165℃，再加入经步骤二处理的沥青，搅拌18min后，加入上述重量份的矿粉，升温至185℃，搅拌13min，继续加入上述重量份的硅藻土，搅拌7min，降温至120℃，保温保存。
<实施例8>
一种适用于机场跑道的沥青混合料，包括以下重量份原料：53份沥青、678份石灰岩粗集料、262份细集料、60份矿粉、15份橡胶颗粒、3份聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、3份硅藻土、2份N-甲基吡咯烷酮、2份石墨烯、1.5份三(三甲基硅烷)磷酸酯。
其中，石灰岩粗集料粒径包括5～10mm、10～20mm和10～30mm三档，石灰岩粗集料间断粒径在2.36～9.5mm的集料；细集料为石灰岩机制砂，粒径大于2.36mm的颗粒的质量分数为7.7％，粒径小于0.75mm的颗粒的质量分数不大于2.1％，其余的粒径均在0.75～2.36mm间；所述沥青为聚酯纤维改性沥青。
上述沥青混合料的制备方法包括：
步骤一、将上述重量份的橡胶颗粒和石墨烯混合均匀置于等离子体发生装置中，采用氮气作为等离子发生气体，对橡胶颗粒和石墨烯进行等离子体处理，处理时间为5min；
步骤二、将上述重量份沥青加热至190℃，边搅拌边加入经过步骤一处理的橡胶颗粒和石墨烯，采用1600rpm的转速搅拌13min后，将沥青、橡胶颗粒和石墨烯的混合物加热至215℃，加入上述重量份的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、N-甲基吡咯烷酮和三(三甲基硅烷)磷酸酯，以6500rpm的转速分散20min，降温至165℃并保温；
步骤三、将上述重量份的粗集料和细集料混合均匀后加热至170℃，再加入经步骤二处理的沥青，搅拌17min后，加入上述重量份的矿粉，升温至185℃，搅拌12min，继续加入上述重量份的硅藻土，搅拌6min，降温至120℃，保温保存。
<对比例1>
按照《公路沥青路面设计规范》中SMA热拌沥青混合料的制备方法制备得到的热拌沥青混合料。
<对比例2>
按照《橡胶沥青及混合料设计施工技术指南》中的湿拌法制备得到的热拌沥青混合料。
1、车辙试验
按照沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)T0719的要求，在60±1℃，0.7±0.05MPa条件下进行了车辙试验，试验结果见表1。
表1
从表1不难看出，由实施例1～8制得的试件的动稳定度远高于对比例1和对比例2的常规方法制备的沥青混合料试件，变异系数低于常规方法制备的沥青混合料试件，说明本发明提供的沥青混合料有较好的高温抗车辙性能，而实施例7和8相比于实施例1～6表现更为突出，说明经过等离子体处理和石墨烯掺杂得到的沥青混合料进一步提高了高温抗车辙能力。
2、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验
按照沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)的要求进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，击实次数50次，结果见表2和表3。
表2
表3
从表2可以看出，实施例1～8制得的试件的水稳定性高于对比例1和对比例2常规方法制备的沥青混合料试件。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (6)

1.一种适用于机场跑道的沥青混合料，其特征在于，包括以下重量份原料：45～55份沥青、650～750份粗集料、200～300份细集料、50～100份矿粉；
其中，粗集料岩性为玄武岩或者石灰岩，玄武岩粗集料粒径包括5～10mm、10～18mm两档，石灰岩粗集料粒径包括5～10mm、10～20mm和10～30mm三档，玄武岩粗集料和石灰岩粗集料均间断粒径在2.36～9.5mm的集料；
细集料为石灰岩机制砂，粒径大于2.36mm的颗粒的质量分数不大于15％，粒径小于0.75mm的颗粒的质量分数不大于3％。
2.如权利要求1所述的适用于机场跑道的沥青混合料，其特征在于，包括以下重量份原料：48份沥青、705份玄武岩粗集料、235份细集料、60份矿粉。
3.如权利要求1所述的适用于机场跑道的沥青混合料，其特征在于，包括以下重量份原料：53份沥青、678份石灰岩粗集料、262份细集料、60份矿粉。
4.如权利要求1所述的适用于机场跑道的沥青混合料，其特征在于，所述沥青为SEAM改性沥青、Domix改性沥青、聚酯纤维改性沥青中的一种或者多种。
5.如权利要求1所述的适用于机场跑道的沥青混合料，其特征在于，还包括以下重量份原料：10～20份橡胶颗粒、1～5份聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、1～5份硅藻土、1～3份N-甲基吡咯烷酮、1～3份石墨烯、0.5～2份三(三甲基硅烷)磷酸酯。
6.如权利要求5所述的适用于机场跑道的沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将上述重量份的橡胶颗粒和石墨烯混合均匀置于等离子体发生装置中，采用氮气作为等离子发生气体，对橡胶颗粒和石墨烯进行等离子体处理，处理时间为5min；
步骤二、将上述重量份沥青加热至190℃，边搅拌边加入经过步骤一处理的橡胶颗粒和石墨烯，采用1500～1800rpm的转速搅拌10～15min后，将沥青、橡胶颗粒和石墨烯的混合物加热至210～220℃，加入上述重量份的聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、N-甲基吡咯烷酮和三(三甲基硅烷)磷酸酯，以6000～7000rpm的转速分散20min，降温至160～170℃并保温；
步骤三、将上述重量份的粗集料和细集料混合均匀后加热至150～180℃，再加入经步骤二处理的沥青，搅拌15～20min后，加入上述重量份的矿粉，升温至180～190℃，搅拌10～15min，继续加入上述重量份的硅藻土，搅拌5～8min，降温至110～130℃，保温保存。
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