CN110627416A - 一种生态型高耐久ogfc-5混合料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生态型高耐久OGFC‑5混合料，以质量百分比计，所述混合料包括如下组分：高性能改性沥青4.5%~4.9%、矿料95.5%~95.1%；所述高性能改性沥青包括以下组分：轻质植物油2.69~2.7%、SBS7.185~7.193%、抗剥落剂0.269~0.27%，余者为70#石油沥青；所述矿料最大公称粒径为4.75mm，级配范围如下：通过4.75mm筛孔质量百分率为90~100%，通过2.36mm筛孔质量百分率为10~20%，通过0.075筛孔质量百分率为3~7%。本发明高耐久OGFC‑5沥青混合料具有强度高、耐久性良好、降噪排水效果显著的特点，可用于道路排水路面铺装；此外，高耐久OGFC‑5沥青混合料可消除交叉口，小转弯半径区域因剪切、扭转共同作用引起的骨料飞散现象。

Description

一种生态型高耐久OGFC-5混合料
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，公开了一种生态型高耐久OGFC-5混合料。
背景技术
大孔隙开级配沥青混合料(OGFC)的功能为排水、降噪及抗滑，其空隙率范围为18～23％。根据已有相关研究，对于OGFC混合料，其空隙率越大，排水效果越明显，最大公称粒径越小，降噪效果更明显，然而混合料空隙率增加、最大公称粒径的减少均使得OGFC的性能降低。为确保OGFC路面的耐久性，目前国内常用的OGFC空隙率为20％，矿料最大公称粒径不小于9.5mm，其排水与降噪效果不能满足人们对生态型交通环境的需求。
OGFC混合料的耐久性主要取决于沥青胶结料的耐久性。目前国内市场上常规应用的高粘度改性沥青，能够满足中轻交通车辆荷载的使用要求，但对于道路交叉口、车辆小转弯半径区域以及重载道路，排水路面容易产生脱粒，车辙等一系列损坏，由此需要更高性能的沥青胶结料。OGFC混合料的耐久性、适用性不足制约了生态型道路交通的发展。
申请号201710406126.2的发明专利公开了一种掺入短切玄武岩纤维OGFC-13沥青混合料。虽然掺入短切玄武岩纤维在一定程度上提高了OGFC-13的强度，但没有从根本上解决OGFC功能性、耐久性、适用性差的问题。此外，玄武岩纤维的掺入增大了OGFC-13的材料不均匀性。
发明内容
本发明的目的是提供一种生态型高耐久OGFC-5混合料，通过采用高性能改性沥青，增大了混合料的粘聚力，进而增大了混合料的强度和耐久性；采用最大公称沥青为4.75mm的矿料，设计了矿料级配范围，确保混合料具有较大的孔隙，空隙率为20％～23％。以解决OGFC混合料的功能性、耐久性、适用性不足问题，可有效提升生态型道路交通品质。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种生态型高耐久OGFC-5混合料，其特征在于，以质量百分比计，所述混合料包括如下组分：高性能改性沥青4.5％～4.9％、矿料95.5％～95.1％。
进一步的，以质量百分比计，所述高性能改性沥青包括：70#石油沥青88～90％、轻质植物油2～4％、线型SBS7～8％、抗剥落剂0.1～0.3％。
优选地，高性能改性沥青，以质量百分比计，所述改性沥青包括：轻质植物油2.69～2.7％、SBS7.185～7.193％、抗剥落剂0.269～0.27％，余者为70#石油沥青。
进一步的，上述高性能改性沥青的制备方法，包括如下步骤：
(1)将70#石油沥青置于剪切机中，加热至170℃时添加轻质植物油，以1500r/min转速剪切；
(2)加热温度达180℃时添加线型SBS，以2500r/min转速剪切；
(3)加热温度达220℃时添加抗剥落剂，以4500r/min转速剪切6h；
(4)采用荧光显微镜进行观测，若SBS在沥青相中分布均匀则制备成功，否则基于在220℃时进行剪切至分布均匀。
进一步的，矿料包括集料和矿粉，集料材质为玄武岩，矿粉为粒度为0.075mm以下磨细的石灰岩；矿料级配范围如下：通过4.75mm筛孔质量百分率为90～100％，通过2.36mm筛孔质量百分率为10～20％，通过0.075筛孔质量百分率为3～7％。
上述一种生态型高耐久OGFC-5混合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备高性能改性沥青，于室温放置24h后，将高性能改性沥青在180±5℃烘箱中加热至熔融状态，保温备用；
(2)分别于190±5℃烘箱中预热矿料至少6h；
(3)将拌和锅加热至拌和温度175±5℃，先将预加热后的集料加入拌合锅内拌合90s，再加入步骤(1)保温备用的高性能改性沥青拌合90～95s，最后掺入预加热后的矿粉拌合90～95s，制得所述的一种生态型高耐久OGFC-5混合料。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明所述的生态型高耐久OGFC-5混合料，空隙率为20％～23％，矿料最大公称粒径为4.75mm，其空隙率高于现有OGFC混合料，粒径小于现有OGFC混合料，进而其排水和降噪效果均优于现有OGFC混合料；采用了自主研制的高性能改性沥青，使得OGFC-5混合料强度和耐久性均优于现有OGFC混合料，可适用于道路交叉口、车辆小转弯半径区域以及重载道路等场所。
(2)本发明所述的生态型高耐久OGFC-5混合料采用的高性能改性沥青，与现有SBS改性沥青技术相比，在配方上，增加了SBS的含量以提升沥青各项性能，添加了轻质植物油以提升SBS与石油沥青的融合均匀性，添加了抗剥落剂以进一步强化沥青与矿料的粘结性；在制备工艺上，通过采用合理加料次序、提高制备温度、延长制备时间，以确保各类原材料可充分融合，并提出采用荧光显微镜对沥青制备品质进行控制。
具体实施方式
在此记载的实施例为本发明的特定具体实施方式，用于说明本发明的构思，为示例性的，并非对本发明实施方式及范围的限定。除了在此记载的实施例以外，本领域技术人员还能够基于本申请专利要求书和说明书所公开内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
以下实施例所用的部分原料来源如下：70#石油沥青为中石化A-70基质沥青；SBS为韩国LG-501线型SBS；轻质植物油为蓖麻油制得的植物沥青，由阿里巴巴上购买；抗剥落剂为上海捷漫贸易有限公司提供的kg80抗剥落剂。
实施例1
将800g中石化基质沥青置于带有温控装置的剪切机中，加热至170℃时添加24g轻质植物油，以1500r/min转速剪切；加热温度达180℃时添加64g的LG-501SBS，以2500r/min转速剪切；加热温度达220℃添加2.4g抗剥落剂，以4500r/min转速剪切6h；采用荧光显微镜进行观测，SBS在沥青相中分布均匀，制得高性能改性沥青。
将制得的高性能改性沥青于室温放置24h后，放入175℃的烘箱中加热至熔融状态后，保温备用。将11460g玄武岩集料和230g石灰岩矿粉放入185℃烘箱中加热6h，将拌和锅加热至拌和温度170℃，先将预加热后的集料加入拌合锅内拌合90s，再加入551g保温备用的高性能改性沥青拌合90s，最后掺入预加热后的矿粉拌合90s，制得所述的一种生态型高耐久OGFC-5混合料。
实施例2
将1000g中石化基质沥青置于带有温控装置的剪切机中，加热至170℃时添加30g轻质植物油，以1500r/min转速剪切；加热温度达180℃时添加80g的LG-501SBS，以2500r/min转速剪切；加热温度达220℃添加3g抗剥落剂，以4500r/min转速剪切6h；采用荧光显微镜进行观测，SBS在沥青相中分布均匀，制得高性能改性沥青。
将制得的高性能改性沥青于室温放置24h后，放入185℃的烘箱中加热至熔融状态后，保温备用。将12000g玄武岩集料和240g石灰岩矿粉放入195℃烘箱中加热6h，将拌和锅加热至拌和温度180℃，先将预加热后的集料加入拌合锅内拌合90s，再加入577g保温备用的高性能改性沥青拌合90s，最后掺入预加热后的矿粉拌合90s，制得所述的一种生态型高耐久OGFC-5混合料。
试验例1
用实施例1、实施例2所得的生态型高耐久OGFC-5混合料分别制备车辙试件、小梁弯曲试件，依次进行车辙试验、低温弯曲试验。试验结果见表1。
表1试验结果
样品编号 60℃动稳定度(次/mm) 弯曲应变(με)
实施例1 10500 7790
实施例2 11600 8150
试验例2
用实施例1、实施例2所得的生态型高耐久OGFC-5混合料分别制备马歇尔试件，依次进行体积指标测定、肯塔堡飞散试验。试验结果见表2。
表2试验结果
样品编号 空隙率(％) 肯塔宝飞散损失率(％)
实施例1 23 6.1
实施例2 22 5.8
通过上述数据可以得知，本发明生态型高耐久OGFC-5混合料具有良好的强度和耐久性。

Claims (6)

1.一种生态型高耐久OGFC-5混合料，其特征在于，以质量百分比计，所述混合料包括如下组分：高性能改性沥青4.5%~4.9%、矿料95.5%~95.1%。
2.如权利要求1所述的生态型高耐久OGFC-5混合料，其特征在于，以质量百分比计，所述高性能改性沥青包括：轻质植物油2.69~2.7%、SBS7.185~7.193%、抗剥落剂0.269~0.27%，余者为70#石油沥青。
3.如权利要求1所述的生态型高耐久OGFC-5混合料，其特征在于，高性能改性沥青的制备工艺包括以下步骤：
（1）将70#石油沥青置于剪切机中，加热至170℃时添加轻质植物油，以1500r/min转速剪切；
（2）加热至180℃时添加线型SBS，以2500r/min转速剪切；
（3）加热至220℃时添加抗剥落剂，以4500r/min转速剪切6h；
（4）采用荧光显微镜进行观测，若SBS在沥青相中分布均匀则制备成功，否则基于在220℃时进行剪切至分布均匀。
4.如权利要求1所述的生态型高耐久OGFC-5混合料，其特征在于，矿料包括集料和矿粉，集料材质为玄武岩，矿粉为粒度0.075mm以下磨细的石灰岩。
5.如权利要求1所述的生态型高耐久OGFC-5混合料，其特征在于，矿料最大公称粒径为4.75mm，级配范围如下：通过4.75mm筛孔质量百分率为90~100%，通过2.36mm筛孔质量百分率为10~20%，通过0.075筛孔质量百分率为3~7%。
6.一种生态型高耐久OGFC-5混合料的制备方法，包括如下步骤：
（1）制备高性能改性沥青，于室温放置24h后，将高性能改性沥青在180±5℃烘箱中加热至熔融状态，保温备用；
（2）分别于190±5℃烘箱中预热矿料至少6h；
（3）将拌和锅加热至拌和温度175±5℃，先将预加热后的集料加入拌合锅内拌合90s，再加入步骤（1）保温备用的高性能改性沥青拌合90~95s，最后掺入预加热后的矿粉拌合90~95s，制得所述的一种生态型高耐久OGFC-5混合料。
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