CN111574109A - 一种适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料及其制备方法 - Google Patents

一种适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石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道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料及其制备方法，混合料由以下质量份的原料制成：0.7~2.1份环氧树脂、0.5~1.9份固化组分、2.9~7.9份SBS改性沥青、100~150份矿料及0.3~0.6份纤维。本发明将SBS改性沥青进行预热，并加入到预热好的按设计级配确定的粗集料、细集料中，再向其中加入混合均匀的环氧树脂和固化组分并搅拌，最后加入纤维和矿粉并搅拌。本发明利用环氧沥青强度高，抗水损性能优良、抗老化性能优异等特点，制备得到的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料具有良好的强度和耐久性，可使机场道面具有良好的耐磨耗性，降低沥青道面发生轮辙病害的风险。本发明制备方法简单、节能环保，具有较高的社会价值和经济价值。

Description

一种适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料及其制备 方法
技术领域
本发明属于道路建筑材料技术领域，涉及一种适用于机场道面加铺层的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料及其制备方法。
背景技术
沥青混凝土道面具有平整、减震、抗滑等良好的路用性能，以及机械化程度高、工期短、养护方便等优点，因此，被广泛应用于大型民用机场。然而，随A380等新一代大型客机的问世和交通量的飞速增长，沥青道面出现了一系列的早期病害。原有技术无法满足机场道面强度与耐久性要求，急需新的混合料制备技术来解决新的问题。
中国民用机场沥青道面病害中，轮辙病害是发生几率最高、影响最大的结构性损坏形式之一。飞机在等待起飞的过程中，一方面飞机发动机的热气流对沥青层的加热会加速沥青老化，另一方面飞机发动机运行过程中的振动也容易引起沥青层的压实沉陷，经过飞机荷载的多次重复作用，沥青混合料会逐步发生塑性变形，特别在高温与轮压大时，沥青层因蠕变而慢慢积累的塑性变形量较大。为了解决这个问题，机场道面采用沥青玛蹄脂碎石(SMA)混合料作为铺筑材料。与密集配混合料相比，SMA混合料具有较高的抗轮辙性能和抗水损害能力。由于其表面具有较大的构造深度，SMA混合料为机场道面提供优良的抗滑性能，为飞机在跑道安全运行提供保障。
目前文献报道关于沥青玛蹄脂碎石混合料的专利有CN109231893A、CN108911591A、CN109231890A等。这些专利公开的技术方案所得到的沥青玛蹄脂碎石混合料强度较低，其次，沥青玛蹄脂碎石混合料动稳定度能够达到3000以上，能够满足路面抗车辙性能要求，但无法满足机场道面抗轮辙性能要求；最后，SBS改性沥青、胶粉改性沥青等改性沥青作为胶结料，在机场高温吹蚀作用下，耐久性很难满足要求。为了满足机场道面强度与耐久性的要求，必须采用一种性能更优异的改性沥青作为胶结料应用于混合料中。而环氧沥青发生固化反应后形成空间立体网状高聚物，具有粘结强度大、收缩率小、耐热性优良等特点，可作为胶结料制备环氧沥青玛蹄脂碎石混合料。
目前文献报道关于应用于机场道面环氧沥青混合料的专利有CN107386045A、CN208455403U等。这些专利主要集中于密级配环氧沥青混合料的研发。由于密实悬浮结构混合料构造深度小，抗摩擦系数小，存在极端条件下飞机冲出跑道的风险。同时，由于环氧沥青的固化是一个循序渐进的过程，而机场道面的修补与铺筑时间短，新修补的机场道面在短时间内开放交通，存在早期强度与抗轮辙性能不足的问题，这些都是密级配环氧沥青混合料无法解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料及其制备方法，这种环氧沥青玛蹄脂碎石混合料具有优良的抵抗荷载变形能力及高温抗车辙能力，抗水损害能力很强。
为实现上述目的，本发明的沥青混合料采用环氧沥青作为胶结料。环氧沥青通过环氧树脂与固化组分固化反应形成稳定的空间网络结构，不溶于任何溶剂，而且随化学反应进行粘度不断增加，至固化反应结束形成凝胶体，形成的混合物则具有更为优异的自身强度、高温稳定性与低温抗裂性。同时，环氧沥青增强了与集料的粘附性，有利于提高沥青玛蹄脂碎石混合料的高温稳定性及抗水损害性能。
本发明所采用的技术方案为：
一种适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，由以下质量份的原料制成：0.7～2.1份环氧树脂、0.5～1.9份固化组分、2.9～7.9份SBS改性沥青、100～150份矿料及0.3～0.6份纤维。
作为优选的技术方案，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-51，所述固化组分为改性胺类固化剂。
作为优选的技术方案，所述的环氧树脂与固化组分的质量比为0.8～1.6。
作为优选的技术方案，所述的环氧树脂、固化组分、SBS改性沥青的质量和为矿料质量的比例为4.1％～7.5％。
作为优选的技术方案，所述的矿料是粗集料、细集料和矿粉的混合物。
作为优选的技术方案，所述的粗集料与细集料的质量份比例符合间断级配，间断级配最大公称粒径可以选择16mm、13.2mm、9.5mm对应的SMA-16、SMA-13和SMA-10三种级配中的一种。
作为优选的技术方案，所述的粗集料为玄武岩碎石，所述的细集料为玄武岩或石灰岩天然砂，所述的矿粉为石灰岩粉末。
作为优选的技术方案，所述的纤维为聚酯纤维、木质素纤维或矿物纤维的一种。
上述适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料的制备方法如下：
(1)将按设计级配确定的粗集料、细集料在160℃～200℃条件下进行预热处理，预热时间为3～4小时；
(2)将SBS改性沥青进行预热160℃～180℃，加入到步骤(1)中预热的粗集料、细集料中；
(3)将环氧树脂、固化组分混合均匀，加入到步骤(2)的混合物中并进行搅拌，搅拌时间10～30s；
(4)在步骤(3)中加入纤维和矿粉并搅拌，搅拌时间10～30s，即得适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料。
本发明的有益效果是：
本发明采用SBS改性沥青代替基质沥青制备环氧沥青，SBS的加入提高了环氧沥青固化过程中的粘度，显著改善了沥青和环氧树脂的相容性，能够抑制环氧沥青固化过程中的分层离析，提供较高的早期强度，而环氧沥青本身作为一种热固性材料，固化后提供较高的强度与良好的高温稳定性，能够起到延长机场道面加铺层使用寿命的目的。本发明混合料能有效解决普通环氧沥青在固化初期和集料粘附性不足及强度不够的问题，在性能方面仍能保持优异的稳定度、水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性。
本发明集料选用粗集料以及细集料的混合，且粗集料含量较多、细集料含量较少。含量较多的粗集料互相嵌锁组成高稳定性、抗变形能力强的结构骨架，细集料与矿粉、环氧沥青和纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂将骨架胶结在一起，并填充骨架缝隙，使混合料能够保证较好的早期抗轮辙性能以及抗滑能力，具有较好的柔性以及耐久性。
本发明提供的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料及其制备方法，其制备工艺简单，方便操作，适用于机场道面铺装，兼顾早期性能与长期性能，能够有效延长机场加铺层使用年限，在寿命周期内具有良好的经济价值。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明进一步说明，但是实施例均不是对本发明的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案要求保护的范围。
实施例1
(1)材料准备
本发明所述的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，按质量份计，取双酚A型环氧树脂E-51(产地：扬州中江材料技术有限公司)0.7份、改性胺类固化剂(产地：苏州柯利达有限公司)0.5份、SBS改性沥青(产地：广州嘉佰丽防水工程有限公司)2.9份，矿料100份(矿料是粗集料玄武岩碎石、细集料玄武岩和矿粉石灰岩粉末的混合物)、聚酯纤维0.3份。其中双酚A型环氧树脂E-51与改性胺类固化剂的质量比为1.4，双酚A型环氧树脂E-51、改性胺类固化剂、SBS改性沥青的质量和为矿料质量的比例为4.1％。玄武岩碎石与玄武岩的质量份比例符合间断级配，最大公称粒径选择16mm，采用SMA-16级配，具体级配见表1。
(2)制备方法
步骤1：将按设计级配确定的玄武岩碎石、玄武岩在160℃～200℃条件下进行预热处理，预热时间为3～4小时；
步骤2：将SBS改性沥青进行预热160℃～180℃，加入到步骤(1)中预热的玄武岩碎石、玄武岩中；
步骤3：将双酚A型环氧树脂E-51、改性胺类固化剂混合均匀，加入到步骤(2)的混合物中并进行搅拌，搅拌时间10～30s；
步骤4：在步骤(3)中加入聚酯纤维和石灰岩粉末并搅拌，搅拌时间10～30s，即得适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料。
(3)路用性能评价
由此制备出的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料的路用性能见表2。由表中实验数据可知，本发明的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料的强度、动稳定度、水稳定性(残留稳定度)等路用性能均满足规范要求。
实施例2
(1)材料准备
本发明所述的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，按质量份计，取双酚A型环氧树脂E-51(产地：扬州中江材料技术有限公司)2.0份、改性胺类固化剂(产地：苏州柯利达有限公司)1.7份、SBS改性沥青(产地：广州嘉佰丽防水工程有限公司)7.5份，矿料150份(矿料是粗集料玄武岩碎石、细集料玄武岩和矿粉石灰岩粉末的混合物)、聚酯纤维0.6份。其中双酚A型环氧树脂E-51与改性胺类固化剂的质量比为1.2，双酚A型环氧树脂E-51、改性胺类固化剂、SBS改性沥青的质量和为矿料质量的比例为7.5％。玄武岩碎石与玄武岩的质量份比例符合间断级配，最大公称粒径选择9.5mm，采用SMA-10级配，具体级配见表1。
(2)制备方法
本实施例适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料的制备方法与实施例1相同。
(3)路用性能评价
由此制备出的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料路用性能见表2。由表中实验数据可知，本发明的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料的强度、动稳定度、水稳定性(残留稳定度)等路用性能均满足规范要求，并且性能远大于机场使用要求。
实施例3
(1)材料准备
本发明所述的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，按质量份计，取双酚A型环氧树脂E-51(产地：扬州中江材料技术有限公司)0.8份、改性胺类固化剂(产地：苏州柯利达有限公司)0.8份、SBS改性沥青(产地：广州嘉佰丽防水工程有限公司)3.9份、矿料110份(矿料是粗集料玄武岩碎石、细集料玄武岩和矿粉石灰岩粉末的混合物)、聚酯纤维0.4份。其中双酚A型环氧树脂E-51与改性胺类固化剂的质量比为1.0，双酚A型环氧树脂E-51、改性胺类固化剂、SBS改性沥青的质量和为矿料质量的比例为5.0％。玄武岩碎石与玄武岩的质量份比例符合间断级配，最大公称粒径选择13.2mm，采用SMA-13级配，具体级配见表1。
(2)制备方法
本实施例适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料的制备方法与实例1相同。
(3)路用性能评价
由此制备出的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料的路用性能见表2。由表中实验数据可知，本发明的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料的强度、动稳定度、水稳定性(残留稳定度)等路用性能均能满足机场加铺层使用要求，并且满足规范要求。
实施例4
(1)材料准备
本发明所述的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，按质量份计，取双酚A型环氧树脂E-51(产地：扬州中江材料技术有限公司)1.1份、改性胺类固化剂(产地：苏州柯利达有限公司)0.9份、SBS改性沥青(产地：广州嘉佰丽防水工程有限公司)4.2份、矿料130份(矿料是粗集料玄武岩碎石、细集料玄武岩和矿粉石灰岩粉末的混合物)、聚酯纤维0.5份。其中双酚A型环氧树脂E-51与改性胺类固化剂的质量比为1.2，双酚A型环氧树脂E-51、改性胺类固化剂、SBS改性沥青的质量和为矿料质量的比例为4.8％。玄武岩碎石与玄武岩的质量份比例符合间断级配，最大公称粒径选择13.2mm，采用SMA-13级配，具体级配见表1。
(2)制备方法
所述适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料的制备方法与实施例1相同。
(3)路用性能评价
由此制备出的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料的路用性能表2。由表中实验数据可知，本发明的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料的强度、动稳定度、水稳定性(残留稳定度)等路用性能均满足规范要求。
表1适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料的集料具体级配
Figure BDA0002475101400000071
表2适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料路用性能表
Figure BDA0002475101400000072
实施例5
本实施例的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，与实施例1不同的是，本实施例中的双酚A型环氧树脂E-51(产地：扬州中江材料技术有限公司)为1.0份、改性胺类固化剂(产地：苏州柯利达有限公司)为0.9份、SBS改性沥青(产地：广州嘉佰丽防水工程有限公司)为4.1份。其中双酚A型环氧树脂E-51与改性胺类固化剂的质量比为1.1，双酚A型环氧树脂E-51、改性胺类固化剂、SBS改性沥青的质量和为矿料质量的比例为6.0％。
实施例6
本实施例的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，与实施例2不同的是，本实施例中的双酚A型环氧树脂E-51(产地：扬州中江材料技术有限公司)为1.5份、改性胺类固化剂(产地：苏州柯利达有限公司)为1.4份、SBS改性沥青(产地：广州嘉佰丽防水工程有限公司)为6.3份。其中双酚A型环氧树脂E-51与改性胺类固化剂的质量比为1.1，双酚A型环氧树脂E-51、改性胺类固化剂、SBS改性沥青的质量和为矿料质量的比例为6.1％。
实施例7
本实施例的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，与实施例4不同的是，本实施例中的双酚A型环氧树脂E-51(产地：扬州中江材料技术有限公司)为1.3份、改性胺类固化剂(产地：苏州柯利达有限公司)为1.0份、SBS改性沥青(产地：广州嘉佰丽防水工程有限公司)为4.7份。其中双酚A型环氧树脂E-51与改性胺类固化剂的质量比为1.1，双酚A型环氧树脂E-51、改性胺类固化剂、SBS改性沥青的质量和为矿料质量的比例为5.4％。

Claims (10)

1.一种适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，混合料按质量份计，包括0.7~2.1份环氧树脂、0.5~1.9份固化组分、2.9~7.9份SBS改性沥青、100~150份矿料及0.3~0.6份纤维制备而成。
2.根据权利要求1所述的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-51。
3.根据权利要求1所述的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，所述固化组分为改性胺类固化剂。
4.根据权利要求1所述的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，所述的环氧树脂与固化组分的质量比为0.8~1.6。
5.根据权利要求1所述的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，所述的环氧树脂、固化组分、SBS改性沥青的质量和为矿料质量的比例为4.1%~7.5%。
6.根据权利要求1所述的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，所述的矿料是粗集料、细集料和矿粉的混合物。
7.根据权利要求6所述的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，所述的粗集料与细集料的质量份比例符合间断级配，间断级配最大公称粒径可以选择16mm、13.2mm、9.5mm对应的SMA-16、SMA-13和SMA-10三种级配中的一种。
8.根据权利要求6所述的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，所述的粗集料为玄武岩碎石，所述的细集料为玄武岩或石灰岩天然砂，所述的矿粉为石灰岩粉末。
9.根据权利要求1所述的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，所述的纤维为聚酯纤维、木质素纤维或矿物纤维的一种。
10.权利要求1-9中任一项所述的适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将按设计级配确定的粗集料、细集料在160℃~200℃条件下进行预热处理，预热时间为3~4小时；
（2）将SBS改性沥青进行预热160℃~180℃，加入到步骤（1）中预热的粗集料、细集料中；
（3）将环氧树脂、固化组分混合均匀，加入到步骤（2）的混合物中并进行搅拌，搅拌时间10~30s；
（4）在步骤（3）中加入纤维和矿粉并搅拌，搅拌时间10~30s，即得适用于机场道面的环氧沥青玛蹄脂碎石混合料。
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