CN112225491A - 一种长期性能优异的纤维改性sma-13沥青混合料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长期性能优异的纤维改性SMA‑13沥青混合料，以沥青混合料的质量百分比计，所述混合料包括纤维0.30~0.45%和矿料93.98%~94.78%，以及占矿料总重量5.50%~6.40%的SBS改性沥青，其中，纤维为亲油类6mm短切玄武岩纤维。本发明采用亲油类6mm短切玄武岩纤维对SMA‑13沥青混合料进行改性得到了一种长期性能优异的SMA‑13沥青混合料，其高温性能、低温以及水稳性能都比常规掺木质素纤维SMA‑13沥青混合料有着显著的提升。

Description

一种长期性能优异的纤维改性SMA-13沥青混合料
技术领域
本发明属于道路工程材料技术领域，具体是一种长期性能优异的纤维改性SMA-13沥青混合料。
背景技术
随着我国交通运输行业的快速发展，各式各样的道路在不断的建设，然而由于我国公路货运超载现象极为严重，导致路面车辙现象极为普遍，不断地修路补路对道路建设产生了较大的影响，因此就对道路材料有着更为严格的要求，SMA-13沥青混合料作为一种优异的沥青混合料，越来越多得在道路建设中应用。
现在由于SMA沥青混合料具有优异的抗车辙性能、抗滑能力、耐磨损能力，因此其在现代高等级道路建设中得到了广泛的应用，并且近些年来，人们不断在其中掺入各类外掺剂以适应我国不断增长的交通荷载需求。对于新拌SMA沥青混合料，各类外掺剂在不同程度上改善了其路用性能，但对于服役期为数年乃至十数年的SMA沥青混合料而言，人们更应该对其长期性能进行综合研究。
目前在SMA-13沥青混合料中，普遍采用木质素纤维进行改性，从而吸收SMA-13中的沥青，但沥青被吸收到纤维内部，多余的被吸入的沥青既不增加沥青油膜厚度，也不提高路面强度，反而使沥青用量增加，成本提高，并且木质素纤维吸水性强，易造成混合料水稳定性差，影响其耐久性。
发明内容
本发明的目的是提供一种长期性能优异的纤维改性SMA-13沥青混合料，通过向SMA-13沥青混合料中添加一定含量的亲油类玄武岩纤维，从而得到一种长期性能比常规木质素纤维SMA-13性能优异的沥青混合料。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种长期性能优异的纤维改性SMA-13沥青混合料，以沥青混合料的质量百分比计，所述混合料包括纤维0.30～0.45％和矿料93.98％～94.78％，以及占矿料总重量5.50％～6.40％的SBS改性沥青。
进一步的，纤维为亲油类6mm短切玄武岩纤维。
进一步的，矿料包括粗细集料和矿粉，粗细集料中的粗集料材质为玄武岩，粗细集料中的细集料材质为石灰岩，粗细集料中的1#料，2#料，3#料，4#料，分别占矿料总质量的44％，35％，0％，11％；矿粉材质为石灰岩，矿粉占矿料总质量的10％。
进一步的，SBS改性沥青的针入度不小于6.5mm，软化点不小于60℃，延度(5cm/min，5℃)不小于40cm，旋转薄膜烘箱老化(RTFOT)后残留物的15℃残留延度不小于30cm。
进一步的，所述的沥青混合料采用SMA-13级配。
进一步的，集料的整体级配范围如下：
Figure BDA0002704239670000021
进一步的，矿粉的级配范围如下。
Figure BDA0002704239670000022
上述长期性能优异的纤维改性SMA-13沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在170±10℃下将矿料中的粗细集料和矿粉预先加热4h以上；
(2)将SBS改性沥青在170±5℃烘箱中加热至熔融状态并保温备用，注意加热时间不能过长，否则会造成沥青的老化，从而影响混合料的性能；
(3)将拌合锅加热至180±5℃，先将步骤(1)预热的粗细集料加入拌合锅内，再掺入亲油类6mm短切玄武岩纤维，拌合90s，然后加入步骤(2)保温的SBS改性沥青，拌合90s，之后掺入步骤(1)预热的矿粉拌合90s，制得所述的沥青混合料。
与现有技术相比，本发明具有如下优势:
(1)本发明所述的一种长期性能优异的纤维改性SMA-13沥青混合料，可以提高沥青混合料的长期性能，具体可以提高其高温、低温、水稳性能；
(2)在SMA-13中按此要求制备玄武岩纤维沥青混合料可以获得一种比常规木质素纤维SMA-13沥青混合料的长期性能优异的沥青混合料，具有较好的经济效益等优势。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述的一种长期性能优异的纤维改性SMA-13沥青混合料做进一步说明。
玄武岩纤维作为一种环保、性能优异的一种矿物纤维，对沥青混合料具有较好的改善效果，然而纤维由于浸润剂种类的不同，分为亲水类纤维和亲油类纤维，显然亲油类纤维与沥青之间的粘附性更好，因此对沥青混合料有着更佳的改性效果。本发明采用亲油类玄武岩纤维对玄武岩纤维SMA-13沥青混合料进行改性，得到了一种长期性能比常规木质素纤维SMA-13性能优异的沥青混合料。
下面实施例中采用的亲油类玄武岩纤维是江苏天龙连续玄武岩纤维有限公司生产的。SBS改性沥青是江苏天诺道路材料科技有限公司生产的。
按照本发明所述步骤制备的是未老化的玄武岩纤维改性SMA-13沥青混合料，还需按照SHRP或者《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011中规定的长期老化方法，对成型好的沥青混合料进行长期老化(首先将拌和好的松散沥青混合料均匀摊铺在搪瓷盘中，放入135℃±1℃的烘箱内，连续加热4h±5min。加热阶段每小时翻拌一次，4h后从烘箱中取出混合料成型短期老化试件，然后冷却脱模后放入85℃±3℃烘箱中连续加热5d(120h±0.5h)，冷却后去取出试件，进行相应试验)。
实施例1
先在170±10℃的温度下对12375.8g的粗细集料和矿粉进行预加热4h(其中1#料、2#料、3#料与4#料的质量分别为5445.35g、4331.53g、0.00g，1361.34g)；将拌合锅加热至180±5℃。先将预加热后的粗细集料加入拌合锅内，再掺入49.5g亲油类6mm短切玄武岩纤维，拌合90s，然后加入717.8g SBS改性沥青，拌合90s，之后预加热后的矿粉拌合90s，然后车辙试件按照成型的要求，用轮碾成型机碾压成型，制得所述的掺入亲油短切玄武岩纤维SMA-13沥青混合料成型车辙板试件；所述沥青油石比为5.8％。同时采用SHRP及《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011中规定的长期老化方法成型长期老化的SMA-13沥青混合料试件。
对比例1
先在170±10℃的温度下对12375.8g的粗细集料和矿粉进行预加热4h(其中1#料、2#料、3#料与4#料的质量分别为5445.35g、4331.53g、0.00g，1361.34g)；将拌合锅加热至180±5℃。先将预加热后的粗细集料加入拌合锅内，再掺入37.1g木质素纤维，拌合90s，然后加入742.5g SBS改性沥青，拌合90s，之后掺入预加热后的矿粉拌合90s，然后车辙试件按照成型的要求，用轮碾成型机碾压成型，制得所述的一种掺入亲油短切玄武岩纤维SMA-13沥青混合料成型车辙板试件；所述沥青油石比为6.0％(由于木质素纤维吸油率高，因此其油石比较玄武岩纤维高)。同时采用SHRP及《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTGE20-2011中规定的长期老化方法成型长期老化的SMA-13沥青混合料试件。
实施例2
先在170±10℃的温度下对4950g(考虑试验损耗后的4个马歇尔试件的量)的粗细集料和矿粉进行预加热4h(其中1#料、2#料、3#料与4#料的质量分别为2178g、1732.5g、0.00g，544.5g)；将拌合锅加热至180±5℃。先将预加热后的粗细集料加入拌合锅内，再掺入19.8g亲油类6mm短切玄武岩纤维，拌合90s，然后加入287.1g SBS改性沥青，拌合90s，之后掺入预加热后的矿粉拌合90s，然后按照马歇尔试件成型的要求，用马歇尔击实仪成型，制得所述的一种掺入亲油短切玄武岩纤维SMA-13沥青混合料马歇尔试件；所述沥青油石比为5.8％。同时采用SHRP及《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011中规定的长期老化方法成型长期老化的SMA-13沥青混合料试件。
对比例2
先在170±10℃的温度下对4950g(考虑试验损耗后的4个马歇尔试件的量)的粗细集料和矿粉进行预加热4h(其中1#料、2#料、3#料与4#料的质量分别为2178g、1732.5g、0.00g，544.5g)；将拌合锅加热至180±5℃。先将预加热后的粗细集料加入拌合锅内，再掺入14.85g木质素纤维，拌合90s，然后加入297g SBS改性沥青，拌合90s，之后掺入预加热后的矿粉拌合90s，然后按照马歇尔试件成型的要求，用马歇尔击实仪成型，制得所述的一种掺入亲油短切玄武岩纤维SMA-13沥青混合料马歇尔试件；所述沥青油石比为5.8％。同时采用SHRP及《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011中规定的长期老化方法成型长期老化的SMA-13沥青混合料试件。
表1路用性能试验结果及性能评价
Figure BDA0002704239670000051
从表1可知，从高温性能指标(动稳定度)、低温性能指标(最大弯拉应变；抗弯拉强度)、水稳性能指标(浸水马歇尔稳定度；浸水残留稳定度)来看，未老化的玄武岩纤维SMA-13沥青混合料的各项性能指标始终优于未老化的木质素纤维SMA-13沥青混合料。从长期性能指标来看，即老化处理后的玄武岩纤维SMA-13沥青混合料的各项性能指标始终优于老化处理后的木质素纤维SMA-13沥青混合料。在动稳定度方面，长期老化后的掺入亲油类6mm短切玄武岩纤维的沥青混合料的动稳定度和浸水马歇尔稳定度甚至优于未老化的混合料。而长期老化后的木质素纤维的动稳定度和浸水马歇尔稳定度呈下降趋势，因此，综合所有性能测试结果来说，掺入亲油类6mm短切玄武岩纤维的SMA-13沥青混合料比常规木质素纤维SMA-13沥青混合料的性能更佳。
上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种长期性能优异的纤维改性SMA-13沥青混合料，其特征在于，以沥青混合料的质量百分比计，所述混合料包括纤维0.30～0.45％和矿料93.98％～94.78％，以及占矿料总重量5.50％～6.40％的SBS改性沥青。
2.如权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于，纤维为亲油类6mm短切玄武岩纤维。
3.如权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于，矿料包括集料和矿粉，集料中的粗集料材质为玄武岩，集料中的细集料材质为石灰岩，集料中的1#料，2#料，3#料，4#料，分别占矿料总质量的44％，35％，0％，11％；矿粉材质为石灰岩，矿粉占矿料总质量的10％。
4.如权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于，SBS改性沥青的针入度不小于6.5mm，软化点不小于60℃，延度不小于40cm，旋转薄膜烘箱老化后残留物的15℃残留延度不小于30cm。
5.如权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于，沥青混合料采用SMA-13级配。
6.如权利要求3所述的沥青混合料，其特征在于，集料的整体级配范围如下：
Figure FDA0002704239660000011
7.如权利要求3所述的沥青混合料，其特征在于，矿粉的级配范围如下：
Figure FDA0002704239660000012
8.如权利要求1-7任一所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在170±10℃下将矿料中的集料和矿粉预先加热4h以上；
(2)将SBS改性沥青在170±5℃烘箱中加热至熔融状态并保温备用；
(3)将拌合锅加热至180±5℃，先将步骤(1)预热的集料加入拌合锅内，再掺入亲油类6mm短切玄武岩纤维，拌合90s，然后加入步骤(2)保温的SBS改性沥青，拌合90s，之后掺入步骤(1)预热的矿粉拌合90s，制得所述的沥青混合料。
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