CN112876156A - 高模量沥青混凝土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种高模量沥青混凝土及其制备方法，涉及建筑材料的领域，包括以下重量份数的组分：水泥80‑130份、粗集料550‑750份、细集料350‑550份、活性粉状掺料30‑50份、沥青30‑50份、增强纤维20‑40份、减水剂6‑8份、水60‑100份。该高模量沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：S1.辅料预分散、S2.粉料预分散、S3.物料拌合。本申请具有低温性能优异、脆性小的效果。
Description
技术领域
本申请涉及建筑材料的领域，更具体地说，它涉及一种高模量沥青混凝土及其制备方法。
背景技术
在我国，随着交通量、车辆轴载的不断增加，交通渠化程度的不断提高，车辙问题日益严重。车辙病害一般在通车后第一个夏季的高温期即会出现，随着时间的延长及重载车流量和数量的增加，车辙深度也逐渐加大，使得路面平整度变差，并引起其它病害，如网裂、坑槽、坑洞等。这不仅影响了行车的舒适性和安全性，而且也降低了经济效益和社会效益，因此防治车辙病害是当今公路建设中的首要问题。
高模量沥青混凝土能够降低沥青混凝土应变量，大幅度提高路面抗高温变形能力，延缓车辙的产生、降低车辙深度，延长路面的使用寿命，延长维修周期。目前国内应用的高模量沥青混凝土高温性能较好，但发明人认为还存在以下缺陷：这些高模量沥青混凝土的低温性能较差，脆性大，路面易出现低温裂缝。
发明内容
为了改善上述相关技术中的高模量沥青混凝土低温性能较差、脆性大的问题，本申请提供一种高模量沥青混凝土及其制备方法。
本申请提供的一种高模量沥青混凝土采用如下技术方案：
一种高模量沥青混凝土，包括以下重量份数的组分：水泥80-130份、粗集料550-750份、细集料350-550份、活性粉状掺料30-50份、沥青30-50份、增强纤维20-40份、减水剂6-8份、水60-100份。
通过采用上述技术方案，沥青混凝土中添加活性粉状掺料，活性粉状掺料与粗集料、细集料、沥青之前可形成良好的级配，且自身具有高活性，可助水泥发生良好的水化反应，从而减少混凝土内部的结构缺陷，使混凝土内部更加密实，不易出现裂缝。增强纤维均匀分散在混凝土中，可作为增韧材料提高混凝土的抗低温开裂性能，有效降低混凝土的低温脆性。
进一步地，所述粗集料采用碎石或破碎砾石中的一种，且粗集料的质量指标满足以下要求：粒径范围15-25mm，石料压碎值≤28％，公称粒径10-15mm。
通过采用上述技术方案，满足以上质量指标要求的碎石或破碎砾石可使沥青混凝土的力学强度更高，且同时与细骨料、粉料之间形成良好级配，进一步改善沥青混凝土的力学性能。
进一步地，所述细集料选用天然砂、机制砂、石屑中的一种，且细集料的质量指标满足以下要求：粒径范围5-20mm，粒径表观相对密度＜2.5t/m3，含泥量≤3％。
通过采用上述技术方案，满足以上质量指标要求的天然砂、机制砂、石屑可与粗骨料形成更加优异的级配，减少混凝土的内部空隙缺陷，从而提高沥青混凝土的各项性能。
进一步地，所述活性粉状掺料选自粉煤灰、硅灰、矿粉中的一种，且活性粉状掺料的质量指标满足以下要求：粒径范围0.9-5μm，比表面积440-850m2/kg，含水率＜1％。
通过采用上述技术方案，粒径范围0.9-5μm、比表面积440-850m2/kg的粉煤灰、硅灰、矿粉具有更高的活性和吸附性能，并与粗集料、细集料与水泥之间形成更好的级配关系，从而有效吸附混凝土中的自由水，降低水灰比，改善孔结构并降低孔隙率，更好地降低沥青混凝土脆性。
进一步地，所述沥青为70#、90#或110#沥青。
进一步地，所述增强纤维选用钢纤维、聚丙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维中的一种或几种。
通过采用上述技术方案，钢纤维、聚丙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维均具有良好的阻裂强韧化作用，可显著提高沥青混凝土的抗拉、抗弯强度，并提高阻裂、限缩能力，有效减少混凝土裂缝的形成、开裂、拓展，从而改善混凝土的脆性。
进一步地，所述增强纤维长度为15-45mm，直径为0.5-1mm。
通过采用上述技术方案，增强纤维长度在15-45mm，直径为0.5-1mm，一方面可使增强纤维更好地在沥青混凝土中均匀分散，更好地起到增韧效果；另一方面，此长度和直径下的增强纤维自身的增韧效果也更好。
本申请提供的一种高模量混沥青混凝土的制备方法是通过以下技术方案实现的：
一种高模量混沥青混凝土的制备方法，用于上述高模量沥青混凝土，包括以下步骤：
S1.辅料预分散：将增强纤维、减水剂、水混合并以2500-2800r/min的转速搅拌5-8min，再超声分散40-60min，得预分散辅料；
S2.粉料预分散：将水泥、活性粉状掺料混合均匀，将沥青加热至液态并将沥青投入至水泥和活性粉状掺料的混合物中，在180-185℃以80-100r/min的速度搅拌3-5min，得沥青混合料；
S3.物料拌合：将粗骨料、细骨料混合并搅拌分散均匀，依次加入S1步骤中的预分散辅料和S2步骤中的沥青混合料，搅拌均匀得沥青拌合混凝土。
通过采用上述技术方案，S1步骤将增强纤维、减水剂和水进行预分散，使增强纤维充分浸润在水和减水剂等液料中，从而改善增强纤维与沥青混凝土其他粉料与骨料之间的相容性与分散性。S2步骤中，将水泥与活性粉状掺料混合均匀后，再与融成液态的沥青混合，可使沥青与粉料形成均匀浆料，进而更好地与粗集料、细集料进行拌合，有效降低孔隙率，从而改善脆性并提高混凝土其他力学性能。S3步骤中，依次向粗集料、细集料的混合料中加入预分散辅料和沥青混合料，先加入预分散辅料可使液态的预分散辅料充分浸润粗骨料和细骨料，使后加入的沥青混合料可以更好地进行分散。
进一步地，所述S3步骤中，加入预分散辅料后以30-50r/min的速度搅拌10min后，再加入沥青混合料。
通过采用上述技术方案，S3步骤中，加入预分散辅料后以适宜的速度搅拌一定时间，可使液态的预分散辅料充分与粗集料、细集料充分接触，从而更好地与沥青混合料进行分散，内部结构孔隙缺陷更少，脆性更小。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
第一、沥青混凝土中添加活性粉状掺料，活性粉状掺料与粗集料、细集料、沥青之前可形成良好的级配，且自身具有高活性，可助水泥发生良好的水化反应，从而减少混凝土内部的结构缺陷，使混凝土内部更加密实，不易出现裂缝。增强纤维均匀分散在混凝土中，可作为增韧材料提高混凝土的抗低温开裂性能，有效降低混凝土的低温脆性；
第二、选用适宜的粗集料、细集料、活性粉状掺料、沥青和增强纤维，既通过活性粉状掺料和增强纤维来改善脆性问题，还使沥青混凝土中各组分之间形成良好级配关系，同步增强混凝土其他力学性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明，予以说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所有原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
实施例
实施例1
一种高模量沥青混凝土，其组分用量如表1所示。
表1实施例1-5中组分用量表
其中，粗集料选用粒径范围15-25mm，石料压碎值26.4％，公称粒径11.2mm的碎石。
细集料选用粒径范围5-20mm，粒径表观相对密度2.3t/m3，含泥量2.56％的天然砂。
活性粉状掺料选自粒径范围0.9-5μm，比表面积465m2/kg，含水率0.68％的煤灰。
沥青选用70#沥青。
增强纤维选用长度为10mm、直径为2mm的玻璃纤维。
减水剂选用聚羧酸减水剂。
本实施例还提供上述高模量沥青混凝土的制备方法，具体包括以下步骤：
S1.辅料预分散：将增强纤维、减水剂、水混合并以2500r/min的转速搅拌5min，再超声分散40min，得预分散辅料；
S2.粉料预分散：将水泥、活性粉状掺料混合均匀，将沥青加热至液态并将沥青投入至水泥和活性粉状掺料的混合物中，在180℃以80r/min的速度搅拌3min，得沥青混合料；
S3.物料拌合：将粗骨料、细骨料混合并搅拌分散均匀，依次加入S1步骤中的预分散辅料和S2步骤中的沥青混合料，搅拌均匀得沥青拌合混凝土。
实施例2
一种高模量沥青混凝土，其组分用量如表1所示。
其中，粗集料选用粒径范围15-25mm，石料压碎值20.3％，公称粒径12.6mm的破碎砾石。
细集料选用粒径范围5-20mm，粒径表观相对密度1.9t/m3，含泥量2.15％的机制砂。
活性粉状掺料选自粒径范围0.9-5μm，比表面积495m2/kg，含水率0.85％的硅灰。
沥青选用90#沥青。
增强纤维选用长度为18mm、直径为0.6mm的聚丙烯纤维。
减水剂选用聚羧酸减水剂。
本实施例还提供上述高模量沥青混凝土的制备方法，具体包括以下步骤：
S1.辅料预分散：将增强纤维、减水剂、水混合并以2600r/min的转速搅拌6min，再超声分散45min，得预分散辅料；
S2.粉料预分散：将水泥、活性粉状掺料混合均匀，将沥青加热至液态并将沥青投入至水泥和活性粉状掺料的混合物中，在181℃以85r/min的速度搅拌3.5min，得沥青混合料；
S3.物料拌合：将粗骨料、细骨料混合并搅拌分散均匀，先加入S1步骤中预分散辅料并以30r/min的速度搅拌10min，然后加入S2步骤中的沥青混合料，搅拌均匀得沥青拌合混凝土。
实施例3
一种高模量沥青混凝土，其组分用量如表1所示。
其中，粗集料选用粒径范围15-25mm，石料压碎值15.8％，公称粒径13.4mm的碎石。
细集料选用粒径范围5-20mm，粒径表观相对密度1.5t/m3，含泥量1.05％的机制砂。
活性粉状掺料选自粒径范围0.9-5μm，比表面积584m2/kg，含水率0.52％的硅灰。
沥青选用110#沥青。
增强纤维选用长度为22mm、直径为0.8mm的钢纤维。
减水剂选用聚羧酸减水剂。
本实施例还提供上述高模量沥青混凝土的制备方法，具体包括以下步骤：
S1.辅料预分散：将增强纤维、减水剂、水混合并以2700r/min的转速搅拌7min，再超声分散50min，得预分散辅料；
S2.粉料预分散：将水泥、活性粉状掺料混合均匀，将沥青加热至液态并将沥青投入至水泥和活性粉状掺料的混合物中，在183℃以90r/min的速度搅拌4min，得沥青混合料；
S3.物料拌合：将粗骨料、细骨料混合并搅拌分散均匀，先加入S1步骤中预分散辅料并以40r/min的速度搅拌10min，然后加入S2步骤中的沥青混合料，搅拌均匀得沥青拌合混凝土。
实施例4：
一种高模量沥青混凝土，其组分用量如表1所示。
其中，粗集料选用粒径范围15-25mm，石料压碎值10.2％，公称粒径14.1mm的碎石。
细集料选用粒径范围5-20mm，粒径表观相对密度1.2t/m3，含泥量1.48％的石屑。
活性粉状掺料选自粒径范围0.9-5μm，比表面积615m2/kg，含水率0.84％的硅灰。
沥青选用110#沥青。
增强纤维选用长度为31mm、直径为0.9mm的钢纤维。
减水剂选用聚羧酸减水剂。
本实施例还提供上述高模量沥青混凝土的制备方法，具体包括以下步骤：
S1.辅料预分散：将增强纤维、减水剂、水混合并以2750r/min的转速搅拌8min，再超声分散55min，得预分散辅料；
S2.粉料预分散：将水泥、活性粉状掺料混合均匀，将沥青加热至液态并将沥青投入至水泥和活性粉状掺料的混合物中，在184℃以95r/min的速度搅拌4.5min，得沥青混合料；
S3.物料拌合：将粗骨料、细骨料混合并搅拌分散均匀，先加入S1步骤中预分散辅料并以45r/min的速度搅拌10min，搅拌均匀得沥青拌合混凝土。
实施例5
一种高模量沥青混凝土，其组分用量如表1所示。
其中，粗集料选用粒径范围15-25mm，石料压碎值11.6％，公称粒径14.7mm的碎石。
细集料选用粒径范围5-20mm，粒径表观相对密度0.8t/m3，含泥量1.86％的机制砂。
活性粉状掺料选自粒径范围0.9-5μm，比表面积775m2/kg，含水率0.75％的硅灰。
沥青选用70#沥青。
增强纤维选用长度为40mm、直径为1mm的钢纤维。
减水剂选用聚羧酸减水剂。
本实施例还提供上述高模量沥青混凝土的制备方法，具体包括以下步骤：
S1.辅料预分散：将增强纤维、减水剂、水混合并以2800r/min的转速搅拌8min，再超声分散60min，得预分散辅料；
S2.粉料预分散：将水泥、活性粉状掺料混合均匀，将沥青加热至液态并将沥青投入至水泥和活性粉状掺料的混合物中，在185℃以100r/min的速度搅拌5min，得沥青混合料；
S3.物料拌合：将粗骨料、细骨料混合并搅拌分散均匀，先加入S1步骤中预分散辅料并以50r/min的速度搅拌10min，搅拌均匀得沥青拌合混凝土。
对比例
对比例1
本对比例选用市售高模量沥青混凝土。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，将活性粉状掺料和增强纤维等质量替换成水泥。
性能检测
按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中的要求将实施例1-5和对比例1、2中的沥青混凝土进行路面样块摊铺。对各样块进行冻融试验，试验结果如表2所示。
表2冻融试验测试数据表
本具体实施方式仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种高模量沥青混凝土，其特征在于，包括以下重量份数的组分：水泥80-130份、粗集料550-750份、细集料350-550份、活性粉状掺料30-50份、沥青30-50份、增强纤维20-40份、减水剂6-8份、水60-100份。
2.根据权利要求1所述的高模量沥青混凝土，其特征在于,所述粗集料采用碎石或破碎砾石中的一种，且粗集料的质量指标满足以下要求：粒径范围15-25mm，石料压碎值≤28%，公称粒径10-15mm。
3.根据权利要求1所述的高模量沥青混凝土，其特征在于，所述细集料选用天然砂、机制砂、石屑中的一种，且细集料的质量指标满足以下要求：粒径范围5-20mm，粒径表观相对密度＜2.5t/m3，含泥量≤3%。
4.根据权利要求1所述的高模量沥青混凝土，其特征在于，所述活性粉状掺料选自粉煤灰、硅灰、矿粉中的一种，且活性粉状掺料的质量指标满足以下要求：粒径范围0.9-5μm，比表面积440-850m2/kg，含水率＜1%。
5.根据权利要求1所述的高模量沥青混凝土，其特征在于，所述沥青为70#、90#或110#沥青。
6.根据权利要求5所述的高模量沥青混凝土，其特征在于，所述增强纤维选用钢纤维、聚丙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的高模量沥青混凝土，其特征在于，所述增强纤维长度为15-45mm，直径为0.5-1mm。
8.一种高模量混沥青混凝土的制备方法，用于制备权利要求1-7任一项所述的高模量沥青混凝土，其特征在于，包括以下步骤：
S1.辅料预分散：将增强纤维、减水剂、水混合并以2500-2800r/min的转速搅拌5-8min，再超声分散40-60min，得预分散辅料；
S2.粉料预分散：将水泥、活性粉状掺料混合均匀，将沥青加热至液态并将沥青投入至水泥和活性粉状掺料的混合物中，在180-185℃以80-100r/min的速度搅拌3-5min，得沥青混合料；
S3.物料拌合：将粗骨料、细骨料混合并搅拌分散均匀，依次加入S1步骤中的预分散辅料和S2步骤中的沥青混合料，搅拌均匀得沥青拌合混凝土。
9.根据权利要求8所述的高模量沥青混凝土的制备方法，其特征在于，所述S3步骤中，加入预分散辅料后以30-50r/min的速度搅拌10min后，再加入沥青混合料。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN100999890A (zh) * | 2006-12-30 | 2007-07-18 | 马银华 | 柔性纤维乳化沥青稳定集料作为基层的路面结构及施工方法 |
| CN106431140A (zh) * | 2016-09-22 | 2017-02-22 | 广东华路交通科技有限公司 | 一种新型碾压混凝土基层材料及其制备方法 |
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2021
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Patent Citations (2)
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| CN100999890A (zh) * | 2006-12-30 | 2007-07-18 | 马银华 | 柔性纤维乳化沥青稳定集料作为基层的路面结构及施工方法 |
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| CN115819027B (zh) * | 2022-12-24 | 2023-06-30 | 北京路新沥青混凝土有限公司 | 一种热拌环氧沥青混凝土及其制备方法和应用 |
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