CN113213814B - 大粒径沥青混凝土制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种大粒径沥青混凝土制备方法，包括以下步骤：A.骨料加工及筛分，按照粒径进行分级；B.制备辅助料；C.确定骨料、辅助料和沥青的配合比；D.制备沥青；E.按照骨料、辅助料和沥青的配合比，将骨料和辅助料依次加入到沥青中，拌和均匀；F.制备完成后，对大粒径沥青混凝土进行性能测试。本发明制备工艺简单，效率高，易实施，制备的大粒径沥青混凝土具有多种综合性能，能够减轻沥青路面车辙、剪切破坏等病害，提高路面的使用性能，延长路面的使用寿命，降低工程造价，社会效益显著。

Description

大粒径沥青混凝土制备方法
技术领域
本发明涉及建筑工程领域，尤其涉及公路工程建设领域，具体地，涉及一种大粒径沥青混凝土制备方法。
背景技术
随着交通量的增长，重车和胎压的增大以及交通车辆的渠化，使得沥青路面的抗车辙能力(抗高温累积变形)和路面的耐久性变差。如何提高沥青路面的抗车辙能力和延长路面的使用寿命，成为公路工程建设中十分重要的问题。
我国沥青路面常用的混合料类型，从矿料粒径大小来分有细粒式、中粒式、粗粒式三种类型的沥青混合料。在生产实际中，这些类型的混合料通常为悬浮—密实型结构，强度形成主要依赖于沥青与矿料之间的黏结力以及矿料之间的内摩擦力。在大交通量、重轴载车辆的作用下，由于这些混合料的抗剪切强度较低，容易产生车辙等病害，影响路面的使用性能，降低路面的使用寿命，增加路面的养护费用。
大粒径沥青混凝土一般是指含有矿料的最大粒径在25-63mm之间的热拌热铺沥青混合料。大粒径沥青混凝土具有以下四方面的优点:①级配良好的大粒径沥青混凝土可以抵抗较大的塑性和剪切变形，承受重载交通的作用，具有较好的抗车辙能力，提高沥青路面的高温稳定性；特别对于低速、重车路段，需要的持荷时间较长时，设计良好的大粒径沥青混凝土与传统沥青混凝土相比，显示出十分明显的抗永久变形能力；②大粒径集料的增多和矿粉用量的减少，使得在不减少沥青膜厚度的前提下，减少沥青总用量，从而降低工程造价；③可一次性摊铺较大的厚度，缩短工期；④沥青层内部储温能力高，热量不易散失，利于寒冷季节施工，延长施工期。
因而，根据组成设计、力学特征和路用性能，制备具有多种综合性能，能够减轻沥青路面车辙、剪切破坏等病害，提高路面的使用性能，延长路面的使用寿命，降低工程造价的大粒径沥青混凝土，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种大粒径沥青混凝土制备方法。本发明制备工艺简单，效率高，易实施，制备的大粒径沥青混凝土具有多种综合性能，能够减轻沥青路面车辙、剪切破坏等病害，提高路面的使用性能，延长路面的使用寿命，降低工程造价，社会效益显著。
为实现上述目的，本发明提供了一种大粒径沥青混凝土制备方法，包括以下步骤：
A.骨料加工及筛分，按照粒径进行分级；将大粒径沥青混凝土中所需的骨料按照需要的不同规格进行初级筛分，之后进行高压水洗处理，最后对高压水洗处理后的骨料进行二次筛分处理，形成所需粒径的分级；
B.制备辅助料；所述辅助料包括以下重量份的成份：第一辅助料20-30、第二辅助料50-60、第三辅助料20-25、水泥3-6和矿粉3-6；
C.确定骨料、辅助料和沥青的配合比；设计初始配合比，进行马歇尔试验，确定基准值，最终确定最佳配合比；
D.制备沥青；
E.按照骨料、辅助料和沥青的配合比，将骨料和辅助料依次加入到沥青中，拌和均匀；
F.制备完成后，对大粒径沥青混凝土进行性能测试。
优选的，在所述步骤A中，所述骨料的分级控制在3-5级，骨料的最大粒径范围60-63mm，所述骨料选用玄武岩。
在上述任一方案中优选的是，在所述步骤A中，二次筛分处理时采用的筛分设备为圆筒状主体结构圆筒状主体结构的上部设置有密封罩，密封罩上设置有开口向下的吹风系统；圆筒状主体结构的底部设置有圆形振动底盘，圆形振动底盘上均匀间隔设置有多个不同直径的同心凹槽，各凹槽内设置有不同高度的可伸缩围挡壁，多个可伸缩围挡壁的高度随着直径的增大而升高，所述筛分设备由统一的核心控制模块进行控制，圆形振动底盘的下部设置有收容多个可伸缩围挡壁收缩时的收纳室。
在上述任一方案中优选的是，第一辅助料由晶形蜡与柔性石墨复合而成，两者的重量份为晶形蜡50-60、柔性石墨10-15，第二辅助料包括建筑块状材料、PVC塑料和钢渣，三者的重量份为：建筑块状材料60-75、PVC塑料10-15、钢渣1-3，第三辅助料包括以下重量份的成份：二水硫酸钙10-15、菱沸石80-100、高岭石粉30-40、飞灰30-35、泡花碱溶液30-40、木质素磺酸铁铬盐2-3份、松香树脂0.5-0.8。
在上述任一方案中优选的是，在所述步骤B中，所述第一辅助料的临界温度为42-48℃、临界热为(152-156)kJ/kg；所述第二辅助料中的建筑块状材料为砖块、玻璃或上述的混合，钢渣的规格为5-15mm。
在上述任一方案中优选的是，在所述步骤B中，所述第二辅助料的制备方法为：将建筑块状材料、PVC塑料依次进行收集、分类加工和破碎造粒，并在其中加入钢渣，形成混合料；对混合料进行加热，温度升至使PVC塑料接近熔化状态，将接近熔化状态的PVC塑料包裹混合料，自然冷却后进行造粒即得。
在上述任一方案中优选的是，在所述步骤B中，所述第三辅助料的制备方法为：首先将所述重量份的二水硫酸钙、菱沸石、高岭石粉和飞灰以260-330r/min的转速搅拌10-15min，使其混合均匀；之后将所述重量份的泡花碱溶液、木质素磺酸铁铬盐和松香树脂混合均匀，静置15-20min，成为混合液；最后将混合均匀的二水硫酸钙、菱沸石、高岭石粉和飞灰加入到所述混合液中，彻底搅拌均匀，进行造粒，经自然干燥后即得。
在上述任一方案中优选的是，在所述步骤C中，具体操作为：按照目标配合比设计骨料、辅助料和沥青的初始配合比，在确定初始配合比后，参照目标配合比进行初始配合比的调整，制作与骨料最大粒径相匹配的试模，根据马歇尔试件、劈裂抗拉试件的要求进行试验，并对常规马歇尔试件、劈裂抗拉试件进行试验，对比两试验结果，确定试验结果的基准值；计算所得骨料的沥青混凝土中沥青薄膜厚度，最终确定骨料、辅助料和沥青的之间最佳的配合比。
本发明的有益效果为：
1.本发明制备工艺简单，效率高，易实施，制备的大粒径沥青混凝土具有多种综合性能，能够减轻沥青路面车辙、剪切破坏等病害，提高路面的使用性能，延长路面的使用寿命，降低工程造价，社会效益显著。
2.本发明能解决骨料难筛分的难题；对成品骨料表面的粉尘进行进一步清洁，可获得高质量的骨料；获得的骨料结构紧凑，实现节能减排，无粉尘生产作业，有利于环保，缩短工艺流程，降低成本，提高沥青混凝土的质量。
3.本发明制备的沥青混凝土可降低沥青混凝土路面的温度，具有降低路面温度功能，可预防沥青路面高温车辙变形与沥青老化，保证沥青路面质量，延长沥青路面使用寿命。
4.本发明的方法将目标配合比具体的量化和直观化，降低了损耗，提高了设备运转效率，通过特有的配合比优选方法得到各参数的最优配合比，所得的混凝土强度高，沥青用量低，且大颗粒的使用有效的提高了施工效率；解决了随着骨料增大配合比没有经验依靠无法优选的困难。
5.本发明的方法中使用了辅助料，可防止路面中沥青在高温时变软，因而不产生路面变形；在低温时可防止沥青的开裂，因而可提高沥青混凝土路面的稳定性，且能改善沥青混凝土的降噪、抗滑、耐磨性能。辅助料无毒、无害、原材料来源广泛、成本低、生产工艺简单。本发明使用钢渣可以变废为宝，而且可以节省石料资源，进一步增强了沥青混凝土的抗水损害能力。避免沥青混合料体系内形成厚度不一的沥青膜的同时，提升相应沥青混凝土的界面粘附性，进而有效降低相应交通路面原材料成本及加工能耗，能在减少环境污染的同时，实现固体废弃物的循环利用，有巨大的经济与环保效益。
6.本发明中采用的试件尺寸有利于实现弯曲强度试验的试件尺寸与疲劳试验的试件尺寸相统一，避免重复试验，有利于减少试验工作量，提高工作效率。
附图简要说明
图1是根据本发明的大粒径沥青混凝土制备方法中二次筛分处理时采用的筛分设备的结构示意图；
图2是根据本发明的大粒径沥青混凝土制备方法中二次筛分处理时采用的筛分设备的圆筒状主体结构的俯视图。
具体实施方式
下面将结合本申请的附图和具体实施方式对本申请的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本发明，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本申请可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种大粒径沥青混凝土制备方法，包括以下步骤：
A.骨料加工及筛分，按照粒径进行分级；将大粒径沥青混凝土中所需的骨料按照需要的不同规格进行初级筛分，之后进行高压水洗处理，最后对高压水洗处理后的骨料进行二次筛分处理，形成所需粒径的分级；
B.制备辅助料；所述辅助料包括以下重量份的成份：第一辅助料20-30、第二辅助料50-60、第三辅助料20-25、水泥3-6和矿粉3-6；
C.确定骨料、辅助料和沥青的配合比；设计初始配合比，进行马歇尔试验，确定基准值，最终确定最佳配合比；
D.制备沥青；
E.按照骨料、辅助料和沥青的配合比，将骨料和辅助料依次加入到沥青中，拌和均匀；
F.制备完成后，对大粒径沥青混凝土进行性能测试。
在所述步骤A中，所述骨料的分级控制在3-5级，骨料的最大粒径范围60-63mm，所述骨料选用玄武岩。
在所述步骤A中，二次筛分处理时采用的筛分设备为圆筒状主体结构1圆筒状主体结构的上部设置有密封罩2，密封罩2上设置有开口向下的吹风系统3；圆筒状主体结构1的底部设置有圆形振动底盘4，圆形振动底盘4上均匀间隔设置有多个不同直径的同心凹槽，各凹槽内设置有不同高度的可伸缩围挡壁5，多个可伸缩围挡壁5的高度随着直径的增大而升高，所述筛分设备由统一的核心控制模块6进行控制，圆形振动底盘4的下部设置有收容多个可伸缩围挡壁5收缩时的收纳室7。
第一辅助料由晶形蜡与柔性石墨复合而成，两者的重量份为晶形蜡50-60、柔性石墨10-15，第二辅助料包括建筑块状材料、PVC塑料和钢渣，三者的重量份为：建筑块状材料60-75、PVC塑料10-15、钢渣1-3，第三辅助料包括以下重量份的成份：二水硫酸钙10-15、菱沸石80-100、高岭石粉30-40、飞灰30-35、泡花碱溶液30-40、木质素磺酸铁铬盐2-3份、松香树脂0.5-0.8。
在所述步骤B中，所述第一辅助料的临界温度为42-48℃、临界热为(152-156)kJ/kg；所述第二辅助料中的建筑块状材料为砖块、玻璃或上述的混合，钢渣的规格为5-15mm。
在所述步骤B中，所述第二辅助料的制备方法为：将建筑块状材料、PVC塑料依次进行收集、分类加工和破碎造粒，并在其中加入钢渣，形成混合料；对混合料进行加热，温度升至使PVC塑料接近熔化状态，将接近熔化状态的PVC塑料包裹混合料，自然冷却后进行造粒即得。
在所述步骤B中，所述第三辅助料的制备方法为：首先将所述重量份的二水硫酸钙、菱沸石、高岭石粉和飞灰以260-330r/min的转速搅拌10-15min，使其混合均匀；之后将所述重量份的泡花碱溶液、木质素磺酸铁铬盐和松香树脂混合均匀，静置15-20min，成为混合液；最后将混合均匀的二水硫酸钙、菱沸石、高岭石粉和飞灰加入到所述混合液中，彻底搅拌均匀，进行造粒，经自然干燥后即得。
在所述步骤C中，具体操作为：按照目标配合比设计骨料、辅助料和沥青的初始配合比，在确定初始配合比后，参照目标配合比进行初始配合比的调整，制作与骨料最大粒径相匹配的试模，根据马歇尔试件、劈裂抗拉试件的要求进行试验，并对常规马歇尔试件、劈裂抗拉试件进行试验，对比两试验结果，确定试验结果的基准值；计算所得骨料的沥青混凝土中沥青薄膜厚度，最终确定骨料、辅助料和沥青的之间最佳的配合比。
实施例2
一种大粒径沥青混凝土制备方法，包括以下步骤：
A.骨料加工及筛分，按照粒径进行分级；将大粒径沥青混凝土中所需的骨料按照需要的不同规格进行初级筛分，之后进行高压水洗处理，最后对高压水洗处理后的骨料进行二次筛分处理，形成所需粒径的分级；参见图1-2，二次筛分处理时采用的筛分设备为圆筒状主体结构,1，圆筒状主体结构的上部设置有密封罩2，密封罩2上设置有开口向下的吹风系统3；圆筒状主体结构1的底部设置有圆形振动底盘4，圆形振动底盘4上均匀间隔设置有多个不同直径的同心凹槽，各凹槽内设置有不同高度的可伸缩围挡壁5，多个可伸缩围挡壁5的高度随着直径的增大而升高，所述筛分设备由统一的核心控制模块6进行控制，圆形振动底盘4的下部设置有收容多个可伸缩围挡壁5收缩时的收纳室7；
B.制备辅助料；所述辅助料包括以下重量份的成份：第一辅助料20-30、第二辅助料50-60、第三辅助料20-25、水泥3-6和矿粉3-6；制备时依次向混合容器中加入上述重量份的成份，以200-300r/min的转速搅拌15-20min，使其混合均匀；其中，第一辅助料由晶形蜡与柔性石墨复合而成，两者的重量份为晶形蜡50-60、柔性石墨10-15，第二辅助料包括建筑块状材料、PVC塑料和钢渣，三者的重量份为：建筑块状材料60-75、PVC塑料10-15、钢渣1-3，第三辅助料包括以下重量份的成份：二水硫酸钙10-15、菱沸石80-100、高岭石粉30-40、飞灰30-35、泡花碱溶液30-40、木质素磺酸铁铬盐2-3份、松香树脂0.5-0.8；
C.确定骨料、辅助料和沥青的配合比；按照目标配合比设计骨料、辅助料和沥青的初始配合比，然后进行配合比调整，并对骨料和辅助料进行马歇尔试验，确定基准值，最终确定骨料、辅助料和沥青的之间最佳的配合比；
D.制备沥青；所述沥青中包括以下重量份的成份：基质沥青30-40、沥青改性剂10-20、乙丙橡胶10-15、聚脂纤维10-15、红泥5-8、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物橡胶1-5、1,4-苯二胺1-5、偶联剂1-3，制备温度为165-170℃；
E.按照骨料、辅助料和沥青的配合比，将骨料和辅助料依次加入到沥青中，拌和均匀；
F.制备完成后，对大粒径沥青混凝土进行性能测试；将大粒径沥青混凝土制成试件，并分为三组，其中一组试件不浸水，第二组试件在常温水中浸泡3-5h，第三组试件在65-70℃水中浸泡3-5h；然后对三组试件分别进行弯曲试验，取每组试件试验结果的平均值。
在所述步骤A中，所述骨料的分级控制在3-5级，骨料的最大粒径范围60-63mm，所述骨料选用玄武岩；所述初级筛分、高压水洗处理和二次筛分处理所用的设备按照骨料生产流程依次联接，初级筛分所采用的设备为滚筒筛；高压水洗处理的设备主体结构、设置在主体结构内部的不同位置的多个高压水喷头和控制机构，经初级筛分的骨料进入到所述主体结构内，控制机构启动多个高压水喷头对其中的骨料从不同的位置和角度进行高压水洗，将粘连在一起的骨料冲散和清洗干净，有利于后续在二次筛分处理进行分级。
参见图1-2，对骨料进行二次筛分处理时，核心控制模块6升起多个可伸缩围挡壁5中高度最小的那个，骨料位于圆形振动底盘4上并位于该高度最小的可伸缩围挡壁5内，将其他可伸缩围挡壁5收缩至收纳室7内，收缩回的可伸缩围挡壁5的顶部与圆形振动底盘4的表面齐平；根据骨料特性和分级要求，通过核心控制模块6对吹风系统3的风量和风压进行调节，并启动圆形振动底盘4，骨料在圆形振动底盘4的振动作用下，受到吹风系统3的气流冲击，较小质量，即较小粒径的骨料被吹出高度最小的可伸缩围挡壁5之外，落在圆形振动底盘4上，停止振动和吹风后，将吹出高度最小的可伸缩围挡壁5之外的骨料收集作为第一级骨料；依次类推，升起第二高度的可伸缩围挡壁5，将其他可伸缩围挡壁5收缩至收纳室7内，调整吹风系统3的风量和风压，对剩余的骨料进行气流冲击并配合振动，将吹出第二高度的可伸缩围挡壁5之外的骨料收集作为第二级骨料；之后，按相同操作依次收集后续的分级骨料。这是利用了空气动力学理论和牛顿动能守恒理论，比重相同或相近，粒径相同或相近的骨料在同一方向受到相应气体推动力作用下，动能相同或相近，即骨料受力后移动的距离相同或相近，亦即不同粒径骨料受到相应的气体推力，移动的距离不同。
在所述步骤B中，所述第一辅助料的临界温度为42-48℃、临界热为(152-156)kJ/kg；所述第二辅助料中的建筑块状材料为砖块、玻璃或上述的混合，钢渣的规格为5-15mm。
在所述步骤B中，所述第二辅助料的制备方法为：将建筑块状材料、PVC塑料依次进行收集、分类加工和破碎造粒，并在其中加入钢渣，形成混合料；对混合料进行加热，温度升至使PVC塑料接近熔化状态，将接近熔化状态的PVC塑料包裹混合料，自然冷却后进行造粒即得；破碎造粒的粒径为35-40mm，自然冷却后造粒的粒径为22-26mm。
在所述步骤B中，所述第三辅助料的制备方法为：首先将所述重量份的二水硫酸钙、菱沸石、高岭石粉和飞灰以260-330r/min的转速搅拌10-15min，使其混合均匀；之后将所述重量份的泡花碱溶液、木质素磺酸铁铬盐和松香树脂混合均匀，静置15-20min，成为混合液；最后将混合均匀的二水硫酸钙、菱沸石、高岭石粉和飞灰加入到所述混合液中，彻底搅拌均匀，进行造粒，经自然干燥后即得。
在所述步骤C中，具体操作为：按照目标配合比设计骨料、辅助料和沥青的初始配合比，在确定初始配合比后，参照目标配合比进行初始配合比的调整，制作与骨料最大粒径相匹配的试模，根据马歇尔试件、劈裂抗拉试件的要求进行试验，并对常规马歇尔试件、劈裂抗拉试件进行试验，对比两试验结果，确定试验结果的基准值；计算所得骨料的沥青混凝土中沥青薄膜厚度，最终确定骨料、辅助料和沥青的之间最佳的配合比；
在所述步骤F中，性能测试的具体操作为：将大粒径沥青混凝土碾压成长600mm、宽400mm、厚120mm试件，在常温条件下放置24-30h；将试件切割成12块小试件，平均分为三组；其中一组试件不浸水，第二组试件在常温水中浸泡3-5h，第三组试件在冰水中浸泡1-2h，取出后在-10℃下冷冻24-30h，冷冻结束后立即放入65-70℃水中浸泡3-5h；然后对三组试件分别进行弯曲试验，测定试件的弯拉强度比和冻融弯拉破坏应变比，取每组试件试验结果的平均值，当三组试件的平均弯拉强度比和冻融弯拉破坏应变比都≥88％时，认为该大粒径沥青混凝土的稳定性良好。
实施例3
一种大粒径沥青混凝土制备方法，包括以下步骤：
A.骨料加工及筛分，按照粒径进行分级；将大粒径沥青混凝土中所需的骨料按照需要的不同规格进行初级筛分，之后进行高压水洗处理，最后对高压水洗处理后的骨料进行二次筛分处理，形成所需粒径的分级；参见图1-2，二次筛分处理时采用的筛分设备为圆筒状主体结构,1，圆筒状主体结构的上部设置有密封罩2，密封罩2上设置有开口向下的吹风系统3；圆筒状主体结构1的底部设置有圆形振动底盘4，圆形振动底盘4上均匀间隔设置有多个不同直径的同心凹槽，各凹槽内设置有不同高度的可伸缩围挡壁5，多个可伸缩围挡壁5的高度随着直径的增大而升高，所述筛分设备由统一的核心控制模块6进行控制，圆形振动底盘4的下部设置有收容多个可伸缩围挡壁5收缩时的收纳室7；
B.制备辅助料；所述辅助料包括以下重量份的成份：第一辅助料20-30、第二辅助料50-60、第三辅助料20-25、水泥3-6和矿粉3-6；制备时依次向混合容器中加入上述重量份的成份，以200-300r/min的转速搅拌15-20min，使其混合均匀；其中，第一辅助料由晶形蜡与柔性石墨复合而成，两者的重量份为晶形蜡50-60、柔性石墨10-15，第二辅助料包括建筑块状材料、PVC塑料和钢渣，三者的重量份为：建筑块状材料60-75、PVC塑料10-15、钢渣1-3，第三辅助料包括以下重量份的成份：二水硫酸钙10-15、菱沸石80-100、高岭石粉30-40、飞灰30-35、泡花碱溶液30-40、木质素磺酸铁铬盐2-3份、松香树脂0.5-0.8；
C.确定骨料、辅助料和沥青的配合比；按照目标配合比设计骨料、辅助料和沥青的初始配合比，然后进行配合比调整，并对骨料和辅助料进行马歇尔试验，确定基准值，最终确定骨料、辅助料和沥青的之间最佳的配合比；
D.制备沥青；所述沥青中包括以下重量份的成份：基质沥青30-40、沥青改性剂10-20、乙丙橡胶10-15、聚脂纤维10-15、红泥5-8、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物橡胶1-5、1,4-苯二胺1-5、偶联剂1-3，制备温度为165-170℃；
E.按照骨料、辅助料和沥青的配合比，将骨料和辅助料依次加入到沥青中，拌和均匀；
F.制备完成后，对大粒径沥青混凝土进行性能测试；将大粒径沥青混凝土制成试件，并分为三组，其中一组试件不浸水，第二组试件在常温水中浸泡3-5h，第三组试件在65-70℃水中浸泡3-5h；然后对三组试件分别进行弯曲试验，取每组试件试验结果的平均值。
在所述步骤A中，所述骨料的分级控制在3-5级，骨料的最大粒径范围60-63mm，所述骨料选用玄武岩；所述初级筛分、高压水洗处理和二次筛分处理所用的设备按照骨料生产流程依次联接，初级筛分所采用的设备为滚筒筛；高压水洗处理的设备主体结构、设置在主体结构内部的不同位置的多个高压水喷头和控制机构，经初级筛分的骨料进入到所述主体结构内，控制机构启动多个高压水喷头对其中的骨料从不同的位置和角度进行高压水洗，将粘连在一起的骨料冲散和清洗干净，有利于后续在二次筛分处理进行分级。
参见图1-2，对骨料进行二次筛分处理时，核心控制模块6升起多个可伸缩围挡壁5中高度最小的那个，骨料位于圆形振动底盘4上并位于该高度最小的可伸缩围挡壁5内，将其他可伸缩围挡壁5收缩至收纳室7内，收缩回的可伸缩围挡壁5的顶部与圆形振动底盘4的表面齐平；根据骨料特性和分级要求，通过核心控制模块6对吹风系统3的风量和风压进行调节，并启动圆形振动底盘4，骨料在圆形振动底盘4的振动作用下，受到吹风系统3的气流冲击，较小质量，即较小粒径的骨料被吹出高度最小的可伸缩围挡壁5之外，落在圆形振动底盘4上，停止振动和吹风后，将吹出高度最小的可伸缩围挡壁5之外的骨料收集作为第一级骨料；依次类推，升起第二高度的可伸缩围挡壁5，将其他可伸缩围挡壁5收缩至收纳室7内，调整吹风系统3的风量和风压，对剩余的骨料进行气流冲击并配合振动，将吹出第二高度的可伸缩围挡壁5之外的骨料收集作为第二级骨料；之后，按相同操作依次收集后续的分级骨料。这是利用了空气动力学理论和牛顿动能守恒理论，比重相同或相近，粒径相同或相近的骨料在同一方向受到相应气体推动力作用下，动能相同或相近，即骨料受力后移动的距离相同或相近，亦即不同粒径骨料受到相应的气体推力，移动的距离不同。
在所述步骤B中，所述第一辅助料的临界温度为42-48℃、临界热为(152-156)kJ/kg；所述第二辅助料中的建筑块状材料为砖块、玻璃或上述的混合，钢渣的规格为5-15mm。
在所述步骤B中，所述第二辅助料的制备方法为：将建筑块状材料、PVC塑料依次进行收集、分类加工和破碎造粒，并在其中加入钢渣，形成混合料；对混合料进行加热，温度升至使PVC塑料接近熔化状态，将接近熔化状态的PVC塑料包裹混合料，自然冷却后进行造粒即得；破碎造粒的粒径为35-40mm，自然冷却后造粒的粒径为22-26mm。
在所述步骤B中，所述第三辅助料的制备方法为：首先将所述重量份的二水硫酸钙、菱沸石、高岭石粉和飞灰以260-330r/min的转速搅拌10-15min，使其混合均匀；之后将所述重量份的泡花碱溶液、木质素磺酸铁铬盐和松香树脂混合均匀，静置15-20min，成为混合液；最后将混合均匀的二水硫酸钙、菱沸石、高岭石粉和飞灰加入到所述混合液中，彻底搅拌均匀，进行造粒，经自然干燥后即得。
在所述步骤C中，具体操作为：按照目标配合比设计骨料、辅助料和沥青的初始配合比，在确定初始配合比后，参照目标配合比进行初始配合比的调整，制作与骨料最大粒径相匹配的试模，根据马歇尔试件、劈裂抗拉试件的要求进行试验，并对常规马歇尔试件、劈裂抗拉试件进行试验，对比两试验结果，确定试验结果的基准值；计算所得骨料的沥青混凝土中沥青薄膜厚度，最终确定骨料、辅助料和沥青的之间最佳的配合比；
在所述步骤F中，性能测试的具体操作为：将大粒径沥青混凝土碾压成长600mm、宽400mm、厚120mm试件，在常温条件下放置24-30h；将试件切割成12块小试件，平均分为三组；其中一组试件不浸水，第二组试件在常温水中浸泡3-5h，第三组试件在冰水中浸泡1-2h，取出后在-10℃下冷冻24-30h，冷冻结束后立即放入65-70℃水中浸泡3-5h；然后对三组试件分别进行弯曲试验，测定试件的弯拉强度比和冻融弯拉破坏应变比，取每组试件试验结果的平均值，当三组试件的平均弯拉强度比和冻融弯拉破坏应变比都≥88％时，认为该大粒径沥青混凝土的稳定性良好。
为了进一步提高本发明的技术效果，该实施例中，在所述步骤D中，具体操作为：将基质沥青加热至165-168℃，添加沥青改性剂，搅拌20-25min，开动高速剪切机，转速5500-5600转/min，168-170℃下剪切15-20min，加入苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物橡胶和1,4-苯二胺，继续剪切15-18min，然后静置50-60min；之后再加热至165-168℃，将乙丙橡胶、聚脂纤维、红泥和偶联剂缓缓加入到加热好的沥青中，并边加入边搅拌，温度稳定在165-170℃，搅拌50-55min，得改性沥青；
所述基质沥青为AH-90重交通沥青。
本发明对沥青进行改性，生成耐高温、高强度的高粘度改性沥青，改性后的沥青与骨料形成的胶结料的粘结力大大提高，提高了对骨料的附着能力，使得改性后的沥青与本发明制成的骨料能更紧密的结合，提高了沥青混合料的抗拉强度和抗车辙性，使之不易开裂，提高其使用寿命。本发明使沥青混凝土路面易于压实，使沥青混凝土具有较好的高温性能。改变了路面结构的声阻抗，使得反射声通过地面发射后产生较大的相位差，增加了入射声的透声能力，降低了声源强度，降低了车辆行驶的噪声污染(具有降噪功能)，增加了路面的摩擦系数，提高了抗滑能力(具有防滑功能)，改善了路面的行车舒适性，降低交通事故率。
实施例4
一种大粒径沥青混凝土制备方法，包括以下步骤：
A.骨料加工及筛分，按照粒径进行分级；将大粒径沥青混凝土中所需的骨料按照需要的不同规格进行初级筛分，之后进行高压水洗处理，最后对高压水洗处理后的骨料进行二次筛分处理，形成所需粒径的分级；参见图1-2，二次筛分处理时采用的筛分设备为圆筒状主体结构,1，圆筒状主体结构的上部设置有密封罩2，密封罩2上设置有开口向下的吹风系统3；圆筒状主体结构1的底部设置有圆形振动底盘4，圆形振动底盘4上均匀间隔设置有多个不同直径的同心凹槽，各凹槽内设置有不同高度的可伸缩围挡壁5，多个可伸缩围挡壁5的高度随着直径的增大而升高，所述筛分设备由统一的核心控制模块6进行控制，圆形振动底盘4的下部设置有收容多个可伸缩围挡壁5收缩时的收纳室7；
B.制备辅助料；所述辅助料包括以下重量份的成份：第一辅助料20-30、第二辅助料50-60、第三辅助料20-25、水泥3-6和矿粉3-6；制备时依次向混合容器中加入上述重量份的成份，以200-300r/min的转速搅拌15-20min，使其混合均匀；其中，第一辅助料由晶形蜡与柔性石墨复合而成，两者的重量份为晶形蜡50-60、柔性石墨10-15，第二辅助料包括建筑块状材料、PVC塑料和钢渣，三者的重量份为：建筑块状材料60-75、PVC塑料10-15、钢渣1-3，第三辅助料包括以下重量份的成份：二水硫酸钙10-15、菱沸石80-100、高岭石粉30-40、飞灰30-35、泡花碱溶液30-40、木质素磺酸铁铬盐2-3份、松香树脂0.5-0.8；
C.确定骨料、辅助料和沥青的配合比；按照目标配合比设计骨料、辅助料和沥青的初始配合比，然后进行配合比调整，并对骨料和辅助料进行马歇尔试验，确定基准值，最终确定骨料、辅助料和沥青的之间最佳的配合比；
D.制备沥青；所述沥青中包括以下重量份的成份：基质沥青30-40、沥青改性剂10-20、乙丙橡胶10-15、聚脂纤维10-15、红泥5-8、苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物橡胶1-5、1,4-苯二胺1-5、偶联剂1-3，制备温度为165-170℃；
E.按照骨料、辅助料和沥青的配合比，将骨料和辅助料依次加入到沥青中，拌和均匀；
F.制备完成后，对大粒径沥青混凝土进行性能测试；将大粒径沥青混凝土制成试件，并分为三组，其中一组试件不浸水，第二组试件在常温水中浸泡3-5h，第三组试件在65-70℃水中浸泡3-5h；然后对三组试件分别进行弯曲试验，取每组试件试验结果的平均值。
在所述步骤A中，所述骨料的分级控制在3-5级，骨料的最大粒径范围60-63mm，所述骨料选用玄武岩；所述初级筛分、高压水洗处理和二次筛分处理所用的设备按照骨料生产流程依次联接，初级筛分所采用的设备为滚筒筛；高压水洗处理的设备主体结构、设置在主体结构内部的不同位置的多个高压水喷头和控制机构，经初级筛分的骨料进入到所述主体结构内，控制机构启动多个高压水喷头对其中的骨料从不同的位置和角度进行高压水洗，将粘连在一起的骨料冲散和清洗干净，有利于后续在二次筛分处理进行分级。
参见图1-2，对骨料进行二次筛分处理时，核心控制模块6升起多个可伸缩围挡壁5中高度最小的那个，骨料位于圆形振动底盘4上并位于该高度最小的可伸缩围挡壁5内，将其他可伸缩围挡壁5收缩至收纳室7内，收缩回的可伸缩围挡壁5的顶部与圆形振动底盘4的表面齐平；根据骨料特性和分级要求，通过核心控制模块6对吹风系统3的风量和风压进行调节，并启动圆形振动底盘4，骨料在圆形振动底盘4的振动作用下，受到吹风系统3的气流冲击，较小质量，即较小粒径的骨料被吹出高度最小的可伸缩围挡壁5之外，落在圆形振动底盘4上，停止振动和吹风后，将吹出高度最小的可伸缩围挡壁5之外的骨料收集作为第一级骨料；依次类推，升起第二高度的可伸缩围挡壁5，将其他可伸缩围挡壁5收缩至收纳室7内，调整吹风系统3的风量和风压，对剩余的骨料进行气流冲击并配合振动，将吹出第二高度的可伸缩围挡壁5之外的骨料收集作为第二级骨料；之后，按相同操作依次收集后续的分级骨料。这是利用了空气动力学理论和牛顿动能守恒理论，比重相同或相近，粒径相同或相近的骨料在同一方向受到相应气体推动力作用下，动能相同或相近，即骨料受力后移动的距离相同或相近，亦即不同粒径骨料受到相应的气体推力，移动的距离不同。
在所述步骤B中，所述第一辅助料的临界温度为42-48℃、临界热为(152-156)kJ/kg；所述第二辅助料中的建筑块状材料为砖块、玻璃或上述的混合，钢渣的规格为5-15mm。
在所述步骤B中，所述第二辅助料的制备方法为：将建筑块状材料、PVC塑料依次进行收集、分类加工和破碎造粒，并在其中加入钢渣，形成混合料；对混合料进行加热，温度升至使PVC塑料接近熔化状态，将接近熔化状态的PVC塑料包裹混合料，自然冷却后进行造粒即得；破碎造粒的粒径为35-40mm，自然冷却后造粒的粒径为22-26mm。
在所述步骤B中，所述第三辅助料的制备方法为：首先将所述重量份的二水硫酸钙、菱沸石、高岭石粉和飞灰以260-330r/min的转速搅拌10-15min，使其混合均匀；之后将所述重量份的泡花碱溶液、木质素磺酸铁铬盐和松香树脂混合均匀，静置15-20min，成为混合液；最后将混合均匀的二水硫酸钙、菱沸石、高岭石粉和飞灰加入到所述混合液中，彻底搅拌均匀，进行造粒，经自然干燥后即得。
在所述步骤C中，具体操作为：按照目标配合比设计骨料、辅助料和沥青的初始配合比，在确定初始配合比后，参照目标配合比进行初始配合比的调整，制作与骨料最大粒径相匹配的试模，根据马歇尔试件、劈裂抗拉试件的要求进行试验，并对常规马歇尔试件、劈裂抗拉试件进行试验，对比两试验结果，确定试验结果的基准值；计算所得骨料的沥青混凝土中沥青薄膜厚度，最终确定骨料、辅助料和沥青的之间最佳的配合比，为：75-80重量份、30-35重量份和10-15重量份；
在所述步骤F中，性能测试的具体操作为：将大粒径沥青混凝土碾压成长600mm、宽400mm、厚120mm试件，在常温条件下放置24-30h；将试件切割成12块小试件，平均分为三组；其中一组试件不浸水，第二组试件在常温水中浸泡3-5h，第三组试件在冰水中浸泡1-2h，取出后在-10℃下冷冻24-30h，冷冻结束后立即放入65-70℃水中浸泡3-5h；然后对三组试件分别进行弯曲试验，测定试件的弯拉强度比和冻融弯拉破坏应变比，取每组试件试验结果的平均值，当三组试件的平均弯拉强度比和冻融弯拉破坏应变比都≥88％时，认为该大粒径沥青混凝土的稳定性良好。
为了进一步提高本发明的技术效果，该实施例中，在所述步骤E中，具体操作为：将加入所述重量份的骨料加入到盛放加入所述重量份的沥青的搅拌装置中，搅拌器以200-260r/min的速度沿逆时针方向旋转搅拌5-10min；然后向其中加入所述重量份的辅助料，搅拌器以180-200r/min的速度沿顺时针方向旋转搅拌5-10min，自然冷却即得。
所述骨料和辅助料分别通过输送皮带输送至不同的计量装置中，通过计量装置进行精确计量；计量装置位于搅拌装置的斜上方，并与搅拌装置通过斜向管道连接，计量装置的侧方布置有3个料位监测点。在各计量装置旁边设置鼓风机和气压控制装置，启动鼓风机，并有气压控制装置控制鼓风机的风量大小，将骨料和辅助料通过斜向管道送入搅拌装置中，进行拌和，生产出合格的大粒径沥青混凝土。由斜向管道配合鼓风机和气压控制装置，能够实现骨料和辅助料能够均匀加入到搅拌容器中，以保证拌和效果。
该拌和方法提高了混合质量，提高了计量精度，同时也加快了混合速度，保证了摊铺质量，提高了大粒径沥青混凝土层的性能，从而提高路面的抗车辙及抗反射裂缝的性能，延长路面寿命。
在上述实施例中，大粒径沥青混凝土的性能参数参见下表。
项目 本发明
马歇尔稳定度(KN) 9.6-9.8
车辙动稳定度(次/mm) 6780-6800
冻融劈裂抗拉强度比(％) 95.5-96
渗水系数(mL/min) 2350-2380
摩擦系数(BPN) 88-90
噪音(dB) 低于普通沥青路面9.2-9.8dB
由上表可知，本发明的大粒径沥青混凝土相对于常规沥青混凝土材料来说，具备更好的综合效果。
此外，为了保证本发明的技术效果，可将上述实施例的技术方案进行合理组合。
由上述实施例可知，本发明制备工艺简单，效率高，易实施，制备的大粒径沥青混凝土具有多种综合性能，能够减轻沥青路面车辙、剪切破坏等病害，提高路面的使用性能，延长路面的使用寿命，降低工程造价，社会效益显著。
本发明能解决骨料难筛分的难题；对成品骨料表面的粉尘进行进一步清洁，可获得高质量的骨料；获得的骨料结构紧凑，实现节能减排，无粉尘生产作业，有利于环保，缩短工艺流程，降低成本，提高沥青混凝土的质量。
本发明制备的沥青混凝土可降低沥青混凝土路面的温度，具有降低路面温度功能，可预防沥青路面高温车辙变形与沥青老化，保证沥青路面质量，延长沥青路面使用寿命。
本发明的方法将目标配合比具体的量化和直观化，降低了损耗，提高了设备运转效率，通过特有的配合比优选方法得到各参数的最优配合比，所得的混凝土强度高，沥青用量低，且大颗粒的使用有效的提高了施工效率；解决了随着骨料增大配合比没有经验依靠无法优选的困难。
本发明的方法中使用了辅助料，可防止路面中沥青在高温时变软，因而不产生路面变形；在低温时可防止沥青的开裂，因而可提高沥青混凝土路面的稳定性，且能改善沥青混凝土的降噪、抗滑、耐磨性能。辅助料无毒、无害、原材料来源广泛、成本低、生产工艺简单。本发明使用钢渣可以变废为宝，而且可以节省石料资源，进一步增强了沥青混凝土的抗水损害能力。避免沥青混合料体系内形成厚度不一的沥青膜的同时，提升相应沥青混凝土的界面粘附性，进而有效降低相应交通路面原材料成本及加工能耗，能在减少环境污染的同时，实现固体废弃物的循环利用，有巨大的经济与环保效益。
本发明中采用的试件尺寸有利于实现弯曲强度试验的试件尺寸与疲劳试验的试件尺寸相统一，避免重复试验，有利于减少试验工作量，提高工作效率。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是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作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种大粒径沥青混凝土制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.骨料加工及筛分，按照粒径进行分级；将大粒径沥青混凝土中所需的骨料按照需要的不同规格进行初级筛分，之后进行高压水洗处理，最后对高压水洗处理后的骨料进行二次筛分处理，形成所需粒径的分级；二次筛分处理时采用的筛分设备为圆筒状主体结构(1)圆筒状主体结构的上部设置有密封罩(2)，密封罩(2)上设置有开口向下的吹风系统(3)；圆筒状主体结构(1)的底部设置有圆形振动底盘(4)，圆形振动底盘(4)上均匀间隔设置有多个不同直径的同心凹槽，各凹槽内设置有不同高度的可伸缩围挡壁(5)，多个可伸缩围挡壁(5)的高度随着直径的增大而升高，所述筛分设备由统一的核心控制模块(6)进行控制，圆形振动底盘(4)的下部设置有收容多个可伸缩围挡壁(5)收缩时的收纳室(7)；
B.制备辅助料；所述辅助料包括以下重量份的成份：第一辅助料20-30、第二辅助料50-60、第三辅助料20-25、水泥3-6和矿粉3-6；
第一辅助料由晶形蜡与柔性石墨复合而成，两者的重量份为晶形蜡50-60、柔性石墨10-15，第二辅助料包括建筑块状材料、PVC塑料和钢渣，三者的重量份为：建筑块状材料60-75、PVC塑料10-15、钢渣1-3，第三辅助料包括以下重量份的成份：二水硫酸钙10-15、菱沸石80-100、高岭石粉30-40、飞灰30-35、泡花碱溶液30-40、木质素磺酸铁铬盐2-3份、松香树脂0.5-0.8；所述第一辅助料的临界温度为42-48℃、临界热为(152-156)kJ/kg；所述第二辅助料中的建筑块状材料为砖块、玻璃或上述的混合，钢渣的规格为5-15mm；
所述第二辅助料的制备方法为：将建筑块状材料、PVC塑料依次进行收集、分类加工和破碎造粒，并在其中加入钢渣，形成混合料；对混合料进行加热，温度升至使PVC塑料接近熔化状态，将接近熔化状态的PVC塑料包裹混合料，自然冷却后进行造粒即得；
所述第三辅助料的制备方法为：首先将所述重量份的二水硫酸钙、菱沸石、高岭石粉和飞灰以260-330r/min的转速搅拌10-15min，使其混合均匀；之后将所述重量份的泡花碱溶液、木质素磺酸铁铬盐和松香树脂混合均匀，静置15-20min，成为混合液；最后将混合均匀的二水硫酸钙、菱沸石、高岭石粉和飞灰加入到所述混合液中，彻底搅拌均匀，进行造粒，经自然干燥后即得；
C.确定骨料、辅助料和沥青的配合比；设计初始配合比，进行马歇尔试验，确定基准值，最终确定最佳配合比；
D.制备沥青；具体操作为：将基质沥青加热至165-168℃，添加沥青改性剂，搅拌20-25min，开动高速剪切机，转速5500-5600转/min，168-170℃下剪切15-20min，加入苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物橡胶和1,4-苯二胺，继续剪切15-18min，然后静置50-60min；之后再加热至165-168℃，将乙丙橡胶、聚脂纤维、红泥和偶联剂缓缓加入到加热好的沥青中，并边加入边搅拌，温度稳定在165-170℃，搅拌50-55min，得改性沥青；所述基质沥青为AH-90重交通沥青；
E.按照骨料、辅助料和沥青的配合比，将骨料和辅助料依次加入到沥青中，拌和均匀；
F.制备完成后，对大粒径沥青混凝土进行性能测试。
2.根据权利要求1所述的大粒径沥青混凝土制备方法，其特征在于，在所述步骤A中，所述骨料的分级控制在3-5级，骨料的最大粒径范围60-63mm，所述骨料选用玄武岩。
3.根据权利要求2所述的大粒径沥青混凝土制备方法，其特征在于，在所述步骤C中，具体操作为：按照目标配合比设计骨料、辅助料和沥青的初始配合比，在确定初始配合比后，参照目标配合比进行初始配合比的调整，制作与骨料最大粒径相匹配的试模，根据马歇尔试件、劈裂抗拉试件的要求进行试验，并对常规马歇尔试件、劈裂抗拉试件进行试验，对比两试验结果，确定试验结果的基准值；计算所得骨料的沥青混凝土中沥青薄膜厚度，最终确定骨料、辅助料和沥青的之间最佳的配合比。
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