CN113277779A - 一种沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及道路建设领域，具体公开了一种沥青混合料及其制备方法。一种沥青混合料，其包含以下重量份的组分：碎石混合料65‑70份；矿粉4.2‑4.6份；沥青原料2‑8份；混纺纤维0.2‑0.4份；所述混纺纤维由包含以下质量比的原料混纺制成：木质纤维80‑85%；聚丙烯腈纤维7‑15%；聚酯纤维2‑8%；其制备方法为：先将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，并加入矿粉和混纺纤维，混合均匀得到基料；再将沥青原料加热后与基料混合搅拌，混合均匀后即可得到沥青混合料。本申请的沥青混合料具有优异的水稳定性能，且其所形成的沥青混凝土路面在应用过程中不易出现损坏。

Description

一种沥青混合料及其制备方法
技术领域
本申请涉及道路建设领域，更具体地说，它涉及一种沥青混合料及其制备方法。
背景技术
沥青混合料是将大小不同粒径的矿质骨料、填料，根据工程需要，按最佳级配原则组配，与适当的沥青材料搅拌均匀而成的混合物叫做沥青混合料，在市政道路领域应用广泛。
在公开号为CN112759301A的中国发明专利申请文件中公开了一种环保型温拌沥青混合料，所述沥青混合料各组分原料包括：以重量计，预处理沥青10-15份、集料80-90份、矿粉5-8份、硅灰2-8份、粉煤灰2-8份、改性温拌剂3-7份、第一添加料8-12份、第二添加料8-10份。第一添加料各组分原料包括：以重量计，丙烯酸40份、氢氧化钠15份、丙烯酰胺45份、聚乙二醇甲基丙烯酸8份、引发剂3份、交联剂2份、环己烷15份、分散剂5份。第二添加料各组分原料包括：以重量计，蒙脱土10份、硝酸铝12份、抗坏血酸2份、双氧水8份；改性温拌剂各组分原料包括：以重量计，温拌料8份、无机硅铝酸盐8份、改性沸石15份、表面活性剂6份、稳定剂3份、降粘剂3份、抗老化剂3份。
针对上述中的相关技术，发明人认为对沸石表面进行改性以提高沸石的吸水量，能够使得改性沸石与沥青等组分之间的粘附性得到改善，但多孔的沸石易使沥青混合料形成的铺装层中存有较多水分，在汽车车轮动态荷载的作用下，会不断产生动水压力及真空负压抽吸的反复循环作用，使沥青粘附性降低并逐渐丧失粘结力，进而导致沥青混合料出现掉粒、松散，形成沥青混凝土路面的坑槽、松散等损坏现象，因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
为了提高沥青混合料所形成路面的水稳定性，本申请提供一种沥青混合料及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种沥青混合料，采用如下的技术方案：
一种沥青混合料，其包含以下重量份的组分：
碎石混合料65-70份；
矿粉4.2-4.6份；
沥青原料2-8份；
混纺纤维0.2-0.4份；
所述混纺纤维由包含以下质量比的原料混纺制成：
木质纤维80-85％；
聚丙烯腈纤维7-15％；
聚酯纤维2-8％。
通过采用上述技术方案，由于采用木质纤维、聚丙烯腈纤维和聚酯纤维混纺，其在使用过程中，不仅可以吸附部分沥青，从而增大沥青用量，提高沥青饱和度，还使粘附在碎石混合料上的结构沥青膜变厚，降低了水对沥青胶浆的侵蚀破坏作用。同时，混纺纤维能够表现出优异的结构特性，在与其他各组分原料混合使用的过程中，其端部形成分叉结构，在沥青原料中能够很好的维持碎石混合料的嵌剂结构，使沥青混合料的水稳定性能大大提高，进而使沥青混合料所形成的沥青混凝土路面在应用过程中不易出现损坏。
优选的，所述混纺纤维由以下质量比的原料混纺制成：
木质纤维85％；
聚丙烯腈纤维12.5％；
聚酯纤维2.5％。
通过采用上述技术方案，选择上述质量比的木质纤维、聚丙烯腈纤维和聚酯纤维进行混纺得到的混纺纤维，其整体的结构稳定性好，且应用过程中能够对沥青混合料发挥出优异的水稳定提升作用，有利于维持沥青道路结构的稳定性，不易损坏。
优选的，所述混纺纤维的直径为15-20μm，长度为6-10mm，密度为1.36-1.4g/cm3。
通过采用上述技术方案，上述规格的混纺纤维，能够与其他各组分原料具有优异的结合性，整体分散性和填充性优异，进而能够发挥出优异的自身特性，得到品质优异的沥青混合料。
优选的，所述碎石混合料由规格为0-5mm、5-10mm、10-17mm的碎石料按质量比为1：(2.1-2.5)：(5.2-5.6)组成。
通过采用上述技术方案，采用上述规格的级配料，不仅能够保证沥青混合料的密实性，还能够与结合有混纺纤维的沥青原料之间形成多级嵌设结构，进而保证沥青混合料在应用过程中稳定性。
优选的，所述沥青混合料还加入有重量份数为1.2-1.7份的高炉矿渣。
通过采用上述技术方案，高炉矿渣是冶炼生铁时从高炉中排出的一种废渣，其合理的利用，不仅能够降低沥青混合料的成本，还有利于合理利用资源，节能环保。同时，高炉矿渣的耐水蚀性能好，应用过程中性能稳定，且因高炉矿渣表面特殊的结构特性，极易与混纺纤维表面粘附结合在一起，两者在使用过程中相互复配，进而能够发挥出更加优异的水稳定性能，以保证沥青混合料在应用过程中性能大大提高。
优选的，所述沥青混合料还加入有重量份数为0.7-1.5份的功能助剂，功能助剂由蒙脱土和玻璃粉组成，且蒙脱土和玻璃粉的重量比为1：(0.3-0.9)。
通过采用上述技术方案，蒙脱土具有较强的吸附能力，玻璃粉的化学性质稳定，两者混合作为功能助剂使用时，相互复配，均匀的分散在沥青原料中，并与混纺纤维共同作用，使沥青混合料固化成型后更加丰满致密，并且有较强的位阻能力，抗刮损、抗磨损性能优异，发挥出良好优异的耐水侵蚀性能，进而使沥青混合料所形成的沥青混凝土路面在应用过程中不易出现损坏。
优选的，所述功能助剂中，蒙脱土和玻璃粉的重量比为1：0.7。
通过采用上述技术方案，上述比例的蒙脱土和玻璃粉所组成的功能助剂能够发挥出优异的增效作用。
第二方面，本申请提供一种沥青混合料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备包含碎石混合料、矿粉、沥青原料和混纺纤维的原料；
(2)将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，并加入矿粉和混纺纤维，混合均匀得到基料；
(3)将沥青原料加热后与基料混合搅拌，混合均匀后即可得到沥青混合料。
通过采用上述技术方案，上述制备方法，能够使混纺纤维在与沥青原料混合前，其端部能够形成分叉结构，在沥青原料中能够很好的维持碎石混合料的嵌剂结构，且该方法整体操作过程简单，生产稳定，得到的产品品质优异，整体应用性好。
一种沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备包含碎石混合料、矿粉、沥青原料、高炉矿渣和混纺纤维的原料；
(2)将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，并加入矿粉、高炉矿渣和混纺纤维，混合均匀得到基料；
(3)将沥青原料加热后与基料混合搅拌，混合均匀后即可得到沥青混合料。
通过采用上述技术方案，高炉矿渣的加入能够使沥青混合料的性能进一步提升，且应用操作简单。
一种沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备包含碎石混合料、矿粉、沥青原料、功能助剂和混纺纤维的原料；
(2)将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，并加入矿粉、功能助剂和混纺纤维，混合均匀得到基料；
(3)将沥青原料加热后与基料混合搅拌，混合均匀后即可得到沥青混合料。
通过采用上述技术方案，在制备基料中，将功能助剂和混纺纤维混合，能够使功能助剂能够嵌设在混纺纤维的组织纤维中，进而能够对得到的沥青混合料发挥出优异的提升作用，得到水稳定品质更加优异的沥青混合料。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用混纺纤维，使其在与其他各组分原料混合使用的过程中，自身端部形成分叉结构，进而在沥青原料中能够很好的维持碎石混合料的嵌剂结构，使沥青混合料的水稳定性能大大提高，进而使沥青混合料所形成的沥青混凝土路面在应用过程中不易出现损坏；
2、由于本申请加入使用高炉矿渣，使高炉矿渣与混纺纤维表面粘附结合在一起，两者在使用过程中相互复配，进而能够发挥出更加优异的水稳定性能，以保证沥青混合料在应用过程中性能大大提高；
3、本申请加入由蒙脱土和玻璃粉组成的功能助剂，其在使用时相互复配，并与混纺纤维共同作用，使沥青混合料固化成型后更加丰满致密，并且有较强的位阻能力，发挥出良好优异的耐水侵蚀性能，进而使沥青混合料所形成的沥青混凝土路面在应用过程中不易出现损坏。
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。
实施例
实施例1
一种沥青混合料，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
(1)按配比准备包含碎石混合料、矿粉、沥青原料和混纺纤维的原料；
(2)将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在100℃，时间为5min，并加入矿粉和混纺纤维，混合均匀得到基料；
(3)将沥青原料加热至180℃后与基料混合搅拌，并加入瓷釉浆料，混合均匀后即可得到沥青混合料，并保持出料温度为170℃。
注：上述步骤中，沥青原料选用为70#沥青；碎石混合料由规格为0-5mm、5-10mm、10-17mm的碎石料按质量比为1：2.3：5.4组成；混纺纤维的直径为17.5μm，长度为8mm，密度为1.38g/cm3；混纺纤维由包含以下质量比的原料混纺制成：木质纤维82.5％；聚丙烯腈纤维11％；聚酯纤维6.5％。
实施例2-8
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-3中各组分及其重量份数(100kg)
组分 实施例1 实施例2 实施例3
碎石混合料 67.5 65 70
矿粉 4.4 4.2 4.6
沥青原料 2.5 2 3
混纺纤维 0.3 0.2 0.4
实施例4
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，混纺纤维由包含以下质量比的原料混纺制成：木质纤85％；聚丙烯腈纤维7％；聚酯纤维8％。
实施例5
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，混纺纤维由包含以下质量比的原料混纺制成：木质纤维80％；聚丙烯腈纤维15％；聚酯纤维5％。
实施例6
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，混纺纤维由包含以下质量比的原料混纺制成：木质纤维85％；聚丙烯腈纤维13％；聚酯纤维2％。
实施例7
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，混纺纤维由以下质量比的原料混纺制成：木质纤维85％；聚丙烯腈纤维12.5％；聚酯纤维2.5％。
实施例8
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，混纺纤维的直径为15μm，长度为10mm，密度为1.36g/cm3。
实施例9
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，混纺纤维的直径为20μm，长度为6mm，密度为1.4g/cm3。
实施例10
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，碎石混合料由规格为0-5mm、5-10mm、10-17mm的碎石料按质量比为1：2.1：5.2组成。
实施例11
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，碎石混合料由规格为0-5mm、5-10mm、10-17mm的碎石料按质量比为1：2.5：5.6组成。
实施例12
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中，将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在100℃，时间为5min，并加入矿粉、混纺纤维和1.45份的高炉矿渣，混合均匀得到基料。
实施例13
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中，将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在100℃，时间为5min，并加入矿粉、混纺纤维和1.2份的高炉矿渣，混合均匀得到基料。
实施例14
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中，将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在100℃，时间为5min，并加入矿粉、混纺纤维和1.7份的高炉矿渣，混合均匀得到基料。
实施例15
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中，将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在100℃，时间为5min，并加入矿粉、混纺纤维和1.1份的功能助剂，功能助剂由蒙脱土和玻璃粉按质量比为1：0.6组成，混合均匀得到基料。
实施例16
一种沥青混合料，与实施例15的不同之处在于，步骤(2)中，将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在100℃，时间为5min，并加入矿粉、混纺纤维和0.7份的功能助剂，功能助剂由蒙脱土和玻璃粉按质量比为1：0.6组成，混合均匀得到基料。
实施例17
一种沥青混合料，与实施例15的不同之处在于，步骤(2)中，将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在100℃，时间为5min，并加入矿粉、混纺纤维和1.5份的功能助剂，功能助剂由蒙脱土和玻璃粉按质量比为1：0.6组成，混合均匀得到基料。
实施例18
一种沥青混合料，与实施例15的不同之处在于，步骤(2)中，将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在100℃，时间为5min，并加入矿粉、混纺纤维和1.1份的功能助剂，功能助剂由蒙脱土和玻璃粉按质量比为1：0.3组成，混合均匀得到基料。
实施例19
一种沥青混合料，与实施例15的不同之处在于，步骤(2)中，将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在100℃，时间为5min，并加入矿粉、混纺纤维和1.1份的功能助剂，功能助剂由蒙脱土和玻璃粉按质量比为1：0.9组成，混合均匀得到基料。
实施例20
一种沥青混合料，与实施例15的不同之处在于，步骤(2)中，将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在100℃，时间为5min，并加入矿粉、混纺纤维和1.1份的功能助剂，功能助剂由蒙脱土和玻璃粉按质量比为1：0.7组成，混合均匀得到基料。
实施例21
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，混纺纤维由包含以下质量比的原料混纺制成：木质纤维80％；聚丙烯腈纤维15％；聚酯纤维2％；玄武岩纤维3％。
实施例22
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，混纺纤维由包含以下质量比的原料混纺制成：木质纤维80％；聚丙烯腈纤维15％；聚酯纤维2％；腈纶纤维3％。
对比例
对比例1
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，沥青混合料的原料中不含有混纺纤维。
对比例2
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，混纺纤维由包含以下质量比的原料混纺制成：木质纤维50％；聚丙烯腈纤维50％。
对比例3
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，混纺纤维由包含以下质量比的原料混纺制成：木质纤维50％；聚酯纤维50％。
对比例4
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，混纺纤维由包含以下质量比的原料混纺制成：聚丙烯腈纤维50％；聚酯纤维50％。
对比例5
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，混纺纤维等质量替换为木质纤维。
对比例6
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，混纺纤维等质量替换为聚丙烯腈纤维。
对比例7
一种沥青混合料，与实施例1的不同之处在于，混纺纤维等质量替换为聚酯纤维。
对比例8
一种沥青混合料，与实施例15的不同之处在于，步骤(2)中，将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在100℃，时间为5min，并加入矿粉、混纺纤维和1.1份的功能助剂，功能助剂为蒙脱土，混合均匀得到基料。
对比例9
一种沥青混合料，与实施例15的不同之处在于，步骤(2)中，将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，温度控制在100℃，时间为5min，并加入矿粉、混纺纤维和1.1份的功能助剂，功能助剂为玻璃粉，混合均匀得到基料。
性能检测试验试验样品：采用实施例1-22中获得的沥青混合料作为试验样品1-22，采用对比例1-9中获得的沥青混合料作为对照样品1-9。
试验方法：将试验样品1-22和对照样品1-9分别按照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0703-2011的方法制作300cm×300cm×40mm的沥青混合料试验块，将各沥青混合料试验块在60℃恒温水箱中浸泡48h，然后取出用装载好物品且重为3吨的汽车对各沥青混合料试验块进行往复碾压，直至沥青混合料试验块的表面出现掉粒，记录汽车碾压的次数；将试验样品1-22和对照样品1-9分别按照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0703-2011的方法制作10cm×10cm×4cm的标准试块，然后用WEW-300KN屏显式液压万能试验机测量各标准试块的抗压强度(Mpa)，精确至0.01，对应记录在表2中。
表2试验样品1-22和对照样品1-9的测试结果
Figure BDA0003146018170000081
Figure BDA0003146018170000091
Figure BDA0003146018170000101
结合实施例1和对比例1-7并结合表2可以看出，木质纤维、聚丙烯腈纤维和聚酯纤维混纺而得到的混纺纤维，其在沥青混合料的应用中，能够使沥青混合料的水稳定性能大大提高，且形成的沥青混凝土路面在应用过程中不易出现损坏，具有优异的抗压强度。而将木质纤维、聚丙烯腈纤维和聚酯纤维中的任意两种或一种使用时，则远没有三者共同使用的效果优异，说明木质纤维、聚丙烯腈纤维和聚酯纤维混纺后具有协同配合作用。
结合实施例12-13并结合表2可以看出，高炉矿渣的加入使用，进一步提高了沥青混合料的水稳定性能和抗压强度，这是由于高炉矿渣会与混纺纤维表面粘附结合在一起，起到良好的粘接和耐水性能。
结合实施例15-20并结合表2可以看出，入由蒙脱土和玻璃粉组成的功能助剂，使沥青混合料固化成型后更加丰满致密，并且有较强的位阻能力，发挥出良好优异的耐水侵蚀性能，进而使沥青混合料所形成的沥青混凝土路面在应用过程中不易出现损坏。进而结合对比例8-9并结合表2可以看出，单一将蒙脱土或玻璃粉作为功能助剂使用时，提升效果远不要及二者共同使用的效果优异，说明蒙脱土和玻璃粉相互之间其能够起到良好的复配增效作用。
本具体实施例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 (10)

1.一种沥青混合料，其特征在于，其包含以下重量份的组分：
碎石混合料 65-70份；
矿粉 4.2-4.6份；
沥青原料 2-8份；
混纺纤维 0.2-0.4份；
所述混纺纤维由包含以下质量比的原料混纺制成：
木质纤维 80-85%；
聚丙烯腈纤维 7-15%；
聚酯纤维 2-8%。
2.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于：所述混纺纤维由以下质量比的原料混纺制成：
木质纤维 85%；
聚丙烯腈纤维 12.5%；
聚酯纤维 2.5%。
3.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于：所述混纺纤维的直径为15-20μm，长度为6-10mm，密度为1.36-1.4g/cm3。
4.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于：所述碎石混合料由规格为0-5mm、5-10mm、10-17mm的碎石料按质量比为1：（2.1-2.5）：（5.2-5.6）组成。
5.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于：所述沥青混合料还加入有重量份数为1.2-1.7份的高炉矿渣。
6.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于：所述沥青混合料还加入有重量份数为0.7-1.5份的功能助剂，功能助剂由蒙脱土和玻璃粉组成，且蒙脱土和玻璃粉的重量比为1：（0.3-0.9）。
7.根据权利要求6所述的沥青混合料，其特征在于：所述功能助剂中，蒙脱土和玻璃粉的重量比为1：0.7。
8.权利要求1-4任一所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按配比准备包含碎石混合料、矿粉、沥青原料和混纺纤维的原料；
（2）将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，并加入矿粉和混纺纤维，混合均匀得到基料；
（3）将沥青原料加热后与基料混合搅拌，混合均匀后即可得到沥青混合料。
9.权利要求5所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按配比准备包含碎石混合料、矿粉、沥青原料、高炉矿渣和混纺纤维的原料；
（2）将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，并加入矿粉、高炉矿渣和混纺纤维，混合均匀得到基料；
（3）将沥青原料加热后与基料混合搅拌，混合均匀后即可得到沥青混合料。
10.权利要求6-7任一所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按配比准备包含碎石混合料、矿粉、沥青原料、功能助剂和混纺纤维的原料；
（2）将碎石混合料在烘干桶内进行搅拌烘干，并加入矿粉、功能助剂和混纺纤维，混合均匀得到基料；
（3）将沥青原料加热后与基料混合搅拌，混合均匀后即可得到沥青混合料。
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