CN114409311B - 一种高性能沥青混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能沥青混凝土及其制备方法，所述高性能沥青混凝土，包括以下重量百分数的组分：沥青4‑6％、强化剂0.5‑1.2％、矿粉5‑10％和酸性骨料余量，所述强化剂由粘弹体防腐膏、抗剥落剂、钢渣粉和粉煤灰组成。本发明利用酸性骨料代替碱性骨料制备得到高性能沥青混凝土，该高性能沥青混凝土的水稳定性好，更适合在水利工程项目中应用，解决了目前碱性骨料材料短缺的问题具有重要的意义。

Description

一种高性能沥青混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于沥青混凝土技术领域，具体涉及一种高性能沥青混凝土及其制备方法。
背景技术
沥青混凝土俗称沥青砼，人工选配具有一定级配组成的矿料，碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等，与一定比例的路用沥青材料，在严格控制条件下拌制而成的混合料。密实的沥青混凝土是一种防渗和变形能力良好的材料，且由于其施工便捷，目前越来越多的作为防渗体应用于水工建筑。
CN101376578A公开了一种水工沥青混凝土，它包括粗骨料、细骨料、沥青胶结料，其特征在于，细骨料由碱性细骨料和酸性细骨料组成。本发明减少了碱性细骨料的用量，节约了成本，降低了工程造价，适合作为水力水电工程中土石坝建造中防渗墙材料使用。
CN112159156A公开了—种酸性骨料沥青混疑土及其制备方法，包括如下百分比物料的组成：沥青7.2-8.0％；酸性骨料80-90％；矿粉2-4％；抗剥落剂0.3-1.5％；铁尾矿母料8.0-12％；酸性骨料为花岗岩或片麻岩等酸性骨料，骨料粒径为20mm以内。该发明通过采用酸性骨料与沥青拌合，在沥青中添加抗剥落剂后，酸性骨料和沥青之间形成了良好稳定的胶质网，对沥青混凝土的结构强度具有良好的提高效果，使沥青混凝士的马歇尔稳定度大大提高，沥青添加抗剥落剂后，与酸性骨料的粘附性大大加强，沥青混凝土的耐久性等提高。
目前，沥青混凝土大多采用碱性骨料进行拌合，碱性骨料与酸性沥青在拌和过程中,两者发生化学反应,形成了不溶于水的化合物，抗水剥离性能好，因此，应用于沥青混凝土心墙中的碱性骨料大多为灰岩，而花岗岩、砂岩、石英岩等酸性岩石虽然坚硬、耐磨性强，能发挥骨料之间的嵌挤作用，但其与沥青的粘附性差，容易在水的作用下造成沥青膜的剥离。为改善酸性骨料本身存在的弱点，在酸性骨料沥青混凝土心墙的施工中，往往会通过加入抗剥落剂对沥青进行处理来改善其黏附力，保证其防渗质量，但由于抗剥落剂添加不均匀导致其粘附性能差，影响心墙的质量。因此，酸性骨料在工程的使用受到了限制。开发一种利用酸性骨料代替碱性骨料的高性能沥青混凝土及其制备方法，解决目前碱性骨料材料短缺的问题具有重要的意义。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高性能的沥青混凝土及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种高性能沥青混凝土，包括以下重量百分数的组分：沥青4-6％、强化剂0.5-1.2％、矿粉5-10％和酸性骨料余量。
优选地，所述沥青为70号水工专用沥青。
优选地，所述酸性骨料的粒径不大于19mm。进一步优选地，所述酸性骨料的级配为：19-10mm、10-5mm、5-2.5mm和2.5-0.075mm。
优选地，所述矿粉为粒径小于0.075mm的石灰岩粉。
优选地，所述强化剂由粘弹体防腐膏、抗剥落剂、钢渣粉和粉煤灰组成。
进一步优选地，所述强化剂，由以下重量份的组分组成：粘弹体防腐膏10-20份、抗剥落剂5-10份、钢渣粉10-20份和粉煤灰50-60份。
以上技术方案均能实现本发明的技术效果，但在一些优选的实施例中可以取得更佳的技术效果。
如在一些优选的技术方案中，增强剂中粘弹体防腐膏、抗剥离剂、钢渣粉和粉煤灰的质量比为15：6：15：55。
本发明还提供了上述高性能沥青混凝土，包括以下步骤：
(1)将配方量的酸性骨料和矿粉拌合，得到混合物料；
(2)将配方量的沥青熔化、脱水，得到沥青液；
(3)向步骤(2)得到的沥青液中分次加入配方量的强化剂拌合均匀，得到拌合料；
(4)将步骤(3)得到的拌合料喷洒与步骤(1)得到的混合物料中，拌合均匀，得到所述高性能沥青混凝土。
优选地，步骤(2)中所述沥青熔化时以导热油为介质。
优选地，步骤(2)中所述沥青脱水的温度为110-130℃。
优选地，步骤(2)中所述沥青液的含水率为3-8‰。
优选地，步骤(3)所述拌合料的温度为150-170℃。
本发明还提供了上述的沥青混凝土在沥青混凝土心墙中的应用。
本发明还提供了一种沥青混凝土心墙的施工方法，采用上述的沥青混凝土进行施工。
本发明的有益中所效果为：
(1)本发明利用酸性骨料代替碱性骨料制备得到高性能沥青混凝土，解决目前碱性骨料材料短缺的问题具有重要的意义。
(2)本发明的强化剂由粘弹体防腐膏、抗剥落剂、钢渣粉和粉煤灰组成，利用钢渣粉和粉煤灰的加入在改善沥青和酸性骨料剥落性能的同时，可以提高沥青混凝土的力学性能。粘弹体防腐膏材料是一种新型的胶粘专用材料，其化学结构是典型的饱和线形聚合物，不含双键，称为永不固化的聚合物，具有良好的耐化学腐蚀性，发明人意外的发现，粘弹体防腐膏的加入可以显著提高沥青混凝土的水稳定性。
具体实施方式
以下结合特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
本发明对所采用原料的来源不作限定，如无特殊说明，本发明所采用的原料均为本技术领域普通市售品，其中，粘弹体防腐膏购自长园长通新材料股份有限公司，所述抗剥落剂为非胺类化合物，购自衡水泽润润滑油有限公司，货号为LY沥青抗剥落剂，所述沥青为70号水工专用沥青，所述酸性骨料为砂岩加工而成，其级配为：19-10mm、10-5mm、5-2.5mm和2.5-0.075mm，所述矿粉为粒径小于0.075mm的石灰岩粉。沥青拌合设备采用DHB40型沥青混凝土拌和站。
实施例1一种高性能沥青混凝土及其制备方法
一种高性能沥青混凝土，包括以下重量百分数的组分：沥青4％、强化剂5％、矿粉10％和酸性骨料85.5％。
其中，所述强化剂，由以下重量份的组分组成：粘弹体防腐膏20份、抗剥落剂10份、钢渣粉10份和粉煤灰55份。
上述高性能沥青混凝土，包括以下步骤：
(1)将配方量的酸性骨料和矿粉拌合，得到混合物料；
(2)将配方量的沥青熔化、脱水，得到沥青液；
沥青熔化时以导热油为介质，确保加热均匀，防止沥青老化；沥青脱水时控制脱水温度为控制在110-130℃，配有打泡和脱水装置，使水分汽化溢出，防止热沥青溢沸，脱水后的沥青液的含水率为3‰即可。
(3)向步骤(2)得到的沥青液中分次加入配方量的强化剂拌合均匀，得到拌合料；
拌合过程中控制拌合的温度为150-170℃。
(4)将步骤(3)得到的拌合料喷洒与步骤(1)得到的混合物料中，拌合40-60s，得到所述高性能沥青混凝土。
实施例2一种高性能沥青混凝土及其制备方法
一种高性能沥青混凝土，包括以下重量百分数的组分：沥青6％、强化剂1.2％、矿粉5％和酸性骨料87.8％。
其中，所述强化剂，由以下重量份的组分组成：粘弹体防腐膏10份、抗剥落剂5份、钢渣粉20份和粉煤灰50份。
上述高性能沥青混凝土的制备方法同实施例1，不同在于，脱水后的沥青液的含水率为6‰。
实施例3一种高性能沥青混凝土及其制备方法
一种高性能沥青混凝土，包括以下重量百分数的组分：沥青5％、强化剂0.8％、矿粉6％和酸性骨料88.2％。
其中，所述强化剂，由以下重量份的组分组成：粘弹体防腐膏15份、抗剥落剂6份、钢渣粉15份和粉煤灰55份。
上述高性能沥青混凝土的制备方法同实施例1，不同在于，脱水后的沥青液的含水率为8‰。
实施例4一种高性能沥青混凝土及其制备方法
一种高性能沥青混凝土，包括以下重量百分数的组分：沥青5％、强化剂1.0％、矿粉8％和酸性骨料86％。
其中，所述强化剂，由以下重量份的组分组成：粘弹体防腐膏13份、抗剥落剂8份、钢渣粉18份和粉煤灰52份。
上述高性能沥青混凝土的制备方法同实施例3。
对比例1一种高性能沥青混凝土及其制备方法
本对比例与实施例3的区别在于，强化剂中不含粘弹体防腐膏。
对比例2一种高性能沥青混凝土及其制备方法
本对比例与实施例3的区别在于，所述强化剂，由以下重量份的组分组成：粘弹体防腐膏25份、抗剥落剂3份、钢渣粉25份和粉煤灰45份。
对比例3一种高性能沥青混凝土及其制备方法
本对比例与实施例3的区别在于，所述强化剂，由以下重量份的组分组成：粘弹体防腐膏8份、抗剥落剂12份、钢渣粉10份和粉煤灰50份。
高性能沥青混凝土性能评价
1、剥落稳定性评价
分别按实施例和对比例中的配比，将沥青和增强剂混合，于170℃下放置0天和7天后，取出分别于酸性骨料、矿粉混合制成，制成尺寸为200mm*40mm*40mm的沥青混凝土试件，将试件置于10℃水中恒温3h，试验加载速率为1.0mm/min，计算机直接采集试验数据。依据规范中相应的试验方法对拉伸强度进行处理计算，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003494865200000061
由上表可知，本发明的增强剂于沥青经14天高温混合存储后，其制备的样品的抗拉强度虽然有一定下降，但下降幅度低于8％，表明本发明的增强剂的稳定性较好。
2、水稳定性评价
水稳定性试验需要制备直径和高度均为100±2mm的试件,将1组试件在60℃的水中浸泡48h,另1组试件在20℃的空气中恒温48h,将2组试件进行单轴抗压强度试验,两者比值即为水稳定性系数，系数大于0.9，则符合规范要求。结果如表2所示。
表2
空气中抗压强度/Mpa 浸水后抗压强度/Mpa 水稳定系数
实施例1 1.76 1.61 0.91
实施例2 1.68 1.55 0.92
实施例3 1.88 1.75 0.93
实施例4 1.72 1.58 0.92
对比例1 1.75 1.55 0.88
对比例2 1.60 1.43 0.89
对比例3 1.79 1.56 0.87
由上表可知，本发明的沥青混凝土空气中抗压强度为1.68-1.88Mpa，经过高温浸泡后强度损失不大，水稳定系数均大于0.90，抗压强度高且水稳定性好。而对比例1-3，当改变强化剂的组分的用量不在本发明保护的范围内，空气中抗压强度略有降低，但其高温浸泡后强度损失较大，水稳定系数小于0.9，水稳定性差。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.一种沥青混凝土，其特征在于，包括以下重量百分数的组分：沥青4-6％、强化剂0.5-1.2％、矿粉5-10％和酸性骨料余量；
所述沥青为70号水工专用沥青；
所述强化剂，由以下重量份的组分组成：粘弹体防腐膏10-20份、抗剥落剂5-10份、钢渣粉10-20份和粉煤灰50-60份；其中，所述粘弹体防腐膏购自长园长通新材料股份有限公司；
所述矿粉为粒径小于0.075mm的石灰岩粉；
所述酸性骨料的级配为：19-10mm、10-5mm、5-2.5mm和2.5-0.075mm。
2.根据权利要求1所述的沥青混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将配方量的酸性骨料和矿粉拌合，得到混合物料；
(2)将配方量的沥青熔化、脱水，得到沥青液；
(3)向步骤(2)得到的沥青液中分次加入配方量的强化剂拌合均匀，得到拌合料；
(4)将步骤(3)得到的拌合料喷洒与步骤(1)得到的混合物料中，拌合均匀，得到所述高性能沥青混凝土。
3.根据权利要求1所述的沥青混凝土或权利要求2所述制备方法制备的沥青混凝土在沥青混凝土心墙中的应用。
4.一种沥青混凝土心墙的施工方法，其特征在于，采用权利要求1所述的沥青混凝土或权利要求2所述制备方法制备的沥青混凝土进行施工。
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