CN114835439B - 一种环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层及其制备方法 - Google Patents

一种环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层及其制备方法，由93.9～96.9％集料、2.9～5.65％环氧沥青和0.2～0.5％聚酯纤维组成；其中，集料包括68～76％粗集料、21～30％细集料、2～3％矿粉；粗集料中，改性防水钢渣为55‑65％，玄武岩为35‑45％；所述细集料为石灰岩；所述矿粉采用石灰岩磨细得到的矿粉；改性防水钢渣由有机硅防水剂对碱性钢渣改性处理获得；聚酯纤维为聚对苯二甲酸乙二酯纤维；环氧沥青由环氧树脂、固化剂和基质沥青制备而成。

Description

一种环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层及其制备方法
技术领域
本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层及其制备方法。
背景技术
近年来，我国交通领域发展迅速，国内交通量的大幅度增长，道路等级的普遍提升，对公路建设的要求也更加严格。沥青路面超薄磨耗层作为一种新型路面养护工艺，不仅可以应用于高等级沥青路面的养护，又可用于新建路面的抗滑层，在公路、桥梁的路面铺装方面的应用愈发广泛。传统超薄磨耗层中的粗集料采用质地坚硬，表面粗糙，膨胀率低，形状接近立方体的破碎石料，一般为玄武岩等基性或强基性的天然石料，开采成本大且破坏自然环境。钢渣是炼钢过程中产生的副产物，占粗钢量的15％-20％，随着我国钢铁行业的迅速发展，产生的废弃钢渣量逐渐增多。由于钢渣没用得到合理的利用，钢渣占据了大量的国土资源，对环境造成了十分严重的危害。但是，钢渣也具有多孔、碱性、密度大、形状良好、力学性能优良的性质。使用钢渣代替传统天然石料不仅成本低，还能改善自然环境、实现交通领域绿色发展。但与此同时，钢渣孔隙比大、吸水率高，且含有f-CaO，在与水反应后会发生膨胀现象，所以一般只用于低等级沥青路面上面层或者下面层，不适用于铺筑高等级路面的超薄磨耗层，阻碍了钢渣固废在交通领域的再利用水平发展，造成了一定的经济损失。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种耐磨耗、强度高的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层，对废弃钢渣合理利用、促进交通领域绿色发展、解决资源短缺问题、降低生产成本、提升经济效益具有十分重大的意义。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层，由如下按质量百分比的组分组成：
集料93.9～96.9％；
环氧沥青2.9～5.65％；
聚酯纤维0.2～0.5％；
其中，所述的集料如下按质量百分比的组分：
粗集料68～76％，其中，改性防水钢渣为55-65％，玄武岩为35-45％；
细集料21～30％；所述细集料为石灰岩；
矿粉2～3％；所述矿粉采用石灰岩磨细得到的矿粉。
具体地，粗集料、细集料、矿粉构成的集料级配如下：
Figure BDA0003676639290000021
其中，粗集料和细集料的分界筛孔为2.36mm。
优选地，所述的改性防水钢渣由有机硅防水剂对碱性钢渣改性处理获得；其中，所述有机硅防水剂由丙烯酸硅树脂与甲苯溶液1：1混合，再加入所述混合液质量比4％的消泡剂制配而成，覆盖在碱性钢渣表面形成致密的涂层，起到隔水作用，减轻钢渣改性环氧沥青混合料的体积膨胀问题。
优选地，所述聚酯纤维为聚对苯二甲酸乙二酯纤维，平均长度为4-8mm，平均直径为15-25μm。
优选地，所述环氧沥青由环氧树脂、固化剂和基质沥青合成，利用环氧树脂在沥青中交联形成的网络结构提升环氧沥青混合料力学强度和高温稳定性，提高钢渣改性环氧沥青超薄磨耗层的强度和使用寿命。
进一步地，本发明还提供所述环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的制备方法，包括如下步骤：
(1)钢渣改性处理，得到改性防水钢渣；
(2)将改性防水钢渣与玄武岩拌合制成粗集料；
(3)制备环氧沥青：由环氧树脂、固化剂、基质沥青组成；将固化剂加入基质沥青中，在75-85℃下搅拌5min，形成共混物，再加入环氧树脂，继续搅拌5min得到环氧沥青；
(4)将环氧沥青升温至165-175℃；
(5)将粗集料、细集料和聚酯纤维按比例混合，并升温至180-190℃，然后与环氧沥青混合，拌合20-30分钟后加入矿粉，再继续拌合10-20分钟，得到环氧沥青钢渣混合料；
(6)将步骤(5)得到的环氧沥青钢渣混合料摊铺在喷有粘层油的沥青路面上面层上，压实后经养护即得。
其中，步骤(1)中，所述钢渣改性处理包括如下步骤：
S1：用水清洗钢渣表面异物；
S2：将钢渣完全浸泡在有机硅防水剂中，不断搅拌钢渣2-5min，将钢渣表面孔隙内空气排除；
S3：取出钢渣，过滤掉钢渣表面有机硅防水剂，在室温下固化2-5h。
优选的，步骤(3)中，环氧沥青组成材料包括质量百分数为40％-50％的环氧树脂和6％-7.5％的固化剂，余量为基质沥青。
优选地，步骤(5)中，所述环氧沥青钢渣混合料的出厂温度控制在170-180℃。
优选地，步骤(6)中，所述环氧沥青钢渣混合料的摊铺温度控制在140-150℃，初始碾压温度不低于140℃。
优选地，步骤(6)中，所述环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的厚度为20mm。
有益效果：
(1)抗滑性能好：因钢渣内部含有的铁、锰等矿物，使得钢渣粗集料的压碎值和磨耗值低于普通石灰岩粗集料，使沥青路面的抗滑性能显著提高；
(2)减少病害发生：钢渣集料的表面多孔，呈现碱性，使得钢渣集料与沥青的粘附性好，有效减少道路病害的发生频率；同时环氧沥青较普通沥青刚度大、韧性强、拉伸强度大，会有效减少路面裂缝、坑槽等病害；
(3)高温稳定性好：环氧树脂在固化后会在沥青内交联形成稳定的网络结构，有效的提高环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的高温稳定性能；此外聚对苯二甲酸乙二酯纤维与沥青具有很强的吸附性，且不缠绕，可以吸附过多的自由沥青，使沥青的粘稠度和粘聚力增大，同时由于纵横交错的加筋和桥接作用，降低了沥青的流动性能，进一步提升了高温稳定性，更满足高等级路面的抗车辙需求；
(4)解决了钢渣混合料的体积膨胀问题：使用有机硅防水剂对钢渣进行改性，覆盖在碱性钢渣表面形成致密的涂层，起到隔水作用，减轻环氧沥青钢渣混合料的体积膨胀问题，满足高等级路面超薄磨耗层的材料要求；
(5)水稳定性强：掺入聚对苯二甲酸乙二酯纤维使沥青膜增厚，再加上纤维的吸附作用使沥青的粘滞度变大，提高了沥青与集料的粘结作用力，加强了环氧沥青钢渣混合料中沥青与集料形成的界面膜抵抗水分剥离作用的能力，从而提高了环氧沥青钢渣混合料的水稳定性；
(6)本发明方案推动交通领域可持续绿色发展：合理利用了钢渣这种工业固废资源，对固废高值资源化具有积极推动作用，对废弃钢渣合理利用、促进交通领域绿色发展、解决资源短缺问题、降低生产成本、提升经济效益具有十分重大的意义。
(7)本发明的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层解决了钢渣膨胀、水稳定性不足的问题，满足高等级路面超薄磨耗层技术水平要求；且抗滑性能、耐磨耗性能、高温稳定性能较传统超薄磨耗层更为优越，有效减少了道路病害的发生频率，延长沥青路面使用寿命。使钢渣在超薄磨耗层领域进一步代替传统石料，降低生产成本，推动废弃钢渣合理利用，促进交通领域绿色发展。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。
实施例1
集料100份。其中细集料为石灰岩，规格为0-3mm，共30份；粗集料为改性防水钢渣和玄武岩，规格为5-10mm，共68份，其中改性防水钢渣为40.8份，玄武岩为27.2份；矿粉规格为0-0.6mm，共2份。集料中各项性能检测结果见表1-表4。
表1钢渣和玄武岩粗集料试验结果
Figure BDA0003676639290000041
Figure BDA0003676639290000051
表2钢渣集料的化学成分
成分 CaO SiO2 Al2O3 MnO MgO FeO 其他
质量比％ 48.56 13.28 8.53 4.35 8.93 13.35 3
表3石灰岩细集料实验结果
检测项目 单位 标准要求 试验结果
表观相对密度 -- ≥2.5 2.658
坚固性 ％ ≤12(大于0.3mm部分) 9.4
含泥量 ％ ≤3(小于0.075mm的含量) 1.4
砂当量 ％ ≥60 70
亚甲蓝值 g/kg ≤25 16.8
棱角性(流动时间) S ≥30 35
表4矿粉性能试验结果
Figure BDA0003676639290000052
有机硅防水剂：将丙烯酸硅树脂与甲苯溶液按1：1的比例混合并在60-70℃下搅拌1min，冷却后加入4wt％(在混合溶液中的质量比)消泡剂制成有机硅防水剂，其技术指标见表5。
表5有机硅防水剂技术指标
项目 固含量 干燥时间 凝结时间
有机硅防水剂 ≥50％ ≤1h/25℃ ≤1.5h/200℃
聚对苯二甲酸乙二酯纤维：0.3144份，其技术要求如表6。
表6聚对苯二甲酸乙二酯纤维技术要求
Figure BDA0003676639290000061
环氧沥青：由43.48％的环氧树脂、6.52％的固化剂和50％的基质沥青合成，共4.8份。其中环氧沥青为E51双酚A环氧树脂，固化剂为芳香胺类固化剂，基质沥青为70#石油沥青。制备的环氧沥青性能如表7。
表7环氧沥青各项性能表
检测项目 单位 试验结果
动力黏度(60℃) Pa·s 60000
环氧当量 - 196
密度(23℃) g·cm<sup>3</sup> 1.65
软化点(TR&B) ℃ 88
针入度(25℃，100g，5g) 0.1mm 47.4
矿料级配见表8：
表8实施例1矿料级配表
筛孔(mm) 13.2 9.5 6.3 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
通过率(％) 100 89.9 39.5 33.7 27.6 18.4 13.7 10.5 7.5 5.8
该环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将丙烯酸硅树脂与甲苯溶液按1：1的比例混合并在60-70℃下搅拌1min，冷却后加入4wt％(在混合溶液中的质量比)消泡剂制成有机硅防水剂；
步骤二，钢渣改性处理：(1)用水清洗钢渣表面异物；(2)将钢渣完全浸泡在有机硅防水剂中，不断搅拌钢渣2-5min，将钢渣表面孔隙内空气排除；(3)取出钢渣，过滤掉钢渣表面有机硅防水剂，在室温下固化2-5h；
步骤三，将改性钢渣与玄武岩拌合制成粗集料；
步骤四，制备环氧沥青：将芳香胺类固化剂加入基质沥青中，在75-85℃下搅拌5min，形成共混物，再加入E51双酚A环氧树脂，继续搅拌5min得到环氧沥青。
步骤五，控制环氧沥青温度至165-175℃；
步骤六，将粗集料、细集料和聚对苯二甲酸乙二酯纤维按比例混合成矿料并控制温度至180-190℃，运输至沥青混合料拌合设备，将所述环氧沥青和所述矿料进行温拌，控制拌合温度为170-180℃，拌合20-30分钟后加入矿粉，再继续拌合10-20分钟，得到环氧沥青钢渣混合料；所述环氧沥青钢渣混合料的出厂温度控制在170-180℃；
步骤七，将所述环氧沥青钢渣混合料在140-150℃摊铺在喷有粘层油的沥青路面上面层上，然后进行碾压，初始碾压温度不应低于140℃，铺筑厚度为20mm；冷却至常温即得到环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层，其各项性能指标见表9。
表9实施例1环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层各项性能指标
项目 单位 试验结果 试验标准
浸水马歇尔残留稳定度 ％ 96.8 JTG E20-2011
冻融劈裂强度比 ％ 95.5 JTG E20-2011
动稳定度 次/mm 7100 JTG E20-2011
构造深度 mm 1.05 JTG E20-2011
摆值BPN / 74.2 JTG 5142-2019
体积膨胀率 ％ 1.15 --
肯塔堡飞散损失 ％ 8.7 JTG E20-2011
实施例2
集料100份。其中细集料为石灰岩，规格为0-3mm，共26份；粗集料为改性防水钢渣和玄武岩，规格为5-10mm，共72份，其中改性防水钢渣为43.2份，玄武岩为28.8份；矿粉规格为0-0.6mm，为2份。集料、有机硅防水剂、对苯二甲酸乙二酯纤维、环氧沥青的质量组分和各项性能同实施例1。
矿料级配见表10：
表10实施例2矿料级配表
筛孔(mm) 13.2 9.5 6.3 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
通过率(％) 100 89.3 36.0 29.8 25.0 16.5 12.1 9.6 6.8 5.4
本实施例环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的制备方法同实施例1，制备得到的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层，其各项性能指标见表11。
表11实施例2环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层各项性能指标
项目 单位 实验结果 试验标准
浸水马歇尔残留稳定度 ％ 98.1 JTG E20-2011
冻融劈裂强度比 ％ 96.4 JTG E20-2011
动稳定度 次/mm 6700 JTG E20-2011
构造深度 mm 1.03 JTG E20-2011
摆值BPN / 72.5 JTG 5142-2019
体积膨胀系数 ％ 1.06 --
肯塔堡飞散损失 ％ 9.2 JTG E20-2011
实施例3
集料100份。其中细集料为石灰岩，规格为0-3mm，共21份；粗集料为改性防水钢渣和玄武岩，规格为5-10mm，共76份，其中改性防水钢渣为45.6份，玄武岩为30.4份；矿粉规格为0-0.6mm，共3份。集料、有机硅防水剂、对苯二甲酸乙二酯纤维、环氧沥青的质量组分和各项性能同实施例1。
矿料级配见表12：
表12实施例3矿料级配表
筛孔(mm) 13.2 9.5 6.3 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
通过率(％) 100 88.7 32.4 25.8 21.3 14.6 11.3 9.2 6.7 5.3
本实施例环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的制备方法同实施例1，制备得到的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层，其各项性能指标见表13。
表13实施例3环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层各项性能指标
项目 单位 实验结果 试验标准
浸水马歇尔残留稳定度 ％ 91.2 JTG E20-2011
冻融劈裂强度比 ％ 93.5 JTG E20-2011
动稳定度 次/mm 6750 JTG E20-2011
构造深度 mm 0.89 JTG E20-2011
摆值BPN / 71.3 JTG 5142-2019
体积膨胀系数 ％ 1.16 --
肯塔堡飞散损失 ％ 10.5 JTG E20-2011
对比例1
集料为100份。其中细集料为石灰岩，规格为0-3mm，共30份；粗集料为玄武岩，规格为5-10mm，共68份；矿粉规格为0-0.6mm，共2份。
集料各项性能同实施例1。
沥青：沥青采用SBS沥青，共4.8份，其各项性能见表14。
表14 SBS改性沥青各项性能表
Figure BDA0003676639290000091
Figure BDA0003676639290000101
矿料级配：同实施例1。
将各组分混合在170℃拌合得到沥青混合料，然后进行摊铺和碾压。摊铺温度和初始碾压温度为140℃，铺筑厚度为20cm，冷却至常温即得到普通沥青混凝土超薄磨耗层，其各项性能指标见表15。
表15对比例1超薄磨耗层各项性能指标
项目 单位 实验结果 试验标准
浸水马歇尔残留稳定度 ％ 92.1 JTG E20-2011
冻融劈裂强度比 ％ 92.3 JTG E20-2011
动稳定度 次/mm 4300 JTG E20-2011
构造深度 mm 1.11 JTG E20-2011
摆值BPN / 77.2 JTG 5142-2019
体积膨胀系数 ％ 0.85 --
肯塔堡飞散损失 ％ 14.3 JTG E20-2011
对比例2
集料为100份。其中细集料为石灰岩，规格为0-3mm，共26份；粗集料为玄武岩，规格为5-10mm，共72份；矿粉规格为0-0.6mm，共2份。
集料各项性能同实施例1。
沥青：沥青采用SBS沥青，各项性能同对比例1，共4.8份。
矿料级配：同实施例2。
将各组分混合在170℃拌合得到沥青混合料，然后进行摊铺和碾压。摊铺温度和初始碾压温度为140℃，铺筑厚度为20cm，冷却至常温即得到普通沥青混凝土超薄磨耗层，其各项性能指标见表16。
表16对比例2超薄磨耗层各项性能指标
项目 单位 实验结果 试验标准
浸水马歇尔残留稳定度 ％ 93.2 JTG E20-2011
冻融劈裂强度比 ％ 92.8 JTG E20-2011
动稳定度 次/mm 4400 JTG E20-2011
构造深度 mm 1.15 JTG E20-2011
摆值BPN / 78.4 JTG 5142-2019
体积膨胀系数 ％ 0.75 --
肯塔堡飞散损失 ％ 13.8 JTG E20-2011
对比例3
集料为100份。其中细集料为石灰岩，规格为0-3mm，共21份；粗集料为玄武岩，规格为5-10mm，共76份；矿粉规格为0-0.6mm，共3份。
集料各项性能同实施例1。
沥青：沥青采用SBS沥青，各项性能同对比例1，共4.8份。
矿料级配：同实施例3。
将各组分混合在170℃拌合得到沥青混合料，然后进行摊铺和碾压。摊铺温度和初始碾压温度为140℃，铺筑厚度为20cm，冷却至常温即得到普通沥青混凝土超薄磨耗层，其各项性能指标见表17。
表17对比例3超薄磨耗层各项性能指标
Figure BDA0003676639290000111
Figure BDA0003676639290000121
对比例4
集料为100份。其中细集料为石灰岩，规格为0-3mm，共30份；粗集料为钢渣和玄武岩，规格为5-10mm，共68份，其中钢渣为40.8份，玄武岩为27.2份；矿粉规格为0-0.6mm，共2份。
集料各项性能同实施例1。
沥青：沥青采用SBS沥青，各项性能同实施例1，共4.8份。
矿料级配：同实施例1。
将各组分混合在170℃拌合得到普通沥青钢渣混合料，然后进行摊铺和碾压。摊铺温度和初始碾压温度为140℃，铺筑厚度为20cm，冷却至常温即得到普通沥青钢渣混凝土超薄磨耗层，其各项性能指标见表18。
表18对比例4超薄磨耗层各项性能指标
项目 单位 实验结果 试验标准
浸水马歇尔残留稳定度 ％ 81.7 JTG E20-2011
冻融劈裂强度比 ％ 68.5 JTG E20-2011
动稳定度 次/mm 2570 JTG E20-2011
构造深度 mm 0.95 JTG E20-2011
摆值BPN / 75.3 JTG 5142-2019
体积膨胀系数 ％ 5.34 --
肯塔堡飞散损失 ％ 13.4 JTG E20-2011
以上实施例1、2、3分别给出了不同矿料级配的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的各项性能指标；对比例1、2、3分别给出了不加钢渣但矿料级配与上述三个实施例相同的普通沥青混凝土超薄磨耗层的各项性能指标；对比例4给出了只加入了未经有机硅防水剂和聚酯纤维改性的普通钢渣，集料级配与实施例1相同的普通沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的各项性能指标。以下为三个实施例与四个对比例的性能对比见表19。
表19实施例与对比例性能对比表
Figure BDA0003676639290000131
由上表可知，不同配合比的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层相比不加钢渣的的普通超薄磨耗层具有普遍规律如下：
(1)在矿料粗集料60wt％玄武岩替换为普通钢渣后，形成的普通沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的浸水马歇尔稳定度有所降低，接近于规范的极限要求：不小于80；性能较差。而在矿料粗集料60wt％玄武岩替换为改性钢渣后，并加入聚对苯二甲酸乙二酯纤维，沥青替换为环氧沥青，形成的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的浸水马歇尔残留稳定度有所提升，均满足规范要求。
(2)使用普通钢渣后，形成的普通沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的冻融劈裂强度比有明显降低，不满足规范要求：不小于80。使用改性钢渣和环氧沥青后，并加入对苯二甲酸乙二酯纤维，形成的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的冻融劈裂强度比有所提升，均满足规范要求。由于钢渣具有多孔、吸水率强的物理性质，钢渣的使用会稍微降低超薄磨耗层的水稳定性，在使用有机硅防水剂进行改性后，环氧沥青钢渣混凝土水稳定性明显提升。
(3)使用普通钢渣后，形成的普通沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的动稳定度数值有所下降，不满足规范要求：大于3000。在使用改性钢渣和环氧沥青后，并加入对苯二甲酸乙二酯纤维，形成的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的动稳定度数值有所提升，均明显满足规范要求。表明本发明中的一种环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层，高温稳定性满足规范要求。
(4)普通沥青钢渣混凝土和环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的构造深度均满足规范要求：构造深度不小于0.55mm。普通沥青钢渣混凝土和环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的摆值均满足规范要求：摆值不小于45。说明所述环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的抗滑性能好。
(5)使用普通钢渣，形成的普通沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的体积膨胀系数有明显增大，远不满足规范要求：小于1.5％。使用改性钢渣和环氧沥青后，并加入对苯二甲酸乙二酯纤维，形成的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的体积膨胀系数接近普通沥青混凝土超薄磨耗层，满足规范要求。使用普通钢渣，形成的普通沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的肯塔堡飞散损失有所降低。使用改性钢渣和环氧沥青，并加入对苯二甲酸乙二酯纤维，形成的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的肯塔堡飞散损失有进一步降低。
本发明实施例中的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的路用性能均符合规范要求，可以代替传统的纯天然石料超薄磨耗层；并且因钢渣内部含有的铁、锰等矿物，使得钢渣粗集料的压碎值和磨耗值低于普通石灰岩粗集料，使沥青路面的抗滑性能显著提高；而且钢渣集料的表面多孔，呈现碱性，使得钢渣集料与沥青的粘附性好。
此外，本发明中的改性材料能很好地提高沥青钢渣混合料的路用性能。其中，聚对苯二甲酸乙二酯纤维与沥青具有很强的吸附性，且不缠绕，可以吸附过多的自由沥青，使沥青的粘稠度和粘聚力增大，同时由于纵横交错的加筋和桥接作用，降低了沥青的流动性能，有效的提高环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的高温稳定性能；并使用有机硅防水剂对钢渣进行改性，覆盖在碱性钢渣表面形成致密的涂层，起到隔水作用，减轻环氧沥青钢渣混合料的体积膨胀问题；掺入聚对苯二甲酸乙二酯纤维使沥青膜增厚，再加上纤维的吸附作用使环氧沥青的粘滞度变大，提高了环氧沥青与集料的粘结作用力，加强沥青混合料中沥青与集料形成的界面膜抵抗水分剥离作用的能力，从而提高了沥青混合料的水稳定性；环氧沥青固化后，环氧树脂在基质沥青内交联形成稳定的网络结构，显著提升了环氧沥青钢渣混合料的柔韧性和高温稳定性，有效减少环氧沥青钢渣超薄磨耗层的病害发生频率。
从以上结论可以看出，本发明中的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的路用性能比较优异，均满足规范要求，合理利用了钢渣这种工业固废资源的同时，又对固废高值资源化具有积极推动作用，为实现碳达峰、碳中和目标可以提供有力的技术支撑，对废弃钢渣合理利用、促进交通领域绿色发展、解决资源短缺问题、降低生产成本、提升经济效益具有十分重大的意义。
本发明提供了一种环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层及其制备方法的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层，其特征在于，由如下按质量百分比的组分组成：
集料93.9~96.9%；
环氧沥青2.9~5.65%；
聚酯纤维0.2~0.5%；
其中，所述的集料如下按质量百分比的组分：
粗集料68~76%，其中，改性防水钢渣为55-65%，玄武岩为35-45%；
细集料21~30%；所述细集料为石灰岩；
矿粉2~3%；所述矿粉采用石灰岩磨细得到的矿粉；
所述的改性防水钢渣由有机硅防水剂对碱性钢渣改性处理获得；其中，所述有机硅防水剂由丙烯酸硅树脂与甲苯溶液1：1混合，再加入所述混合液质量比4%的消泡剂制配而成；
所述聚酯纤维为聚对苯二甲酸乙二酯纤维，平均长度为4-8mm，平均直径为15-25
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
2.根据权利要求1所述的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层，其特征在于，粗集料、细集料、矿粉构成的集料级配如下：
筛孔尺寸 13.2 9.5 6.3 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 级配上限 100 100 45 35 30 22 16 12 10 7 级配下限 100 80 30 20 18 10 6 5 4 4
其中，粗集料和细集料的分界筛孔为2.36mm。
3.权利要求1所述的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）钢渣改性处理，得到改性防水钢渣；
（2）将改性防水钢渣与玄武岩拌合制成粗集料；
（3）制备环氧沥青：由环氧树脂、固化剂、基质沥青组成；将固化剂加入基质沥青中，在75-85℃下搅拌5min，形成共混物，再加入环氧树脂，继续搅拌5min得到环氧沥青；
（4）将环氧沥青升温至165-175℃；
（5）将粗集料、细集料和聚酯纤维按比例混合，并升温至180-190℃，然后与环氧沥青混合，拌合20-30分钟后加入矿粉，再继续拌合10-20分钟，得到环氧沥青钢渣混合料；
（6）将步骤（5）得到的环氧沥青钢渣混合料摊铺在喷有粘层油的沥青路面上面层上，压实后经养护即得。
4.根据权利要求3所述的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述钢渣改性处理包括如下步骤：
S1：用水清洗钢渣表面异物；
S2：将钢渣完全浸泡在有机硅防水剂中，不断搅拌钢渣2-5min，将钢渣表面孔隙内空气排除；
S3：取出钢渣，过滤掉钢渣表面有机硅防水剂，在室温下固化2-5h。
5.根据权利要求3所述的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，环氧沥青组成材料包括质量百分数为40%-50%的环氧树脂和6%-7.5%的固化剂，余量为基质沥青。
6.根据权利要求3所述的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述环氧沥青钢渣混合料的出厂温度控制在170-180℃。
7.根据权利要求3所述的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，环氧沥青钢渣混合料的摊铺温度控制在140-150℃，初始碾压温度不低于140℃。
8.根据权利要求3所述的环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，所述环氧沥青钢渣混凝土超薄磨耗层的厚度为20mm。
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