CN115677273A - 一种泡沫改性沥青温拌混合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种泡沫改性沥青温拌混合料及其制备方法，按重量份数计，所述泡沫改性沥青温拌混合料包括如下组分：粗集料850～1150份，细集料850～1100份，矿粉85～170份，沥青100份，费托蜡2～3份，聚醚改性硅油0.3～1.5份，拌合用水30～50份。该泡沫改性沥青温拌混合料的制备方法包括如下步骤：向加热后的沥青流体中加入费托蜡与聚醚改性硅油得到中间混合物，将该中间混合物剪切后进行发泡，再与集料进行拌合，最终得到所述泡沫改性沥青温拌混合料。本申请提供的一种泡沫改性沥青温拌混合料，其泡沫发泡均匀、质量优良，在压实度与水稳定性方面有着显著的提升。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，尤其是涉及一种泡沫改性沥青温拌混合料及其制备方法。
背景技术
温拌技术在降低排放、节约能源方面表现出了极大的优势。泡沫沥青作为温拌技术中常用的稳定剂，其是在沥青中加水形成蒸汽泡、产生连锁反应所得到的新材料。特别地，经过费托蜡改性的泡沫改性沥青在与集料温拌后得到的泡沫改性沥青温拌混合料更是在路面浇铺中表现出了优良的抗疲劳性与抗水性，与此同时，泡沫改性沥青温拌混合料还具有较长的服役寿命。
然而，在泡沫改性沥青温拌混合料的领域，混合料的路用性能依然受到其自身发泡质量的影响：当发泡质量较低时，泡沫改性沥青温拌混合料会出现压实度低、水稳定性差的问题。因而，需要提供一种具有优良发泡质量的泡沫改性沥青温拌混合料。
发明内容
为了改善背景技术中的问题，一方面，本申请提供了一种泡沫改性沥青温拌混合料，按重量份数计，包括如下组分：
沥青100份；
费托蜡2～3份；
聚醚改性硅油0.3～1.5份；
粗集料850～1150份；
细集料850～1100份；
矿粉85～170份；
拌合用水30～50份。
聚醚改性硅油可以帮助提高沥青发泡后的泡沫质量，使得泡沫均匀。首先，优良的发泡质量有利于费托蜡与沥青的充分混合，保证费托蜡作为改性剂充分发挥作用，整个沥青体系均一而稳定；其次，优良的发泡质量使得掺入泡沫改性沥青温拌混合料的拌合用水分散均匀、挥发快，加速铺筑后现场沥青混合料的油水分离，提高沥青混合料的水稳定性；最后，优良的发泡质量提高了泡沫改性沥青温拌混合料的和易性，有利于泡沫改性沥青温拌混合料的压实，增强了混合料的压实度。
优选的，所述聚醚改性硅油为嵌段型聚醚改性硅油。
嵌段型聚醚改性硅油通常表现为线型结构，可以更好地分散于沥青体系中，有利于聚醚改性硅油发挥改善泡沫质量的作用。
优选的，所述的粗集料为玄武岩集料，其吸水率在1.8％以下，且其粒径为2.36mm～13mm。
优选的，所述的细集料为玄武岩集料，其含泥量在2.8％以下，且粒径为0～2.36mm。
优选的，所述的矿粉为石灰岩矿粉，其粒径在0.075mm以下。
另一方面，本申请提供了一种泡沫改性沥青温拌混合料的制备方法，包括如下步骤：
1)将沥青放入烘箱加热，得到沥青流体；
2)将所述沥青流体和费托蜡加入低速剪切机，剪切得到中间混合物Ⅰ；向所述中间混合物Ⅰ中加入聚醚改性硅油，继续剪切得到中间混合物Ⅱ；
3)将所述中间混合物Ⅱ加入沥青发泡机，向所述中间混合物Ⅱ中加入拌合用水，进行发泡，制得中间混合物Ⅲ；
4)将粗集料、细集料、矿粉放入烘箱加热；将加热后的所述粗集料以及所述细集料加入所述中间混合物Ⅲ中进行拌合，制得中间混合物Ⅳ；再将加热后的所述矿粉加入所述中间混合物Ⅳ中进行拌合，制得泡沫改性沥青温拌混合料。
优选的，所述步骤2)中，所述低速剪切机的剪切速率为400～550r/min。
优选的，所述步骤1)中，所述沥青的加热时间为2～3h；所述步骤2)中，所述沥青流体与所述费托蜡的剪切时间为35～55min，所述中间混合物Ⅰ与所述聚醚改性硅油的剪切时间为25～50min；所述步骤4)中，所述粗集料、所述细集料以及所述矿粉的加热时间为11～13h，所述粗集料以及所述细集料与所述中间混合物Ⅲ的拌合时间为30～40s，所述矿粉与所述中间混合物Ⅳ的拌合时间为30～40s。
优选的，所述步骤1)中所述沥青的加热温度为140～160℃；所述步骤4)中所述粗集料、所述细集料以及所述矿粉的加热温度为110～130℃，所述粗集料以及所述细集料与所述中间混合物Ⅲ的拌合温度为100～120℃，所述矿粉与所述中间混合物Ⅳ的拌合温度为100～120℃。
综上所述，本申请具有如下有益效果：
1.本申请提供的一种泡沫改性沥青温拌混合料，聚醚改性硅油的加入可以帮助提高沥青发泡后的泡沫质量，使得发出的泡沫均匀。首先，优良的发泡质量有利于费托蜡与沥青的充分混合，保证费托蜡作为改性剂充分发挥作用，整个沥青体系均一而稳定；其次，优良的发泡质量使得掺入泡沫改性沥青温拌混合料的拌合用水分散均匀、挥发快，加速铺筑后现场沥青混合料的油水分离，提高沥青混合料的水稳定性；最后，优良的发泡质量提高了泡沫改性沥青温拌混合料的和易性，有利于泡沫改性沥青温拌混合料的压实，增强了混合料的压实度。
2.本申请提供的一种泡沫改性沥青温拌混合料的制备方法，在发泡前加入费托蜡以及聚醚改性硅油并进行剪切，使得二者与沥青体系充分、均匀混合，提高了后续沥青的发泡质量，通过该方法制备的泡沫改性沥青温拌混合料，其压实度与水稳定性都得到了提升。另外，整个拌合过程中温度控制在100～120℃之间，大大降低了有害气体和粉尘的产生，符合绿色生产保护环境的要求。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
一、原材料品质
粗集料为玄武岩集料，其吸水率在1.8％以下，且其粒径为2.36mm～13mm。
细集料为玄武岩集料，其含泥量在2.8％以下，且其粒径为0～2.36mm。
矿粉为石灰岩矿粉，其粒径在0.075mm以下。
二、实施例与对比例
实施例1
本实施例提供的泡沫改性沥青温拌混合料，按重量份数计，包括如下组分：沥青100份，费托蜡2份，侧基型聚醚改性硅油0.3份，粗集料1050份，细集料970份，矿粉135份，拌合用水35份。
该泡沫改性沥青温拌混合料的制备方法，包括如下步骤：
将100份沥青放入150℃烘箱加热2.5h至沥青呈流体状态，得到沥青流体。将沥青流体加入剪切速率为500r/min的低速剪切机，加入2份费托蜡，剪切45分钟，得到中间混合物Ⅰ；向中间混合物Ⅰ中加入0.3份侧基型聚醚改性硅油，继续剪切30分钟，得到中间混合物Ⅱ。将中间混合物Ⅱ加入沥青发泡机，向沥青发泡机中加入35份拌合用水进行沥青发泡，制得中间混合物Ⅲ。称取1050份粗集料、970份细集料、135份矿粉放入120℃烘箱，加热12h；再将加热后的粗集料、细集料掺入中间混合物Ⅲ，在110℃的温度下拌合35s，得到中间混合物Ⅳ；再将加热后的矿粉掺入中间混合物Ⅳ，在110℃的温度下拌合35s，制得泡沫改性沥青温拌混合料。
实施例2
本实施例提供的泡沫改性沥青温拌混合料，按重量份数计，包括如下组分：沥青100份，费托蜡2.5份，支链型聚醚硅油0.9份，粗集料1120份，细集料1020份，矿粉105份，拌合用水40份。
该泡沫改性沥青温拌混合料的制备方法，包括如下步骤：
将100份沥青放入150℃烘箱加热2.5h至沥青呈流体状态，得到沥青流体。将沥青流体加入剪切速率为500r/min的低速剪切机，加入2.5份费托蜡，剪切45分钟，得到中间混合物Ⅰ；向中间混合物Ⅰ中加入0.9份支链型聚醚硅油，继续剪切30分钟，得到中间混合物Ⅱ。将中间混合物Ⅱ加入沥青发泡机，向沥青发泡机中加入40份拌合用水进行沥青发泡，制得中间混合物Ⅲ。称取1120份粗集料、1020份细集料、105份矿粉放入120℃烘箱，加热12h；再将加热后的粗集料、细集料掺入中间混合物Ⅲ，在110℃的温度下拌合35s，得到中间混合物Ⅳ；再将加热后的矿粉掺入中间混合物Ⅳ，在110℃的温度下拌合35s，制得泡沫改性沥青温拌混合料。
实施例3
本实施例提供的泡沫改性沥青温拌混合料，按重量份数计，包括如下组分：沥青100份，费托蜡3份，支链型聚醚改性硅油1.5份，粗集料990份，细集料950份，矿粉125份,拌合用水50份。
该泡沫改性沥青温拌混合料的制备方法，包括如下步骤：
将100份沥青放入150℃烘箱加热2.5h至沥青呈流体状态，得到沥青流体。将沥青流体加入剪切速率为500r/min的低速剪切机，加入3份费托蜡，剪切45分钟，得到中间混合物Ⅰ；向中间混合物Ⅰ中加入1.5份支链型聚醚改性硅油，继续剪切30分钟，得到中间混合物Ⅱ。将中间混合物Ⅱ加入沥青发泡机，向沥青发泡机中加入50份拌合用水进行沥青发泡，制得中间混合物Ⅲ。称取990份粗集料、950份细集料、125份矿粉放入120℃烘箱，加热12h；再将加热后的粗集料、细集料掺入中间混合物Ⅲ，在110℃的温度下拌合35s，得到中间混合物Ⅳ；再将加热后的矿粉掺入中间混合物Ⅳ，在110℃的温度下拌合35s，制得泡沫改性沥青温拌混合料。
实施例4
本实施例提供的泡沫改性沥青温拌混合料，按重量份数计，包括如下组分：沥青100份，费托蜡3份，嵌段型聚醚改性硅油1.5份，粗集料990份，细集料950份，矿粉125份,拌合用水50份。
该泡沫改性沥青温拌混合料的制备方法，包括如下步骤：
将100份沥青放入150℃烘箱加热2.5h至沥青呈流体状态，得到沥青流体。将沥青流体加入剪切速率为500r/min的低速剪切机，加入3份费托蜡，剪切45分钟，得到中间混合物Ⅰ；向中间混合物Ⅰ中加入1.5份嵌段型聚醚改性硅油，继续剪切30分钟，得到中间混合物Ⅱ。将中间混合物Ⅱ加入沥青发泡机，向沥青发泡机中加入50份拌合用水进行沥青发泡，制得中间混合物Ⅲ。称取990份粗集料、950份细集料、125份矿粉放入120℃烘箱，加热12h；再将加热后的粗集料、细集料掺入中间混合物Ⅲ，在110℃的温度下拌合35s，得到中间混合物Ⅳ；再将加热后的矿粉掺入中间混合物Ⅳ，在110℃的温度下拌合35s，制得泡沫改性沥青温拌混合料。
对比例1
对比例1提供的泡沫改性沥青温拌混合料，按重量份数计，包括如下组分：沥青100份，费托蜡2份，粗集料1050份，细集料970份，矿粉135份，拌合用水35份。
该泡沫改性沥青温拌混合料的制备方法与实施例1中的制备方法相同，区别在于：未加入侧基型聚醚改性硅油对沥青进行改性。
对比例2
对比例2提供的泡沫改性沥青温拌混合料，按重量份数计，包括如下组分：沥青100份，费托蜡2.5份，粗集料1120份，细集料1020份，矿粉105份，拌合用水40份。
该泡沫改性沥青温拌混合料的制备方法与实施例2中的制备方法相同，区别在于：未加入支链型聚醚改性硅油对沥青进行改性。
三、沥青混合料的泡沫性能测定
分别将上述实施例1-4、对比例1-2的泡沫改性沥青温拌混合料按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20—2011进行泡沫性能测试，测试结果见表1。
表1
| 样品标号 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 |
| 膨胀率 | 23.8 | 23.9 | 24.2 | 25.5 | 14.4 | 14.8 |
| 半衰期(s) | 15.4 | 14.6 | 14.3 | 15.1 | 11.2 | 10.8 |
根据表1中的数据可知，实施例1-2所提供的泡沫改性沥青温拌混合料与对比例1-2所提供的泡沫改性沥青温拌混合料相比具有较大的膨胀率以及较长的半衰期。已知膨胀率与半衰期与沥青混合料的泡沫质量相关联，由此可见，本申请所提供的泡沫改性沥青温拌混合料的泡沫更加均匀、稳定，具有更为优良的泡沫质量。更进一步地，对比实施例3与实施例4可知，相较于加入了支链型的泡沫改性沥青温拌混合料，加入了嵌段型聚醚改性硅油的泡沫改性沥青温拌混合料的泡沫更加均匀、稳定，具有更为优良的泡沫质量。
四、沥青混合料的路用性能测定
分别将上述实施例1-4、对比例1-2的泡沫改性沥青温拌混合料按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20—2011进行马歇尔浸水试验、车辙试验、冻融劈裂试验等路用性能测试，测试结果见表2。
表2
| 样品标号 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对比例1 | 对比例2 |
| 空隙率(％) | 4.6 | 4.9 | 4.7 | 3.8 | 6.4 | 6.9 |
| 残留稳定度(％) | 88 | 89 | 87 | 89 | 79 | 81 |
| 冻融劈裂强度比(％) | 80 | 81 | 82 | 85 | 73 | 76 |
| 动稳定度(次/mm) | 4635 | 4568 | 4724 | 5358 | 3522 | 3839 |
根据表2中的数据可知，相较于对比例1-2，实施例1-2提供的泡沫改性沥青温拌混合料具有较高的残留稳定度、冻融劈裂强度以及较小的空隙率，由此可见，本申请所提供的泡沫改性沥青温拌的水稳定性以及压实度均得到了提升。更进一步地，对比实施例3与实施例4可知，相较于加入了支链型的泡沫改性沥青温拌混合料，加入了嵌段型聚醚改性硅油的泡沫改性沥青温拌混合料的残留稳定度、冻融劈裂强度更高，且空隙率更小，因而水稳定性与压实度更为优良。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种泡沫改性沥青温拌混合料，其特征在于，按重量份数计，包括如下组分：
沥青100份；
费托蜡2～3份；
聚醚改性硅油0.3～1.5份；
粗集料850～1150份；
细集料850～1100份；
矿粉85～170份；
拌合用水30～50份。
2.根据权利要求1所述的泡沫改性沥青温拌混合料，其特征在于：所述聚醚改性硅油为嵌段型聚醚改性硅油。
3.根据权利要求1所述的泡沫改性沥青温拌混合料，其特征在于：所述的粗集料为玄武岩集料，其吸水率在1.8％以下，且其粒径为2.36mm～13mm。
4.根据权利要求1所述的泡沫改性沥青温拌混合料，其特征在于：所述的细集料为玄武岩集料，其含泥量在2.8％以下，且粒径为0～2.36mm。
5.根据权利要求1所述的泡沫改性沥青温拌混合料，其特征在于：所述的矿粉为石灰岩矿粉，其粒径在0.075mm以下。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的泡沫改性沥青温拌混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将沥青放入烘箱加热，得到沥青流体；
2)将所述沥青流体和费托蜡加入低速剪切机，剪切得到中间混合物Ⅰ；向所述中间混合物Ⅰ中加入聚醚改性硅油，继续剪切得到中间混合物Ⅱ；
3)将所述中间混合物Ⅱ加入沥青发泡机，向所述中间混合物Ⅱ中加入拌合用水，进行发泡，制得中间混合物Ⅲ；
4)将粗集料、细集料、矿粉放入烘箱加热；将加热后的所述粗集料以及所述细集料加入所述中间混合物Ⅲ中进行拌合，制得中间混合物Ⅳ；再将加热后的所述矿粉加入所述中间混合物Ⅳ中进行拌合，制得泡沫改性沥青温拌混合料。
7.根据权利要求6所述的泡沫改性沥青温拌混合料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述低速剪切机的剪切速率为400～550r/min。
8.根据权利要求6所述的泡沫改性沥青温拌混合料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述沥青的加热时间为2～3h；所述步骤2)中，所述沥青流体与所述费托蜡的剪切时间为35～55min，所述中间混合物Ⅰ与所述聚醚改性硅油的剪切时间为25～50min；所述步骤4)中，所述粗集料、所述细集料以及所述矿粉的加热时间为11～13h，所述粗集料以及所述细集料与所述中间混合物Ⅲ的拌合时间为30～40s，所述矿粉与所述中间混合物Ⅳ的拌合时间为30～40s。
9.根据权利要求6所述的泡沫改性沥青温拌混合料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中所述沥青的加热温度为140～160℃；所述步骤4)中所述粗集料、所述细集料以及所述矿粉的加热温度为110～130℃，所述粗集料以及所述细集料与所述中间混合物Ⅲ的拌合温度为100～120℃，所述矿粉与所述中间混合物Ⅳ的拌合温度为100～120℃。
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