CN105777010A - 一种橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及公路沥青路面施工和养护技术领域，尤其是涉及一种橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料及其制备方法，按重量份计，包括矿质集料100份、沥青5.5～7份和橡胶钢丝2～5份；所述的矿质集料为：9.5mm～13.5mm玄武岩碎石、4.75mm～9.5mm玄武岩碎石、0mm～2.36mm石灰岩机制砂、32.5级水泥和石灰岩矿粉；所述的沥青为110#～70#普通道路石油沥青，本发明在橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料中使用了橡胶钢丝，橡胶钢丝不但是稳定剂，还是改性剂，不但发生物理作用，而且发生化学作用，也因此把先改性后拌和的传统施工工艺变为先拌和后改性，从而简化了施工工艺，降低了施工难度。
Description
技术领域
本发明涉及公路沥青路面施工和养护技术领域，尤其是涉及一种橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料及其制备方法。
背景技术
沥青混合料是修筑沥青路面所用的材料，沥青路面是指在矿质材料中掺入路用沥青材料铺筑的各种类型的路面。沥青结合料提高了铺路用粒料抵抗行车和自然因素对路面损害的能力，使路面平整少尘、不透水、经久耐用。因此，沥青路面是道路建设中一种被最广泛采用的高级路面。随着交通运输业的发展，超载超限和渠化交通日益严重，交通量迅速增加，对沥青路面提出了更高的要求，比如抗车辙性能和抗裂性能需要提高。为此，要求沥青混合料的路用性能能够满足这种要求。沥青混合料是由矿质材料和沥青混合而成，如沥青混凝土混合料(AC)和沥青碎石混合料(AM)。由于这些材料所做沥青路面的抗车辙能力或者耐久性差，研究开发了沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)，它是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料，填充于间断级配的矿料骨架中，所形成的骨架密实型沥青混合料(称为纤维沥青玛蹄脂碎石混合料)。SMA是一种间断级配的沥青混合料，4.75mm以上的粗集料比例高达70％～80％，矿粉的用量达7％～13％，由此形成的间断级配，很少使用细集料；沥青用量较多，高达5.5％～7％，粘结性要求高，并希望选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的沥青，所以经常选用改性沥青；为加入较多的沥青，一方面增加矿粉用量，同时使用纤维作为稳定剂。
上述的纤维都是非金属的，具有代表性的有木质素纤维和晴纶纤维。木质素纤维的主要作用是吸附沥青，加筋作用微乎其微；晴纶纤维主要是起加筋作用，也兼具吸附沥青的作用。木质素纤维价格比较便宜，应用较多；晴纶纤维价格昂贵，很少应用。木质素纤维和晴纶纤维对沥青都没有改性的作用，为了保证沥青玛蹄脂碎石混合料的路用性能，都需要选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的改性沥青。沥青改性增加了工序、技术难度和成本。另外，非金属纤维与集料拌和均匀困难。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料，本发明要解决的问题是在保障橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料路用性能的情况下，简化施工工艺、降低施工难度和成本。
综上所述，为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料，按重量份计，包括矿质集料100份、沥青5.5～7份和橡胶钢丝2～5份；所述的矿质集料为：9.5mm～13.5mm玄武岩碎石、4.75mm～9.5mm玄武岩碎石、0mm～2.36mm石灰岩机制砂、32.5级水泥和石灰岩矿粉；所述的沥青为110#～70#普通道路石油沥青。
进一步，所述的橡胶钢丝是用废旧钢丝轮胎加工胶粉生产过程中的产品，橡胶钢丝的长度不大于20mm；钢丝表面裹覆有橡胶，裹覆面积大于三分之二；钢丝上裹覆橡胶的厚度不大于0.25mm。
一种橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料的制备方法，包含以下步骤：
材料保持干燥，则设计配合比就是施工配合比，并且按每盘生产量计算各种材料用量：
1)按照每盘材料用量把各种规格的集料和橡胶钢丝混合均匀；
2)把混合均匀的集料和橡胶钢丝加热至190℃～200℃；
3)边搅拌边加入150℃～160℃的热沥青；
4)搅拌均匀即为橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料，要求出料温度为170℃～190℃。
本发明所产生的有益效果是：
本发明的橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料中使用了橡胶钢丝，它与传统的沥青玛蹄脂碎石混合料中的木质素纤维或者晴纶纤维等不同，在传统的沥青玛蹄脂碎石混合料中木质素纤维或者晴纶纤维等只是稳定剂，只起吸附沥青或(和)加筋作用，而橡胶钢丝不但是稳定剂，还是改性剂，不但发生物理作用，而且发生化学作用，也因此把先改性后拌和的传统施工工艺变为先拌和后改性，从而简化了施工工艺，降低了施工难度，具体表现在以下几点：
1)简化了施工工艺，本发明采用普通道路石油沥青，减少了沥青改性这道施工工序；
2)技术难度降低，技术难度降低主要表现在：一是不需要对沥青进行改性；二是不使用非金属纤维，避免了非金属纤维与矿质集料拌和均匀难的问题，橡胶钢丝与矿质集料很容易拌和均匀；
3)经济效益显著，经济效益主要体现在：一是不需要使用改性沥青；二是橡胶钢丝比纤维便宜得多；
4)环保效益显著，使用废旧轮胎生产的橡胶钢丝，变废为宝，并且使用量大。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明作进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。
一种橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料，利用90#道路石油沥青，集料为：9.5mm～13.5mm玄武岩碎石(A料)、4.75mm～9.5mm玄武岩碎石(B料)、0mm～2.36mm石灰岩机制砂(C料)、32.5级水泥和石灰岩矿粉以及橡胶钢丝设计制备SMA-13型橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料。
橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料的配合比设计方法：
1)确定集料初试配合比
确定SMA-13型橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料初试级配以4.75mm通过率为关键筛孔，以中值为基础上下浮动3％，通过率为24.5％、27.5％和30.5％，分别将其命名为级配1、2、3。按这三组级配测定4.75mm以上粗集料的毛体积相对密度、全部矿料的毛体积相对密度及4.75mm以上粗集料松方相对密度，并计算4.75mm以上粗集料间隙率VCADRC，计算结果如表1所示：
表1捣实形成的粗集料骨架间隙率
| 指标 | 级配1 | 级配2 | 级配3 |
| 矿料的毛体积相对密度 | 2.780 | 2.784 | 2.786 |
| 4.75mm以上集料毛体积相对密度 | 2.794 | 2.794 | 2.794 |
| 4.75mm以上集料松方相对密度YS | 1.616 | 1.607 | 1.597 |
| 4.75mm以上集料VCADRC/％ | 42.1 | 42.4 | 42.7 |
取6.0％预估油石比作为SMA-13型橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料的马歇尔试件的初试油石比；集料中用2％的水泥，成型试件时按沥青混合料质量的4％掺入橡胶钢丝，其试验结果如表2所示。
表2压实沥青混合料粗集料骨架间隙率
| 体积指标 | 级配1 | 级配2 | 级配3 |
| 理论最大相对密度 | 2.559 | 2.562 | 2.565 |
| 毛体积相对密度 | 2.459 | 2.423 | 2.387 |
| 空隙率VV/％ | 4.0 | 5.4 | 6.9 |
| 集料间隙率VMA/％ | 16.6 | 17.8 | 18.9 |
| VCAmix/％ | 37.9 | 36.5 | 35.4 |
为符合VCAmix＜VCADRC与VMA≥16.5％的设计规范要求可知，拟设的3组初试级配中，级配均满足要求，其中级配1的4.75mm筛孔的通过率较大，因此确定级配1为设计级配，最终确定配合比为9.5mm～13.5mm玄武岩碎石A料∶4.75mm～9.5mm玄武岩碎石(B料)∶0mm～2.36mm石灰岩机制砂(C料)∶水泥∶矿粉＝39∶41.5∶10∶2∶7.5，相应的合成级配及各种集料的筛分结果见表3。
表3集料合成级配
2)确定最佳油石比
根据所选择的设计级配和初试油石比试验结果，以0.3％为间隔分别取油石比5.7％、6.0％、6.3％成型三组马歇尔试件，确定最佳油石比，对成型试件空隙率等各项指标进行计算，结果如表4所示。
表4马歇尔试验结果
3)验证配合比
高温稳定性能验证：按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(GTJE20-2011)对所设计的混合料进行车辙试验，以验证其高温稳定性能，具体试验结果见表5。试验结果表明其具有良好的高温抗车辙能力。
表5混合料高温车辙试验结果
抗水损害能力验证：对混合料进行冻融劈裂强度与浸水马歇尔试验以检测其抗水损害能力，检验结果见表6。试验结果表明其具有良好的抗水损害能力。
表6混合料冻融劈裂强度与浸水马歇尔试验结果
| 试验项目 | 单位 | 技术要求 | 试验结果 |
| 残留稳定度 | ％ | ≥85 | 93.2 |
| 冻融劈裂强度比 | ％ | ≥80 | 89.7 |
其它性能验证：通过肯塔堡飞散试验、伦堡沥青析漏试验、渗水试验、构造深度检验，对混合料抗渗水，表面抗滑等性能进行检测，结果均满足规范要求，具体结果见表7。
表7其它性能试验检测结果
结论：集料设计配合比为A料∶B料∶C料∶水泥∶矿粉＝39∶41.5∶10∶2∶7.5，油石比为6％，橡胶钢丝用量为沥青混合料质量的4％。
一种橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料的制备方法：
材料保持干燥，则设计配合比就是施工配合比，并且按每盘生产量计算各种材料用量。
1)按照每盘材料用量把各种规格的集料和橡胶钢丝混合均匀；
2)把混合均匀的集料和橡胶钢丝加热至190℃～200℃；
3)边搅拌边加入150℃～160℃的热沥青；
4)搅拌均匀即为橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料，要求出料温度为170℃～190℃。
传统的沥青玛蹄脂碎石混合料的制备方法是沥青先改性后拌和；对于橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料，由于橡胶钢丝具有对沥青进行改性的作用，在混合料拌和到摊铺的过程中，橡胶和沥青之间发生物理、化学作用，达到对沥青进行改性的效果，其制备方法则变为先拌和后改性，从而达到简化施工工艺的目的。
一种橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料的使用方法：
1)把橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料运输至施工现场并卸入混合料摊铺机；
2)按照试验路段确定的摊铺厚度进行摊铺，摊铺温度不低于160℃；
3)按照试验路段确定的碾压方式进行碾压，初压开始温度不低于150℃，复压开始温度不低于130℃，终压的结束温度不低于90℃；
4)终压结束便做成橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石路面，当温度不高于50℃可以开放交通。
要说明的是，上述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。
Claims (3)
1.一种橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，按重量份计，包括矿质集料100份、沥青5.5～7份和橡胶钢丝2～5份；所述的矿质集料为：9.5mm～13.5mm玄武岩碎石、4.75mm～9.5mm玄武岩碎石、0mm～2.36mm石灰岩机制砂、32.5级水泥和石灰岩矿粉；所述的沥青为110#～70#普通道路石油沥青。
2.根据权利要求1所述的一种橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，所述的橡胶钢丝是用废旧钢丝轮胎加工胶粉生产过程中的产品，橡胶钢丝的长度不大于20mm；钢丝表面裹覆有橡胶，裹覆面积大于三分之二；钢丝上裹覆橡胶的厚度不大于0.25mm。
3.如权利要求1所述的一种橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
材料保持干燥，则设计配合比就是施工配合比，并且按每盘生产量计算各种材料用量：
1）按照每盘材料用量把各种规格的集料和橡胶钢丝混合均匀；
2）把混合均匀的集料和橡胶钢丝加热至190℃～200℃；
3）边搅拌边加入150℃～160℃的热沥青；
4）搅拌均匀即为橡胶钢丝沥青玛蹄脂碎石混合料，要求出料温度为170℃～190℃。
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