CN105801010A - 一种粘土矿物制备的冷补沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

一种粘土矿物制备的冷补沥青混合料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种粘土矿物材料制备的冷补沥青混合料及其制备方法，一种粘土矿物材料制备的冷补沥青混合料，选用粘土矿物材料作为冷补沥青的改性剂，所述的冷补沥青组分为：集料、填料、稀释剂和粘土矿物材料；所述的粘土矿物材料在冷补沥青中的掺量为沥青质量的3％～9％粘土矿物为凹凸棒土、膨润土、高岭土、硅藻土等。本发明制备的冷补沥青混合料工艺简单、成本低。通过室内实验和实际路面铺设表明制备的冷补沥青混合料具有较好的成型强度、水稳定性、高温稳定性等路用性能。

Description

一种粘土矿物制备的冷补沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明是一种制备冷补沥青混合料的简便方法，旨在发明一种全天候路面坑槽修补材料，该混合料不受低温、雨雪等天气的影响，一旦发现路面病害，随时都能修补，从而能够避免大规模破损路面的产生，延长沥青路面的使用寿命。
背景技术
传统的热拌式沥青混合料无法在寒冷季节进行路面坑槽修补，施工时路面养护机构不仅需要将材料运至路面破损处，还需要运送高温拌和机，费时费力，并且需要阻断交通的时间少则一周，多则能达到半个月之久，严重影响了交通运输的流畅性。热拌式沥青混合料在施工过程中，会产生大量的CO、CO2、SO2以及NOx等有害气体，对环境和施工人员的身体都造成极大的损害。
使用冷补沥青混合料进行路面修复，施工过程中现场不需要重型机械的辅助，参照现场情况进行人工碾压、汽车碾压等压实方法。冷补沥青混合料不需要加热这一道工序，可以直接从仓库中取出进行路面修补，这样不仅能避免原料的浪费，节省资源，而且对环境的危害也会降到最低，受到了广大施工人员的欢迎。
现阶段，冷补沥青混合料多采用在沥青中加入树脂的方法。在CN102702761A中公开了一种由SBR、SBS、环烷油、丙三醇、二丁酯、抗剥落剂、重柴油制备的冷补沥青改性液。在CN100386386C中公开了由SBS、石油树脂、萜烯树脂、聚酰胺、防老剂、矿物油、苯乙烯制备冷补沥青。在CN1554708A中公开了由聚氨酯、石油树脂、古马隆树脂、二甘醇、三乙撑二胺制备冷补沥青，该沥青混合料与石料的附着面积80％以上，马歇尔初始稳定度≥2.0kN，马歇尔最终稳定度≥5.0kN。在CN1441004A中公开了由重油、石油树脂、溶剂油、丁苯橡胶、环烷油、矿物油制备的冷补沥青，但制备工艺复杂，需要先用重油、石油树脂制得预聚体A，用溶剂油、丁苯橡胶制得预聚体B，用柴油或煤油或汽油、热塑性丁苯橡胶、环烷油制得预聚体C，然后将三种预聚体与矿物油混合得到冷补沥青添加剂。在CN1198879C中公开了由集料、沥青、稀释剂、环烷酸混配隔离剂制备的冷补沥青混合料，该混合料在0℃成型，马歇尔稳定度为1.5kN，-20℃成型，马歇尔稳定度为1.0kN。纵观现有的各种冷补沥青材料，大多成本较高，制备工艺较复杂，且强度不够，在低温、常温气候条件下难以压实，无法正常施工。修补后的坑槽经不起雨水的考验，使用寿命过短，仅能维持2～3个月的时间甚至更短。
发明内容
技术问题：本发明解决的技术问题是提供一种制备冷补沥青混合料的简便方法，旨在发明一种价格低廉、性能优越的全天候路面坑槽修补材料，从而能够避免大规模破损路面的产生，延长沥青路面的使用寿命。
技术方案：一种粘土矿物材料制备的冷补沥青混合料，选用粘土矿物材料作为冷补沥青的改性剂，所述的冷补沥青组分为：集料、填料、稀释剂和粘土矿物材料；所述的粘土矿物材料在冷补沥青中的掺量为沥青质量的3％～9％。
所述的集料、填料、沥青和稀释剂按质量比为：100:3～5：3～8：1～5。
所述的粘土矿物材料包括膨润土、高岭土、凹凸棒土、硅藻土中的任意一种或几种的混合物。
所述的沥青为70#沥青。
所述的集料为玄武岩或者石灰岩，级配为LB-13或者LB-16。
所述的填料包括石灰岩粉末、水泥或者粉煤灰。
所述的稀释剂由溶剂和添加剂组成，其中溶剂为柴油、煤油中的一种或它们的混合物，添加剂为植物油、重油中的一种或它们的混合物，溶剂和添加剂的质量比为1：0.05～0.8。
所述的植物油为菜籽油、豆油、花生油中的一种或它们的混合物。
所述的粘土矿物材料制备的冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将沥青加热熔化后加入粘土矿物材料，搅拌使其完全溶于沥青中，待温度降到70～100℃加入稀释剂，充分搅拌，制成冷补沥青；
步骤2：将温度为50～110℃的冷补沥青与集料、填料混合拌和均匀，制成冷补沥青混合料。
有益效果：
(1)工序简单，易于操作，且掺加剂的掺量易于控制。
(2)本项目所选用的粘土矿物材料，矿产丰富、价格低廉且具有胶体性、粘结性和填充性等优良特性。
(3)添加合适剂量的粘土矿物材料可以提高混合料的水稳定性和高温稳定性，长期性好，可以降低道路养护成本，延长道路使用寿命。
本发明的冷补沥青混合料性能为：
(1)低温和易性：在-10℃冰箱中恒温24h，取出后在室温下放置两个小时，待混合料温度达到室温后，用铁锹较容易拌合，混合料未发生结块现象，低温和易性良好。
(2)马歇尔稳定度试验：按照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0709的方法进行马歇尔实验，击实次数为75次，测试结果为：成型稳定度＞4.4kN。
(3)浸水马歇尔试验：按照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0709的方法进行浸水马歇尔实验，试验水温为60℃，保温时间为48h，测试结果为：残留稳定度≥83％。
(4)车辙实验：按照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0719的方法进行车辙实验，试验温度40℃，压力荷载0.7MPa，测试结果为：动稳定度≥908次/mm。
(5)冻融劈裂实验：按照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0729的方法进行冻融劈裂。实验测得结果为：冻融劈裂比≥81％。
具体实施方式
本发明中的粘土矿物材料是凹凸棒土、膨润土、高岭土、硅藻土中的一种或它们的混合物，但不局限于凹凸棒土、膨润土、高岭土、硅藻土，包括其他粘土矿物材料。为了更好地说明本发明，下面结合实例进行进一步阐述，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实例。
本发明的粘土矿物制备冷补沥青混合料的方法是：
步骤1：选用粘土矿物材料作为冷补沥青的改性剂，粘土矿物材料在冷补沥青中的掺量为沥青量的3％～9％；
步骤2：将沥青加热到100～160℃，先加入粘土矿物材料，搅拌使其完全溶于沥青中，待温度降到70～100℃加入稀释剂，充分搅拌，制成冷补沥青；
步骤3：将温度为50～110℃的冷补沥青与一定级配的集料、填料混合，采用拌和机进行拌和，制成冷补沥青混合料。
所述的粘土矿物是凹凸棒土、膨润土、高岭土、硅藻土中的一种或它们的混合物。
表1冷补沥青混合料质量配比
表1为5个实例的质量配比。以上5个实例中所用的集料为玄武岩，沥青为70#基质沥青，填料为石灰岩。实例1级配为LB-16，实例2-5级配为LB-13。
需要说明填料除了石灰岩粉末外，还可以选择水泥或者粉煤灰，以上两种填料也可以起到类似的效果，这里就不对其做详细的介绍。
实例1-2冷补沥青混合料的制备方法为：
1)按表1所示的质量比准备原材料；
2)将集料和填料混合均匀；
3)将沥青加热到125℃，先加入粘土矿物材料，搅拌使其完全溶于沥青中，待温度降到110℃加入稀释剂，充分搅拌，制成冷补沥青；
4)将温度为80℃的冷补沥青与一定级配的集料、填料混合，采用拌和机进行拌和，制成冷补沥青混合料。
实例3-5冷补沥青混合料的制备方法为：
1)按表1所示的质量比准备原材料；
2)将集料和填料混合均匀；
3)将沥青加热到140℃，先加入粘土矿物材料，搅拌使其完全溶于沥青中，待温度降到90℃加入稀释剂，充分搅拌，制成冷补沥青；
4)将温度为70℃的冷补沥青与一定级配的集料、填料混合，采用拌和机进行拌和，制成冷补沥青混合料。
实例1-5所制备的冷补沥青混合料的性能如下：
(1)低温和易性：在-10℃冰箱中恒温24h，取出后在室温下放置两个小时，待混合料温度达到室温后，用铁锹较容易拌合，混合料未发生结块现象，低温和易性良好。
(2)马歇尔稳定度试验：按照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0709的方法进行马歇尔实验，击实次数为75次，测试结果为：成型稳定度＞4.4kN。
(3)浸水马歇尔试验：按照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0709的方法进行浸水马歇尔实验，试验水温为60℃，保温时间为48h，测试结果为：残留稳定度≥83％。
(4)车辙实验：按照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0719的方法进行车辙实验，试验温度40℃，压力荷载0.7MPa，测试结果为：动稳定度≥908次/mm。
(5)冻融劈裂实验：按照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0729的方法进行冻融劈裂。实验测得结果为：冻融劈裂比≥81％。
为了更好地说明本发明的效果，选择市场应用比较好的市售产品作对比。
实例1-5以及市售产品的低温和易性实验、马歇尔实验、浸水马歇尔实验结果列于表2。
表2冷补沥青混合料实验结果
实例 低温和易性 马歇尔稳定度(kN) 浸水马歇尔稳定度(kN) 残留稳定度(％)
市售产品 良好 4.06 3.49 86
1 良好 4.59 3.80 83
2 良好 4.63 3.89 84
3 良好 4.99 4.51 90
4 良好 5.11 4.53 89
5 良好 5.24 4.45 85
虽然，上文中的一般性说明以及具体实例已对本发明做了详尽描述，但在本发明基础上对所列举的原材料以及工艺参数的上下限、区间取值都能实现本发明，这里就不做额外赘述。

Claims (9)

1.一种粘土矿物材料制备的冷补沥青混合料，其特征在于，选用粘土矿物材料作为冷补沥青的改性剂，所述的冷补沥青组分为：集料、填料、稀释剂和粘土矿物材料；所述的粘土矿物材料在冷补沥青中的掺量为沥青质量的3％～9％。
2.根据权利要求1所述的粘土矿物材料制备的冷补沥青混合料，其特征在于，所述的集料、填料、沥青和稀释剂按质量比为：100:3～5：3～8：1～5。
3.根据权利要求1所述的粘土矿物材料制备的冷补沥青混合料，其特征在于，所述的粘土矿物材料包括膨润土、高岭土、凹凸棒土、硅藻土中的任意一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的粘土矿物材料制备的冷补沥青混合料，其特征在于，所述的沥青为70#沥青。
5.根据权利要求1所述的粘土矿物材料制备的冷补沥青混合料，其特征在于，所述的集料为玄武岩或者石灰岩，级配为LB-13或者LB-16。
6.根据权利要求1所述的粘土矿物材料制备的冷补沥青混合料，其特征在于，所述的填料包括石灰岩粉末、水泥或者粉煤灰。
7.根据权利要求1所述的粘土矿物材料制备的冷补沥青混合料，其特征在于，所述的稀释剂由溶剂和添加剂组成，其中溶剂为柴油、煤油中的一种或它们的混合物，添加剂为植物油、重油中的一种或它们的混合物，溶剂和添加剂的质量比为1：0.05～0.8。
8.根据权利要求1所述的粘土矿物材料制备的冷补沥青混合料，其特征在于，所述的植物油为菜籽油、豆油、花生油中的一种或它们的混合物。
9.权利要求1～8任一所述的粘土矿物材料制备的冷补沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将沥青加热熔化后加入粘土矿物材料，搅拌使其完全溶于沥青中，待温度降到70～100℃加入稀释剂，充分搅拌，制成冷补沥青；
步骤2：将温度为50～110℃的冷补沥青与集料、填料混合拌和均匀，制成冷补沥青混合料。
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