CN108840606A - 一种冷拌冷铺沥青混合料及制备方法与磨耗层 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷拌冷铺沥青混合料及制备方法与磨耗层,冷拌冷铺沥青混合料由如下组成:改性乳化沥青,集料,填料,水,液体添加剂;所述改性乳化沥青由如下组成:乳化剂,沥青,稳定剂,pH调节剂;所述集料由如下组成:粗集料,细集料。制备方法包括如下步骤:将乳化剂加入沥青中调节温度至乳化温度并进行搅拌混合均匀,再加入稳定剂常温搅拌混合均匀,加入pH调节剂调节pH,待用;将粗集料和细集料按照重量份配比混合均匀,待用;将改性乳化沥青、液体添加剂和改性乳化沥青加入水中混合均匀,再加入集料和填料混合均匀,即得。磨耗层为采用冷拌冷铺沥青混合料摊铺施工而成。本发明具有适用范围广、性能优良、使用寿命长的优点。
Description
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域,具体涉及一种冷拌冷铺沥青混合料及制备方法与磨耗层。
背景技术
农村公路覆盖范围广、服务人口多,是公益性最强的交通基础设施。目前热拌沥青混凝土在农村公路的使用上有两大缺点:(1)热拌沥青混合料在拌和时要求沥青和集料具有较高的温度,因此热拌沥青混合料的生产对拌和及加工的设备必须安装加热装置并有充足的燃料支持,特殊的装置加上昂贵的燃料费用使热拌沥青混合料生产成本偏高。目前由于南京主城区的基础建设较多,沥青混料生产加工设备主要集中于此附近,这样农村道路修建对沥青混合料需要通过长距离运输来满足。沥青混合料的温度是对路面施工时质量的第一保证,长距离运输将大大降低沥青混合料的到场温度,温度损失严重的沥青混凝土会影响路面的施工铺筑质量。(2)沥青路面坑槽传统修补多是用热拌沥青碎石混合料,由于需要专门设备加热,工序复杂等原因,不能适应路面病害处理移动性大单点工程量小的特点。另外热拌沥青碎石混合料除了污染环境,更且受温度影响较大,低温修补时效果不理想,在寒冷季节和雨季更是不能正常施工,直接导致坑槽病害得不到及时处理。
为保证沥青路面具备良好的使用性能和安全舒适的服务能力,冷拌冷铺型沥青混合料能很好的解决以上两个问题。由于沥青混合料无需加热,材料使用简单方便;现场施工简单,对施工机械的人员需求较少,全部材料可以预先生产好作为成品保存备用,这种沥青混合料适用于任何天气和环境,可在常温和雨雪天气下施工,拌和后可长时间保存,并可随时修补路面的病害,有效地改善路面的使用性能,延长其使用寿命。由此可见,采用沥青混合料新建路面或对原已破坏的沥青路面进行修补,可减少环境污染、节约能源、改善工人的劳动条件,同时具有良好的社会效益和经济效益。
在常温下能生产施工的沥青混合料有两种,一种是稀释沥青,一种是乳化沥青。稀释沥青中掺加了稀释剂,不仅会对环境造成一定污染,并且使用时安全也存在很大隐患,因此现在公路工程中很少使用。本课题以乳化沥青作为冷拌冷铺型沥青混合料的胶结料。虽然其具有应用范围广、施工便利、节能降耗、减少污染、施工期较短,延长施工季节等诸多优点,但是一般的乳化沥青存在粘结强度低、柔韧性差、强度不够等缺点,制约了乳化沥青在沥青路面养护和维修中的推广和应用。
我国对冷拌冷铺技术研究起步较晚,但鉴于冷拌冷铺路面的优越性,对冷拌冷铺沥青混合料的研究也逐渐成为我国沥青路面研究的热点之一。
随着乳化沥青技术的发展,山东大山路桥工程有限公司的陈际江、扈利东等用基质沥青、多种乳化剂、复合聚合物改性剂、水等制备了高性能的改性乳化沥青(固体物含量70%),与适合级配的石料(常温或100℃左右)拌和,制备常温沥青混合料,试验结果表明,该种混合料力学性能、高温稳定性与水稳定性能良好。2011年6月,在一段水泥混凝土层上进行了加铺,路面碾压完成4h后,开放交通。经过一年多的考验,此路面未出现脱粒、松散、拥包等病害现象,保持着良好的使用状态,证明其作为路面摊铺材料完全满足路用要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种冷拌冷铺沥青混合料及制备方法与磨耗层,其中冷拌冷铺沥青混合料的适用范围广,解决了热拌沥青混合料的应用条件苛刻和满足耐久性这两个问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种冷拌冷铺沥青混合料,由如下重量份组成:改性乳化沥青12-15份,集料80-120份,填料1-2份,水5-10份,液体添加剂2-3份;
所述改性乳化沥青由如下重量份组成:乳化剂1-4份,沥青80-90份,稳定剂0.2-1.0份,pH调节剂1-6份;
所述集料由如下重量份组成:粗集料50-70份,细集料30-50份。
进一步优选地,由如下重量份组成:改性乳化沥青15份,集料100份,填料2份,水10份,液体添加剂3份;
所述改性乳化沥青由如下重量份组成:乳化剂4份,沥青90份,稳定剂1.0份,pH调节剂4份;
所述集料由如下重量份组成:粗集料60份,细集料40份。
进一步地,所述改性乳化沥青的pH值为2.0-5.0。
进一步地,所述改性乳化沥青的乳化剂由如下重量份组成:阴离子乳化剂1-2份,非离子乳化剂2-4份;
所述改性乳化沥青的稳定剂为氯化钙、聚乙烯醇、硫酸钠和/或水玻璃中的至少一种;
所述改性乳化沥青的沥青为溶-凝胶型沥青;
所述改性乳化沥青的pH调节剂为0.9-1.1mol/L的盐酸水溶液。
阳离子乳化剂和非离子乳化剂复配来制备高浓度乳化沥青,在离子型表面活性剂中添加非离子表面活性剂可以降低表面胶束浓度,提高乳化能力,并能延缓破乳速度,改善混合料的和易性。
乳化沥青稳定剂主要分为无机和有机两种,在离子型乳化剂中加入相同离子的无机盐,由于反离子压缩了乳化剂离子头的离子氛厚度,减少了乳化剂分子的排斥作用,从而使乳化剂容易吸附于沥青微粒表面形成胶束,导致溶液的表面张力降低。
乳液的pH值与其乳化稳定性和储存稳定性关系密切。添加pH值调节剂可以使溶液中带有离子电荷,乳化剂与这些离子反应生成带电基团,这样乳化剂的亲水性增强,从而发挥更好的乳化作用。
进一步地,所述阴离子乳化剂为直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇磺酸钠和/或脂肪醇醚硫酸钠中的至少一种;所述非离子乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、仲醇聚氧乙烯醚和/或聚乙二醇脂肪酸酯中的至少一种。
进一步优选地,所述改性乳化沥青的稳定剂为氯化钙、聚乙烯醇或氯化钙与聚乙烯醇等重量比的混合物。
进一步地,所述粗集料的粒径>2.36mm;所述细集料的粒径≤2.36mm。
进一步地,所述填料为500目以上的石灰石粉末;所述液体添加剂为水性偶联剂。
上述冷拌冷铺沥青混合料的制备方法,包括如下步骤:
S1:将乳化剂加入沥青中调节温度至乳化温度并进行搅拌混合均匀,再加入稳定剂常温搅拌混合均匀,加入pH调节剂调节pH至2.0-5.0,得到改性乳化沥青,待用;
将粗集料和细集料按照重量份配比混合均匀,得到集料待用;
S2:将改性乳化沥青、液体添加剂和改性乳化沥青加入水中混合均匀,再加入集料和填料混合均匀,得到冷拌冷铺沥青混合料。
乳化温度的控制:相对应的沥青和乳化液温度可通过下式计算:
Tw=Te+(Te-Ta)×Ca×A/(Cw×W)
式中:A-沥青用量,%;W-乳化剂用量,%;Ca-沥青的比热;Cw-水的比热;Te-乳液的温度,℃;Ta-沥青的温度,℃;Tw—乳化剂水溶液的温度,℃。
一种冷拌冷铺沥青混合料磨耗层,采用上述冷拌冷铺沥青混合料料在冷拌冷铺专用摊铺车行进过程中完成拌合与摊铺施工后,再经过碾压成型,得到冷拌冷铺沥青混合料磨耗层。
本发明的有益效果是:本发明中制备得到的冷拌冷铺沥青混合料适用于交通量大、承载力好的路面,其中冷拌冷铺沥青混合料乳化剂采用阳离子乳化剂和非离子乳化剂复配,在离子型表面活性剂中添加非离子表面活性剂可以降低表面胶束浓度,提高乳化能力,并能延缓破乳速度,改善混合料的和易性;溶-凝胶结构型沥青能兼容分散性与乳化程度;添加稳定剂能够提高水的粘度,从而提高乳化沥青的储存稳定性;冷拌冷铺沥青混合料的制备方法流程简单,乳化温度容易控制,其中乳化温度通过计算得到更为准确,制备得到的冷拌冷铺沥青混合料性能更为优良;冷拌冷铺沥青混合料磨耗层的适用范围广、使用寿命长。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案,但本发明的保护范围不局限于以下所述。
一种冷拌冷铺沥青混合料,由如下重量份组成:改性乳化沥青12-15份,集料80-120份,填料1-2份,水5-10份,液体添加剂2-3份;
所述改性乳化沥青由如下重量份组成:乳化剂1-4份,沥青80-90份,稳定剂0.2-1.0份,pH调节剂1-6份;
所述集料由如下重量份组成:粗集料50-70份,细集料30-50份。
具体地,所述改性乳化沥青的pH值为2.0-5.0。
具体地,所述改性乳化沥青的乳化剂由如下重量份组成:阴离子乳化剂1-2份,非离子乳化剂2-4份;
所述改性乳化沥青的稳定剂为氯化钙、聚乙烯醇、硫酸钠和/或水玻璃中的至少一种;
所述改性乳化沥青的沥青为溶-凝胶型沥青;
所述改性乳化沥青的pH调节剂为0.9-1.1mol/L的盐酸水溶液。
具体地,所述阴离子乳化剂为直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇磺酸钠和/或脂肪醇醚硫酸钠中的至少一种;所述非离子乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、仲醇聚氧乙烯醚和/或聚乙二醇脂肪酸酯中的至少一种。
具体地,所述改性乳化沥青的稳定剂为氯化钙、聚乙烯醇或氯化钙与聚乙烯醇等重量比的混合物。
具体地,所述粗集料的粒径>2.36mm;所述细集料的粒径≤2.36mm。
具体地,所述填料为500目以上的石灰石粉末;所述液体添加剂为水性偶联剂。
上述冷拌冷铺沥青混合料的制备方法,包括如下步骤:
S1:将乳化剂加入沥青中调节温度至乳化温度并进行搅拌混合均匀,再加入稳定剂常温搅拌混合均匀,加入pH调节剂调节pH至2.0-5.0,得到改性乳化沥青,待用;
将粗集料和细集料按照重量份配比混合均匀,得到集料待用;
S2:将改性乳化沥青、液体添加剂和改性乳化沥青加入水中混合均匀,再加入集料和填料混合均匀,得到冷拌冷铺沥青混合料。
一种冷拌冷铺沥青混合料磨耗层,采用上述冷拌冷铺沥青混合料料在冷拌冷铺专用摊铺车行进过程中完成拌合与摊铺施工后,再经过碾压成型,得到冷拌冷铺沥青混合料磨耗层。
实施例1-实施例4的具体制备参数如表1所示,其中实施例1-实施例4为本发明限定的技术参数。
表1
实施例1-实施例4的具体性能参数如表2所示,其中实施例1-实施例4为本发明限定的技术参数。
实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 |
磨耗损失率/% | 15.6 | 15.4 | 15.8 | 15.6 |
稳定度/(次/mm) | 1067 | 1082 | 1073 | 1089 |
成型强度/kN | 8.70 | 8.75 | 8.80 | 8.86 |
表2
从表2的数据中可以看出,混合料实际磨耗损失率满足5%-20%的要求;冷铺沥青混合料实际动稳定度符合《公路沥青路面施工技术规范》的要求;冷铺沥青混合料的成型强度满足大于3.0KN的要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种冷拌冷铺沥青混合料,其特征在于,由如下重量份组成:改性乳化沥青12-15份,集料80-120份,填料1-2份,水5-10份,液体添加剂2-3份;
所述改性乳化沥青由如下重量份组成:乳化剂1-4份,沥青80-90份,稳定剂0.2-1.0份,pH调节剂1-6份;
所述集料由如下重量份组成:粗集料50-70份,细集料30-50份。
2.根据权利要求1所述的一种冷拌冷铺沥青混合料,其特征在于,由如下重量份组成:改性乳化沥青15份,集料100份,填料2份,水10份,液体添加剂3份;
所述改性乳化沥青由如下重量份组成:乳化剂4份,沥青90份,稳定剂1.0份,pH调节剂4份;
所述集料由如下重量份组成:粗集料60份,细集料40份。
3.根据权利要求1或2所述的一种冷拌冷铺沥青混合料,其特征在于,所述改性乳化沥青的pH值为2.0-5.0。
4.根据权利要求1或2所述的一种冷拌冷铺沥青混合料,其特征在于,所述改性乳化沥青的乳化剂由如下重量份组成:阴离子乳化剂1-2份,非离子乳化剂2-4份;
所述改性乳化沥青的稳定剂为氯化钙、聚乙烯醇、硫酸钠和/或水玻璃中的至少一种;
所述改性乳化沥青的沥青为溶-凝胶型沥青;
所述改性乳化沥青的pH调节剂为0.9-1.1mol/L的盐酸水溶液。
5.根据权利要求4所述的一种冷拌冷铺沥青混合料,其特征在于,所述阴离子乳化剂为直链烷基苯磺酸钠、脂肪醇磺酸钠和/或脂肪醇醚硫酸钠中的至少一种;所述非离子乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、仲醇聚氧乙烯醚和/或聚乙二醇脂肪酸酯中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的一种冷拌冷铺沥青混合料,其特征在于,所述改性乳化沥青的稳定剂为氯化钙、聚乙烯醇或氯化钙与聚乙烯醇等重量比的混合物。
7.根据权利要求1或2所述的一种冷拌冷铺沥青混合料,其特征在于,所述粗集料的粒径>2.36mm;所述细集料的粒径≤2.36mm。
8.根据权利要求1或2所述的一种冷拌冷铺沥青混合料,其特征在于,所述填料为500目以上的石灰石粉末;所述液体添加剂为水性偶联剂。
9.权利要求1-8任一项所述的一种冷拌冷铺沥青混合料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:将乳化剂加入沥青中调节温度至乳化温度并进行搅拌混合均匀,再加入稳定剂常温搅拌混合均匀,加入pH调节剂调节pH至2.0-5.0,得到改性乳化沥青,待用;
将粗集料和细集料按照重量份配比混合均匀,得到集料待用;
S2:将改性乳化沥青、液体添加剂和改性乳化沥青加入水中混合均匀,再加入集料和填料混合均匀,得到冷拌冷铺沥青混合料。
10.一种冷拌冷铺沥青混合料磨耗层,其特征在于,采用权利要求1-9任一项所述的冷拌冷铺沥青混合料料在冷拌冷铺专用摊铺车行进过程中完成拌合与摊铺施工后,再经过碾压成型,得到冷拌冷铺沥青混合料磨耗层。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181120 |
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