CN110451857B - 活化废胶粉降噪微表处混合料 - Google Patents

活化废胶粉降噪微表处混合料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种活化废胶粉降噪微表处混合料，原料包括矿料、改性乳化沥青、活化废胶粉、水泥、十八烷基三甲基氯化铵、复合添加剂，所述复合添加剂为聚苯基硅氧烷、N,N‑二环己基‑2‑苯并噻唑基次磺酰胺、氯丁橡胶、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚四氢呋喃醚和交联剂的混合物；通过提高胶粉和矿料与沥青的相容性及粘结性能，提高降噪效果，通过沥青改性剂提高沥青的粘度、粘韧性和韧性,从而提高降噪微表处的耐候性、耐水性和耐流动性，加强降噪效果，通过十八烷基三甲基氯化铵提升微表处强度形成的速度,达到快速开放交通的目的；通过复合添加剂增强各组分的相容性，并将机械能转化微分子链或链段的运动能，将机械能转化为热能的形式消散，提高降噪效果。

Description

活化废胶粉降噪微表处混合料
技术领域
本发明涉及沥青路面预防性养护技术领域，特别涉及一种活化废胶粉降噪微表处混合料。
背景技术
微表处技术作为一种经济、快捷、有效、环保、开放交通快、使用寿命长的路面预防性养护技术，以其在提高路面抗滑、封水、改善路面外观和平整度等突出优点，已经成为我国高等级公路、城市道路预防性养护的主流技术。但在使用微表处时行驶过程中车内外噪声，即轮胎-路面噪声，较热拌热铺沥青路面明显增大，大大影响了路面行驶舒适性，制约了微表处技术的推广与应用，尤其在人口密集的城市道路。同时，传统微表处铺筑后早期强度低，需封闭交通进行养护，且高温抗车辙性能差，耐久性、抗滑能力衰减较快，易出现掉粒、脱皮等病害。因此，兼有降噪和性能优良的微表处技术既能充分发挥微表处预防性养护优势，同时还能降低交通噪音，达到提高行车舒适性的要求。
降噪微表处技术现行研究中多从微表处混合料和施工工艺入手，如采用较小粒径的集料优化级配、添加纤维、增加碾压工艺等措施，也有利用橡胶粉弹性来改善噪声大小，如专利CN 104496285 B将橡胶粉与基质沥青混合制成橡胶沥青，与矿料混合形成一种橡胶沥青超薄磨耗层混合料及具有降噪抗滑的橡胶沥青超薄磨耗层；专利CN 105714638 B通过橡胶沥青混凝土结构层形成橡胶轮胎颗粒降噪路面；专利CN 108164209 A掺加80目1％橡胶粉形成一种复合型降噪微表处。
现有技术的特征是将橡胶粉通过湿法(橡胶沥青)或干法(替代集料)直接应用于混合料中，并未考虑胶粉与沥青的相容性及粘结性能，从而在很大程度上抑制了胶粉的活性与利用率，因此，有必要提高胶粉的活性以实现较高的利用率，真正实现废旧资源的回收利用。且加入胶粉后，会导致微表处的强度形成缓慢，不能快速恢复交通。且现有技术中用于沥青路面降噪预防性养护的方法主要是通过调整材料级配增加封层空隙率或降低表面构造深度,工程实践表明,这些方法降噪效果不明显,无法有效降低沥青路面预防性养护封层车辆行驶噪声。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种活化废胶粉降噪微表处混合料，提高降噪微表处的降噪效果。
本发明的活化废胶粉降噪微表处混合料，原料按重量份包括以下组分：矿料100份、改性乳化沥青7-11份、活化废胶粉1-3份、水泥0-3份、十八烷基三甲基氯化铵0.5-1.5份、复合添加剂0.5-1份，所述复合添加剂为聚苯基硅氧烷、N,N-二环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、氯丁橡胶、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚四氢呋喃醚和交联剂的混合物；
进一步，按质量比聚苯基硅氧烷：N,N-二环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺：氯丁橡胶：聚丙二醇二丙烯酸酯：聚四氢呋喃醚：交联剂＝3：3：2：2：1：1；
进一步，原料按重量份包括以下组分：矿料100份、改性乳化沥青9份、活化废胶粉2份、水泥1份、十八烷基三甲基氯化铵1份、复合添加剂0.8份；
进一步，所述改性乳化沥青为乳化沥青经改性剂处理制得，所述改性剂为水性环氧、丁苯橡胶、硅藻土、邻本二甲酸二辛酯和己二酸二乙二醇单丁醚酯的混合物；
进一步，按质量比水性环氧：丁苯橡胶：硅藻土：邻本二甲酸二辛酯：己二酸二乙二醇单丁醚酯5：1：2：1：1：1；
进一步，所述水性环氧树脂由水性环氧树脂和水性固化剂组成，所述水性环氧占纯沥青的质量百分比5-30％；所述丁苯橡胶占纯沥青的质量百分比为1-5％；
进一步，所述活化废胶粉为废旧轮胎橡胶粉，其粒径为35目、40目、45目、50目、60目、70目、80目中的一种或两种以上的混合物；
进一步，所述废旧轮胎橡胶粉通过下述方式处理：将废胶粉放置于功率为500-900W的微波炉中，辐射时间为60-200s。
本发明的有益效果：本发明的活化废胶粉降噪微表处混合料，通过提高胶粉和矿料与沥青的相容性及粘结性能，提高降噪效果，同时达到高其高低温性能以及耐久性的目的，通过沥青改性剂提高沥青的粘度、粘韧性和韧性,从而提高降噪微表处的耐候性、耐水性和耐流动性，加强降噪效果，通过十八烷基三甲基氯化铵提升微表处强度形成的速度,达到快速开放交通的目的；通过复合添加剂增强各组分的相容性，并将机械能转化微分子链或链段的运动能，将机械能转化为热能的形式消散，提高降噪效果。
具体实施方式
本实施例的活化废胶粉降噪微表处混合料，原料按重量份包括以下组分：矿料100份、改性乳化沥青7-11份、活化废胶粉1-3份、水泥0-3份、十八烷基三甲基氯化铵0.5-1.5份、复合添加剂0.5-1份，所述复合添加剂为聚苯基硅氧烷、N,N-二环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、氯丁橡胶、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚四氢呋喃醚和交联剂的混合物；矿料采用级配，标准筛孔9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm通过率范围分别为100％、70～90％、45～70％、28～50％、19～34％、12～25％、5～15％。水泥采用42.5普通硅酸盐水泥；利用废胶粉的弹性增加混合料的柔性，车辆行驶过程中路面的弯沉变形使车轮做功，消耗了噪声的声能，从而达到降低噪声的目的。所采用的复合添加剂中的各组分协同作用，不仅增加混合料各组分之间的相容性，提高降噪效果，还能提高混合料所形成懂的薄层罩面的耐磨性。采用专用的微表处摊铺机将上述组成材料按照设计重量配比拌和成微表处混合料摊铺到原路面上，即形成8～10mm冷铺降噪薄层罩面。该降噪薄层罩面不仅降噪效果好，还具有很好的耐磨性和耐候性。
本实施例中，按质量比聚苯基硅氧烷：N,N-二环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺：氯丁橡胶：聚丙二醇二丙烯酸酯：聚四氢呋喃醚：交联剂＝3：3：2：2：1：1；复合添加剂的配比决定着其在混合料中的功能效果，只有合适的配比才能充分发挥其功效，且该复合添加剂的用量还受到混合料中其他组分的影响。
本实施例中，原料按重量份包括以下组分：矿料100份、改性乳化沥青9份、活化废胶粉2份、水泥1份、十八烷基三甲基氯化铵1份、复合添加剂0.8份；为优选实施例。
本实施例中，所述改性乳化沥青为乳化沥青经改性剂处理制得，所述改性剂为水性环氧、丁苯橡胶、硅藻土、邻本二甲酸二辛酯和己二酸二乙二醇单丁醚酯的混合物；改性剂的使用显著提高了沥青与活化废胶粉、矿料的粘结性能，确保获得具有降噪功能性能优良的微表处混合料。其中，乳化沥青为70#阳离子慢裂快凝型，蒸发残留物含量大于等于62％。
本实施例中，按质量比水性环氧：丁苯橡胶：硅藻土：邻本二甲酸二辛酯：己二酸二乙二醇单丁醚酯5：1：2：1：1：1。
本实施例中，所述水性环氧树脂由水性环氧树脂和水性固化剂组成，所述水性环氧占纯沥青的质量百分比5-30％；所述丁苯橡胶占纯沥青的质量百分比为1-5％；
本实施例中，所述活化废胶粉为废旧轮胎橡胶粉，其粒径为35目、40目、45目、50目、60目、70目、80目中的一种或两种以上的混合物；为了提高降噪效果，活化废胶粉优选采用多种粒径的级配。
本实施例中，所述废旧轮胎橡胶粉通过下述方式处理：将废胶粉放置于功率为500-900W的微波炉中，辐射时间为60-200s；微波辐射处理后的废胶粉中的S-C和S-S键部分或完全断裂，提高了废胶粉的表面活性，且表面呈蓬松絮状结构，表面积急剧增大，增强了与改性乳化沥青的相容性。
实施例一
本实施例活化废胶粉降噪微表处混合料，原料按重量份包括以下组分：矿料100份、改性乳化沥青7份、活化废胶粉1份、水泥2份、十八烷基三甲基氯化铵0.5份、复合添加剂0.5份、水5份。
本实施例中，所述水性环氧树脂由水性环氧树脂和水性固化剂组成，所述水性环氧占纯沥青的质量百分比5％；所述丁苯橡胶占纯沥青的质量百分比为1％；所述活化废胶粉为废旧轮胎橡胶粉，其粒径为50目和60目的混合物，两者重量比为1：1；所述废旧轮胎橡胶粉通过下述方式处理：将废胶粉放置于功率为500W的微波炉中，辐射时间为200s。
采用专用的微表处摊铺机将上述组成材料按照设计配比拌和成微表处混合料摊铺到原路面上，即形成8～10mm冷铺降噪薄层罩面。
车内噪音测试结果显示，相对于参照样72.5dB(传统微表处路面，下同)，本实例62.5dB，降低10.0dB。
实施例二
本实施例的活化废胶粉降噪微表处混合料，原料按重量份包括以下组分：矿料100份、改性乳化沥青11份、活化废胶粉3份、水泥3份、十八烷基三甲基氯化铵1.5份、复合添加剂1份；
本实施例中，所述水性环氧树脂由水性环氧树脂和水性固化剂组成，所述水性环氧占纯沥青的质量百分比30％；所述丁苯橡胶占纯沥青的质量百分比为5％；所述活化废胶粉为废旧轮胎橡胶粉，其粒径为40目、70目的混合物(两者质量比为1：1)；所述废旧轮胎橡胶粉通过下述方式处理：将废胶粉放置于功率为700W的微波炉中，辐射时间为100s。
采用专用的微表处摊铺机将上述组成材料按照设计质量配比拌和成微表处混合料摊铺到原路面上，即形成8～10mm冷铺降噪薄层罩面。
车内噪音测试结果显示，相对于参照样72.5dB，本实例61.1dB，降低11.4dB。
实施例三
本实施例的活化废胶粉降噪微表处混合料，原料按重量份包括以下组分：矿料100份、改性乳化沥青7份、活化废胶粉3份、十八烷基三甲基氯化铵1.5份、复合添加剂0.5份；
本实施例中，所述水性环氧树脂由水性环氧树脂和水性固化剂组成，所述水性环氧占纯沥青的质量百分比5％；所述丁苯橡胶占纯沥青的质量百分比为5％；所述活化废胶粉为废旧轮胎橡胶粉，其粒径为35目、45目、80目的混合物(三者质量比为1：1：1)；所述废旧轮胎橡胶粉通过下述方式处理：将废胶粉放置于功率为900W的微波炉中，辐射时间为80s。
采用专用的微表处摊铺机将上述组成材料按照设计质量配比拌和成微表处混合料摊铺到原路面上，即形成8～10mm冷铺降噪薄层罩面。
车内噪音测试结果显示，相对于参照样72.5dB，本实例60.8dB，降低11.7dB。
实施例四
本实施例的活化废胶粉降噪微表处混合料，原料按重量份包括以下组分：矿料100份、改性乳化沥青11份、活化废胶粉1份、水泥3份、十八烷基三甲基氯化铵0.5份、复合添加剂1份；
本实施例中，所述水性环氧树脂由水性环氧树脂和水性固化剂组成，所述水性环氧占纯沥青的质量百分比25％；所述丁苯橡胶占纯沥青的质量百分比为1％；所述活化废胶粉为废旧轮胎橡胶粉，其粒径为35目、40目、45目、50目、60目、70目、80目的混合物；所述废旧轮胎橡胶粉通过下述方式处理：将废胶粉放置于功率为700W的微波炉中，辐射时间为180s。
采用专用的微表处摊铺机将上述组成材料按照设计质量配比拌和成微表处混合料摊铺到原路面上，即形成8～10mm冷铺降噪薄层罩面。
车内噪音测试结果显示，相对于参照样72.5dB，本实例60dB，降低12.5dB。
实施例五
本实施例的活化废胶粉降噪微表处混合料，原料按重量份包括以下组分：矿料100份、改性乳化沥青9份、活化废胶粉1份、十八烷基三甲基氯化铵1份、复合添加剂0.8份；
本实施例中，所述水性环氧树脂由水性环氧树脂和水性固化剂组成，所述水性环氧占纯沥青的质量百分比15％；所述丁苯橡胶占纯沥青的质量百分比为3％；所述活化废胶粉为废旧轮胎橡胶粉，其粒径为35目、50目、70目、80目的混合物(质量比1：1：1：1)；所述废旧轮胎橡胶粉通过下述方式处理：将废胶粉放置于功率为700W的微波炉中，辐射时间为150s。
车内噪音测试结果显示，相对于参照样72.5dB，本实例65.5dB，降低7.0dB。
实施例六
本实施例的活化废胶粉降噪微表处混合料，原料按重量份包括以下组分：矿料100份、改性乳化沥青9份、活化废胶粉2份、水泥1份、十八烷基三甲基氯化铵1份、复合添加剂0.8份；
本实施例中，所述水性环氧树脂由水性环氧树脂和水性固化剂组成，所述水性环氧占纯沥青的质量百分比25％；所述丁苯橡胶占纯沥青的质量百分比为3％；所述活化废胶粉为废旧轮胎橡胶粉，其粒径为50目、60目、70目、80目的混合物(质量比1：1：1:1)；所述废旧轮胎橡胶粉通过下述方式处理：将废胶粉放置于功率为650W的微波炉中，辐射时间为100s。
车内噪音测试结果显示，相对于参照样72.5dB，本实例60.45dB，降低12.05dB。
上述实施例中，按质量比聚苯基硅氧烷：N,N-二环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺：氯丁橡胶：聚丙二醇二丙烯酸酯：聚四氢呋喃醚：交联剂＝3：3：2：2：1：1；按质量比水性环氧：丁苯橡胶：硅藻土：邻本二甲酸二辛酯：己二酸二乙二醇单丁醚酯5：1：2：1：1：1；
所述改性乳化沥青为乳化沥青经改性剂处理制得，所述改性剂为水性环氧、丁苯橡胶、硅藻土、邻本二甲酸二辛酯和己二酸二乙二醇单丁醚酯的混合物。
上述实施例微表处混合料的级配类型符合MS-3型连续性级配设计，如表1所示。
表1实施例矿料级配
Figure BDA0002162558120000071
Figure BDA0002162558120000081
上述实施例中，采用积分声级计HS5618A测试微表处路面的车内外噪音，考虑到行驶过程中主要是车内噪音对行车舒适性影响较大，故采用活性废胶粉降噪微表处路面与传统微表处路面相对比，评价其降噪效果，测试车型为大众迈腾330，车速80km/h。
上述实施例中，传统微表处路面即为未添加活性废胶粉，矿料级配采用表1实施例级配，乳化沥青为SBR改性乳化沥青，按照矿料:SBR改性乳化沥青:42.5普通硅酸盐水泥:外加水＝100:6.5:2:5配比拌制微表处混合料，铺筑成型。
综上，本发明的活性废胶粉降噪微表处混合料室内试验和路用性能技术指标均能满足《微表处和稀浆封层技术指南》(JTG/T F40-02-2005)技术要求，性能优异。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种活化废胶粉降噪微表处混合料，其特征在于：原料按重量份包括以下组分：矿料100份、改性乳化沥青7-11份、活化废胶粉1-3份、水泥0-3份、十八烷基三甲基氯化铵0.5-1.5份、复合添加剂0.5-1份，所述复合添加剂为聚苯基硅氧烷、N,N-二环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、氯丁橡胶、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚四氢呋喃醚和交联剂的混合物；所述改性乳化沥青为乳化沥青经改性剂处理制得，所述改性剂为水性环氧、丁苯橡胶、硅藻土、邻苯二甲酸二辛酯和己二酸二乙二醇单丁醚酯的混合物；所述活化废胶粉通过下述方式处理：将废胶粉放置于功率为500-900W的微波炉中，辐射时间为60-200s。
2.根据权利要求1所述的活化废胶粉降噪微表处混合料，其特征在于：按质量比聚苯基硅氧烷：N,N-二环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺：氯丁橡胶：聚丙二醇二丙烯酸酯：聚四氢呋喃醚：交联剂＝3：3：2：2：1：1。
3.根据权利要求2所述的活化废胶粉降噪微表处混合料，其特征在于：所述交联剂为正硅酸乙酯。
4.根据权利要求1所述的活化废胶粉降噪微表处混合料，其特征在于：原料按重量份包括以下组分：矿料100份、改性乳化沥青9份、活化废胶粉2份、水泥1份、十八烷基三甲基氯化铵1份、复合添加剂0.8份。
5.根据权利要求1所述的活化废胶粉降噪微表处混合料，其特征在于：按质量比水性环氧：丁苯橡胶：硅藻土：邻苯二甲酸二辛酯：己二酸二乙二醇单丁醚酯5：1：2：1：1：1。
6.根据权利要求5所述的活化废胶粉降噪微表处混合料，其特征在于：所述水性环氧由水性环氧树脂和水性固化剂组成，所述水性环氧占纯沥青的质量百分比5-30％；所述丁苯橡胶占纯沥青的质量百分比为1-5％。
7.根据权利要求6所述的活化废胶粉降噪微表处混合料，其特征在于：所述活化废胶粉为废旧轮胎橡胶粉，其粒径为35目、40目、45目、50目、60目、70目、80目中的一种或两种以上的混合物。
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