CN111285637A - 一种开级配磨耗层沥青混合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开级配磨耗层沥青混合料及其制备方法，按照质量份数，包括以下组份：集料40～90份、钢渣10～50份、SBS改性沥青4～6份、滑石粉1～5份、甲氧基肉桂酸乙基己酯0.1～0.5份、生育酚乙酸酯0.1～0.5份、奥克立林0.1～0.5份、温拌剂0.4～0.8份。本发明的原料中采用了甲氧基肉桂酸乙基己酯、生育酚乙酸酯、奥克立林对SBS改性沥青进行进一步改性，沥青抗老化的能力，从而进一步提高开级配磨耗层混合料在环境与荷载作用下的抗老化性能。本发明中采用了钢渣硬度比较高、耐磨性能好，钢渣取代部分集料后能够提高钢渣的资源化利用效率，同时提高开级配磨耗层混合料的耐磨性能。
Description
技术领域
本发明属于公路工程技术领域，具体涉及一种开级配磨耗层沥青混合料及其制备方法。
背景技术
沥青开级配磨耗层(OGFC)混合料是一种特殊的路面材料，主要由粗集料嵌挤而成，细集料和填料较少。OGFC有两个比较显著的结构特征：(1)具有较大的连通空隙率，空隙率一般在20％左右；(2)粗骨料之间相互嵌挤咬合形成了明显的骨架空隙结构。相比于普通的沥青混凝土路面，OGFC路面的空隙结构特征赋予了它良好的排水和降噪性能，能够增大轮胎与路面的摩擦力，减少路面水雾提高雨水天气路面可视度，使得车辆在路面上行驶时更加安全和舒适。
随着经济社会水平的逐渐提高，城市雨洪灾害和热岛效应等问题日益突出。随着国家对海绵城市建设的不断投入，OGFC路面在中国的建设表现出了更加蓬勃的发展态势。
OGFC混合料的空隙结构特征使其更易受到环境介质的影响。对温度和紫外线的过度暴露会加速混合料中沥青胶浆的老化和离析；同时，积留在路面中的雨水还易对混合料造成水损害和冻融破坏。所以，OGFC路面经过一段时间的服役后，易出现老化、水损害、骨料松散破坏、甚至大面积的层间滑移和脱粘等病害。改善OGFC的抗老化性能、耐磨性能以及水损害性能是提高OGFC路用性能的重要途经。
钢渣是工业钢铁冶炼过程中的一种副产品，是多种化合物的混合。钢铁企业废渣的处理和资源化利用是目前环境保护领域的一个重要问题。将工业钢渣应用作建筑材料是钢渣废料可持续化利用的一个途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗老化性能、抗水损害性能以及耐磨性能好的开级配磨耗层沥青混合料及其制备方法。
本发明这种开级配磨耗层沥青混合料，按照质量份数，包括以下组份：集料40～90份、钢渣10～50份、SBS改性沥青4～6份、滑石粉1～5份、甲氧基肉桂酸乙基己酯0.1～0.5份、生育酚乙酸酯0.1～0.5份、奥克立林0.1～0.5份、温拌剂0.4～0.8份。
优选的，所述的开级配磨耗层沥青混合料，按照质量份数，包括以下组份：40～90％集料40～70份、钢渣20～50份、SBS改性沥青5～6份、滑石粉3～5份、甲氧基肉桂酸乙基己酯0.15～0.25份、生育酚乙酸酯0.15～0.25份、奥克立林0.2～0.5份、温拌剂0.4～0.6份。
进一步优选的，所述的开级配磨耗层沥青混合料，按照质量份数，包括以下组份：集料40份、钢渣50份、SBS改性沥青5.5份、滑石粉3份、甲氧基肉桂酸乙基己酯0.25份、生育酚乙酸酯0.25份、奥克立林0.5份、温拌剂0.5份。
进一步优选的，所述的开级配磨耗层沥青混合料，按照质量份数，包括以下组份：集料40份、钢渣50份、SBS改性沥青5.5份、滑石粉2.5份、甲氧基肉桂酸乙基己酯0.5份、生育酚乙酸酯0.5份、奥克立林0.5份、温拌剂0.5份。
所述滑石粉细度为1100～1300目，二氧化硅含量为50～70％，氧化镁含量为20～40％。
所述甲氧基肉桂酸乙基己酯纯度大于95％；奥克立林纯度大于95％。
本发明这种开级配磨耗层沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
1)将SBS改性沥青加热设定温度，加入温拌剂，在拌合锅中进行拌合，得到SBS改性温拌沥青a；
2)将甲氧基肉桂酸乙基己酯、生育酚乙酸酯和奥克立林按照比例混合搅拌均匀，得到混合液体b；
3)保持步骤1)中沥青a的温度为设定温度，按照配方比例加入混合液b，在拌合锅中搅拌，得到改性沥青c；
4)将滑石粉、钢渣和集料混合均匀后，加热至规定温度，得到混合物
5)将步骤3)中改性沥青c加入到按照配方比例加入到步骤4)中升至规定温度混合物中，搅拌混匀，得到开级配磨耗层沥青混合料。
所述步骤1)中，设定温度为125～140℃，拌合速度为400～700r/min，拌合时间为80～120s；所述步骤2)中，搅拌速度为500～700r/min，搅拌时间为1～3min；所述步骤3)中，设定温度为125～140℃，搅拌时间为75～100s，搅拌速度800-1000r/min。
所述步骤4)中，规定温度为125～140℃；所述步骤5)中，搅拌3～5min。
本发明的有益效果：1)本发明的原料中采用了甲氧基肉桂酸乙基己酯、生育酚乙酸酯、奥克立林对SBS改性沥青进行进一步改性，沥青抗老化的能力，从而进一步提高开级配磨耗层混合料在环境与荷载作用下的抗老化性能。2)本发明中采用了钢渣硬度比较高、耐磨性能好，钢渣取代部分集料后能够提高钢渣的资源化利用效率，同时提高开级配磨耗层混合料的耐磨性能。3)本发明中采用甲氧基肉桂酸乙基己酯、生育酚乙酸酯、奥克立林均为油溶性的其可以增强沥青的疏水性，因此还可以提高沥青混凝土的抗水损害能力。
具体实施方式
本发明中所有的实施例的制备方法，包括以下步骤：
1)将SBS改性沥青加热至130℃，加入温拌剂，在拌合锅中拌合100秒得到SBS改性温拌沥青a，搅拌速率为550r/min；
2)将甲氧基肉桂酸乙基己酯、生育酚乙酸酯和奥克立林混合搅拌均匀，得到混合液体b，搅拌时间为2分钟，搅拌速率为600r/min；
3)保持沥青a的温度为130℃，加入混合液b，在拌合锅中搅拌85秒得到改性沥青c，搅拌速率为900r/min；
4)将滑石粉、钢渣和集料混合均匀后，加热至130℃，得到混合料；
5)将改性沥青c加入到130℃的滑石粉、钢渣、集料和普通矿粉的混合料中，搅拌4分钟，得到开级配磨耗层沥青混合料。
实施例中的原料滑石粉细度为1100～1300目，二氧化硅含量为50～70％，氧化镁含量为20～40％；甲氧基肉桂酸乙基己酯纯度大于95％；奥克立林纯度大于95％。
将实施例1-4及对比例1中配制的开级配磨耗层沥青混合料进行测试，测试结果列于表2。其中耐磨性能采用的是洛杉矶磨耗试验进行评价；老化性能是对沥青进行5个小时的旋转薄膜烘箱加热试验，测试初始和5个小时后的针入度，延度和软化点；劈裂抗拉强度比(TSR)用来评价水损害性能。
实施例1
本实施例中高性能开级配磨耗层沥青混合料，按照质量分数计，其原料配方如下：70份集料、20份钢渣、5.5份SBS改性沥青、3份滑石粉、0.25份甲氧基肉桂酸乙基己酯、0.25份生育酚乙酸酯、0.5份奥克立林和0.5份温拌剂。
实施例2
本实施例中高性能开级配磨耗层沥青混合料，按照质量分数计，其原料配方如下：40份集料、50份钢渣、5.5份SBS改性沥青、3份滑石粉、0.25份甲氧基肉桂酸乙基己酯、0.25份生育酚乙酸酯、0.5份奥克立林和0.5份温拌剂。
与实施例1相比，实施例2中的钢渣含量提高了30份，集料含量降低了30份。
实施例1和实施例2，可以看到当钢渣掺量从20％提高到50％时，洛杉矶磨耗值从17％降低到了14％，说明钢渣显著的提高了开级配磨耗层混合料的耐磨性能；由于其他组份相同，抗老化性能变化不明显；TSR从85.7％升高到了88.4％，说明抗水损害性能有了一定程度的提高。
实施例3
本实施例中高性能开级配磨耗层沥青混合料，按照质量分数计，其原料配方如下：40份集料、50份钢渣、5.5份SBS改性沥青、2.5份滑石粉、0.5份甲氧基肉桂酸乙基己酯、0.5份生育酚乙酸酯、0.5份奥克立林和0.5份温拌剂。
与实施例2相比，实施例3中甲氧基肉桂酸乙基己酯、生育酚乙酸酯和奥克立林的总量提高了0.5份，滑石粉减少了0.5份。
实施例3中的甲氧基肉桂酸乙基己酯、生育酚乙酸酯和奥克立林总含量高于实施例2，实施例3中的老化性能指标明显优于实施例2，说明随着甲氧基肉桂酸乙基己酯、生育酚乙酸酯和奥克立林掺量的增加，沥青的抗老化性能逐渐提高。
实施例4
本实施例中高性能开级配磨耗层沥青混合料，按照质量分数计，其原料配方如下：70份集料、20份钢渣、6份SBS改性沥青、3份滑石粉、0.15份甲氧基肉桂酸乙基己酯、0.15份生育酚乙酸酯、0.2份奥克立林和0.5份温拌剂。
与实施例1相比，实施例4中甲氧基肉桂酸乙基己酯、生育酚乙酸酯和奥克立林的总量减少了0.5份。
实施例4的抗磨耗性能和水损害性能比实施例1稍差。实施例4中的沥青抗老化性能明显劣于实施例1，说明随着甲氧基肉桂酸乙基己酯、生育酚乙酸酯和奥克立林总量的减少，沥青老化性能指标明显降低。
对比例1
本对比例开级配磨耗层沥青混合料，按照质量分数计，其原料配方如下：90份集料、6份SBS改性沥青、3.5份普通矿粉和0.5份温拌剂。该配方为目前最常用的沥青混合料配方形式。
本对比例中的制备方法：
1)将SBS改性沥青加热至130℃，加入温拌剂，在拌合锅中拌合100秒得到SBS改性温拌沥青a，搅拌速率为550r/min；
2)将集料和普通矿粉混合均匀后，加热至130℃，得到混合料；
3)将改性沥青a加入到130℃的混合物中，搅拌4分钟，得到开级配磨耗层沥青混合料。
实施例4和对比例1相比，可以看出对比例1在没有掺假钢渣的的情况下，洛杉矶磨耗值明显偏高；从抗老化性能相比，对比例1中针入度和延度降低的幅度更大，而软化点升高的幅度更大，说明甲氧基肉桂酸乙基己酯、生育酚乙酸酯和奥克立林的掺入提高了沥青的抗老化性能，跟进一步而言，实施例4中的劈裂抗拉强度比也比对比例1中提高了4.5％。
对比例2
本对比例开级配磨耗层沥青混合料，按照质量分数计，其原料配方如下：90份集料、6份SBS改性沥青、3.5份滑石粉和0.5份温拌剂。
对比例2与对比例1的方法相似，只是将普通矿粉改为滑石粉。
与对比例1相比，3.5份普通矿粉被3.5份滑石粉取代。对比例2中没有包含矿渣、甲氧基肉桂酸乙基己酯、生育酚乙酸酯和奥克立林。对比例2和四种实施例相比可以看出，对比例2的洛杉矶磨耗值偏高，抗老化性能变差，水损害性能也有一定程度的降低。
对比例2和对比例1相比可以看出，对比例2的抗磨耗性能、抗老化性能和水损害性能与对比例1没有明显的区别，甚至有一定程度的提高，说明滑石粉取代普通的矿粉不会带来不利的后果。
表1实施例和对比例中原料组分表(％)
表2开级配磨耗层沥青混合料的耐磨性能、老化性能和水损害性能
注：“-”代表降低；“+”代表提高。
根据上述实施例，可以得出本发明提出了一种高性能开级配磨耗层沥青混合料及其配制方法。该方法利用甲氧基肉桂酸乙基己酯、生育酚乙酸酯和奥克立林对SBS沥青进行改性，提高了沥青的抗老化性能。利用钢渣取代了部分集料，改善了开级配磨耗层沥青混合料的耐磨性能，同时实现了钢渣的废弃物资源化利用。甲氧基肉桂酸乙基己酯、生育酚乙酸酯、奥克立林以及钢渣的掺入也提高了沥青混合料的抗水损害性能。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种开级配磨耗层沥青混合料，其特征在于，按照质量份数，包括以下组份：集料40～90份、钢渣10～50份、SBS改性沥青4～6份、滑石粉1～5份、甲氧基肉桂酸乙基己酯0.1～0.5份、生育酚乙酸酯0.1～0.5份、奥克立林0.1～0.5份、温拌剂0.4～0.8份。
2.根据权利要求1所述开级配磨耗层沥青混合料，其特征在于，按照质量份数，包括以下组份：40～90％集料40～70份、钢渣20～50份、SBS改性沥青5～6份、滑石粉3～5份、甲氧基肉桂酸乙基己酯0.15～0.25份、生育酚乙酸酯0.15～0.25份、奥克立林0.2～0.5份、温拌剂0.4～0.6份。
3.根据权利要求2所述开级配磨耗层沥青混合料，其特征在于，按照质量份数，包括以下组份：集料40份、钢渣50份、SBS改性沥青5.5份、滑石粉3份、甲氧基肉桂酸乙基己酯0.25份、生育酚乙酸酯0.25份、奥克立林0.5份、温拌剂0.5份。
4.根据权利要求2所述开级配磨耗层沥青混合料，其特征在于，按照质量份数，包括以下组份：集料40份、钢渣50份、SBS改性沥青5.5份、滑石粉2.5份、甲氧基肉桂酸乙基己酯0.5份、生育酚乙酸酯0.5份、奥克立林0.5份、温拌剂0.5份。
5.根据权利要求1所述开级配磨耗层沥青混合料，其特征在于，所述滑石粉细度为1100～1300目，二氧化硅含量为50～70％，氧化镁含量为20～40％。
6.根据权利要求所述开级配磨耗层沥青混合料，其特征在于，所述甲氧基肉桂酸乙基己酯纯度大于95％；奥克立林纯度大于95％。
7.一种根据权利要求1～6任意一项所述开级配磨耗层沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
1)将SBS改性沥青加热设定温度，加入温拌剂，在拌合锅中进行拌合，得到SBS改性温拌沥青a；
2)将甲氧基肉桂酸乙基己酯、生育酚乙酸酯和奥克立林按照比例混合搅拌均匀，得到混合液体b；
3)保持步骤1)中沥青a的温度为设定温度，按照配方比例加入混合液b，在拌合锅中搅拌，得到改性沥青c；
4)将滑石粉、钢渣和集料混合均匀后，加热至规定温度，得到混合物
5)将步骤3)中改性沥青c加入到按照配方比例加入到步骤4)中升至规定温度混合物中，搅拌混匀，得到开级配磨耗层沥青混合料。
8.根据权利要求7所述开级配磨耗层沥青混合料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，设定温度为125～140℃，拌合速度为400～700r/min，拌合时间为80～120s；所述步骤2)中，搅拌速度为500～700r/min，搅拌时间为1～3min。
9.根据权利要求7所述开级配磨耗层沥青混合料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，设定温度为125～140℃，搅拌时间为75～100s，搅拌速度800-1000r/min。
10.根据权利要求7所述开级配磨耗层沥青混合料的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，规定温度为125～140℃；所述步骤5)中，搅拌3～5min。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113998924A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-02-01 | 中南大学 | 一种抵抗水损害的沥青混合料及其制备方法 |
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|---|---|
| CN111285637B (zh) | 2021-12-14 |
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