CN111499269B - 一种沥青混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沥青混凝土及其制备方法。沥青混凝土包含以下重量份的组分：岩沥青改性沥青：97‑121份；纤维填料：0.9‑3.6份；细骨料：1.5‑3.2份；粗骨料：3‑7份；降噪颗粒：7‑16份；其中，降噪颗粒包括呈中空球形的金属外层和填充于金属外层内部的吸音内层，金属外层上开设有多个贯通的透声孔，且金属外层的外径为15mm‑25mm。其制备方法包括以下步骤：S1，准备相应重量份数的岩沥青改性沥青并融化，取降噪颗粒浸没到熔融的岩沥青改性沥青中，取出降噪颗粒备用；S2，取相应重量份数的纤维填料、细骨料、粗骨料和降噪颗粒加入到熔融的岩沥青改性沥青中，混合均匀得到沥青混凝土。本发明具有降低使用过程中噪音的优点。

Description

一种沥青混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及沥青道路施工材料的领域，更具体地说，它涉及一种沥青混凝土及其制备方法。
背景技术
沥青混凝土是将碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等，与一定比例的路用沥青材料，在严格控制条件下拌制而成的混合料。沥青混凝土常用于道路的铺设，它具有施工进度块、强度高等优点。
申请公布号为CN109265076A的中国专利公开了一种橡胶沥青混凝土及其制备工艺，涉及沥青混凝土技术领域，解决了因橡胶沥青混凝土中各组分间的粘接性不佳导致其容易发生开裂的问题。一种橡胶沥青混凝土，包括如下重量份数的组分：石灰岩母料50～70份；沥青15～25份；矿粉9～14份；三元乙丙橡胶丝2～4份；增粘树脂1.2～2份；多孔陶瓷0.8～2份；胶黏剂0.8～2份。
但是汽车在沥青混凝土路面上行驶过程中，轮胎与路面发生摩擦会产生大量的噪音，影响了周边人们的生活和工作。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种沥青混凝土，其具有降低噪音的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种沥青混凝土，包含以下重量份的组分：
岩沥青改性沥青：97-121份；
纤维填料：0.9-3.6份；
细骨料：1.5-3.2份；
粗骨料：3-7份；
降噪颗粒：7-16份；
其中，降噪颗粒包括呈中空球形的金属外层和填充于金属外层内部的吸音内层，金属外层上开设有多个贯通的透声孔，且金属外层的外径为15mm-25mm。
通过采用上述技术方案，细骨料和粗骨料配合使得沥青混凝土内部颗粒的级配相对均匀，从而使得浇筑完成的路面平整度更佳。降噪颗粒的设置既能够提高沥青混凝土的整体结构强度，也可以将形成路面的沥青混凝土与汽车轮胎之间的摩擦产生的声波进行吸收。由于固体传声更快，声波通过路面并经过透声孔进入到金属外层内部并被吸音内层吸收。由于摩擦力还会对路面造成一定的振动，而金属外层和吸音内层的组合能够吸收一定的振动，从而增加沥青混凝土本身的阻尼。球形的金属外层具有圆润的表面，从而降低了沥青混凝土混合过程中粗骨料对金属外层的伤害。同时，圆润的金属外层能够有效分解作用于其上的作用力，从而提高其受力强度。
进一步的：金属外层的外径为20mm，透声孔的孔径为0.5mm-1mm；所述吸音内层选用吸音棉。
通过采用上述技术方案，透声孔的孔径处于0.5mm-1mm，能够有效发挥熔融的岩沥青改性沥青的张力，避免混合作用中熔融的岩沥青改性沥青通过透声孔进入到金属外层内部。
进一步的：所述降噪颗粒的制备方法如下，取半球形金属壳体，在其内部填充吸音棉；将两个半球金属壳体拼合并焊接为金属外层，用针自金属外层外部***内部后拔出形成透声孔。
通过采用上述技术方案，加工过程方便快捷。金属外层形成球形整体后进行穿刺，此时金属外层的外力承受程度已经很强，能够降低穿刺过程中金属外层损坏的概率。
进一步的：所述纤维填料由重量份数为0.3-1.5份的聚酯纤维和0.6-2.1份的颗粒木质素纤维组成。
通过采用上述技术方案，增强沥青混凝土的粘聚力，从而提高整体密度和凝固后的抗压强度。
进一步的：所述细骨料包括矿粉和石英颗粒，所述石英颗粒选用2-5mm均匀级配的颗粒。
通过采用上述技术方案，石英具有较大的硬度，能够提高沥青混凝土的整体强度。同时，石英、矿粉和粗骨料配合能够提高沥青混凝土内部颗粒的级配均匀性，从而提高沥青混凝土凝固后表面的均匀性。
进一步的：所述粗骨料为5-20mm均匀级配的碎石。
通过采用上述技术方案，提高沥青混凝土内部颗粒物的级配均匀性，从而增强沥青混凝土凝固后表面的平整度。
本发明的第二个目的在于提供一种沥青混凝土的制备方法。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种沥青混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1，准备相应重量份数的岩沥青改性沥青并融化，取降噪颗粒浸没到熔融的岩沥青改性沥青中，取出降噪颗粒备用；
S2，取相应重量份数的纤维填料、细骨料、粗骨料和降噪颗粒加入到熔融的岩沥青改性沥青中，混合均匀得到沥青混凝土。
通过采用上述技术方案，岩沥青改性沥青干燥后在降噪颗粒外部形成一层保护层，在后期混合过程中能够对降噪颗粒进行保护，同时降低熔融的岩沥青改性沥青通过透声孔进入到金属外层内部的概率。
进一步的：在S2中，先取相应重量份数的纤维填料、细骨料和粗骨料加入到熔融的岩沥青改性沥青中，混合均匀得到第一混合物；再取相应重量份数的降噪颗粒加入到第一混合物中，混合均匀得到第二混合物。
通过采用上述技术方案，提高沥青混凝土内部的均匀性。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、采用了降噪颗粒，从而提高了沥青混凝土的吸声效果，减少了沥青混凝土使用过程中的噪音；
2、通过设置级配均匀的石英和碎石，使得矿粉，石英和碎石配合提高沥青混凝土内部颗粒的填充均匀性，提高沥青混凝土成型后的表面平整度，进而降低汽车行驶于沥青路面上的噪音。
附图说明
图1是降噪颗粒的整体结构示意图；
图2是降噪颗粒的剖面结构示意图。
图中，1、降噪颗粒；2、金属外层；21、透声孔；3、吸音内层。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例
实施例1：一种沥青混凝土，所包括的组分及相应的重量份数如表1所示，且通过如下步骤制备获得：
S1，准备相应重量份数的岩沥青改性沥青并融化，取相应重量份数的降噪颗粒浸没到熔融的岩沥青改性沥青中，取出降噪颗粒备用；取出的降噪颗粒外表面的岩沥青改性沥青干燥后形成的沥青保护层。
S2，取相应重量份数的聚酯纤维和颗粒木质素纤维混合均匀，形成纤维混合物；取纤维混合物和相应重量份数的矿粉、石英颗粒和碎石加入到熔融的岩沥青改性沥青中，混合均匀得到第一混合物。再取降噪颗粒加入到第一混合物中，混合均匀得到第二混合物。
其中，本实施例中的岩沥青改性沥青选用大连韵海岩沥青科技有限公司生产的岩改性沥青，在实际道路施工过程中可以根据现场要求进行改用。参照图1-2，降噪颗粒1包括呈中空球形的金属外层2和填充于金属外层2内部的吸音内层3，吸音内层3选用吸音棉。金属外层2的外径为20mm，金属外层2上开设有多个贯通的透声孔21，透声孔21的孔径为0.5mm-1mm。
降噪颗粒1的制备方法如下：取半球形金属壳体，在其内部填充吸音棉。将两个半球金属壳体拼合，并利用焊机将两个半球金属壳体焊接为金属外层2，用针自金属外层2外部***内部后拔出形成透声孔21。其中，金属外层2采用厚度为2mm的Q350钢材板。两个半球金属壳体的焊接过程，采用如淘宝店铺金亨昌旗舰店中的ZX7-250型迷你焊机、大焊五金旗舰店中的大焊270型焊机等常规的市售机型进行氩弧焊或者二保焊，也可以在机械代工厂进行代加工生产。
实施例2-9：一种沥青混凝土，与实施例1的唯一区别在于，部分组分的重量份数不同，具体的组分及相应的重量份数如表1所示。
表1.实施例1-9的组分及其相应的重量份数表
Figure BDA0002455831090000051
实施例10-11：一种沥青混凝土，与实施例1的唯一区别在于，降噪颗粒的外径分别为15mm和25mm。
实施例12：一种沥青混凝土，与实施例1的唯一区别在于，透声孔的孔径为2mm。
对比例
对比例1：一种沥青混凝土，与实施例1的唯一区别在于，不含有石英颗粒。
对比例2：一种沥青混凝土，与实施例1的唯一区别在于，碎石选用5mm-20mm单级配。
对比例3：一种沥青混凝土，与实施例1的唯一区别在于，不含有降噪颗粒。
对比例4：一种沥青混凝土，与实施例1的唯一区别在于，降噪颗粒的重量份数为20份。
对比例5：一种沥青混凝土，与实施例1的唯一区别在于，金属外层上没有开设透声孔。
性能检测试验
实验一：动态回弹模量试验
试验样品：选取实施例1-2、实施例4-9作为试验样品1-8，选取对比例1-5作为对照样品1-5。
试验方法：利用旋转压实仪成型截面直径为100mm、高度为100mm的圆柱形试件。试验温度为15摄氏度，采用材料测试***(MTS)进行动态回弹模量试验。
试验结果：动态回弹模量如表2所示。
表2.试验样品1-8和对照样品1-5的动态回弹模量(MPa)
编号 动态回弹模量 编号 动态回弹模量
实施例1 2935 实施例9 3021
实施例2 2869 对比例1 2811
实施例4 3015 对比例2 2815
实施例5 2817 对比例3 2753
实施例6 2809 对比例4 2619
实施例7 2793 对比例5 2954
实施例8 2801
实施例1、实施例4-6和对比例1-2对比可知，碎石和石英颗粒能够增强沥青混凝土的刚度，并且级配均匀的石英颗粒和碎石提高了沥青混凝土内部颗粒的均匀性，从而增强了沥青混凝土的整体强度。
实施例1、实施例7-9和对比例3-5对比可知，降噪颗粒的加入能够提高沥青混凝土的动态回弹模量，也就是说降噪颗粒的加入增强了沥青混凝土的整体强度。由于降噪颗粒外部是金属外层，且粒径不大，相当于在沥青混凝土中加入了作为骨架的“钢筋”。
但是，当降噪颗粒过多时，反而会造成沥青混凝土动态回弹模量的下降，原因在于道路施工过程中的碾压使得过多的降噪颗粒与碎石之间的摩擦导致降噪颗粒整体结构遭受破坏，并且损坏了碎石在沥青混凝土中和岩沥青改性沥青之间的良好粘聚性，导致沥青混凝土整体结构体系被打破。
实验二：吸声性能试验
试验样品：选取实施例1、实施例10-12作为试验样品1-4，选取对比例1-5作为对照样品1-5。
试验方法：利用旋转压实仪成型截面直径为100mm、高度为100mm的圆柱形试件，l频率采用800HZ，利用驻波管法测定垂直入射的吸声系数α。
其中，α＝E0/Et
E0为入射到材料或者结构表面的总能量，Et表示被材料或结构吸收的声能。α越大，说明吸声效果越好。
试验结果：吸声性能如表3所示。
表3.试验样品1-4和对照样品1-5的吸声系数
编号 吸声系数 编号 吸声系数
实施例1 0.46 对比例3 0.31
实施例10 0.42 对比例4 0.47
实施例11 0.43 对比例5 0.33
实施例12 0.39
实施例1和实施例10-11对比可知，降噪颗粒的粒径在20mm时最优。当降噪颗粒的粒径过小时，会导致吸音棉的含量降低，从而降低吸声效果，当降噪颗粒的粒径过大时，道路施工过程的碾压会更容易导致降噪颗粒变形甚至损坏，从而降低了吸声效果。
实施例1和实施例12对比可知，当透声孔的孔径过大时，反而会造成沥青混凝土的吸声效果不佳。原因在于，过大的透声孔会导致熔融的岩沥青改性沥青的进入，从而破坏金属外层内部的结构，降低吸声效果。
实施例1和对比例3-5对比可知，当降噪颗粒的含量越大，沥青混凝土的吸声效果会更好，但是结合实验一的结果，降噪颗粒含量过多会降低沥青混凝土的动态回弹模量，因此以实施例1中的含量为优。并且，当不设置透声孔时，沥青混凝土的吸声效果会下降。
试验三：噪音检测试验
试验样品：选取实施例1和对比例1-2作为试验样品。
试验方法：按照实施例1和对比例1-2中的沥青混凝土的成分和制备方法获得沥青混凝土，并浇筑22m宽、200长的试验路段。在三条试验段外部搭建临时隔离棚，降低外界的风速等对试验的影响。在三条试验路段上划出设定速度线和减速线，在设定速度线和减速线之间的试验段外部的区域安装4个噪声测试仪。
选用奥迪A3三厢车型，以设定速度80km/h进行试验。汽车在起始位置和设定速度线之间的距离中，将速度提升到80km/h，并在设定速度线和减速线之间保持80km/h，最后在减速线和终点的距离进行减速停止。每一条试验段行驶三次，使得买一条试验段获得12个数值，去除最高值和最低值，其余数值取平均数记为该试验段的噪音。
试验结果：噪音值如表4所示。
表4.实施例1和对照组1-2的噪音值(分贝)
编号 噪音值
实施例1 60.8
对比例2 63.4
对比例3 66.9
沥青混凝土路面不平整会导致噪音上升，而接***整度可以通过调整沥青混凝土内部颗粒的级配。降噪颗粒能够大大降低沥青混凝土路面的噪音。
综上所述，降噪颗粒具有良好的降噪效果，同时，降噪颗粒还能够增强沥青混凝土的整体强度。并且，级配均匀的颗粒能够提高沥青混凝土的结构强度和表面平整度，从而达到一定的降噪效果。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种沥青混凝土，其特征在于，包含以下重量份的组分：
岩沥青改性沥青：97-121份；
纤维填料：0.9-3.6份；
细骨料：1.5-3.2份；
粗骨料：3-7份；
降噪颗粒：7-16份；
其中，降噪颗粒(1)包括呈中空球形的金属外层(2)和填充于金属外层(2)内部的吸音内层，金属外层(2)上开设有多个贯通的透声孔(21)，且金属外层(2)的外径为15mm-25mm；透声孔(21)的孔径为0.5mm-1mm；
降噪颗粒通过如下步骤制备获得：准备相应重量份数的岩沥青改性沥青并融化，取相应重量份数的降噪颗粒浸没到熔融的岩沥青改性沥青中，取出降噪颗粒备用；取出的降噪颗粒外表面的岩沥青改性沥青干燥后形成的沥青保护层。
2.根据权利要求1所述的一种沥青混凝土，其特征在于，金属外层(2)的外径为20mm；所述吸音内层选用吸音棉。
3.根据权利要求2所述的一种沥青混凝土，其特征在于，所述降噪颗粒(1)的制备方法如下，取半球形金属壳体，在其内部填充吸音棉；将两个半球金属壳体拼合并焊接为金属外层(2)，用针自金属外层(2)外部***内部后拔出形成透声孔(21)。
4.根据权利要求1所述的一种沥青混凝土，其特征在于，所述纤维填料由重量份数为0.3-1.5份的聚酯纤维和0.6-2.1份的颗粒木质素纤维组成。
5.根据权利要求1所述的一种沥青混凝土，其特征在于，所述细骨料包括矿粉和石英颗粒，所述石英颗粒选用2-5mm均匀级配的颗粒。
6.根据权利要求5所述的一种沥青混凝土，其特征在于，所述粗骨料为5-20mm均匀级配的碎石。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的沥青混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，准备相应重量份数的岩沥青改性沥青并融化，取降噪颗粒(1)浸没到熔融的岩沥青改性沥青中，取出降噪颗粒(1)备用；
S2，取相应重量份数的纤维填料、细骨料、粗骨料和降噪颗粒(1)加入到熔融的岩沥青改性沥青中，混合均匀得到沥青混凝土。
8.根据权利要求7所述的一种沥青混凝土的制备方法，其特征在于，在S2中，先取相应重量份数的纤维填料、细骨料和粗骨料加入到熔融的岩沥青改性沥青中，混合均匀得到第一混合物；再取相应重量份数的降噪颗粒(1)加入到第一混合物中，混合均匀得到第二混合物。
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