CN113233820B - 一种铺路用沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及铺路材料的领域，具体公开了一种铺路用沥青混合料及其制备方法。一种铺路用沥青混合料，其由包括以下重量份的原料配制而成：骨料80‑260份，掺和粉料5‑25份，沥青15‑40份，膨胀玻化微珠20‑50份，有机温拌剂2‑6份，纤维5‑10份，水性环氧树脂乳液3.5‑10份，硅烷偶联剂0.3‑0.7份；其制备方法为：先将骨料、粉料、膨胀玻化微珠进行混合再与外加剂一起加入到热态沥青中，混合均匀得到沥青混合料。本申请的铺路用沥青混合料具有压实效果好、稳定性高、降温速率慢的优点。

Description

一种铺路用沥青混合料及其制备方法

技术领域

本申请涉及铺路材料的领域，更具体地说，它涉及一种铺路用沥青混合料及其制备方法。

背景技术

沥青混合料是将沥青作为路用油和一定比例骨料拌制而成的混合料，用于路面铺设。在沥青混合料中，沥青作为胶凝材料将骨料以及其他的外掺料进行包覆粘结；加热时，沥青呈现为高黏度的液态，将骨料以及外掺料加入至沥青中进行搅拌均匀，在铺设路面时，随着温度的降低，沥青和骨料相互粘结并逐渐固化，形成具备一定强度的路面。

发明人认为，热态沥青混合料在运输以及铺筑过程中，降温速率较快，导致其有效压实时间紧迫，铺筑还没有完成而混合料温度却已降至最低碾压温度以下，使得混合料压实不足或产生离析，进而影响所铺筑路面的强稳定性。

发明内容

为了提高沥青混合料铺筑的路面的稳定性，本申请提供一种铺路用沥青混合料及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种铺路用沥青混合料，采用如下的技术方案：

一种铺路用沥青混合料，其由包括以下重量份的原料配制而成：骨料80-260份，掺和粉料5-25份，沥青15-40份，膨胀玻化微珠20-50份，有机温拌剂2-6份，纤维5-10份，水性环氧树脂乳液3.5-10份，硅烷偶联剂0.3-0.7份。

通过采用上述技术方案，沥青对骨料与膨胀玻化微珠进行粘结，同时水性环氧树脂乳液与纤维协在沥青混合料中形成稳定的交联空间网状结构，改善了沥青混合料的结构受力状态，可有效提高沥青混合料的强度、稳定性、抗车辙、抗裂性等，膨胀玻化微珠与掺和粉料填充在网状结构中，降低网状结构的孔隙率，提高沥青混合料的密实度。加入硅烷偶联剂可使水性环氧树脂乳液、沥青混合料的界面结合性更强，可使沥青混合料的稳定度、抗拉强度、抗车辙、抗裂性得到显著提高。膨胀玻化微珠是一种呈不规则球状体颗粒，内部多孔的空腔结构，表面玻化封闭，光泽平滑，理化性能稳定，具有质轻、绝热、防火、耐高低温，膨胀玻化微珠分散在沥青混合料体系中，在对沥青混合料进行加热时，热量通过沥青、骨料传递至膨胀玻化微珠，玻化微珠的导热系数很低，一旦玻化微珠被升温，玻化微珠的热量不容易散失，而且热量可以积存自膨胀玻化微珠的内部空腔内，当沥青混合料进行铺筑时，随着沥青混合料与外界的热量交换，沥青混合料的热量会散失，此时积存在膨胀玻化微珠内的热量传递给沥青以及骨料，延缓沥青混合料的降温速率，延长沥青混合料的有效压实时间，提高沥青混合料的了压实性，有利于提高沥青混合料的稳定性。

优选的，其由包括以下重量份的原料配制而成：骨料100-240份，掺和粉料10-20份，沥青20-35份，膨胀玻化微珠30-45份，有机温拌剂3-5份，纤维6-8份，水性环氧树脂乳液5-8份，硅烷偶联剂0.4-0.6份。

通过采用上述技术方案，进一步优化骨料、掺和粉料、膨胀玻化微珠以及其他外加剂之间的配比，提高沥青混合料的性能。

优选的，所述膨胀玻化微珠的粒径为0.5-2.5mm。

通过采用上述技术方案，此粒径范围内的膨胀玻化微珠使得微珠在沥青混合料内均匀分散，且保证微珠与的比表面积，使得微珠与骨料以及沥青充分接触，保证微珠与骨料以及沥青件的热量交换。

优选的，所述纤维为玻璃纤维。

通过采用上述技术方案，玻璃纤维与沥青在高温下有良好的粘结力，提高沥青混合料中空间网络的稳定性，有利于提高沥青混合料的稳定性。

优选的，所述纤维长度为3-9mm。

通过采用上述技术方案，纤维在沥青混合料内分散，此长度范围内的纤维既可以保证纤维与沥青以及骨料之间的搭接，又可以降低纤维因过长而纠缠打结的几率，有利于提高沥青混合料的整体性能。

优选的，所述骨料包括重量比为1：(1.5-3)的细骨料与粗骨料。

通过采用上述技术方案，优化细骨料与粗骨料之间的级配，使得细骨料与粗骨料配合形成稳定的结构，降低骨料间的孔隙率，减缓沥青混合料内热量的散失速率。

优选的，所述细骨料包括重量比为1：(1-3)的钢渣与人工砂。

通过采用上述技术方案，钢渣的耐磨性能、强度、抗冻融能力等各项指标相当于或优于常规的玄武岩或石灰岩，钢渣不但耐磨耗、棱角性好，而且与沥青有较好的黏附性。用钢渣代替一部分人工砂作为细骨料可以提高沥青混合料的强度。但是钢渣表面的微孔结构会吸收沥青，从而降低沥青混合料的可压实性，所以控制钢渣与人工砂的比例以保证制得的沥青混合料的性能更优。

优选的，所述掺和粉料包括重量比为1：(1-2)的矿粉与粉煤灰。

通过采用上述技术方案，粉煤灰、矿粉是传统的工业废渣，属于火山灰质活性材料，它们中含有较多的活性物质有助于混合料的硬化，增加强度。此外，粉煤灰、矿粉中存在大量球形玻璃状颗粒，提高沥青混合料的和易性，同时粉煤灰、矿粉的粒度较小，有利于降低沥青混合料的孔隙率，构成最密堆积，有利于强度的发展。

第二方面，本申请提供一种铺路用沥青混合料的制备方法，采用如下的技术方案：一种铺路用沥青混合料的制备方法，以下步骤：

S1.按重量份将骨料、掺和粉料5-25份、膨胀玻化微珠混合均匀得到混合物A；

S2.按重量份将有机温拌剂、纤维、水性环氧树脂乳液、硅烷偶联剂混合均匀得到混合物B；

S3.按重量份称取沥青并加热至145-180℃，持续搅拌，并将混合物A与混合物B投入至沥青中，混合均匀，得到沥青混合物。

通过采用上述技术方案，先将骨料与粉料等进行混合再与外加剂一起加入到热态沥青中，有利于保证骨料与粉料在沥青中的分散性，有利于提高沥青混合料整体性能。

综上所述，本申请具有以下有益效果：(注释：通常先要写明独权的效果，然后可进一步描述对本案创新性具有贡献的从权技术方案的效果)

1、由于本申请采用在沥青混合料中添加膨胀玻化微珠、玻璃纤维、水性环氧树脂乳液，使得沥青混合料所能承受的荷载更大，制得的沥青混合料的马歇尔稳定度在16.9-19kN之间；同时制得的沥青混合料的孔隙率较低，制得的沥青混合料的孔隙率在3.2-3.4％之间，说明沥青混合料的可压实性较好；而且制得的沥青混合料的加热后30min内的降温量为1.2-2.4℃，加热后30-60min内的降温量为3.2-5.1℃，加热后60-120min内的降温量为3.9-7.4℃，降温速率较慢，延长沥青混合料有效压实时间，使得沥青混合料压实效果更好；

2、本申请中优化了粗骨料与细骨料之间的级配，使得制得的沥青混合料的性能更优；同时优化了钢渣与人工砂两种细骨料之间的级配，本申请级配范围内制得的沥青混合料的孔隙率在3.2-3.32％之间，而单加钢渣制得沥青混合料的孔隙率为3.35％，单加人工砂制得的沥青混合料的孔隙率为3.33％；本申请级配范围内制得的沥青混合料的马歇尔稳定度在17.4-19kN之间，而单加钢渣制得沥青混合料的孔隙率为17.3kN，单加人工砂制得的沥青混合料的孔隙率为17.2kN；本申请级配范围内制得的沥青混合料加热后30min内的降温量为1.2-1.9℃，加热后30-60min内的降温量为3.2-4.2℃，加热后60-120min内的降温量为3.9-5.2℃，而单加钢渣制得沥青混合料加热后30min内的降温量为1.9℃，加热后30-60min内的降温量为4.3℃，加热后60-120min内的降温量为5.4℃，单加人工砂制得的沥青混合料的孔隙率为加热后30min内的降温量为1.8℃，加热后30-60min内的降温量为4.2℃，加热后60-120min内的降温量为5.3℃。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

原料

粗骨料为碎石，粒径为10-15mm；

人工砂粒径2.5-5mm；

钢渣粒径0.1-3mm；

矿粉与粉煤灰均为二级；

沥青为石油沥青；

膨胀玻化微珠购自廊坊三石保温材料有限公司；

有机温拌剂采用Sasobit温拌剂，购自重庆鹏方交通科技股份有限公司；

玻璃纤维购自山东森泓工程材料有限公司；

钢纤维、聚丙烯纤维购自泰安浩华工程材料有限公司；

水性环氧树脂乳液，购自山东豪耀新材料有限公司，含量99％；

硅烷偶联剂KH-602，购自济南荣广化工有限公司。

实施例

实施例1

一种路用沥青混合料，其制备方法为：

S1.将40kg碎石、20kg钢渣、20kg人工砂、12.5kg矿粉、12.5kg粉煤灰、50kg膨胀玻化微珠混合均匀得到混合物A；其中膨胀玻化微珠的粒径为0.5-2.5mm；

S2.将2kg有机温拌剂、10kg玻璃纤维、3.5kg水性环氧树脂乳液、0.7kg硅烷偶联剂混合均匀得到混合物B；其中玻璃纤维的长度为3-9mm；

S3.将15kg沥青加热至160℃，持续搅拌，并将混合物A与混合物B投入至沥青中，混合均匀，得到沥青混合物。

实施例2-9

与实施例1不同的是，各原料的用量不同，详见表1。

表1实施例1-9原料配比表(kg)

实施例10-11

与实施例3不同的是，步骤S3中分别将沥青加热至145℃、180℃。

性能检测试验

根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011对实施例1-11中的沥青混合料的压实混合料的孔隙率以及马歇尔稳定度进行测试，检测结果见表2。

对沥青混合料的保温性能进行测试，测试方法为：在室温下，将试验样品加热至160℃后，停止加热，开始搅拌，搅拌速度为10r/min。30min时测温三次并计算平均值得到T30并记录160-T30(30min的降温量)，60min时测温三次并计算平均值得到T60并记录T60–T30，120min后测温三次并计算平均值得到T120并记录T120–T60，试验结果见表2。

表2实施例1-11性能检测结果

结合实施例1-5并结合表2可以看出，实施例3中制得的沥青混合料的孔隙率更低、马歇尔稳定度较高、30min时降温量小，说明实施例3制得的沥青混合料的压实效果更好，且沥青混合料所能承受的荷载更大，说明实施例3中制备沥青混合料的整体配比更优。

结合实施例3、实施例6-9并结合表2可以看出，在实施例3的基础上，改变膨胀玻化微珠以及水性环氧树脂乳液的添加量，制得的沥青混合料的孔隙率增大、马歇尔稳定度降低、降温速率增快，说明膨胀玻化微珠以及水性环氧树脂乳液的添加量或者膨胀玻化微珠以及水性环氧树脂乳液之间的配比关系影响沥青混合料的整体性能。

结合实施例3、实施例10-11并结合表2可以看出，实施例3制得的沥青混合料的性能较优，说明实施例3中的加工温度更优。

结合实施例1-11并结合表2可以得出，实施例3中制备沥青混合料的配比以及工艺更优。

实施例12-24

与实施例3不同的是，骨料以及掺和粉料的掺量不同，详见表3。

表3实施例12-24原料配比表(kg)

采用前述检测标准或检测方法对实施例12-24得到的沥青混合料进行性能测定，检测结果详见表4。

表4实施例12-24性能检测结果

结合实施例3、实施例12-15并结合表4可以看出，实施例12中制得的沥青混合料的孔隙率更低、马歇尔稳定度较高、30min时降温量小，实施例12中制得的沥青混合料的性能更优，且实施例2与实施例12-13中制得的沥青混合料的性能优于实施例14-15中制得的沥青混合料的性能，说明粗骨料与细骨料复配使用制得的沥青混合料性能更优，且实施例12中粗骨料与细骨料的配比最优。

结合实施例12、实施例16-20并结合表4可以看出，实施例16中制得的沥青混合料的孔隙率更低、马歇尔稳定度较高、30min时降温量小，实施例16中制得的沥青混合料的性能更优，且实施例12与实施例16-17、实施例20中制得的沥青混合料的性能优于实施例18-19中制得的沥青混合料的性能，说明钢渣与人工砂两种细骨料复配使用、且钢渣用量小于人工砂的用量制得的沥青混合料性能更优，实施例16中钢渣与人工砂的配比最优。

结合实施例16、实施例21-24并结合表4可以看出，实施例16与实施例21-22中制得的沥青混合料的性能优于实施例23-24中制得的沥青混合料的性能，说明矿粉与粉煤灰两种粉料复配使用制得的沥青混合料的性能更优；且实施例21中制得沥青混合料的性能更优，说明实施例21中矿粉与粉煤灰的复配比例更优。

实施例25

与实施例21不同的是，膨胀玻化微珠的粒径为3-5mm。

实施例26-27

与实施例21不同的是，分别用等量钢纤维与聚丙烯纤维替换玻璃纤维。

实施例28-29

与实施例21不同的是，玻璃纤维的长度分别为1-3mm、10-15mm。

采用前述检测标准或检测方法对实施例25-29得到的沥青混合料进行性能测定，检测结果详见表5。

表5实施例25-29性能检测结果

结合实施例21与实施例25并结合表5可以看出，膨胀玻化微珠的粒径为0.5-2.5mm制得的沥青混合料的孔隙率更低、马歇尔稳定度较高、30min时降温量更小，既膨胀玻化微珠的粒径为0.5-2.5mm制得的沥青混合料性能更优。

结合实施例21与实施例26-27并结合表5可以看出，相较于钢纤维以及聚丙烯纤维，添加玻璃纤维制得的沥青混合料性能更优，这可能是因为玻璃纤维与沥青之间的粘接效果更好。

结合实施例21与实施例28-29并结合表5可以看出，玻璃纤维的长度为3-9mm时，制得的沥青混合料的性能更优。

对比例

对比例1

一种沥青混合料填料，由以下原料制成：陶瓷废料粉末40kg、高炉矿渣粉10kg、石灰7kg、水泥15kg、十二烷基磺酸钠0.55kg、硬脂酸0.4kg。陶瓷废料粉末的比表面积≥280m2/kg，粒径为20-40μm，水分≤0.5％，烧失量≤0.02％。一种沥青混合料，由以下原料制成：沥青混合料填料6kg、沥青8kg、粒径为5-30mm的粗集料65kg，所述粗集料为砾石和河砂按质量比1:1混合而成、粒径为0.5-2mm的细集料25kg，所述细集料为砾石和河砂按质量比1:3混合而成。

对比例2

与实施例21不同的是，用等量人工砂替换膨胀玻化微珠。

对比例3

与实施例21不同的是，水性环氧树脂乳液的添加量为0。

对比例4

与实施例21不同的是，纤维的添加量为0。

采用前述检测标准或检测方法对对比例1-4得到的沥青混合料进行性能测定，检测结果详见表6。

表6对比例1-4性能检测结果

结合实施例1-29、对比例1并结合表2、表4、表5-6可以看出，实施例1-29中制得的沥青混合料的孔隙率低于对比例1中沥青混合料，说明本申请制得的沥青混合料的压实效果更好；实施例1-29中制得的沥青混合料的马歇尔稳定度高于对比例1中沥青混合料，说明本申请制得的沥青混合料所能承受的荷载更大；实施例1-29中制得的沥青混合料的降温速率低于对比例1中沥青混合料，说明本申请制得的沥青混合料的保温性能更好；总的来说，本申请制得的沥青混合料的性能优于对比例1。

结合实施例1-9、实施例21、对比例2-4并结合表2、表4、表6可以看出，膨胀玻化微珠、水性环氧树脂乳液、纤维配合使用较之单独使用制得的沥青混合料的性能更优。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，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，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种铺路用沥青混合料，其特征在于，其由包括以下重量份的原料配制而成：骨料80-260份，掺和粉料5-25份，沥青15-40份，膨胀玻化微珠20-50份，有机温拌剂2-6份，纤维5-10份，水性环氧树脂乳液3.5-10份，硅烷偶联剂0.3-0.7份；

所述膨胀玻化微珠的粒径为0.5-2.5mm；

所述纤维长度为3-9mm；

所述骨料包括重量比为1：（1.5-3）的细骨料与粗骨料；

所述细骨料包括重量比为1：（1-3）的钢渣与人工砂；

所述掺和粉料包括重量比为1：（1-2）的矿粉与粉煤灰。

2.根据权利要求1所述的一种铺路用沥青混合料，其特征在于：其由包括以下重量份的原料配制而成：骨料100-240份，掺和粉料10-20份，沥青20-35份，膨胀玻化微珠30-45份，有机温拌剂3-5份，纤维6-8份，水性环氧树脂乳液5-8份，硅烷偶联剂0.4-0.6份。

3.根据权利要求1所述的一种铺路用沥青混合料，其特征在于：所述纤维为玻璃纤维。

4.权利要求1-3任一所述的一种铺路用沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.按重量份将骨料、掺和粉料5-25份、膨胀玻化微珠混合均匀得到混合物A；

S2.按重量份将有机温拌剂、纤维、水性环氧树脂乳液、硅烷偶联剂混合均匀得到混合物B；

S3. 按重量份称取沥青并加热至145-180℃，持续搅拌，并将混合物A与混合物B投入至沥青中，混合均匀，得到沥青混合物。