CN113860806A - 一种填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料及其制备方法 - Google Patents
一种填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于路面工程材料技术领域，具体公开了一种填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料，它由大孔隙沥青混合料和粉煤灰基地聚合物灌浆料组成，二者所占体积百分比为：大孔隙沥青混合料70‑80％，灌浆料20‑30％；所述大孔隙沥青混合料以矿料、填料和基质沥青为主要原料制备而成；灌浆料以粉煤灰、水玻璃、水、氢氧化钠、防沉降性铝酸酯ASA为主要原料制备而成。本发明首次提出采用粉煤灰基地聚物灌浆材料替换传统的水泥基灌浆材料，所得半柔性沥青路面材料具有高温抗车辙能力、水稳定性强、耐久性和疲劳寿命长等优点，且大孔隙沥青混合料与灌浆料结合性好、节能环保，可实现固体废弃物循环利用，具有重要的经济和环境效益。
Description
技术领域
本发明属于工程材料技术领域，具体涉及一种填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料及其制备方法。
背景技术
随着我国交通运输事业的不断发展，交通量及交通轴载日益增加，使得对路面材料性能要求日益提高。由于沥青属粘弹性感温材料，夏季高温时，沥青路面在车辆荷载重复作用下，容易引发车辙病害，尤其是在高速公路收费站出入口、路线交叉口、长大纵坡路段等，由于车辆频繁制动、启动操作，路面车辙病害更为严重，极大程度影响行车舒适性与安全性。与沥青路面相比，水泥混凝土路面虽不存在此类问题，但由于其接缝的存在，严重影响行车舒适性；同时水泥混凝土路面存在施工复杂、后期维护困难、开放交通迟等弊端。应路面多元化、功能化的发展要求，一种兼具沥青路面、水泥混凝土路面各自优势的新型半柔性路面应运而生。
传统半柔性沥青路面材料是在母体沥青混合料中，灌注水泥基灌浆材料，通过母体沥青混合料骨料之间的相互嵌挤作用以及水泥基浆体共同形成材料强度，从而提高路面结构层抵抗荷载作用的能力，同时使路面具备刚柔并济的特点。传统半柔性沥青路面材料虽然其具有极优的高温性能可以抵抗车辆荷载、极大程度减轻路面车辙病害，但是由于其中的灌浆材料属于水泥基材料，在水化反应时会释放大量热能，体积膨胀，在硬化后温度降低而产生温缩、干缩，由于水泥基和沥青类两种材料的温缩、干缩系数差别巨大，这样就容易导致两种材料之间出现粘结力下降、裂缝出现，尽而降低路面的抗低温开裂能力、耐久性和疲劳寿命；同时传统的水泥基灌浆材料通常需要进一步加入标准砂来改善混合料的路用性能，会一定程度增加制备成本并对环境造成一定影响。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料，它具有高温抗车辙性好、水稳定性强、耐久性和疲劳寿命长等优点，且大孔隙沥青混合料与灌浆料结合性好、温缩与干缩裂缝小、节能环保、可实现固体废弃物循环利用，且无需进一步引入砂等细集料，具有良好的经济和环境效益。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料，它包括大孔隙沥青混合料和煤灰基地聚合物灌浆料，二者所占体积百分比为：大孔隙沥青混合料70-80％，煤灰基地聚合物灌浆料20-30％；其中煤灰基地聚合物灌浆料以粉煤灰、水玻璃、水、氢氧化钠和防沉降性铝酸酯为主要原料制备而成。
上述方案中，所述大孔隙沥青混合料中各组分及其所占重量份数包括：矿料90-95份、填料2-4份、基质沥青2-5份。
上述方案中，所述矿料可选用石灰岩、玄武岩、花岗岩或辉绿岩等；填料可选用石灰岩矿粉等；矿料与填料的混合物级配范围为：26.5mm筛孔通过率为100％、19mm筛孔通过率为90-100％、16mm筛孔通过率为50-80％、13.2mm筛孔通过率为40-70％、9.5mm筛孔通过率为15-60％、4.75mm筛孔通过率为3-20％、0.075mm筛孔通过率为1-3％。
上述方案中，基质沥青可选用50号、70号或90号沥青等。
上述方案中，所述大孔隙沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
1)分别对矿料、填料和基质沥青进行加热，其中矿料、填料的加热温度为145-150℃，基质沥青的加热温度为140-145℃；
2)按矿料、基质沥青、填料的顺序投放到145-150℃的拌合锅中持续恒温搅拌，击实得大孔隙沥青混合料。
上述方案中，所述大孔隙沥青混合料中的连通孔隙率为＞20％、稳定度≥3.5kN。
上述方案中，所述煤灰基地聚合物灌浆料中各组分及其所占重量份数包括：粉煤灰60-80份，水玻璃15-30份，水5-10份，氢氧化钠3-10份，防沉降性铝酸酯3-10份。
优选的，所述粉煤灰与防沉降性铝酸酯的质量比为(12～15):1
上述方案中，所述粉煤灰为I级粉煤灰，细度不大于18％，密度为2.5-2.7g/cm3；水玻璃的模数为3.2-3.4，固含量为32-35％；所述氢氧化钠为白色片状颗粒，密度为2.1-2.3g/cm3；所述防沉降性铝酸酯ASA，熔点为60-90℃，为白色。
上述方案中，所述煤灰基地聚合物灌浆料的制备步骤包括以下步骤：
1)将称取的各原料按水玻璃、水、氢氧化钠的顺序进行加料，搅拌，将配制好的溶液在恒温水浴(室温)中放置1-2d；
2)将称取的粉煤灰和防沉降性铝酸酯加入步骤1)所得混合溶液中，搅拌均匀，即得所述煤灰基地聚合物灌浆料。
上述方案中，所述煤灰基地聚合物灌浆料的初凝时间≥120min，养护7d的抗压强度≥25MPa，养护7d的抗折强度≥3MPa。
上述一种粉煤灰基地聚物填充半柔性沥青路面材料的制备方法，在振动条件下，将粉煤灰基地聚物灌浆材灌注大孔隙沥青混合料中，其中粉煤灰基地聚物灌浆料所占体积百分比为20-30％，在养护箱内进行养护，即得所述填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明首次提出采用粉煤灰基地聚物灌浆材料替换传统的水泥基灌浆材料，并进一步引入防沉降性铝酸酯，在粉煤灰基地聚物灌浆料和偶联剂防沉降性铝酸酯的作用下，可进一步提高所得灌浆料与大孔隙沥青混合料基体之间的粘结性能，同时有效兼顾所得半柔性沥青路面材料良好的高温抗车辙能力、低温抗裂性能、水稳定性强、耐久性和使用寿命，尤其在无需引入砂等细集料的基础上，可表得到较高的冻融劈裂比，并进一步表现出极强的高温抗车辙性能与水稳性能，远超过相关规范对沥青路面的技术要求，应用性广；
2)本发明采用粉煤灰基地聚物替换水泥基材料，在实现固体废弃物循环利用的基础上，可进一步有效改善所得半柔性沥青路面材料的使用性能，具有重要的经济和环境效益。
具体实施方式
以下内容，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制；未脱离本发明技术方案的内容，只作任何简单的修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
以下实施例中，采用的大孔隙沥青混合料中各原料及其所占重量份数为：矿料93.5份、填料3份、基质沥青3.5份。
矿料可选用石灰岩、玄武岩、花岗岩或辉绿岩等，矿料性能指标应满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的要求。
填料选用石灰岩矿粉，其质量指标应满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)的要求。
采用的煤灰为I级粉煤灰，细度不大于18％，密度为2.6g/cm3；水玻璃的模数为3.4，固含量为34％；所述氢氧化钠为白色片状颗粒，密度为2.3g/cm3；防沉降性铝酸酯ASA，熔点为75℃，为白色。
实施例1
一种填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料，其制备方法包括如下步骤：
1)大孔隙沥青混合土的制备：
称取93.5重量份的石灰岩矿料，并加热至150℃；3重量份石灰岩矿粉，并加热至150℃，其中石灰岩矿料与石灰岩矿粉(填料)的混合物级配为：26.5mm筛孔通过率为100％、19mm筛孔通过率为95％、16mm筛孔通过率为80％、13.2mm筛孔通过率为52％、9.5mm筛孔通过率为26.5％、4.75mm筛孔通过率为15.5％、0.075mm筛孔通过率为2％；称取3.5重量份AH-70基质沥青，并加热至142℃；先将石灰岩矿料倒入到加热至150℃的拌锅中，搅拌60s，再将基质沥青倒入拌锅中，搅拌60s，将矿粉倒入拌锅中，搅拌60s，最后将搅拌好所得沥青混合料用电动马歇尔击实仪进行正反50次击实，即得大孔隙沥青混凝土，其连通空隙率为23.2％，马歇尔稳定为4.0kN；
2)粉煤灰基地聚合物灌浆料的制备：
按20重量份水玻璃、10重量份水、5重量份氢氧化钠的顺序将三种材料分别倒入到烧杯中，并立即用玻璃棒搅拌，然后将配制好的溶液置于25℃恒温水浴中，放置1-2d备用；先将60重量份粉煤灰倒入容器中，启动搅拌机，慢搅拌30s后，倒入配制好的溶液与3重量份防沉降性铝酸酯ASA，继续搅拌10-15min，搅拌结束后，即得煤灰基地聚合物灌浆料，其7d抗压强度可达22MPa，抗折强度可达2.5MPa；
3)将制备好的煤灰基地聚合物灌浆料立即灌注于母体大孔隙沥青混合土中，具体步骤包括：调试水泥成型振动台，将母体大孔隙沥青混合土放置于水泥振动台上；将煤灰基地聚合物灌浆料浇筑母体大孔隙沥青混合土上，两者的体积比为1:3过程中应边振动边浇筑；等浆体不下渗，可以关闭振动台，刮刀刮平表面浆体，静置24小时后，置于温度30℃，湿度大于等于90％的养生烘箱内养生7d，即得所述填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料。将本实施例所得填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料进行高温性能、低温性能、水稳性能测试、结合性能等测试，结果如下：
(1)高温性能
高温抗车辙性能测试，将所得半柔性沥青路面材料制作成尺寸为300mm×300mm×50mm的车辙板，在60℃条件下进行车辙试验，试验结果显示所得半柔性沥青路面材料的高温动稳定度为36000次/mm，远大于沥青类材料车辙动稳定度数据。
(2)低温性能
低温抗裂性测试：将基体沥青混合料制作成尺寸为直径150mm、高50mm的圆柱试件，灌入粉煤灰基地聚合物浆体养生成型，再将圆柱试件沿半径对半切割制成半圆试件，半圆试件中间切缝5mm裂缝，在-10℃条件下进行SCB试验，试验结果表明本实施例所得半柔性沥青路面材料的断裂能为900.6J/m2。
(3)冻融劈裂试验
采用冻融劈裂试验测试本实施例所得半柔性沥青路面材料的水稳定性能，结果表明，填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青混合料冻融劈裂比为77.5％，大于规范要求的75％。
(4)浸水马歇尔试验
采用浸水马歇尔试验测试本实施例所得半柔性沥青路面材料的水稳定性能，结果表明，填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青混合料浸水残留稳定度为90.6％，远超规范要求的80％。
(5)结合性能
采用接触角试验测试本实施例中混合料基体与粉煤灰灌浆料间的结合性能能，结果表明，混合料基体与粉煤灰灌浆料间的界面能达到了53.32mJ/m2，结合性能良好。
实施例2
一种填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料，其制备方法包括如下步骤：
1)大孔隙沥青混合土的制备：
称取93.5重量份的石灰岩矿料，并加热至150℃；3重量份石灰岩矿粉，并加热至150℃，其中石灰岩矿料与石灰岩矿粉(填料)的混合物级配为：26.5mm筛孔通过率为100％、19mm筛孔通过率为95％、16mm筛孔通过率为80％、13.2mm筛孔通过率为52％、9.5mm筛孔通过率为26.5％、4.75mm筛孔通过率为15.5％、0.075mm筛孔通过率为2％；称取3.5重量份AH-70基质沥青，并加热至142℃；先将石灰岩矿料倒入到加热至150℃的拌锅中，搅拌60s，再将基质沥青倒入拌锅中，搅拌60s，将矿粉倒入拌锅中，搅拌60s，最后将搅拌好所得沥青混合料用电动马歇尔击实仪进行正反50次击实，即得大孔隙沥青混凝土，其连通空隙率为23.2％，马歇尔稳定为4.0kN；
2)粉煤灰基地聚合物灌浆料的制备：
按20重量份水玻璃、10重量份水、5重量份氢氧化钠的顺序将三种材料分别倒入到烧杯中，并立即用玻璃棒搅拌，然后将配制好的溶液置于25℃恒温水浴中，放置1-2d备用；先将60重量份粉煤灰倒入容器中，启动搅拌机，慢搅拌30s后，倒入配制好的溶液与5重量份防沉降性铝酸酯ASA，继续搅拌10-15min，搅拌结束后，即得煤灰基地聚合物灌浆料，其7d抗压强度可达25MPa，抗折强度可达3.5MPa；
3)将制备好的煤灰基地聚合物灌浆料立即灌注于母体大孔隙沥青混合土中，具体步骤包括：调试水泥成型振动台，将母体大孔隙沥青混合土放置于水泥振动台上；将煤灰基地聚合物灌浆料浇筑母体大孔隙沥青混合土上，两者的体积比为1:3过程中应边振动边浇筑；等浆体不下渗，可以关闭振动台，刮刀刮平表面浆体，静置24小时后，置于温度30℃，湿度大于等于90％的养生烘箱内养生7d，即得所述填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料。将本实施例所得填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料进行高温性能、低温性能、水稳性能测试、结合性能等测试，结果如下：
(1)高温性能
高温抗车辙性能测试，将所得半柔性沥青路面材料制作成尺寸为300mm×300mm×50mm的车辙板，在60℃条件下进行车辙试验，试验结果显示所得半柔性沥青路面材料的高温动稳定度为45000次/mm，远大于沥青类材料车辙动稳定度数据。
(2)低温性能
低温抗裂性测试：将基体沥青混合料制作成尺寸为直径150mm、高50mm的圆柱试件，灌入粉煤灰基地聚合物浆体养生成型，再将圆柱试件沿半径对半切割制成半圆试件，半圆试件中间切缝5mm裂缝，在-10℃条件下进行SCB试验，试验结果表明本实施例所得半柔性沥青路面材料的断裂能为1000.6J/m2。
(3)冻融劈裂试验
采用冻融劈裂试验测试本实施例所得半柔性沥青路面材料的水稳定性能，结果表明，填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青混合料冻融劈裂比为79.5％，大于规范要求的75％。
(4)浸水马歇尔试验
采用浸水马歇尔试验测试本实施例所得半柔性沥青路面材料的水稳定性能，结果表明，填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青混合料浸水残留稳定度为95.8％，远超规范要求的80％。
(5)结合性能
采用接触角试验测试本实施例中混合料基体与粉煤灰灌浆料间的结合性能，结果表明，混合料基体与粉煤灰灌浆料间的界面能达到了60.32mJ/m2，结合性能良好。
实施例3
一种填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料，其制备方法包括如下步骤：
1)大孔隙沥青混合土的制备：
称取93.5重量份的石灰岩矿料，并加热至150℃；3重量份石灰岩矿粉，并加热至150℃；其中矿料与填料的混合物级配为：26.5mm筛孔通过率为100％、19mm筛孔通过率为95％、16mm筛孔通过率为80％、13.2mm筛孔通过率为52％、9.5mm筛孔通过率为26.5％、4.75mm筛孔通过率为15.5％、0.075mm筛孔通过率为2％，称取矿料相应重量并加热至150℃；称取3.5重量份AH-70基质沥青，并加热至142℃；先将石灰岩矿料倒入到加热至150℃的拌锅中，搅拌60s，再将基质沥青倒入拌锅中，搅拌60s，将矿粉倒入拌锅中，搅拌60s，最后将搅拌好所得沥青混合料用电动马歇尔击实仪进行正反50次击实，即得大孔隙沥青混凝土，其连通空隙率为23.2％，马歇尔稳定为4.0kN；
2)粉煤灰基地聚合物灌浆料的制备：
按20重量份水玻璃、10重量份水、5重量份氢氧化钠的顺序将三种材料分别倒入到烧杯中，并立即用玻璃棒搅拌，然后将配制好的溶液置于25℃恒温水浴中，放置1-2d备用；先将70重量份粉煤灰倒入容器中，启动搅拌机，慢搅拌30s后，倒入配制好的溶液与5重量份防沉降性铝酸酯ASA，继续搅拌10-15min，搅拌结束后，即得煤灰基地聚合物灌浆料，其7d抗压强度可达30MPa，抗折强度可达4.0Mpa；
3)将制备好的煤灰基地聚合物灌浆料立即灌注于母体大孔隙沥青混合土中，具体步骤包括：调试水泥成型振动台，将母体大孔隙沥青混合土放置于水泥振动台上；将煤灰基地聚合物灌浆料浇筑母体大孔隙沥青混合土上，两者体积比为1:3，过程中应边振动边浇筑；等浆体不下渗，可以关闭振动台，刮刀刮平表面浆体，静置24小时后，置于温度30℃，湿度大于等于90％的养生烘箱内养生7d，即得所述填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料。
将本实施例所得填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料进行高温性能、低温性能、水稳性能测试、结合性能等测试，结果如下：
(1)高温稳定性
高温抗车辙性能测试，将所得半柔性沥青路面材料制作成尺寸为300mm×300mm×50mm的车辙板，在60℃条件下进行车辙试验，试验结果显示所得半柔性沥青路面材料的高温动稳定度为53000次/mm，远大于沥青类材料车辙动稳定度数据。
(2)低温抗裂性
低温抗裂性测试：将基体沥青混合料制作成尺寸为直径150mm、高50mm的圆柱试件，灌入粉煤灰基地聚合物浆体养生成型，再将圆柱试件沿半径对半切割制成半圆试件，半圆试件中间切缝5mm裂缝，在-10℃条件下进行SCB试验，试验结果表明本实施例所得半柔性沥青路面材料的断裂能为846.6J/m2。
(3)冻融劈裂试验
采用冻融劈裂试验测试本实施例所得半柔性沥青路面材料的水稳定性能，结果表明，填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青混合料冻融劈裂比为82.4％，大于规范要求的75％。
(4)浸水马歇尔试验
采用浸水马歇尔试验测试本实施例所得半柔性沥青路面材料的水稳定性能，结果表明，填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料浸水残留稳定度为98.3％，远超规范要求的80％。
(5)结合性能
采用接触角试验测试本实施例中混合料基体与粉煤灰灌浆料间的结合性能能，结果表明，混合料基体与粉煤灰灌浆料间的界面能达到了55.99mJ/m2，结合性能良好。
实施例4
一种填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料，其制备方法包括如下步骤：
1)大孔隙沥青混合土的制备：
称取93.5重量份的石灰岩矿料，并加热至150℃；3重量份石灰岩矿粉，并加热至150℃，其中石灰岩矿料与石灰岩矿粉(填料)的混合物级配为：26.5mm筛孔通过率为100％、19mm筛孔通过率为95％、16mm筛孔通过率为80％、13.2mm筛孔通过率为52％、9.5mm筛孔通过率为26.5％、4.75mm筛孔通过率为15.5％、0.075mm筛孔通过率为2％；称取3.5重量份AH-70基质沥青，并加热至142℃；先将石灰岩矿料倒入到加热至150℃的拌锅中，搅拌60s，再将基质沥青倒入拌锅中，搅拌60s，将矿粉倒入拌锅中，搅拌60s，最后将搅拌好所得沥青混合料用电动马歇尔击实仪进行正反50次击实，即得大孔隙沥青混合土；其连通空隙率为23.2％，马歇尔稳定为4.0kN；
2)粉煤灰基地聚合物灌浆料的制备：
按20重量份水玻璃、10重量份水、5重量份氢氧化钠的顺序将三种材料分别倒入到烧杯中，并立即用玻璃棒搅拌，然后将配制好的溶液置于25℃恒温水浴中，放置1-2d备用；先将80重量份粉煤灰倒入容器中，启动搅拌机，慢搅拌30s后，倒入配制好的溶液与5重量份防沉降性铝酸酯ASA，继续搅拌10-15min，搅拌结束后，即得煤灰基地聚合物灌浆料，其7d抗压强度可达35MPa，抗折强度可达4.5MPa。
3)将制备好的煤灰基地聚合物灌浆料立即灌注于母体大孔隙沥青混合土中，具体步骤包括：调试水泥成型振动台，将母体大孔隙沥青混合土放置于水泥振动台上；将煤灰基地聚合物灌浆料浇筑母体大孔隙沥青混合土上，两者体积比为1:3，过程中应边振动边浇筑；等浆体不下渗，可以关闭振动台，刮刀刮平表面浆体，静置24小时后，置于温度30℃，湿度大于等于90％的养生烘箱内养生7d，即得所述填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料。
将本实施例所得填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料进行高温性能、低温性能、水稳性能测试、结合性能等测试，结果如下：
(1)高温稳定性
高温抗车辙性能测试，将所得半柔性沥青路面材料制作成尺寸为300mm×300mm×50mm的车辙板，在60℃条件下进行车辙试验，试验结果显示所得半柔性沥青路面材料的高温动稳定度为63000次/mm，远大于沥青类材料车辙动稳定度数据。
(2)低温抗裂性
低温抗裂性测试：将基体沥青混合料制作成尺寸为直径150mm、高50mm的圆柱试件，灌入粉煤灰基地聚合物浆体养生成型，再将圆柱试件沿半径对半切割制成半圆试件，半圆试件中间切缝5mm裂缝，在-10℃条件下进行SCB试验，试验结果表明本实施例所得半柔性沥青路面材料的断裂能为668.1J/m2。
(3)冻融劈裂试验
采用冻融劈裂试验测试本实施例所得半柔性沥青路面材料的水稳定性能，结果表明，填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料的冻融劈裂比为85.0％，大于规范要求的75％。
(4)浸水马歇尔试验
采用浸水马歇尔试验测试本实施例所得半柔性沥青路面材料的水稳定性能，结果表明，填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料的浸水残留稳定度为105％，远超规范要求的80％。
(5)结合性能
采用接触角试验测试本实施例中混合料基体与粉煤灰灌浆料间的结合性能能，结果表明，混合料基体与粉煤灰灌浆料间的界面能达到了50.94mJ/m2，结合性能良好。
对比例1
一种填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料，其制备方法包括如下步骤：
1)大孔隙沥青混合土的制备：
称取93.5重量份的石灰岩矿料，并加热至150℃；3重量份石灰岩矿粉，并加热至150℃，其中石灰岩矿料与石灰岩矿粉(填料)的混合物级配为：26.5mm筛孔通过率为100％、19mm筛孔通过率为95％、16mm筛孔通过率为80％、13.2mm筛孔通过率为52％、9.5mm筛孔通过率为26.5％、4.75mm筛孔通过率为15.5％、0.075mm筛孔通过率为2％；称取3.5重量份AH-70基质沥青，并加热至142℃；先将石灰岩矿料倒入到加热至150℃的拌锅中，搅拌60s，再将基质沥青倒入拌锅中，搅拌60s，将矿粉倒入拌锅中，搅拌60s，最后将搅拌好所得沥青混合料用电动马歇尔击实仪进行正反50次击实，即得大孔隙沥青混凝土，其连通空隙率为23.2％，马歇尔稳定为4.0kN；
2)粉煤灰基地聚合物灌浆料的制备：
按20重量份水玻璃、10重量份水、5重量份氢氧化钠的顺序将三种材料分别倒入到烧杯中，并立即用玻璃棒搅拌，然后将配制好的溶液置于25℃恒温水浴中，放置1-2d备用；先将60重量份粉煤灰倒入容器中，启动搅拌机，搅拌10-15min，搅拌结束后，即得粉煤灰基地聚合物灌浆料，其7d抗压强度可达20MPa，抗折强度可达2.0MPa；
将制备好的煤灰基地聚合物灌浆料立即灌注于母体大孔隙沥青混合土中，具体步骤包括：调试水泥成型振动台，将母体大孔隙沥青混合土放置于水泥振动台上；将煤灰基地聚合物灌浆料浇筑母体大孔隙沥青混合土上，两者的体积比为1:3过程中应边振动边浇筑；等浆体不下渗，可以关闭振动台，刮刀刮平表面浆体，静置24小时后，置于温度30℃，湿度大于等于90％的养生烘箱内养生7d，即得所述填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料。
参考实施例1所述方法对本对比例所得半柔性沥青路面材料进行性能测试，其冻融劈裂比为67.5％、断裂能为504.1J/m2、高温动稳定度为12000次/mm、界面能为35.86mJ/m2。针对本对比例所述无砂粉煤灰基低聚物灌浆料体系，所得半柔性沥青路面材料的水稳性能、高温性能、低温性能、结合性能与实施例1～3相比下降明显，且水稳定性不满足规范要求，无法满足施工要求。
对比例2
一种填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料，其制备方法包括如下步骤：
1)大孔隙沥青混合土的制备：
称取93.5重量份的石灰岩矿料，并加热至150℃；3重量份石灰岩矿粉，并加热至150℃，其中石灰岩矿料与石灰岩矿粉(填料)的混合物级配为：26.5mm筛孔通过率为100％、19mm筛孔通过率为95％、16mm筛孔通过率为80％、13.2mm筛孔通过率为52％、9.5mm筛孔通过率为26.5％、4.75mm筛孔通过率为15.5％、0.075mm筛孔通过率为2％；称取3.5重量份AH-70基质沥青，并加热至142℃；先将石灰岩矿料倒入到加热至150℃的拌锅中，搅拌60s，再将基质沥青倒入拌锅中，搅拌60s，将矿粉倒入拌锅中，搅拌60s，最后将搅拌好所得沥青混合料用电动马歇尔击实仪进行正反50次击实，即得大孔隙沥青混凝土，其连通空隙率为23.2％，马歇尔稳定为4.0kN；
2)粉煤灰基地聚合物灌浆料的制备：
按20重量份水玻璃、10重量份水、5重量份氢氧化钠的顺序将三种材料分别倒入到烧杯中，并立即用玻璃棒搅拌，然后将配制好的溶液置于25℃恒温水浴中，放置1-2d备用；先将60重量份粉煤灰倒入容器中，启动搅拌机，慢搅拌30s后，倒入配制好的溶液与5重量份KH-550硅烷偶联剂，继续搅拌10-15min，搅拌结束后，即得粉煤灰基地聚合物灌浆料，其7d抗压强度可达22MPa，抗折强度可达2.5MPa；
将制备好的煤灰基地聚合物灌浆料立即灌注于母体大孔隙沥青混合土中，具体步骤包括：调试水泥成型振动台，将母体大孔隙沥青混合土放置于水泥振动台上；将煤灰基地聚合物灌浆料浇筑母体大孔隙沥青混合土上，两者的体积比为1:3过程中应边振动边浇筑；等浆体不下渗，可以关闭振动台，刮刀刮平表面浆体，静置24小时后，置于温度30℃，湿度大于等于90％的养生烘箱内养生7d，即得所述填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料。
参考实施例1所述方法对本对比例所得半柔性沥青路面材料进行性能测试，其冻融劈裂比为75.5％、断裂能为554.71J/m2、高温动稳定度为16000次/mm、界面能为40.54mJ/m2。其中水稳性能、高温性能、低温性能、结合性能与实施例1～3相比下降明显。
上述结果表明，本发明所得半柔性沥青混合料的填充物-粉煤灰基地聚合物浆料其浆体均匀稳定，灌入基体混合料后强度和结合性能高，所得半柔性沥青路面材料可同时兼顾优异的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性等。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，本发明各原料的上下限取值以及区间都能实现本发明。
Claims (9)
1.一种填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料，其特征在于，它包括大孔隙沥青混合料和煤灰基地聚合物灌浆料，二者所占体积百分比为：大孔隙沥青混合料70-80％，煤灰基地聚合物灌浆料20-30％；其中煤灰基地聚合物灌浆料以粉煤灰、水玻璃、水、氢氧化钠和防沉降性铝酸酯为主要原料制备而成。
2.根据权利要求1所述的半柔性沥青路面材料，其特征在于，所述粉煤灰基地聚合物灌浆料中各组分及其所占重量份数包括：粉煤灰60-80份，水玻璃15-30份，水5-10份，氢氧化钠3-10份，防沉降性铝酸酯3-10份。
3.根据权利要求1或2所述的半柔性沥青路面材料，其特征在于，所述粉煤灰为I级粉煤灰；水玻璃的模数为3.2-3.4，固含量为32-35％。
4.根据权利要求1所述的半柔性沥青路面材料，其特征在于，所述大孔隙沥青混合料的连通孔隙率为＞20％、稳定度≥3.5kN。
5.根据权利要求1所述的半柔性沥青路面材料，其特征在于，所述大孔隙沥青混合料中各组分及其所占重量份数包括：矿料90-95份、填料2-4份、基质沥青2-5份。
6.根据权利要求5所述的半柔性沥青路面材料，其特征在于，所述矿料为石灰岩、玄武岩、花岗岩或辉绿岩；填料为石灰岩矿粉；矿料与填料的混合物级配范围为：26.5mm筛孔通过率为100％、19mm筛孔通过率为90-100％、16mm筛孔通过率为50-80％、13.2mm筛孔通过率为40-70％、9.5mm筛孔通过率为15-60％、4.75mm筛孔通过率为3-20％、0.075mm筛孔通过率为1-3％。
7.根据权利要求1所述的半柔性沥青路面材料，其特征在于，所述煤灰基地聚合物灌浆料的制备方法包括如下步骤：
1)将称取的各原料按水玻璃、水、氢氧化钠的顺序进行加料，搅拌，室温放置1-2d；
2)将称取的粉煤灰和防沉降性铝酸酯加入步骤1)所得混合溶液中，搅拌均匀，即得所述煤灰基地聚合物灌浆料。
8.根据权利要求1所述的半柔性沥青路面材料，其特征在于，所述大孔隙沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
1)分别对矿料、填料和基质沥青进行加热，其中矿料、填料的加热温度为145-150℃，基质沥青的加热温度为140-145℃；
2)按矿料、基质沥青、填料的顺序投放到145-150℃的拌合锅中持续恒温搅拌，即得所述大孔隙沥青混合料。
9.权利要求1～8任一项所述填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在振动条件下，将粉煤灰基地聚物灌浆材灌注大孔隙沥青混合料中，其中粉煤灰基地聚物灌浆料所占体积百分比为20-30％，在养护箱内进行养护，即得所述填充粉煤灰基地聚合物的半柔性沥青路面材料。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211231 |