一种适用低热河谷区的沥青混凝土及其制备方法与流程

[0001]
本申请涉及道路施工技术领域，更具体地说，它涉及一种适用低热河谷区的沥青混凝土。


背景技术：

[0002]
近年来，随着经济的飞速发展，我国的高速公路建设也取得了巨大成就，绝大多数高速公路路面结构采用的是沥青混凝土路面结构。
[0003]
在雨水、光照、载荷等外界因素反复作用下易造成沥青混凝土路面的破坏，而在高温地区，尤其是低热河谷区，由于光照充足，温度较高，车辙成为影响沥青混凝土路面质量的重要危害，使沥青混凝土路面使用寿命减短，并且对交通安全产生很大的威胁。


技术实现要素：

[0004]
为了改善沥青混凝土路面在恶劣环境下寿命减短的问题，本申请提供一种适用低热河谷区的沥青混凝土及其制备方法。
[0005]
本申请提供的一种适用低热河谷区的沥青混凝土，采用如下的技术方案：一种适用低热河谷区的沥青混凝土，其特征在于：由包含以下重量份的原料制得：粗集料60-80份，细集料10-32份，矿粉8-10份，纤维稳定剂1-4份，沥青结合料5-8份。
[0006]
通过采用上述技术方案，使用上述原料混合制得的沥青混凝土使得其具有良好的路面使用性能，在此沥青混凝土中粗集料所占的比重高达60％以上，粗集料之间相互嵌锁形成骨架结构，同时，细集料填充骨架间的空隙形成连续级配，使得该结构的粘聚力较高，高温稳定性高，进而使得沥青混凝土具有良好的高温抗车辙性能；在集料中添加矿粉、纤维稳定剂以及沥青结合料使之形成沥青混凝土，并且纤维稳定剂的添加使得沥青混凝土具有良好的粘结作用，不易产生裂缝，进而使得沥青混凝土具有良好的抗开裂性能；因此由上述组分之间相互结合，使得沥青混凝土路面具有优良的高温抗车辙性以，提高沥青混凝土路面的使用寿命，节约成本，减少浪费。
[0007]
优选的，所述纤维稳定剂选用木质素纤维和矿物纤维中的一种或两种；所述沥青结合料选用改性沥青和重交沥青中的一种或两种。
[0008]
通过采用上述技术方案，改性沥青是在原有沥青基础上添加改性剂对沥青进行改性，改性后的沥青软化点升高，高温粘度增大，沥青混凝土路面的高温稳定性增强，路面的耐久性增强；重交沥青具有良好的热稳定性、持久的粘附性、弹塑性以及抗水性，在混凝土中加入沥青使得集料之间粘附性提高，提高沥青混凝土路面的抗裂能力，同时，提高路面的抗车辙能力；本申请中将高温性能优异的改性沥青和/或重交沥青与粗集料和细集料形成的骨架相配合，使得得到的沥青混凝土用于路面上，无需额外添加抗车辙剂即具有优异的高温抗车辙性能。
[0009]
优选的，所述纤维稳定剂选用木质素纤维，所述木质素纤维的掺加比例不低于0.3％。
[0010]
通过采用上述技术方案，纤维稳定剂具有加筋、分散、稳定、吸附以及吸收自由沥青的作用，在sma沥青混凝土中添加纤维稳定剂使得沥青混凝土中的自由沥青得到稳定，进而使得sma沥青混凝土的高温稳定性更强，保证路面的抗高温车辙性，提高路面的使用寿命；采用一定配比的木质纤维素作为纤维素稳定剂，使得sma沥青混凝土具有良好的粘结作用，得到的沥青混凝土具有优异的抗高温车辙性能，且具有优异的稳定性，显著增强沥青混凝土路面的使用寿命。
[0011]
优选的，所述改性沥青选用sbs改性沥青、sis改性沥青、tla改性沥青中的一种或多种。
[0012]
通过采用上述技术方案，选用改性沥青以适应炎热地区的气候条件，使得sma改性车辙试验动稳定度更高，路面的抗高温车辙性能提高，进而使得沥青混凝土路面的使用寿命提高。
[0013]
优选的，所述沥青结合料为质量比为1：(3-5)的重交沥青和改性沥青的混合物。
[0014]
通过采用上述技术方案，本申请中通过重交沥青和改性沥青两者以特定比例相互混合，将高温性能优异的改性沥青和重交沥青混合，粗集料以及细集料全部被沥青混合物包裹，使得沥青混凝土路面具有良好的稳定性和高温抗车辙性能。
[0015]
优选的，所述改性沥青为sis改性沥青、tla改性沥青和sbs改性沥青以质量比为1：(2-3)：(5-7)混合得到的混合物。
[0016]
通过采用上述技术方案，sbs改性沥青具有良好的高温稳定性和抗裂性能，使得混凝土路面的抗车辙能力提高，具有良好的抗疲劳性能和粘附性能，但是其在液态条件下很容易发生离析，与基质沥青的相容性较差；sis改性沥青具有良好的粘接力和相容性，采用sis改性沥青可提高基质沥青的软化点，降低针入度，增大粘度；tla改性沥青可以提高基质沥青的软化点，降低针入度，提高基质沥青的高温稳定性；本申请中通过sbs改性沥青、sis改性沥青、tla改性沥青三者以特定比例相互混合，可提高改性沥青的高温稳定性，同时，可以提高沥青的粘结性和相容性，减少沥青在液态下发生离析的概率，提高沥青的稳定性，使得沥青混凝土具有优异的抗车辙能力以及抗裂能力，进而提高沥青混凝土路面的使用寿命。
[0017]
优选的，所述粗集料选用玄武岩石料，所述玄武岩石料的洛杉矶磨损值不大于28％；所述细集料选用机制砂或石屑。
[0018]
通过采用上述技术方案，采用玄武岩石料作为粗集料，大量的粗集料之间相互接触形成稳定的嵌锁结构，使得sma沥青混凝土具有优良的抗高温性能；虽然细集料所占比重较小，但是对沥青混凝土的性能有着重要的影响，细集料选用机制砂，机制砂是坚硬岩石经过反复挤压破碎制成，满足sma沥青混凝土对集料的破碎需求和棱角性要求，能够显著提高sma沥青混凝土的高温稳定性；采用机制砂或石屑代替天然砂，机制砂的颗粒级配、细度模数根据工程选择，使之达到路面性能所需要求。
[0019]
优选的，所述机制砂的级别为s16，所述矿粉选用s95级矿粉。
[0020]
通过采用上述技术方案，选用s16级别的机制砂作为细集料，其具有较大的比表面积，用机制砂配制的混凝土强度更高，同时，机制砂颗粒多棱角，表面粗糙，有利于与沥青结合料等胶结材料的胶结，提高沥青混凝土的粘结性；机制砂中存在石粉，石粉作为一种惰性掺和料，细度小，不充了混凝土中缺少的细颗粒，增大了固体的表面积对水体积的比例，从而减少离析，提高沥青混凝土路面的使用寿命；同时，在沥青混凝土中添加机制砂，有利于矿产资源的再利用，解决了环境问题又提高了资源利用率，降低生产成本；在沥青混凝土中添加矿粉，矿粉作为掺合料，提高了沥青混凝土的抗压强度和耐久性能；同时，矿粉作为工业废渣，实现了工业废渣的再利用，有利于保护环境，节约资源，降低能源消耗，降低混凝土的成本。
[0021]
优选的，所述的一种适用低热河谷区的沥青混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、拌合前的准备：将粗集料和细集料充分烘干；步骤二、将粗集料和细集料均匀混合形成集料a；步骤三、于集料a中添加纤维稳定剂得到混合物a，将粗集料、细集料和纤维稳定剂进行干拌；步骤四、于混合物a中投入矿粉进行干拌得到混合物b；步骤五、将沥青结合料加热到150-170℃，并进行搅拌，将沥青结合料喷入混合物b中，进行湿拌得到沥青混凝土。
[0022]
通过采用上述技术方案，该操作过程简单，效率高，粗集料之间形成骨嵌结构，细集料进入空隙进行填充，连续级配，使得该结构的粘聚力较高，高温稳定性高，进而使得沥青混凝土具有良好的高温抗车辙性能；沥青混凝土中添加矿粉，矿粉和沥青充分混合，使得其他集料产生强烈的粘附作用，进而使得沥青混凝土路面使用性能优异，减少沥青混凝土路面裂缝的出现，提高沥青混凝土路面的使用寿命。
[0023]
综上所述，本申请具有以下有益效果：1、本申请中通过粗集料重量比重的设置，使得粗集料之间形成良好的嵌锁结构，细集料可进入粗集料之间形成的空隙之中，形成连续级配，使得该结构的粘聚力较高，高温稳定性高，进而使得沥青混凝土具有良好的高温抗车辙性能；矿粉、纤维稳定剂以及沥青结合料的混合形成沥青混凝土，并且使得沥青混凝土具有良好的粘结作用，不易产生裂缝。
[0024]
2、本申请中在集料中添加纤维稳定剂，使得集料的流动值降低，提高结构的稳定性，使得路面的稳定性提高；在高温条件下，路面的稳定性仍然较高，减少沥青从中溢出，提高沥青混凝土路面的高温稳定性，以适应高温地区；同时，纤维稳定剂具有良好的分散性，在沥青混凝土中加入适量的纤维稳定剂进行搅拌，使得沥青和矿粉可以均匀的分散在集料之间，避免形成胶团使路面出现油斑，从而提高沥青混凝土路面的高温抗车辙能力。
[0025]
3、本申请的制备方法，操作简单，工作效率高，将集料进行干拌并添加矿粉和纤维稳定剂，然后添加沥青结合料进行湿拌完成沥青混凝土的制备，进而使得沥青混凝土路面具有优异的使用性能。
具体实施方式
[0026]
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
[0027]
沥青混凝土俗称沥青，人工选配具有一定级配组成的矿料，碎石或轧碎砾石、石屑或者砂石、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。本申请中为了得到抗高温车辙性以及抗高温稳定性的沥青混凝土，提高沥青混凝土路面的使用寿命，本申请通过大量的试验，控制粗集料、细集料、矿粉、纤维稳定剂和沥青结合料之间的严格比例，得到本申请中的技术方案。
[0028]
一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由包含以下重量份的原料制得，粗集料60-80份，细集料10-32份，矿粉8-10份，纤维稳定剂1-4份，沥青结合料5-8份。
[0029]
其中，粗集料玄武岩石料，优选情况下，选用粒径为3-6mm的玄武岩石料，且玄武岩石料的洛杉矶磨损值不大于28％；细集料选用机制砂或石屑，优选情况下，机制砂选用s16级机制砂，矿粉选用s95级矿粉；纤维稳定剂选用木质素纤维和矿物纤维中的一种或两种；沥青结合料选用改性沥青和重交沥青中的一种或两种，且改性沥青选用sbs改性沥青、sis改性沥青、tla改性沥青中的一种或多种，优选情况下，沥青结合料为质量比为1：(3-5)的重交沥青和改性沥青的混合物，且改性沥青为sis改性沥青、tla改性沥青和sbs改性沥青以质量比为1：(2-3)：(5-7)混合得到的混合物。
[0030]
本申请中实施例以及对比例中的材料规格厂家如下表1：表1 中各实施例以及对比例涉及的原料规格和厂家实施例
[0031]
实施例1一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料75kg，细集料20kg，矿粉9kg，纤维稳定剂3kg，沥青结合料7kg，其中，细集料选用机制砂；纤维稳定剂选用木质素纤维；沥青结合料选用改性沥青，且改性沥青为sbs改性沥青。
[0032]
本申请实施例还提供一种上述沥青混凝土的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、拌合前的准备：将粗集料和细集料充分烘干；步骤二、将粗集料和细集料均匀混合形成集料a；步骤三、于集料a中添加纤维稳定剂得到混合物a，将粗集料、细集料和纤维稳定剂进行干拌；步骤四、于混合物a中投入矿粉进行干拌得到混合物b；步骤五、将沥青结合料加热到160℃，并进行搅拌，将沥青结合料喷入混合物b中，进行湿拌得到沥青混凝土。
[0033]
实施例2一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料60kg，细集料10kg，矿粉8kg，纤维稳定剂1kg，沥青结合料5kg，其制备方法同实施例1。
[0034]
实施例3一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料80kg，细集料32kg，矿粉10kg，纤维稳定剂4kg，沥青结合料8kg，其制备方法同实施例1。
[0035]
实施例4一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料75kg，细集料20kg，矿粉9kg，纤维稳定剂3kg，沥青结合料7kg，其中所选用的纤维稳定剂为矿物纤维，其制备方法同实施例1。
[0036]
实施例5一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料75kg，细集料20kg，矿粉9kg，纤维稳定剂3kg，沥青结合料7kg，其中所选用的纤维稳定剂为木质素纤维与矿物纤维以1:1的质量比混合得到的混合物，其制备方法同实施例1。
[0037]
实施例6一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料75kg，细集料20kg，矿粉9kg，纤维稳定剂3kg，沥青结合料7kg，其中所选用的沥青结合料为改性沥青，且改性沥青为sis改性沥青，其制备方法同实施例1。
[0038]
实施例7一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料75kg，细集料20kg，矿粉9kg，纤维稳定剂3kg，沥青结合料7kg，其中所选用的沥青结合料为改性沥青，且改性沥青为tla改性沥青，其制备方法同实施例1。
[0039]
实施例8一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料75kg，细集料20kg，矿粉9kg，纤维稳定剂3kg，沥青结合料7kg，其中所选用的沥青结合料为重交沥青，其制备方法同实施例1。
[0040]
实施例9一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料75kg，细集料20kg，矿粉9kg，纤维稳定剂3kg，沥青结合料7kg，其中所选用的沥青结合料为改性沥青与重交沥青以4：1质量比混合得到的混合物，其中，改性沥青为sbs改性沥青，其制备方法同实施例1。
[0041]
实施例10一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料75kg，细集料20kg，矿粉
9kg，纤维稳定剂3kg，沥青结合料7kg，其中所选用的沥青结合料为改性沥青与重交沥青以3：1质量比混合得到的混合物，其中，改性沥青为sbs改性沥青，其制备方法同实施例1。
[0042]
实施例11一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料75kg，细集料20kg，矿粉9kg，纤维稳定剂3kg，沥青结合料7kg，其中所选用的沥青结合料为改性沥青与重交沥青以5：1质量比混合得到的混合物，其中，改性沥青为sbs改性沥青，其制备方法同实施例1。
[0043]
实施例12一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料75kg，细集料20kg，矿粉9kg，纤维稳定剂3kg，沥青结合料7kg，改性沥青与重交沥青以4：1质量比混合得到的混合物，其中，改性沥青为sis改性沥青、tla改性沥青和sbs改性沥青以质量比为1：2：6混合得到的混合物，其制备方法同实施例1。
[0044]
实施例13一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料75kg，细集料20kg，矿粉9kg，纤维稳定剂3kg，沥青结合料7kg，其中所选用的沥青结合料为改性沥青与重交沥青以4:1质量比混合得到的混合物，且改性沥青为sbs改性沥青与sis改性沥青以6:1的质量比混合得到的混合物，其制备方法同实施例1。
[0045]
实施例14一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料75kg，细集料20kg，矿粉9kg，纤维稳定剂3kg，沥青结合料7kg，其中所选用的沥青结合料为改性沥青与重交沥青以4:1质量比混合得到的混合物，且改性沥青为sbs改性沥青与tla改性沥青以3:1的质量比混合得到的混合物，其制备方法同实施例1。
[0046]
实施例15一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料75kg，细集料20kg，矿粉9kg，纤维稳定剂3kg，沥青结合料7kg，其中所选用的沥青结合料为改性沥青与重交沥青以4:1质量比混合得到的混合物，且改性沥青为sis改性沥青与tla改性沥青以1:2的质量比混合得到的混合物，其制备方法同实施例1。
[0047]
实施例16一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料75kg，细集料20kg，矿粉9kg，纤维稳定剂3kg，沥青结合料7kg，改性沥青与重交沥青以4：1质量比混合得到的混合物，其中，改性沥青为sis改性沥青、tla改性沥青和sbs改性沥青以质量比为1：2：5混合得到的混合物，其制备方法同实施例1。
[0048]
实施例17一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料75kg，细集料20kg，矿粉9kg，纤维稳定剂3kg，沥青结合料7kg，改性沥青与重交沥青以4：1质量比混合得到的混合物，其中，改性沥青为sis改性沥青、tla改性沥青和sbs改性沥青以质量比为1：2：7混合得到的混合物，其制备方法同实施例1。
[0049]
实施例18一种适用低热河谷区的沥青混凝土，由以下原料制得：粗集料75kg，细集料20kg，矿粉9kg，纤维稳定剂3kg，沥青结合料7kg，改性沥青与重交沥青以4：1质量比混合得到的混合
物，其中，改性沥青为sis改性沥青、tla改性沥青和sbs改性沥青以质量比为1：3：5混合得到的混合物，其制备方法同实施例1。
[0050]
实施例19本申请提供一种适用低热河谷区的沥青混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤一、拌合前的准备：将粗集料和细集料充分烘干；步骤二、将粗集料和细集料均匀混合形成集料a；步骤三、于集料a中添加纤维稳定剂得到混合物a，将粗集料、细集料和纤维稳定剂进行干拌；步骤四、于混合物a中投入矿粉进行干拌得到混合物b；步骤五、将沥青结合料加热到150℃，并进行搅拌，将沥青结合料喷入混合物b中，进行湿拌得到沥青混凝土。所选用的材料组分以及重量同实施例1。
[0051]
实施例20本申请提供一种适用低热河谷区的沥青混凝土的制备方法，包括以下步骤：步骤一、拌合前的准备：将粗集料和细集料充分烘干；步骤二、将粗集料和细集料均匀混合形成集料a；步骤三、于集料a中添加纤维稳定剂得到混合物a，将粗集料、细集料和纤维稳定剂进行干拌；步骤四、于混合物a中投入矿粉进行干拌得到混合物b；步骤五、将沥青结合料加热到170℃，并进行搅拌，将沥青结合料喷入混合物b中，进行湿拌得到沥青混凝土。所选用的材料组分以及重量同实施例1。
[0052]
对比例对比例1一种适用低热河谷区的沥青混凝土，按照实施例1的方法进行，本对比例与实施例1的区别在于：所选用的粗集料为花岗岩，所用制备方法与实施例1相同。
[0053]
对比例2一种适用低热河谷区的沥青混凝土，按照实施例1的方法进行，本对比例与实施例1的区别在于：所选用的改性沥青为cbr改性沥青，所用制备方法与实施例1相同。
[0054]
对比例3一种适用低热河谷区的沥青混凝土，按照实施例1的方法进行，本对比例与实施例1的区别在于：选用钢渣代替矿粉，所用制备方法与实施例1相同。
[0055]
性能检测试验试验方法(一)马歇尔稳定度试验和抗车辙性试验为了验证本发明适用低热河谷区的沥青混凝土具有良好的路面性能，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtje-2011)规定进行基本性能测试。参照《公路沥青路面施工技术规范》(jtgf-2004)成型标准车辙板试件试件。各实施例以及对比例中沥青混凝土的具体测试结果如下表2所示。
[0056]
表2 实施例1-20以及对比例1-3中马歇尔稳定度和抗车辙性能测试结果
由表2的试验数据可知，将实施例4、实施例5与实施例1进行对比，在制备沥青混凝土时，添加木质纤维素作为纤维稳定剂时，制得的沥青混凝土稳定性最好，因此，木质素纤维稳定剂对沥青混凝土稳定性起关键作用，故可提高沥青混凝土路面的使用性能，使其具有优异的高温抗车辙性，提高路面的使用性能。
[0057]
将实施例6、实施例7、实施例8与实施例1进行对比，在制备沥青混凝土时，选用sbs改性沥青，使得动稳定次数增加，车辙深度小，sbs改性沥青具有良好的高温稳定性，使得混凝土路面的抗车辙能力提高，可提高沥青混凝土路面使用寿命。
[0058]
将实施例19、实施例20与实施例1进行对比，所选用的沥青结合料加热温度不同，当加热温度大于160℃或者小于160℃时，沥青混凝土的稳定性能差，车辙深度大，因此，需选用合适的加热温度对沥青结合料加热，以提高沥青混凝土的稳定性和抗车辙能力，进而达到高温环境的需求。
[0059]
将对比例1与实施例1进行对比，选用玄武岩石料作为粗集料，使得粗集料之间形
成良好的级配关系，进而形成稳定的嵌锁结构，提高了沥青混凝土的稳定性，故使得沥青混凝土路面具有优异的抗车辙性能。
[0060]
本申请适用低热河谷区的沥青混凝土的路面使用性能均大于《公路沥青路面施工技术规范》(jtg 40-2004)中相关规定的要求，且稳定性强、高温抗车辙性能强，说明本申请的适用低热河谷区的沥青混凝土的路面使用性能优良，提高其使用寿命，提高当地气候条件下道路交通安全。
[0061]
(二)路面检测为了验证本发明适用低热河谷区的沥青混凝土具有良好的路面性能，参照《公路路基路面现场测试规程》(jtg e60-2008)、《城镇道路工程施工与质量验收规范》(cjj 1-2008)、《公路工程质量检验评定标准》(jtg f80/1-2004)进行面层检测。
[0062]
表3 实施例1-20以及对比例1-3中的沥青面层检测结果由表3中数据可见，将实施例4、实施例5与实施例1进行比较，添加木质素纤维时，沥青混凝土路面的压实度、平整度以及渗水系数等指标最好，使得沥青混凝土路面具有优异的使用性能。
[0063]
将对比例1、对比例2、对比例3与实施例1进行比较，实施例1为最佳技术方案，实施例1中的压实度、平整度以及渗水系数等性能远优于性能指标，使得本申请中的沥青混凝土适用于高温、雨水量较大的环境。
[0064]
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。

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