一種超薄瀝青混合料及其製備方法、應用與流程

2023-10-11 23:02:59 2

本發明涉及一種超薄瀝青混合料及其製備方法、應用。

背景技術：

隨著我國道路工程逐步由新建轉向養護，對瀝青路面養護技術的需求逐步增多。採用瀝青路面的城市道路在建成投入後不久，其面層尤其是表面層常常在基層未出現結構性損壞的情況下，由於車輛載荷、氣溫、降水等外部因素和材料特性、質量缺陷等內部因素共同影響下，通常會出現表面老化、細集料散失、粗集料剝落、坑洞以及輕微裂縫等不同程度的早期病害。這些病害不僅影響道路通行能力，更為重要的是大大縮短了道路的使用壽命。出於減少對路面標高影響以及節約工程造價的原則，通常採用薄層加鋪類工藝對瀝青面層進行加鋪處理，從而恢復道路的表觀功能、改善行駛質量和延長路面的使用壽命。

超薄罩面技術因此應運而生，該技術具有良好的表面構造深度及表觀功能，能夠適用於交通量大、重載車輛多、車速快的高速公路及國省幹線的日常道路養護，其主要技術優勢是施工速度快、開放交通時間短，因此具有突出的性能及應用優勢。目前，現有技術中常將sbs改性瀝青的超薄瀝青混合料應用於超薄罩面領域，但是存在成本較高(尤其是原料sbs樹脂)，製得的超薄瀝青混合路面高達100～110元/m2，而且超薄瀝青混合路面製備過程中，由於sbs改性瀝青混合料粘度較高，高摻量情況下容易沉降，需要攪拌機器不斷攪拌，造成能源的浪費。

天然巖瀝青(布敦島巖瀝青)是埋藏於地殼深處的石油經過地殼構造運動與壓力變化，湧向地表，在特殊自然環境下經過多年沉積與地表礦物形成的瀝青類物質。經過開採挖掘後，破碎為顆粒狀。其中，天然瀝青含量穩定 在10～40％，其餘為天然礦物質。現有技術中，天然巖瀝青經常被作為抗車轍劑使用，通常應於瀝青路面的中面層。雖然目前也有將天然巖瀝青應用於瀝青路面表面層的情況，但是由於天然巖瀝青組成的瀝青混合料的疲勞性能難以達標，故製得的表面層厚度必須為4～5cm。現有技術中還不存在將天然巖瀝青應用於超薄磨耗層使其厚度小於4cm的情形。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服了現有技術中的超薄瀝青混合料僅為sbs改性，成本較高，粘度較高，在高摻量情況下容易沉降，需要攪拌器不斷攪拌，造成能源浪費，以及天然巖瀝青組成的瀝青混合料應用於瀝青路面表面層時，疲勞性能難以達標，製得的表面層厚度必須高達為4～5cm的缺陷，提供一種超薄瀝青混合料及其製備方法、應用。本發明製得的超薄瀝青混合料中，各種原料之間相互協同作用，使其綜合性能優異，抗車轍能力、力學性能、耐磨耗、耐水損性能、耐久性等使用性能大幅度提高；具有優異的低溫性能，延長了薄層加鋪後的超薄瀝青混合料使用時間，性價比較高；自身粘聚力強，具備更好的抗飛散性能；構造深度、滲水係數技術指標大幅度改善，基本不滲水，具有更優良的表觀使用性能。本發明的超薄瀝青混合料可直接應用於高速公路、國省幹線的瀝青路面，預防性養護施工作業，具有廣泛的使用價值和開發前景。本發明超薄瀝青混合料的製備工藝簡單，僅需在生產超薄瀝青混合料拌合站增加巖瀝青輸送裝置即可，不需要增加單獨儲罐及攪拌裝置，造價低廉，。而且由此製得的超薄瀝青路面的厚度可為2～2.5cm，成本僅需60～70元/m2，性價比高，具備廣泛的市場應用價值。

本發明通過以下技術方案解決上述技術問題。

本發明提供了一種超薄瀝青混合料，其原料包括下述組分：集料80～90％、礦粉2～7％、印尼布敦巖瀝青2.5～5％、基質瀝青4～6％和聚酯纖維1～2％；上 述百分比均為各組分相對於原料總量的質量百分比；

所述集料的級配類型為改進型eca-10，所述改進型eca-10的具體級配組成如表1所述：

表1

其中，所述百分比為通過篩孔的質量百分比。

本發明中，所述集料為本領域內常規，一般包括粗集料和細集料。所述粗集料是指公稱粒徑為2.36mm以上且最大粒徑小於9.5mm的碎石。所述細集料是指公稱粒徑為2.36mm以下的石屑或沙。

本發明中，所述集料的用量優選83.9～85％，上述百分比為各組分相對於原料總量的質量百分比。

本發明中，所述礦粉為本領域常規礦粉，優選粒徑小於0.075mm的礦物質粉末，更佳地為粒徑小於0.075mm的石灰巖粉末。所述石灰巖粉末經過研磨生產設備研磨而成，在超薄瀝青混合料中起到填充作用。

本發明中，所述礦粉的用量優選5～6％，上述百分比為各組分相對於原料總量的質量百分比。

本發明中，所述印尼布敦巖瀝青中，一般瀝青含量為10～40％，百分比為相對於所述印尼布敦巖瀝青的質量百分比。

本發明中，所述印尼布敦巖瀝青的用量優選2.5～3％，上述百分比為各組分相對於原料總量的質量百分比。

本發明中，所述基質瀝青為本領域常規的基質瀝青，優選70#基質瀝青。根據本領域常識，所述70#基質瀝青屬於石油瀝青。只要符合國家規範《公路瀝青路面施工技術規範》70#基質瀝青技術指標要求的70#基質瀝青均可應 用於本發明。本發明的70#基質瀝青為寧波市鎮海江吉化工有限公司市售產品。

本發明中，所述基質瀝青的用量優選5.1～5.5％，上述百分比為各組分相對於原料總量的質量百分比。

本發明中，所述聚酯纖維為本領域常規，優選滿足下述指標：抗拉強度≥550mpa，斷裂伸長率30±9％，熔點≥230℃，直徑20±4μm，比重1.36～1.40g/cm3。所述聚酯纖維的顏色為本領域常規，一般為白色。

本發明中，所述聚酯纖維的用量優選2％，上述百分比為各組分相對於原料總量的質量百分比。

本發明中，所述改進型eca-10是指在4.75與9.5篩孔之間增設7.2mm篩孔，更好的控制集料整體粒徑分布，使採用該級配製備的巖瀝青改性超薄瀝青混合料更易於形成良好的高溫穩定性、低溫柔韌性能。

本發明還提供了一種所述超薄瀝青混合料的製備方法，其包括下述步驟：

(1)將所述集料、所述聚酯纖維和所述巖瀝青的拌合，得混合物a；

(2)將混合物a與所述基質瀝青拌合，得混合物b；

(3)將混合物b與所述礦粉拌合，得所述超薄瀝青混合料。

步驟(1)中，根據本領域常識，所述集料進行拌合前，一般進行預熱。所述預熱後的集料溫度優選170～190℃，更優選180～190℃，最優選180℃。

步驟(1)中，所述拌合的時間優選40～50秒，更優選45～50秒。

步驟(1)中，所述拌合的溫度優選175～185℃，更優選180℃。

步驟(2)中，所述基質瀝青的溫度優選140～160℃，更優選150～160℃。

步驟(2)中，所述拌合的時間優選13～18秒，更優選13～15秒。

步驟(2)中，所述拌合的溫度優選175～185℃，更優選180℃。

步驟(3)中，所述拌合的時間優選5～8秒，更優選5秒。

本發明還提供了一種所述超薄瀝青混合料在路面養護超薄罩面工藝領域中的應用。

在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發 明各較佳實例。

本發明所用原料均市售可得。

本發明的積極進步效果在於：

本發明製得的超薄瀝青混合料中，各種原料之間相互協同作用，使其綜合性能優異，抗車轍能力、力學性能、耐磨耗、耐水損性能、耐久性等使用性能大幅度提高；具有優異的低溫性能，延長了薄層加鋪後的超薄瀝青混合料使用時間，性價比較高；自身粘聚力強，具備更好的抗飛散性能；構造深度、滲水係數技術指標大幅度改善，基本不滲水，具有更優良的表觀使用性能。本發明的超薄瀝青混合料可直接應用於高速公路、國省幹線的瀝青路面，預防性養護施工作業，具有廣泛的使用價值和開發前景。

本發明超薄瀝青混合料的製備工藝簡單，僅需在生產超薄瀝青混合料拌合站增加巖瀝青輸送裝置即可，不需要增加單獨儲罐及攪拌裝置，造價低廉，。而且由此製得的超薄瀝青路面的厚度可為2～2.5cm，成本僅需60～70元/m2，性價比高，具備廣泛的市場應用價值。

具體實施方式

下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但並不因此將本發明限制在所述的實施例範圍之中。下列實施例中未註明具體條件的實驗方法，按照常規方法和條件，或按照商品說明書選擇。

下述實施例和對比例中，集料、礦粉、瀝青、聚酯纖維均滿足交通部頒布標準jtgf40-2004《公路工程瀝青路面施工技術規範》相關技術要求。聚酯纖維滿足下述指標：抗拉強度≥550mpa，斷裂伸長率30±9％，熔點≥230℃，直徑20±4μm，比重1.36～1.40g/cm3。集料包括粗集料和細集料，粗集料是指公稱粒徑為2.36mm以上且最大粒徑小於9.5mm的碎石，細集料是指公稱粒徑為2.36mm以下的石屑或沙。礦粉為粒徑小於0.075mm的石灰巖粉末。

若無特殊說明，下述實施例與對比例中所述的百分比均指各組分相對於 超薄瀝青混合料原料總量質量百分比。全部實施例和對比例的基質瀝青均為寧波市鎮海江吉化工有限公司市售的70#基質瀝青；全部實施例和對比例的印尼布敦巖瀝青的瀝青含量為25％。

實施例1

本實施例的原料組分如表2所述，下述百分比均為各組分相對於原料總量的質量百分比。

表2

本實施例超薄瀝青混合料級配類型為改進型eca-10，具體級配組成見表3。

表3

本實施例超薄瀝青混合料製備方法包括以下步驟：

(1)將180℃的集料、聚酯纖維和印尼布敦巖瀝青加入拌合鍋，在180℃下拌合45s，得混合物a；

(2)將混合物a與150℃的70#基質瀝青在180℃下，拌合15s，得混合物b；

(3)將混合物b與礦粉拌合5s，得超薄瀝青混合料。

實施例2

本實施例的原料組分如表2所述。

本實施例超薄瀝青混合料級配類型為改進型eca-10，具體級配組成見表3。

本實施例超薄瀝青混合料製備方法包括以下步驟：

(1)將190℃的集料、聚酯纖維和印尼布敦巖瀝青加入拌合鍋，在175℃下拌合50s，得混合物a；

(2)將混合物a與160℃的70#基質瀝青在175℃下，拌合13s，得混合物b；

(3)將混合物b與礦粉拌合8s，得超薄瀝青混合料。

對比例1～2

對比例1～2的原料組分如表2所述。

對比例1～2超薄瀝青混合料級配類型為改進型eca-10，具體級配組成見表3。

對比例1～2超薄瀝青混合料的製備方法同實施例1。

效果實施例1

依據交通部《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(jtge20-2011)，對實施例、對比例進行性能測試，測試結果見表4。

表4

由表4可見，本發明製得的超薄瀝青混合料所能承受最大荷載的馬歇爾穩定度指標大幅度提高，證明本發明的超薄瀝青混合料具有更優良的力學性能技術指標。

本發明製得的超薄瀝青混合料，在反映混合料高溫抗車轍性能的車轍動穩定度技術指標大幅度提高，證明本發明的超薄瀝青混合料具有更優良的抗車轍性能。

本發明製得的超薄瀝青混合料，在反映抗水損性能的殘留馬歇爾穩定度指標、凍融劈裂殘留強度比指標大幅度提高，證明本發明的超薄瀝青混合料具有更優良的抗水損性能。

本發明製得的超薄瀝青混合料，在反映超薄瀝青混合料抗飛散性能的肯塔堡飛散試驗混合料損失率大幅度降低，證明本發明的超薄瀝青混合料具有更優良抗飛散性能。

本發明製得的超薄瀝青混合料，在反映混合料表觀功能的構造深度、滲水係數技術指標大幅度改善，基本不滲水，證明本發明的超薄瀝青混合料具有更優良的表觀使用性能。

由本發明實施例1～2的超薄瀝青混合料製得的超薄瀝青路面的厚度可為2～2.5cm，成本僅需60～70元/m2，性價比高，具備廣泛的市場應用價值。