本发明涉及公路工程
技术领域：
，更具体地说，它涉及一种改性沥青混合料及其制备方法。
背景技术：
：随着我国公路道路建设的快速发展，加强了各城市之间的联系，也促进了不同地域的文化交流，但伴随着重载交通的增多及车辆轮胎气压的提高，汽车数量的迅速增多对公路道路建设提出更高要求。沥青路面是指在矿质材料中掺入路用沥青材料铺筑的各种类型的路面，沥青混合料提高了铺路用粒料抵抗行车和自然因素对路面损害的能力，使路面平整少尘、不透水、经久耐用。目前常用的沥青路面是将沥青混合料加以摊铺、碾压成型而形成的各种类型的路面，沥青混合料是用具有一定黏度和适当用量的沥青材料与一定级配的矿物集料，经过充分拌和形成的混合物。但是，沥青路面也存在开裂、推移、车辙等多种病害，尤其是随着重型车辆的增多以及车辆的超载运行而日趋严重。现有技术中，公告号为cn108249825a的中国专利公开了一种沥青混合料的制备方法及沥青混合料，其采用的沥青、橡胶、水溶性硅酸盐、陶粒、珍珠岩、矿渣和河砂，通过对上述材料进行四次热熔，在170～185℃下混合搅拌，得到沥青混合料。通过在沥青混合料的中间制备步骤添加橡胶，提高沥青混合料的均匀程度和综合性能，增强沥青混合料在摊铺后的抗裂能力。但加入橡胶的沥青具有很高的粘性，在施工过程中混合料需要加热到很高的温度，给沥青混合料的拌制、运输和碾压都带来很多问题，施工成本高，尤其在高海拔山区运输距离较远、环境温度普遍较低的地方，沥青混合料的温度在拌制、运输、碾压等环节下降过快，从而使路面施工的局限性加强、工期延长，同时加热沥青和矿料也要消耗大量的能源，增加生产和施工过程中的废气、粉尘颗粒的产生，不利于环境保护。技术实现要素：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改性沥青混合料，其具有拌和温度低、结构密实、抗压能力强、不易开裂的优点。本发明的第二个目的在于提供一种改性沥青混合料的制备方法，其具有方法简单、温度要求低优点。为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种改性沥青混合料，所述混合料由包含以下重量份的原料制成：6～15份的改性沥青、95～120份的集料、18～30份的填料、3～7份的温拌剂和0.5～3份的助剂。所述改性沥青包括基质沥青和改性剂，所述改性剂包括高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物和苯乙烯系热塑性弹性体中的至少一种。所述集料包括碎石、膨胀珍珠岩和陶粒中的至少一种。所述填料包括矿粉、消石灰和砂子中的至少一种。所述助剂包括抗剥离剂、抗老化剂和稳定剂中的至少两种。通过采用上述技术方案，在集料、填料和改性沥青混合的过程中加入温拌剂以及抗剥离剂、抗老化剂、稳定剂等助剂，多种成分相互配合，有效降低了沥青混合料的拌和温度，减少沥青混合料铺设路面的裂缝、车辙等问题。改性沥青是利用高密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物或苯乙烯系热塑性弹性体等对沥青进行改性，苯乙烯系热塑性弹性体主要包括苯乙烯分别与丁二烯、异戊二烯、乙烯-丁烯和乙烯-丙烯的嵌段共聚物，采用这些改性材料，使改性沥青具有良好的高温稳定性能和弹性恢复能力，与温拌剂配合有利于提高集料与改性沥青之间的粘结性。在温拌剂的分子结构中，含有亲油基和亲水基，在拌和过程中，沥青混合料中含有的水分减少，残余的水分与温拌剂的亲水基结合，温拌剂的亲油基与改性沥青结合，这样温拌剂在沥青混合料间形成具有润滑功能的结构性水膜，有利于提高沥青混合料的拌和性，降低沥青混合料的拌和温度。同时，温拌剂提高了沥青混合料的易压实性，在结构水膜随水分子散失后，温拌剂集中在改性沥青与集料的交界上，有利于提高改性沥青与集料之间的粘结性，有利于减少沥青路面出现的开裂、推移问题。进一步地，所述混合料由包含以下重量份的原料制成：8～10份的改性沥青、100～110份的集料、20～35份的填料、3～5份的温拌剂、0.2～0.5份的抗剥离剂和0.5～1.5份的稳定剂。集料又称骨料，根据原料的粒径不同，可分为粗骨料和细骨料，是沥青混合料中起骨架作用的成分。膨胀珍珠岩是一种天然玻璃质火山熔岩，包括珍珠岩、松脂岩和黑曜岩，具有良好的保温效能和超强的稳定性，有利于改性沥青混合料的结构稳定性。陶粒是陶制的颗粒，其表面为坚硬的陶制或釉质外壳，内部呈细密蜂窝状结构，具有轻质、强度高、耐腐蚀的特点，有利于减轻沥青混合料的重量。碎石就是破碎的石子，进一步地，所述碎石包括玄武岩碎石、石英岩碎石、闪长岩碎石中的至少一种。玄武岩是一种基性喷出岩，主要由基性长石和辉石组成，具有抗压性强、压碎值低、抗腐蚀性强，与沥青的粘附作用好的优点，适合作为沥青混合料的集料。石英岩是一种主要由石英组成的变质岩，具有硬度高、颗粒细腻、结构紧密的特点，有极好的耐高温性，有利于增强集料的骨架作用。闪长岩主要由斜长石和一种或几种暗色矿物组成，抗压强度好，耐腐蚀性强，有利于提高改性沥青混合料的抗压、耐腐蚀性。进一步地，所述集料中粒径为0～5mm的物料占集料总量的25～35％，粒径为5～10mm的物料占集料总量的20～25％，粒径为10～15mm的物料占集料总量的26～35％，粒径为15～20mm的物料占集料总量的8～15％。通过采用上述技术方案，集料在上述级配范围内具有较好的密实度和拌合性，有利于集料、填料与改性沥青的混合及改性沥青混合料的质量性能。填料泛指被填充于其他物体中的物料，在沥青混合料中主要指填充在集料骨架中、粒径较小的砂石矿粉等物料。矿粉是符合工程要求的石粉及其代用品的统称，石粉主要是矿石粉碎加工后的产物，其代用品包括高炉矿渣粉，将矿粉掺加在沥青混合料中，有利于提高其力学性能，降低沥青混合料的制备成本，提高其密实度、抗渗和抗侵蚀的能力。消石灰即氢氧化钙，采用消石灰作为填料能够有效提高改性沥青混合料的水稳定性，改善其耐高温性能、低温抗裂性和抗疲劳性能。砂子是从石块上打磨下来的颗粒或人工制造的二氧化硅颗粒，能够改善沥青混合料的密实性和强度。抗剥离剂是与集料表面形成物理吸附或依靠其特殊的化学结构使其与集料进行化合反应，进而形成有力的化学纽带，改善沥青与集料之间的粘附性的助剂，主要为脂肪胺、酰胺基胺和咪唑林，有利于增强改性沥青与集料之间的粘附力和抗水损害强度，有利于延长沥青路面的使用寿命。抗老化剂能够改善改性沥青混合料抗热、氧、光老化性能，有利于改善改性沥青混合料的抗疲劳性能。稳定剂是添加在沥青混合料中，以提高沥青混合料在生产、运输、摊铺和碾压过程中的均匀性和稳定性的纤维素，这里采用的纤维素可以是木质素纤维、聚合物纤维或矿物纤维。进一步地，所述稳定剂包括海泡石纤维和聚乙烯醇纤维，所述海泡石纤维和聚乙烯醇纤维的质量比为1：(2～3)。海泡石纤维为天然的矿物纤维，具有极高的抗热性能和耐酸性能，有良好的胶体流变性、稳定性和吸附性，能够与温拌剂配合促进海泡石纤维在沥青与集料之间的均匀分布，有利于提高对沥青和填料的分散作用。聚乙烯醇纤维是以高聚合度的聚乙烯醇为原料，经过特定技术加工而成的合成纤维，具有强度高、模量高、耐磨、抗酸碱、耐候性好的优点，有良好的分散性，海泡石纤维和聚乙烯醇纤维配合，有利于提高对改性沥青与集料之间的粘结作用，防止及抑制裂缝的形成与发展，提高其抗冲击性，进而提高沥青路面的耐久性。进一步地，所述改性剂包括高密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物，所述高密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯的质量比为1：(1.5～3)，所述改性剂的添加量为基质沥青质量的4～6％。通过采用上述技术方案，采用高密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物按照上述比例混合的改性剂，既有利于提高改性沥青的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性，又能与温拌剂配合增强改性沥青与集料、填料之间的易拌合性，改善改性沥青混合料的综合性能。进一步地，所述改性沥青、温拌剂和稳定剂的质量比为(2～3)：1：(0.3～0.5)。通过采用上述技术方案，改性沥青、温拌剂和稳定剂相互配合，改性后的改性沥青与温拌剂之间有良好的结合力，有利于提高温拌剂的作用效果。同时，稳定剂能够促进温拌剂在沥青混合料中分布的均匀性，在温拌剂和稳定剂的协同配合作用下，有利于提高改性沥青与集料之间的粘结作用，提高改性沥青路面的抗冲击性和耐久性。为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：一种改性沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照配方比例称取各物料，将集料预热至140～145℃，加入助剂干拌15～25s，得到干拌混合物。步骤二：向干拌混合物中加入改性沥青和温拌剂，在140～150℃下拌和150～210s，再加入填料，拌和4～6min后得到沥青混合料。通过采用上述技术方案，先将集料、填料与助剂混合均匀，再加入改性沥青和温拌剂，稳定剂促进温拌剂在混合料中的均匀分散，温拌剂在改性沥青与集料之间形成具有润滑功能的结构性水膜，提高混合料的易拌合性，降低改性沥青混合料的拌和温度和施工温度，在多种助剂和温拌剂的配合作用下，有利于提高改性沥青混合料的综合性能。进一步地，所述改性沥青按照如下方法制备：将基质沥青预热至160～165℃，向基质沥青中加入改性剂，在160～170℃下保持10～15min，对基质沥青和改性剂的混合物进行高速剪切，剪切速度为4000rpm，剪切时间为0.8～1.5h，剪切完成后即得改性沥青。综上所述，本发明具有以下有益效果：一、由于本发明采用温拌剂、稳定剂与改性沥青作用，协同改善改性沥青混合料的拌合性和稳定性，能够明显降低改性沥青混合料的拌和、施工温度，提高改性沥青与集料之间的粘结作用力，有利于消除较高温度对改性沥青混合料制备、运输及施工的局限性，也有利于提高沥青路面的抗裂性和耐老化性。二、本发明中优选采用玄武岩碎石、石英岩碎石、闪长岩碎石或膨胀珍珠岩碎石、陶粒等作为集料，有利于提高改性沥青混合料的结构强度和抗压性能，同时，通过限定集料的级配范围，有利于提高改性沥青混合料的密实度，改善其力学性能。三、本发明中优选采用海泡石纤维和聚乙烯醇纤维作为稳定剂、高密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯为改性剂，并限定改性剂与基质沥青的用量比例，稳定剂、温拌剂和改性沥青的用量比例范围，有利于提高多种组分间的复配协同效果，进而有利于提高改性沥青混合料的综合性能。具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。改性沥青的制备例制备例1将15kg的基质沥青预热至160℃，向基质沥青中加入0.6kg的高密度聚乙烯，在160℃下保持15min，对基质沥青和高密度聚乙烯的混合物进行高速剪切，剪切速度为4000rpm，剪切时间为1.5h，剪切完成后即得改性沥青。制备例2将10kg的基质沥青预热至165℃，向基质沥青中加入0.6kg的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，在170℃下保持10min，对基质沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的混合物进行高速剪切，剪切速度为4000rpm，剪切时间为0.8h，剪切完成后即得改性沥青。制备例3将10kg的基质沥青预热至163℃，向基质沥青中加入0.15kg的高密度聚乙烯和0.35kg的乙烯-醋酸乙烯共聚物，在165℃下保持12min，对基质沥青和苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的混合物进行高速剪切，剪切速度为4000rpm，剪切时间为1.2h，剪切完成后即得改性沥青。上述各实施例中采用的沥青均为90号沥青。实施例实施例1本实施例提供一种改性沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：称取6kg改性沥青、60kg的玄武岩碎石、35kg的膨胀珍珠岩、13kg的矿粉、5kg的消石灰、3kg的温拌剂、0.2kg的海泡石纤维和0.3kg的聚乙烯醇纤维。其中，玄武岩碎石和膨胀珍珠岩的混合物共同过筛，筛孔尺寸为4.75mm的筛网通过率为27.6％，筛孔尺寸为9.5mm的筛网通过率为50.8％，筛孔尺寸为13.2mm的筛网通过率为85.2％，筛孔尺寸为19mm的筛网通过率为100％。将玄武岩碎石和膨胀珍珠岩预热至140℃，加入海泡石纤维和聚乙烯醇纤维干拌25s，得到干拌混合物。步骤二：向步骤一得到的干拌混合物中加入改性沥青和温拌剂，在140℃下拌和210s，再加入矿粉和消石灰，拌和6min后得到沥青混合料。本实施例采用的改性沥青为制备例1得到的，本实施例采用的矿粉为高炉矿渣粉，本实施例采用的温拌剂为上海龙孚材料的ewma温拌沥青添加剂，其他材料均为普通市售产品。实施例2本实施例与实施例1的区别主要在于：本实施例的改性沥青混合料的制备方法包括以下步骤：步骤一：称取8kg改性沥青、50kg的玄武岩碎石、30kg的石英岩碎石、20kg的闪长岩碎石、15kg的矿粉、5kg的消石灰、6kg的温拌剂、0.2kg的抗剥离剂、0.15kg的海泡石纤维和0.35kg的聚乙烯醇纤维。其中，玄武岩碎石、石英岩碎石和闪长岩碎石的混合物共同过筛，筛孔尺寸为4.75mm的筛网通过率为33.8％，筛孔尺寸为9.5mm的筛网通过率为54.3％，筛孔尺寸为13.2mm的筛网通过率为87.5％，筛孔尺寸为19mm的筛网通过率为100％。将玄武岩碎石、石英岩碎石和闪长岩碎石预热至145℃，加入抗剥离剂、海泡石纤维和聚乙烯醇纤维干拌15s，得到干拌混合物。步骤二：向步骤一得到的干拌混合物中加入改性沥青和温拌剂，在150℃下拌和150s，再加入矿粉和消石灰，拌和4min后得到沥青混合料。本实施例采用的改性沥青为制备例2得到的，本实施例采用的抗剥离剂为韵海佳路的yh-kbl抗剥离剂。实施例3本实施例与对比例1的区别主要在于：本实施例的改性沥青混合料的制备方法包括以下步骤：步骤一：称取9kg改性沥青、60kg的玄武岩碎石、30kg的石英岩碎石、15kg的闪长岩碎石、15kg的矿粉、5kg的消石灰、5kg的砂子、4kg的温拌剂、0.3kg的抗剥离剂、0.35kg的海泡石纤维和0.85kg的聚乙烯醇纤维。其中，玄武岩碎石、石英岩碎石和闪长岩碎石的混合物共同过筛，筛孔尺寸为4.75mm的筛网通过率为31.7％，筛孔尺寸为9.5mm的筛网通过率为55.9％，筛孔尺寸为13.2mm的筛网通过率为88.6％，筛孔尺寸为19mm的筛网通过率为100％。将玄武岩碎石、石英岩碎石和闪长岩碎石预热至143℃，加入抗剥离剂、海泡石纤维和聚乙烯醇纤维干拌20s，得到干拌混合物。步骤二：向步骤一得到的干拌混合物中加入改性沥青和温拌剂，在145℃下拌和180s，再加入矿粉和消石灰，拌和5min后得到沥青混合料。本实施例采用的改性沥青为制备例3得到的，本实施例采用的抗剥离剂为韵海佳路的yh-kbl抗剥离剂。实施例4本实施例与实施例3的区别主要在于：本实施例的改性沥青混合料采用的原料由10kg改性沥青、65kg的玄武岩碎石、30kg的石英岩碎石、15kg的闪长岩碎石、22kg的矿粉、8kg的消石灰、5kg的温拌剂、0.5kg的抗剥离剂、0.5kg的海泡石纤维和1kg的聚乙烯醇纤维组成。其中，玄武岩碎石、石英岩碎石和闪长岩碎石的混合物共同过筛，筛孔尺寸为4.75mm的筛网通过率为32.4％，筛孔尺寸为9.5mm的筛网通过率为56.3％，筛孔尺寸为13.2mm的筛网通过率为86.8％，筛孔尺寸为19mm的筛网通过率为100％。实施例5本实施例与实施例3的区别主要在于：本实施例的改性沥青混合料采用的原料由15kg改性沥青、70kg的石英岩碎石、50kg的陶粒、25kg的砂子、10kg的消石灰、7kg的温拌剂、0.5kg的抗剥离剂、1kg的抗老化剂、0.8kg的海泡石纤维和0.7kg的聚乙烯醇纤维组成。其中，石英岩碎石和陶粒的混合物共同过筛，筛孔尺寸为4.75mm的筛网通过率为30.9％，筛孔尺寸为9.5mm的筛网通过率为53.6％，筛孔尺寸为13.2mm的筛网通过率为85.2％，筛孔尺寸为19mm的筛网通过率为100％。本实施例采用的抗老化剂为抗老化剂gw-944。对比例对比例1本对比例与实施例1的主要区别在于：本对比例的改性沥青混合料中，不添加温拌剂。对比例2本对比例与实施例1的区别主要在于：本对比例的改性沥青混合料中，不添加海泡石纤维。对比例3本对比例与实施例1的区别主要在于：本对比例的沥青混合料中，采用未改性的普通沥青。性能检测试验根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtj052-2000)对实施例1至5和对比例1至3采用的沥青及制得的沥青混合料进行检测，检测结果如表1所示。表1各实施例和对比例的改性沥青及沥青混合料性能检测结果组别软化点/℃空隙率/％矿料间隙率/％沥青饱和度/％马歇尔稳定度/kn实施例1554.817.465.38.1实施例2584.516.366.48.4实施例3673.413.573.89.6实施例4624.215.868.49.1实施例5534.616.965.77.6对比例1506.322.554.76.2对比例2485.519.756.85.9对比例3414.521.453.76.5由表1可见，各实施例的性能检测结果符合相关标准，而对比例1在未添加温拌剂的情况下，其搅拌温度制得的沥青混合料拌和效果差，矿料间隙率和沥青饱和度均未能满足标准要求；对比例2未添加海泡石纤维的沥青混合料，物料混合均匀性差，其测得的空隙率较大，马歇尔稳定度太小；对比例3采用的是未改性的普通沥青，普通沥青与温拌剂、稳定剂的相互作用相对较差，其性能检测结果较各实施例差别明显。按照《沥青混合料车辙试验》(t0719-1993)对各实施例和对比例制得的沥青混合料动稳定度进行检测，检测条件为60±1℃，试轮压力0.7±0.05mpa；按照《沥青及沥青混合料试验规程》(t0729-2000)对各实施例和对比例制得的沥青混合料的水稳定性进行检测。检测结果如表2所示。表2各实施例和对比例的动稳定度和水稳定性检测结果由表2可见，各实施例的动稳定性和水稳定性均明显优于各对比例制备的沥青混合料，能够有效减少车辙等病害。其中，实施例2至4的动稳定度和水稳定性优于实施例1和5，证明海泡石纤维和聚乙烯醇纤维的用量比例在1：(2～3)范围内时，稳定剂对改性沥青混合料的稳定作用最好。实施例3和4的动稳定度和水稳定性优于实施例2，证明改性沥青、温拌剂和稳定剂的用量比在(2～3)：1：(0.3～0.5)范围内的复配效果更好。实施例3的动稳定度和水稳定性还优于实施例4，证明改性剂采用高密度聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物，且两者用量在1：(1.5～3)范围内时，改性沥青与温拌剂、稳定剂的复配效果更好。本发明通过对沥青改性，并加入温拌剂和稳定剂，在降低改性沥青混合料制备温度的情况下，成功制得结构密实、抗压能力强、不易产生病害的耐久沥青路面。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。当前第1页12