一种沥青玛蹄脂碎石混合料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种沥青玛蹄脂碎石混合料及其制备方法，属于道路工程材料领域，沥青玛蹄脂碎石混合料，以重量份数计，包括集料100份、SBS改性沥青5‑7份、矿粉8‑12份、纤维稳定剂0.2‑0.6份、炭黑2‑7份、酚醛树脂5‑8份、固化剂2‑3份。该沥青玛蹄脂碎石混合料，不仅能提高路面的强度以及耐久性，而且可使路面具有良好的抗裂性，耐磨耗性，降低沥青路面发生车辙病害的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种沥青玛蹄脂碎石混合料及其制备方法
本专利技术涉及道路工程材料领域，更具体的说，它涉及一种沥青玛蹄脂碎石混合料及其制备方法。
技术介绍
交通运输是国民经济发展的命脉。随着我国经济的高速发展，流量增大，轴载加重以及渠化交通等已成为现代交通的显著特点。由于沥青路面具有良好的行车舒适性和优异的使用性能，建设速度块，维修方便等特点，在道路铺装中一直占有很大比例，这对沥青路面建设提出了更高的要求，如高速、安全、舒适、耐久等。沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)是一种以沥青结合料、矿粉、少量细集料以及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料，填充于间接级配的矿料骨架中，形成的混合料。沥青结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，是路面平整少尘、不透水、经久耐用。因此，沥青路面是道路建设中一种被广泛应用的高级路面。但是，目前沥青路面普遍存在的技术和质量问题主要是公路工程使用寿命降低和路面早期损坏。一方面，现有道路的实际使用寿命普遍短于设计使用寿命；另一方面，随着交通量的迅速增大，车辆大型化和严重超载，以及气候条件多变，夏季气温高、冬季气温低，路面抗车辙能力差、路面强度不高，导致路面容易出现各种形式的裂缝，影响路面的性能，需要进行多次的维修与保养工作，不仅费时费力还会影响交通状况以及安全。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种沥青玛蹄脂碎石混合料，不仅能提高路面的强度以及耐久性，而且可使路面具有良好的抗裂性，耐磨耗性，降低沥青路面发生车辙病害的风险。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种沥青玛蹄脂碎石混合料，以重量份数计，包括集料100份、SBS改性沥青5-7份、矿粉8-12份、纤维稳定剂0.2-0.6份、炭黑2-7份、酚醛树脂5-8份、固化剂2-3份。本专利技术提供的一种沥青玛蹄脂碎石混合料，采用SBS改性沥青，SBS中聚苯乙烯链段和聚丁二烯链段明显地呈现两相结构，聚丁二烯为连续相，聚苯乙烯为分散相，这种两相分离结构使其能与沥青基质形成空间立体网络结构，且SBS能够同时改善沥青的高、低温性能及感温性能，使得沥青玛蹄脂碎石混合料具有高温稳定性和低温抗裂性，从而提高沥青玛蹄脂碎石混合料的耐久性。炭黑与沥青的亲和性较好，本专利技术中加入炭黑，可明显改善SBS改性沥青的高温稳定性，同时不影响低温性能，在沥青玛蹄脂碎石混合料中，炭黑可完全分散于SBS改性沥青膜中，起到增强的作用，增强沥青玛蹄脂碎石混合料铺筑后，路面的抗车辙性能，另外，炭黑具有吸收紫外线的能力，提高SBS改性沥青的耐老化性能，从而可提高路面的耐老化性能。加入酚醛树脂，可提高混合料的阻燃性，提高安全性，且酚醛树脂具有强度高，耐化学腐蚀、耐磨、耐久性等特点，与固化剂结合，使沥青混合料在室温下发生化学交联反应，形成空间网状结构，从而提高沥青玛蹄脂碎石混合料的结合强度，使其具有抗裂性能。进一步地，所述SBS改性沥青包括基质沥青100份、SBS树脂5-10份、聚丁烯-对苯二酸盐-聚醚乙二醇嵌段聚合物3-8份、纳米二氧化硅3-5份、橡胶软化油1-5份、硫磺粉0.3-0.5份、稳定剂0.18-0.35份。SBS中聚苯乙烯链段和聚丁二烯链段明显地呈现两相结构，聚丁二烯为连续相，聚苯乙烯为分散相，这种两相分离结构使其能与沥青基质形成空间立体网络结构，且SBS能够同时改善沥青的高、低温性能及感温性能，提高基质沥青的高、低温性能。SBS一般以微米级的细小颗粒均匀地分散悬浮于沥青中，由于SBS的极性、分子量以及溶解度参数，影响SBS与沥青的相容性以及存储稳定性，本专利技术中加入纳米二氧化硅，纳米粒子的比表面积大，表面自由能大、分散性好，降低SBS的微小颗粒表面的自由能，抑制SBS微小颗粒的聚集，提高了SBS与沥青界面的结合能力。添加硫磺粉，利用硫原子外的空轨道，靠近SBS丁二烯的残留碳碳双键，降低低电子云密度，使得碳碳双键不稳定而和硫原子形成化学共价键，通过相互的反应最终使得SBS在沥青中形成互穿网络结构，从而提高SBS改性沥青的稳定性。同时，添加聚丁烯-对苯二酸盐-聚醚乙二醇嵌段聚合物作为塑化剂，可改善SBS改性沥青的流动性，使其便于渗入集料颗粒之间，促进SBS改性沥青与集料的结合，从而可提高沥青玛蹄脂碎石混合料的密实性，从而可是路面具有较强的强度以及抗裂性能，提高路面实际使用的耐久性。进一步地，所述SBS沥青的制备方法为：将基质沥青加热到165-175℃，加入SBS树脂，高速剪切分散2-3小时，加入聚丁烯-对苯二酸盐-聚醚乙二醇嵌段聚合物、纳米二氧化硅、硫磺粉，然后升温至175℃-180℃研磨，随后再加入橡胶软化油，控制温度在180℃-185℃搅拌2-3小时，降低温度至170℃-175℃后加入稳定剂再搅拌1-2小时，即得SBS改性沥青。进一步地，所述纤维稳定剂包括重量比为1-3:1的改性木质纤维和玻璃纤维。本专利技术选用木质纤维与玻璃纤维混合，木质纤维具有强劲的交联功能，它与其他材料混合后，纤维之间立刻搭接得象毯子一样，这个三维空间结构可将水或其他液体锁在其间，纤维越长，增稠作用越大，且木质纤维的尺寸稳定性好，使得混合料不会发生收缩沉降，提高了其抗裂性。玻璃纤维具有高强度、耐高温、高弯曲弹性和高取向性能等路用性能，在沥青玛蹄脂碎石混合料中起到加强筋的作用，提高了沥青玛蹄脂碎石混合料的强度，与木质纤维协同作用，使得制得的沥青玛蹄脂碎石混合料具有优异的抗裂性能，降低沥青路面发生车辙病害的风险。进一步地，所述改性木质纤维由下述方法制备：将4-5份马来酸酐溶解在6-7份N，N-二甲基甲酰胺溶液中，然后加入0.4-0.5份对苯二酚，搅拌20-30分钟，加入2-3份木质纤维，控制温度在75-85℃反应1-2小时，过滤，将其在丙酮中浸泡30-60分钟，搅拌3-4小时，过滤，放置到烘箱中，保持温度80-90℃干燥10-12小时得改性木质纤维。木质纤维本身与沥青的结合性能较差，通过改性木质纤维，对木质纤维进行接枝改性，提高木质纤维与沥青的结合性能。且经改性后的木质纤维易于分散，增强效果好，质地柔软，有利于降低刹车时产生的抖动。进一步地，所述集料包括粗集料85-90份、细集料10-15份，所述粗集料选自玄武岩，所述细集料选自石灰岩机制砂。本专利技术集料选用粗集料以及细集料的混合，且粗集料含量较多、细集料含量较少。含量较多的粗集料互相嵌锁组成高稳定性、抗变形能力强的结构骨架，细集料与矿粉、SBS改性沥青和纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂将骨架胶结在一起，并填充骨架缝隙，使混合料具有较好的柔性以及耐久性。进一步地，所述粗集料包括重量比为15-16:2-3的粒径范围为5-16mm的玄武岩和粒径范围为3-5mm的玄武岩，所述细集料为粒径范围为0-3mm的石灰岩机制砂。进一步地，所述矿粉为玄武岩，其表观相对密度为2.76g/cm3，含水量小于1％，粒度为300目-400目。本专利技术的目的在于还提供一种沥青玛蹄脂碎石混合料的制备方法，制得的沥青玛蹄脂碎石混合料不仅能提高路面的耐久性，而且可使路面具有良好的抗裂性，耐磨耗性，降低沥青路面发生车辙病害的风险。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种沥青玛蹄脂碎石混合料的制备方法，包括如下步骤：(1)加热SBS改性沥青并保温；(2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，以重量份数计，包括集料100份、SBS改性沥青5‑7份、矿粉8‑12份、纤维稳定剂0.2‑0.6份、炭黑2‑7份、酚醛树脂5‑8份、固化剂2‑3份。

【技术特征摘要】
1.一种沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，以重量份数计，包括集料100份、SBS改性沥青5-7份、矿粉8-12份、纤维稳定剂0.2-0.6份、炭黑2-7份、酚醛树脂5-8份、固化剂2-3份。2.根据权利要求1所述的一种沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，所述SBS改性沥青包括基质沥青100份、SBS树脂5-10份、聚丁烯-对苯二酸盐-聚醚乙二醇嵌段聚合物3-8份、纳米二氧化硅3-5份、橡胶软化油1-5份、硫磺粉0.3-0.5份、稳定剂0.18-0.35份。3.根据权利要求2所述的一种沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，所述SBS沥青的制备方法为：将基质沥青加热到165-175℃，加入SBS树脂，高速剪切分散2-3小时，加入聚丁烯-对苯二酸盐-聚醚乙二醇嵌段聚合物、纳米二氧化硅、硫磺粉，然后升温至175℃-180℃研磨，随后再加入橡胶软化油，控制温度在180℃-185℃搅拌2-3小时，降低温度至170℃-175℃后加入稳定剂再搅拌1-2小时，即得SBS改性沥青。4.根据权利要求1所述的一种沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，所述纤维稳定剂包括重量比为1-3:1的改性木质纤维和玻璃纤维。5.根据权利要求4所述的一种沥青玛蹄脂碎石混合料，其特征在于，所述改性木质纤维由下述方法制备：将4-5份马来酸酐溶解在6-7份N，N-二甲基甲酰胺溶液中，然后加入0.4-0.5份对苯二酚，搅拌20-30分钟，加入2-3份木质纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：周发海，
申请(专利权)人：平湖市中建沥青混凝土工程有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33