高抗车辙性能的胶粉复合改性沥青混合料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种高抗车辙性能的胶粉复合改性沥青混合料及其制备方法，主要特点是，在干法成型制备方法中，维他连接剂TOR、胶粉、沥青、矿料和复合剂的质量百分比为：0.038~0.041：0.841~0.919：4.671~5.106：93.337~94.052：0.399~0.596；湿法成型制备方法中，维他连接剂TOR、胶粉、沥青、矿料和复合剂的质量配比为：0.016~0.035：0.780~0.855：4.335~4.918：93.671~94.652：0.217~0.492，本发明大幅度提高了橡胶沥青路面的抗车辙性能，动稳定度比SBS改性沥青混合料有显著的增大，低温抗裂性、水稳定性略有提高，本发明工艺简单，具有很大的社会效益和经济效益，符合绿色生态和可持续发展的特色。

说明书

技术领域

本发明涉及道路建设、养护技术领域，特别涉及一种高抗车辙性能的胶粉 复合改性沥青混合料及其制备方法。

背景技术

车辙是指在行车荷载的反复作用下，路面发生不可恢复的永久变形。由于 当前的重载交通、夏季高温导致沥青路面剪切能力不足，车辙病害已经成为高 速公路、城市道路交叉路口与公交车道等路段主要病害之一。

目前对于车辙的处治方式主要包括两种：第一种方式就是简单处理方式， 用稀浆封层的处理方式对车辙进行处理，但是这种处治方式耐久性较差，使用 周期较短而且处治后道路噪声较大，严重影响行车舒适性；第二种方式就是对 产生车辙的整个车道进行全厚度的铣刨，用普通的热沥青混凝土进行处理，但 是这种处治方式铣刨量大、导致资源浪费和环境污染。

随着国内外研究的深入，废旧轮胎已逐步开始用于高速公路的建设，这也 成为轮胎橡胶这种固体废弃物的主要处理方式之一。而把废橡胶应用于高速公 路，既可以收到可观的环境效益，而且对高速公路性能也有一定的改善，延长 路面的使用寿命。随着研究的深入，橡胶沥青混合料较基质沥青混合料有了较 明显的改善，但其路用性能还不能完全适应当前道路环境要求，尤其在高速公 路的渠化及重载交通条件下的需要。

发明内容

鉴于目前对车辙处理的方式存在很明显的缺点和橡胶沥青路面还未能完全 适应当前道路环境的需要，本发明提出一种高抗车辙性能的胶粉复合改性沥青 混合料及其制备方法，通过本发明达到大幅度提高路面抗车辙性能，促进对废 橡胶粉的应用，以缓解废轮胎橡胶所带来的巨大环境压力，对该材料在实际工 程中的应用具有较大的现实意义和使用价值。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种高抗车辙性能的胶粉复合 改性沥青混合料，包括沥青，其特征是，所述混合料还包括维他连接剂TOR、 胶粉、矿料和复合剂；在干法成型制备方法中，维他连接剂TOR、胶粉、沥青、 矿料和复合剂的质量百分比为：0.038～0.041：0.841～0.919：4.671～5.106： 93.337～94.052：0.399～0.596；湿法成型制备方法中，维他连接剂TOR、胶粉、 沥青、矿料和复合剂的质量配比为：0.016～0.035：0.780～0.855：4.335～4.918： 93.671～94.652：0.217～0.492。

所述复合剂为德国抗车辙剂路孚8000。

所述胶粉为废旧轮胎粉，其直径为30目、40目、60目中的一种。

所述沥青为金陵70#道路石油沥青。

所述矿料包括集料和矿粉，集料占矿料的质量百分比为88～92，矿粉占矿料 的质量百分比为8～12。

一种高车辙性能的胶粉复合改性沥青混合料的制备方法，其特征是，所述 干法成型制备方法，维他连接剂TOR、胶粉、沥青、矿料和复合剂按质量百分 比0.038～0.041：0.841～0.919：4.671～5.106：93.337～94.052：0.399～0.596备料；

1)将沥青加热并脱水，加热温度为120℃；

2)将配比的胶粉与维他连接剂TOR同时掺入加热后的沥青中，并进行机 械搅拌，搅拌时间为1h，控制温度160～170℃；

3)将2)搅拌完成的TOR橡胶沥青置于160～170℃的烘箱内溶胀,时间为1h；

4)将包括集料和矿粉的矿料放进大于173℃烘箱中加热6小时后，将集料 与复合剂加入到160℃的拌合锅中搅拌30秒,搅拌结束后加入3)溶胀后的TOR 橡胶沥青，开始搅拌90秒；

5)将4)搅拌结束后加入矿粉，继续搅拌90秒,将拌合后的混合料在不低于 145℃下成型试件；

所述湿法成型制备方法，维他连接剂TOR、胶粉、沥青、矿料和复合剂按 质量百分比0.016～0.035：0.780～0.855：4.335～4.918：93.671～94.652：0.217～0.492 备料；

1)将沥青加热并脱水，加热温度为120℃；

2)将配比的复合剂、胶粉与维他连接剂TOR同时掺入加热后的沥青中， 并进行机械搅拌，搅拌时间为1h，控制温度160～170℃；

3)将2)搅拌完成的TOR橡胶沥青置于160～170℃的烘箱内溶胀,时间为 1h；

4)将包括集料和矿粉的矿料放进大于173℃烘箱中加热6小时后，将集料 和3)的胶粉复合改性沥青加入到160℃的拌合锅中搅拌90秒；

5)集料与胶粉复合改性沥青搅拌结束后加入矿粉，继续搅拌90秒，将拌 合后的混合料在不低于145℃下成型试件。

本发明与现在已有的技术相比，大幅度提高了橡胶沥青路面的抗车辙性能， 工艺简单，具有很大的社会效益和经济效益，符合绿色生态和可持续发展的特 色，较目前成熟的SBS改性沥青混合料有以下优势：

(1)胶粉复合改性沥青混合料的动稳定度比SBS改性沥青混合料有显著的增 大，说明前者高温性能远优于后者，表明胶粉复合改性沥青混合料具有优异的 高温性能，延长道路使用寿命。

(2)胶粉复合改性沥青混合料的低温抗裂性、水稳定性略有提高，但总体上 仍与SBS改性沥青混合料处于同一水平；

(3)胶粉复合改性沥青混合料具有突出的社会环保意义，不仅能够大量消耗 废旧轮胎、解决环境污染问题，而且能够延长路面使用寿命。

具体实施方法

结合实施例进一步描述本发明，本发明包括沥青、维他连接剂TOR、胶粉、矿 料和复合剂；在干法成型制备方法中，维他连接剂TOR、胶粉、沥青、矿料和 复合剂的质量百分比为：0.038～0.041：0.841～0.919：4.671～5.106：93.337～94.052： 0.399～0.596；湿法成型制备方法中，维他连接剂TOR、胶粉、沥青、矿料和复 合剂的质量配比为：0.016～0.035：0.780～0.855：4.335～4.918：93.671～94.652： 0.217～0.492。复合剂为德国抗车辙剂路孚8000；胶粉为废旧轮胎粉，其直径为 30目、40目、60目中的一种；沥青为金陵70#道路石油沥青；所述矿料包括 集料和矿粉，集料占矿料的质量百分比为88～92，矿粉占矿料的质量百分比为 8～12。

实施例一为干法成型制备方法，先把180g胶粉和8.1g维他连接剂(TOR) 一起投入120℃的1000g金陵70#道路石油沥青，然后在160～170℃下高速搅拌 1小时，然后放入170℃烘箱中溶胀1小时后，取得TOR橡胶沥青；再将6g路 孚8000与1335g集料(其中1#：2#：3#：4#＝42:30:0:17)在拌合锅中搅拌30s， 加入93gTOR橡胶沥青进行搅拌90s，再加入165g的矿粉搅拌90s后，成型试件， 制备完成胶粉复合改性沥青混合料。具体步骤是：

1)加热道路石油沥青：将沥青加热并脱水，加热温度为120℃。

2)胶粉质量是沥青质量的18％，TOR为胶粉质量的4.5％。

3)将胶粉与TOR同时掺入道路石油沥青中，并进行机械搅拌，搅拌时间 为1h，控制温度160℃。

4)将搅拌完成的TOR橡胶沥青置于烘箱内溶胀1h，烘箱的溶胀温度为 160℃。

5)路孚8000干拌的方式的质量为沥青混合料质量的4‰～6‰，TOR橡胶 沥青质量为矿料质量的6.2％。

6)将矿料放到大于173℃烘箱中加热6小时后，先将集料与路孚8000加 入到160℃的拌合锅中，搅拌30秒。在集料搅拌结束后加入TOR橡胶沥青， 开始搅拌90秒。

7)集料与沥青搅拌结束后加入矿粉，继续搅拌90秒。将拌合后的混合料 在不低于145℃下成型试件，制备胶粉复合改性沥青混合料。

实施例二为湿法成型制备方法，先把50g的路孚8000投入120℃的1000g 金陵70#道路石油沥青，搅拌2至3分钟，然后加入180g胶粉和8.1g维他连接 剂(TOR)，在160～170℃下高速搅拌1小时，然后放入160℃烘箱中溶胀1小 时，取得胶粉复合改性沥青；再将1335g集料(其中1#：2#：3#：4#＝42:30:0:17) 与93g胶粉复合改性沥青进行搅拌90s，再加入165g矿粉搅拌90s后，成型试 件，制备完成胶粉复合改性沥青混合料。

1)加热道路石油沥青：将沥青加热并脱水，加热温度为120℃。

2)路孚8000的质量为沥青的5％～10％，胶粉质量是沥青质量的18％，TOR 为胶粉质量的4.5％。

3)将路孚8000、胶粉与TOR同时掺入道路石油沥青中，并进行机械搅拌， 搅拌时间为1h，控制温度160℃。

4)将搅拌完成的TOR橡胶沥青置于烘箱内溶胀1h，烘箱的溶胀温度为160 ℃，得到胶粉复合改性沥青。

5)胶粉复合改性沥青质量为矿料质量的6.2％

6)将矿料放到大于173℃烘箱中加热6小时后，先将集料与胶粉复合改性 沥青加入到160℃的拌合锅中，搅拌90秒。

7)集料与沥青搅拌结束后加入矿粉，继续搅拌90秒。将拌合后的混合料在 不低于145℃下成型试件，制备胶粉复合改性沥青混合料。

表1-4为实施例一的胶粉复合改性沥青混合料的性能指标

表1胶粉复合改性沥青混合料车辙试验结果

车辙试验的动稳定度指标可以反映沥青混合料的高温稳定性，由表1中数 据可以看出，胶粉复合改性沥青混合料动稳定度符合规范要求，并且达到了 10000次/mm以上，远高于SBS改性沥青混合料的动稳定度，因此胶粉复合改 性沥青混合料可以大幅度提高沥青路面的抗车辙性能，延长路面使用寿命。

表2胶粉复合改性沥青混合料低温小梁弯曲试验结果

破坏应变能够反映混合料的低温抗变形能力，破坏应变越大，混合料的低 温抗裂性越好，劲度模量反映了混合料低温时的硬度，一般而言，劲度模量越 小，混合料的低温柔性越好。由表2试验结果可以看出，上述三种沥青混合料 均满足规范要求，在胶粉复合改性沥青混合料低温弯曲应变略有提高，稍大于 SBS改性沥青混合料，但总体上仍处于同一水平范围内。

表3胶粉复合改性沥青混合料浸水马歇尔试验结果

表4胶粉复合改性沥青混合料冻融劈裂试验结果

残留稳定度指标MS₀和冻融劈裂强度指标TSR能反映沥青混合料的水稳定 性，MS₀和TSR值越高，表明混合料的抗水损害能力越强。从表3和表4试验 结果可以看出，掺路孚8000对胶粉复合改性沥青混合料的水稳定性无明显的不 良影响，符合规范要求，并且与达到SBS改性沥青混合料处于同一水平。

上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例， 凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。