沥青混合料及制备方法和油砂在制备沥青混合料中的应用

摘要

本发明公开了一种沥青混合料及制备方法和油砂在制备沥青混合料中的应用，由下述原料沥青、油砂、碎石、矿粉、添加剂及改性剂及其他填料按重量份数比制备而成，本发明是在传统沥青混合料工艺中，首次将油砂作为沥青混合料的填料（细骨料）。利用油砂组分中的重质油和沥青质等有机亲油成分，通过相似相溶原理，增加了沥青与砂石集料之间的结合力，有效降低了在大温差条件下传统沥青路面的“松散”状况。本发明方法采用油砂作为细骨料减少了油砂资源的浪费，尤其在我国北方部分高寒地区，可以就地取材，减少了运输成本。

说明书

技术领域

本发明属于化工技术、资源循环利用和道路桥梁建设领域，具体涉及一种 沥青混合料及制备方法和油砂在制备沥青混合料中的应用。

背景技术

随着我国经济持续高速发展，我国道路工程发生了翻天覆地的变化。沥青 路面甚至铺进了乡间小道。但是，在一些恶劣气候地区，尤其是我国北方地区， 由于昼夜以及季节温差巨大，沥青反复收缩，导致了传统沥青路面“松散”。 松散产生的因素有很多，比如：(1)油石比低，(2)低气温施工造成沥青面 层内部空隙率过大，(3)集料颗粒被粉尘包裹或者含泥量超标使沥青与集料结 合力降低，(4)水损害导致的松散等原因。其中，集料颗粒被粉尘包裹或者含 泥量超标使沥青与集料结合力降低这个因素目前为传统沥青混合料路面松散的 主要原因。尤其是近些年，国内路面铺装以及建筑材料领域很难再找到含泥量 低的溪流沙粒及矿山沙石。

油砂，又称为沥青砂或重油砂，主要由沙石和附着在沙石周围的沥青质和 重质油等组成。我国油砂储量巨大，主要集中在新疆、青海、内蒙及东北等北 方地区。油砂为一种非常规能源资源，其应用受到限制。经过水洗法可以得到 油砂重质油，但是，这种获取油砂油的方式还处于科研起步阶段，并不能形成 大规模生产，造成油砂资源的严重浪费。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的问题，提供一种沥青混合料，解决了现 有技术中沥青路面存在松散状况的问题。

本发明的另一个目的是提供一种沥青混合料的制备方法及油砂在制备沥青 混合料中的应用。

本发明的技术方案如下：

沥青混合料，由下述原料按重量份数比制备而成，沥青：油砂：碎石：矿 粉：添加剂及改性剂：其他填料＝5-20：5-20：10-40：5-25：0.1-15：1-15。

所述的沥青混合料结构形式包括：(1)沥青混凝土面层(AC)；(2)多碎石 沥青混凝土面层(SAC)；(3)沥青玛蹄脂碎石混合料面层(SMA)。

所述的沥青为优质石油沥青。

所述的油砂为任何地域的“油包水”型油砂，油砂过筛后粒度小于4.75mm。

所述的碎石为符合《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ 1-2008有关规 定的碎石，碎石的粒度为2mm～15mm。

所述的矿粉为符合《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ 1-2008有关规 定的矿粉，为石灰岩或石灰浆中强基性憎水性石料经磨细得到的矿粉。

所述的添加剂及改性剂为SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、EPS(聚 苯乙烯)、石油重液、高硫碳素、苯乙烯-丁二烯-橡胶(SBR)，聚异戊二烯，聚丁 烯，丁二烯-苯乙烯橡胶，乙烯基聚合物，乙烯乙酸乙烯酯，乙烯乙酸乙烯酯衍 生物中的一种或者几种。

所述的其他填料为高分子制品，包括旧衣物、废旧橡胶及塑料，其颗粒粒 度为1mm～4mm。

沥青混合料的制备方法，包括下述步骤：

按上述重量份数比，准备相应份数的沥青、油砂、碎石、矿粉、添加剂及 其他填料；

填料、添加剂、碎石、油砂及沥青在150-200℃下搅拌混合后形成的产品用 于道路铺装。

本发明的优点效果如下：

本发明方法是在传统沥青混合料工艺中，首次将油砂作为沥青混合料的填 料(细骨料)。利用油砂组分中的重质油和沥青质等有机亲油成分，通过相似相 溶原理，增加了沥青与砂石集料之间的结合力和强度，有效降低了在大温差条 件下传统沥青路面的“松散”状况。本发明方法采用油砂作为细骨料减少了油 砂资源的浪费，尤其在我国北方部分高寒地区，可以就地取材，减少了运输成 本。

油砂由于自身的组成性质，具有较高的硬度。同时，油砂周围附着的沥青 质及重油等成分燃点高，与沙粒结合力非常高。所以，油砂特别适宜于用作沥 青路桥铺装的混合料(细骨料)，可以较好的改良传统沥青混合料在极端天气 条件下造成的路面“松散”状况。

具体实施方式

实施例1

沥青混合料，由下述原料按重量份数比制备而成，石油沥青：内蒙扎赉特 旗油砂：碎石：矿粉：SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)：其他填料＝20： 10：31：24：5：10。

所述的沥青混合料结构形式为沥青玛蹄脂碎石混合料面层(SMA)。

所述的油砂过筛后粒度小于4.75mm。

所述的碎石的粒度为7mm。碎石符合《城镇道路工程施工与质量验收规范》 CJJ 1-2008有关规定。

所述的矿粉为石灰岩或石灰浆中强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿 粉。符合《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ 1-2008有关规定。

所述的其他填料为废旧橡胶轮胎粉碎获得，颗粒粒度为2mm。

制备该沥青混合料的工艺：

沥青混合料的制备方法，包括下述步骤：

按上述重量份数比，准备相应份数的沥青、油砂、碎石、矿粉、添加剂及 其他填料；

填料、添加剂、碎石、油砂及沥青在150℃加热条件下搅拌混合后形成的产 品用于道路铺装。干拌均匀后，对抗飞散性能评价(肯塔堡飞散试验)，高温 性能评价(车辙试验)，低温性能评价(小梁低温弯曲试验)，抗水损害性能 (冻融劈裂强度的残留强度比和浸水马歇尔残留稳定度比)数据进行采集，如 表1所示。

实施例2

沥青混合料，由下述原料按重量份数比制备而成，石油沥青：内蒙扎赉特 旗油砂：碎石：矿粉：EPS(聚苯乙烯)：旧衣物＝19：11：31：24：5：10。

所述的沥青混合料结构形式为多碎石沥青混凝土面层(SAC)；

所述的碎石的粒度为2mm；

旧衣物填料颗粒粒度为1mm；

所述的填料、添加剂、碎石、油砂及沥青在200℃加热条件下搅拌混合后形 成的产品用于道路铺装，其制备方法步骤同实施例1。

进行性能数据采集，如表2所示。

实施例3

沥青混合料，由下述原料按重量份数比制备而成，石油沥青：新疆克拉玛 依风城油砂：碎石：矿粉：苯乙烯-丁二烯-橡胶(SBR)：旧塑料＝18：12：31： 24：5：10。

所述的碎石的粒度为15mm；

旧塑料填料颗粒粒度为4mm；

所述的填料、添加剂、碎石、油砂及沥青在180℃加热条件下搅拌混合后形 成的产品用于道路铺装，其制备方法步骤同实施例1。

进行性能数据采集，如表3所示。

实施例4

沥青混合料，由下述原料按重量份数比制备而成，石油沥青：新疆克拉玛 依风城油砂：碎石：矿粉：聚异戊二烯：旧塑料＝17：13：31：24：5：10。

其它步骤同实施例1。

进行性能数据采集，如表4所示。

实施例5

沥青混合料，由下述原料按重量份数比制备而成，石油沥青：加拿大阿尔 伯塔省油砂：碎石：矿粉：聚丁烯：旧橡胶＝16：14：31：24：5：10。

其它步骤同实施例1。

进行性能数据采集，如表5所示。

实施例6

沥青混合料，由下述原料按重量份数比制备而成，石油沥青：内蒙古露头 油砂：碎石：矿粉：丁二烯-苯乙烯橡胶：旧橡胶＝15：15：31：24：5：10。

其它步骤同实施例1。

进行性能数据采集，如表6所示。

实施例7

沥青混合料，由下述原料按重量份数比制备而成，石油沥青：内蒙扎赉特 旗油砂：碎石：矿粉：乙烯乙酸乙烯酯：废旧橡胶轮胎＝19：11：31：24：5： 10。

其它步骤同实施例1。

进行性能数据采集，如表7所示。

实施例8

沥青混合料，由下述原料按重量份数比制备而成，石油沥青：内蒙扎赉特 旗油砂：碎石：矿粉：聚异戊二烯：聚丁烯：废旧橡胶轮胎＝19：11：31：24： 2：3：10。

所述的碎石的粒度为5mm。

其它步骤同实施例1。

进行性能数据采集，如表8所示。

实施例9

沥青混合料，由下述原料按重量份数比制备而成，石油沥青：内蒙扎赉特 旗油砂：碎石：矿粉：丁二烯-苯乙烯橡胶：乙烯基聚合物：乙烯乙酸乙烯酯： 废旧橡胶轮胎＝19：11：31：24：1：2：2：10。

制备该沥青混合料的工艺：以上集料在170℃加热条件下搅拌混合后形成产 品用于道路铺装。

其它步骤同实施例1。

进行性能数据采集，如表9所示。

实施例10

沥青混合料，由下述原料按重量份数比制备而成，石油沥青：内蒙扎赉特 旗油砂：碎石：矿粉：乙烯乙酸乙烯酯：废旧橡胶轮胎＝19：11：31：24：5： 10。

制备该沥青混合料的工艺：以上集料在200℃加热条件下搅拌混合后形成产 品用于道路铺装。其它步骤同实施例1。

进行性能数据采集，如表10所示。

所述的添加剂及改性剂为SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、EPS(聚 苯乙烯)、石油重液、高硫碳素、苯乙烯-丁二烯-橡胶(SBR)，聚异戊二烯，聚丁 烯，丁二烯-苯乙烯橡胶，乙烯基聚合物，乙烯乙酸乙烯酯，乙烯乙酸乙烯酯衍 生物中的一种或者几种；上述实施例仅用于本发明说明，并不构成对权利要求 范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求 范围内。

表1制备沥青混合料路用性能评价

表2制备沥青混合料路用性能评价

表3制备沥青混合料路用性能评价

表4制备沥青混合料路用性能评价

表5制备沥青混合料路用性能评价

表6制备沥青混合料路用性能评价

表7制备沥青混合料路用性能评价

表8制备沥青混合料路用性能评价

表9制备沥青混合料路用性能评价

表10制备沥青混合料路用性能评价