專利名稱：：一種改善片麻巖瀝青混合料水穩定性能的方法
技術領域：
：本發明屬于道路材料領域，具體涉及一種改善片麻巖浙青混合料水穩定性能的方法。
背景技術：
：隨著我國公路建設的快速發展以及對水泥混凝土路面的“白加黑”改造，道路建筑材料的需求不斷增大，普遍用于高等級路面面層的石灰巖、玄武巖及輝綠巖等石料已經非常匱乏。很多公路建設的沿線都蘊藏有豐富的弱酸性石料，包括片麻巖、花崗巖等，因此，如何就地取材、節約公路建設資金、減少公路工程造價成為目前公路建設的目標。片麻巖屬于酸性石料，片麻巖與浙青的粘附性極差，用其制備的浙青混凝土水穩定性能不能達到規范規定的技術要求，所以在浙青路面應用方面受到極大的限制。另外，片麻巖作為一種巖質硬而脆的石料，在破碎中會不可避免的出現針片狀含量高的問題，且石料壓碎值偏高，因此片麻巖應用于浙青路面還會存在高溫穩定性能和耐久性能差的問題。目前，改善浙青與酸性石料粘附性的方法主要有1)用干燥的磨細消石灰粉或生石灰粉、水泥作為填料取代部分礦粉；2)在浙青中摻加高分子化學抗剝落劑。一方面，采用消石灰、水泥等取代礦粉，可以在一定程度上改善片麻巖浙青混合料的水穩定性能，但采用單一技術方案，并沒有考慮到車載作用下所形成的抽吸式正負壓對路面的侵蝕作用，且通過多次凍融循環后，凍融劈裂強度比嚴重衰減，因此該方案保險系數不高，而且制備的片麻巖浙青混合料的高溫性能難以滿足高等級路面的使用要求；另一方面，高分子化學類抗剝落劑屬于胺類材料，根據《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》中T0663-2000的條文說明化學胺類抗剝落劑的熱穩定性不好，對于浙青混合料的長期路用性能存在損害作用。
發明內容本發明的目的在于提供一種改善片麻巖浙青混合料水穩定性能的方法，該方法制備的片麻巖浙青混合料具有水穩定性能優良和高溫性能好的特點。為了實現上述目的，本發明的技術方案是一種改善片麻巖浙青混合料水穩定性能的方法，其特征在于它包括如下步驟1)增粘劑的制備按SBS改性浙青促進劑穩定劑的質量比=1002816，選取SBS改性浙青、促進劑和穩定劑，備用；將SBS改性浙青、促進劑及穩定劑在常溫下混合均勻后，投入雙螺桿擠出機，開機共混溫度控制140160°C，混合物經擠出造粒，冷卻至常溫，得到增粘劑；2)片麻巖浙青混合料級配優化設計選取粗集料、細集料、填料，進行片麻巖浙青混合料的級配優化設計，對于AC-20或AC-25片麻巖浙青混合料，控制4.75mm關鍵性性篩孔的通過率為42%50%，對于AC-16、AC-13或AC-10片麻巖浙青混合料，控制2.36mm關鍵性性篩孔的通過率為39%47%，其他篩孔通過率參照《公路浙青路面施工技術規范》關于密級配浙青混凝土混合料的礦料級配范圍；3)片麻巖浙青混合料的制備按粗集料細集料填料浙青水泥增粘劑的質量比=1001502000815202150.82.0，選取粗集料、細集料、填料、浙青、水泥和增粘劑，備用；所述的粗集料為片麻巖，最大公稱粒徑19mm;所述的細集料為片麻巖，最大公稱粒徑4.75mm；將粗集料、細集料與增粘劑在攪拌鍋中攪拌3060s，添加浙青再攪拌6090s，最后加入填料和水泥攪拌6090s，其中粗集料、細集料與填料加熱至150190°C，浙青加熱溫度150170°C，水泥和增粘劑常溫，攪拌鍋設定溫度160180°C，得片麻巖浙青混合料。所述的SBS改性浙青為中石化茂名F675，或者為中石化巴陵石化YH-815、YH-UYH-791或YH-792等。所述的促進劑為松香類樹脂或石油樹脂。所述的松香類樹脂(如松香皂、松香改性酚醛樹脂或松香多元醇等)。所述的穩定劑為酯類材料(如合成羧酸酯類或芳香酯類等)。所述的填料為石灰石礦粉，粒度范圍是0.15mm的通過率大于90%，0.075mm通過率大于75%。所述的浙青為AH-70重交浙青。所述的水泥為P.042.5普通硅酸鹽水泥或P.032.5普通硅酸鹽水泥。片麻巖的主要化學成分為石英，屬于極性共價鍵，其對于水的吸引力大于對浙青的吸引力。片麻巖集料的表面光滑、褶皺太少、微空隙很少，根據表面能理論表明片麻巖集料的表面活性低，這樣其與浙青粘附所需要克服的界面張力引起的自由能比較高，所以片麻巖集料與浙青的粘附性差。本發明針對片麻巖的特點，綜合采用了三種優化方案1)采用本發明的增粘劑，本本發明選取的促進劑會與SBS改性浙青形成空間交聯網絡結構，從而對浙青形成更好的鑲嵌作用，阻止了浙青分子的自由流動，這樣就可以提高浙青的粘度及軟化點。一方面，增粘劑首先與集料干拌，由于拌合時間短，部分改性劑熔融，吸附在集料表面，提高了集料的粘結性，相當于對集料進行了預改性，這樣集料表面裹覆部分改性劑后，相當于降低了集料與浙青的表面能，增強了浙青與集料的粘結力，改善了混合料的水穩定性能；另一方面，增粘劑在濕拌過程中，在浙青輕質組分的作用下，發生體積上的脹大，這種作用可以增加浙青的粘度，增強浙青與集料的粘結力，進而改善浙青混合料的水穩定性能。還可以提高浙青的軟化點溫度，改善浙青的拉伸應變-應力的關系，進而改善浙青混合料的抗車轍性能。2)摻加水泥，根據表面能理論的分析，為了提高片麻巖浙青混合料的水穩定性能，應該降低片麻巖與浙青粘附所需要的自由能，即降低片麻巖與浙青之間的界面張力。表面能理論認為由于浙青在石料表面鋪展時，由于浙青與石料表面的接觸角大，所以浙青在石料表面不易鋪展開，而浙青薄膜在石料表面鋪展后，當遇水時，水對浙青的置換作用使浙青薄膜從石料表面剝落。加水泥后，浙青向集料表面鋪展的過程中所需的外力減少了許多，使浙青在拌和過程中更易于均勻分布在集料表面，并在更大程度地進入集料表面的空隙中，使相互接觸面積大大增加，這將大大加強浙青混合料的抗水剝離作用。3)進行級配優化設計，根據動水壓力作用理論，采用傳統的粗型級配設計的片麻巖混合料在行車過程中抽吸式正負壓的作用下，浙青與集料容易受到侵蝕、導致剝落，因此需要進行配合比優化設計，增加細集料及浙青用量，控制4.75mm關鍵性性篩孔通過率為46%_50%，這樣制備的片麻巖浙青混凝土的浙青膜厚、空隙率小，故抵抗動水壓力侵蝕的能力要強。本發明的有益效果是綜合采用增粘劑、摻加水泥、進行級配優化設計的方案，能夠很好的改善片麻巖浙青混合料的水穩定性能和高溫性能。本發明制備的片麻巖浙青混合料的浸水馬歇爾殘留穩定度達到92%(>85%)；1次凍融劈裂強度比高于92.6%(>80%)，經過4次凍融循環后，凍融劈裂強度比仍然達到80%；動穩定度超過5000次/mm(>2800次/mm)，水穩定性能和高溫性能都滿足高等級路面面層的設計及使用要求。此外，本發明還可以應用于其他酸性集料浙青混凝土，具有良好的技術經濟意義。具體實施例方式為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例。實施例1一種改善片麻巖浙青混合料水穩定性能的方法，它包括如下步驟1)增粘劑的制備按SBS改性浙青促進劑穩定劑的質量比=10021，選取SBS改性浙青、促進劑和穩定劑，備用；將SBS改性浙青、促進劑及穩定劑在常溫下混合均勻后，投入雙螺桿擠出機，開機共混溫度控制140°C，混合物經擠出造粒，冷卻至常溫，得到增粘劑；所述的SBS改性浙青為中石化茂名F675；所述的促進劑為松香類樹脂(如松香皂)；所述的穩定劑為酯類材料(如合成羧酸酯類)；2)片麻巖浙青混合料級配優化設計對于AC-20片麻巖浙青混合料，控制4.75mm關鍵性性篩孔的通過率為42%50%，其他篩孔通過率參照《公路浙青路面施工技術規范》關于密級配浙青混凝土混合料的礦料級配范圍。具體級配見表1:表1，AC-20片麻巖浙青混合料的級配<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>3)片麻巖浙青混合料的制備按粗集料細集料填料浙青水泥增粘劑的質量比=1001508152150.8，選取粗集料、細集料、填料、浙青、水泥和增粘劑，備用；將粗集料、細集料與增粘劑在攪拌鍋中攪拌3060s，添加浙青再攪拌6090s，最后加入填料和水泥攪拌6090s，其中粗集料、細集料與填料加熱至150°C，浙青加熱溫度150°C，水泥和增粘劑常溫，攪拌鍋設定溫度160°C，得片麻巖浙青混合料。所述的粗集料為片麻巖，最大公稱粒徑19mm；所述的細集料為片麻巖，最大公稱粒徑4.75mm；所述的填料為石灰石礦粉，粒度范圍是0.15mm的通過率大于90%，0.075mm通過率大于75%;所述的浙青為AH-70重交浙青；所述的水泥為P.042.5普通硅酸鹽水泥。本實施例得到的片麻巖浙青混凝土的性能測試①浸水殘留穩定度試驗采用《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(T0709-2000)進行了片麻巖浙青混合料的浸水馬歇爾試驗，殘留穩定度為92.4%。②多次凍融循環劈裂試驗本試驗參照《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(T0729-2000)，分別進行了4次凍融循環，1次凍融劈裂強度比為92.6%，2次凍融劈裂強度比為88.3%，4次凍融劈裂強度比為80.2%0③車轍試驗本試驗采用《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(T0719-1993)測試了本發明的片麻巖浙青混合料的動穩定度，達到5100次/mm。說明本實施例制備的片麻巖浙青混合料具有水穩定性能優良和高溫性能好的特點ο實施例2一種改善片麻巖浙青混合料水穩定性能的方法，它包括如下步驟1)增粘劑的制備按SBS改性浙青促進劑穩定劑的質量比=10042，選取SBS改性浙青、促進劑和穩定劑，備用；將SBS改性浙青、促進劑及穩定劑在常溫下混合均勻后，投入雙螺桿擠出機，開機共混溫度控制150°C，混合物經擠出造粒，冷卻至常溫，得到增粘劑；所述的SBS改性浙青為中石化巴陵石化YH-815；所述的促進劑為松香類樹脂)如松香改性酚醛樹脂)；所述的穩定劑為酯類材料(如合成羧酸酯類)；2)片麻巖浙青混合料級配優化設計對于AC-25片麻巖浙青混合料，控制4.75mm關鍵性性篩孔的通過率為42%50%，其他篩孔通過率參照《公路浙青路面施工技術規范》關于密級配浙青混凝土混合料的礦料級配范圍。具體級配見表2:表2AC-25片麻巖浙青混合料的級配<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>3)片麻巖浙青混合料的制備按粗集料細集料填料浙青水泥增粘劑的質量比=10018021551.0，選取粗集料、細集料、填料、浙青、水泥和增粘劑，備用；將粗集料、細集料與增粘劑在攪拌鍋中攪拌3060s，添加浙青再攪拌6090s，最后加入填料和水泥攪拌6090s，其中粗集料、細集料與填料加熱至160°C，浙青加熱溫度160°C，水泥和增粘劑常溫，攪拌鍋設定溫度170°C，得片麻巖浙青混合料。所述的粗集料為片麻巖，最大公稱粒徑19mm；所述的細集料為片麻巖，最大公稱粒徑4.75mm；所述的填料為石灰石礦粉，粒度范圍是0.15mm的通過率大于90%，0.075mm通過率大于75%;所述的浙青為AH-70重交浙青；所述的水泥為P.042.5普通硅酸鹽水泥。本實施例得到的片麻巖浙青混凝土的性能測試①浸水殘留穩定度試驗采用《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(T0709-2000)進行了片麻巖浙青混合料的浸水馬歇爾試驗，殘留穩定度為93.2%(>85%)。②多次凍融循環劈裂試驗本試驗參照《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(T0729-2000)，分別進行了4次凍融循環，1次凍融劈裂強度比為94.5%(>80%)，2次凍融劈裂強度比為89.3%，4次凍融劈裂強度比為80.8%。③車轍試驗本試驗采用《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(T0719-1993)測試了本發明的片麻巖浙青混合料的動穩定度，達到5800次/mm(2800次/mm)。說明本實施例制備的片麻巖浙青混合料具有水穩定性能優良和高溫性能好的特點ο實施例3一種改善片麻巖浙青混合料水穩定性能的方法，它包括如下步驟1)增粘劑的制備按SBS改性浙青促進劑穩定劑的質量比=10064，選取SBS改性浙青、促進劑和穩定劑，備用；將SBS改性浙青、促進劑及穩定劑在常溫下混合均勻后，投入雙螺桿擠出機，開機共混溫度控制155°C，混合物經擠出造粒，冷卻至常溫，得到增粘劑；所述的SBS改性浙青為中石化巴陵石化YH-I；所述的促進劑為松香類樹脂(如松香改性酚醛樹脂)；所述的穩定劑為酯類材料(如芳香酯類)；2)片麻巖浙青混合料級配優化設計對于AC-16片麻巖浙青混合料，控制2.36mm關鍵性性篩孔的通過率為39%47%，其他篩孔通過率參照《公路浙青路面施工技術規范》關于密級配浙青混凝土混合料的礦料級配范圍。具體級配見表3:表3AC-16片麻巖浙青混合料的級配<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>3)片麻巖浙青混合料的制備按粗集料填料浙青水泥增粘劑的質量比=1001801881.5，選取粗集料、填料、浙青、水泥和增粘劑，備用；將粗集料與增粘劑在攪拌鍋中攪拌3060s，添加浙青再攪拌6090s，最后加入填料和水泥攪拌6090s，其中粗集料與填料加熱至180°C，浙青加熱溫度170°C，水泥和增粘劑常溫，攪拌鍋設定溫度180°C，得片麻巖浙青混合料。所述的粗集料為片麻巖，最大公稱粒徑19mm；所述的填料為石灰石礦粉，粒度范圍是0.15mm的通過率大于90%，0.075mm通過率大于75%；所述的浙青為AH-70重交浙青；所述的水泥為P.032.5普通硅酸鹽水泥。本實施例得到的片麻巖浙青混凝土的性能測試①浸水殘留穩定度試驗采用《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(T0709-2000)進行了片麻巖浙青混合料的浸水馬歇爾試驗，殘留穩定度為93.0%(>85%)。②多次凍融循環劈裂試驗本試驗參照《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(T0729-2000)，分別進行了4次凍融循環，1次凍融劈裂強度比為93.7%(>80%)，2次凍融劈裂強度比為87.6%，4次凍融劈裂強度比為80.5%。③車轍試驗本試驗采用《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(T0719-1993)測試了本發明的片麻巖浙青混合料的動穩定度，達到5300次/mm(2800次/mm)。說明本實施例制備的片麻巖浙青混合料具有水穩定性能優良和高溫性能好的特點ο實施例4一種改善片麻巖浙青混合料水穩定性能的方法，它包括如下步驟1)增粘劑的制備按SBS改性浙青促進劑穩定劑的質量比=10086，選取SBS改性浙青、促進劑和穩定劑，備用；將SBS改性浙青、促進劑及穩定劑在常溫下混合均勻后，投入雙螺桿擠出機，開機共混溫度控制160°C，混合物經擠出造粒，冷卻至常溫，得到增粘劑；所述的SBS改性浙青為中石化巴陵石化YH-791；所述的促進劑為松香類樹脂(如松香皂)；所述的穩定劑為酯類材料(如芳香酯類)；2)片麻巖浙青混合料級配優化設計對于AC-13片麻巖浙青混合料，控制2.36mm關鍵性性篩孔的通過率為39%47%，其他篩孔通過率參照《公路浙青路面施工技術規范》關于密級配浙青混凝土混合料的礦料級配范圍。具體級配見表4:表4AC-13片麻巖浙青混合料的級配<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>3)片麻巖浙青混合料的制備按粗集料填料浙青水泥增粘劑的質量比=10020020152.0，選取粗集料、填料、浙青、水泥和增粘劑，備用；將粗集料與增粘劑在攪拌鍋中攪拌3060s，添加浙青再攪拌6090s，最后加入填料和水泥攪拌6090s，其中粗集料與填料加熱至190°C，浙青加熱溫度170°C，水泥和增粘劑常溫，攪拌鍋設定溫度180°C，得片麻巖浙青混合料。所述的粗集料為片麻巖，最大公稱粒徑19mm；所述的填料為石灰石礦粉，粒度范圍是0.15mm的通過率大于90%，0.075mm通過率大于75%；所述的浙青為AH-70重交浙青；所述的水泥為P.032.5普通硅酸鹽水泥。本實施例得到的片麻巖浙青混凝土的性能測試①浸水殘留穩定度試驗采用《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(T0709-2000)進行了片麻巖浙青混合料的浸水馬歇爾試驗，殘留穩定度為93.5%(>85%)。②多次凍融循環劈裂試驗本試驗參照《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(T0729-2000)，分別進行了4次凍融循環，1次凍融劈裂強度比為95.4%(>80%)，2次凍融劈裂強度比為90.2%，4次凍融劈裂強度比為81.6%。③車轍試驗本試驗采用《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(T0719-1993)測試了本發明的片麻巖浙青混合料的動穩定度，達到5950次/mm(2800次/mm)。說明本實施例制備的片麻巖浙青混合料具有水穩定性能優良和高溫性能好的特點ο本發明所列舉的各具體原料，以及各原料的上下限、區間取值，以及工藝參數(如溫度、時間等)的上下限、區間取值都能實現本發明，在此不一一列舉實施例。附表為了說明本發明中增粘劑對于片麻巖浙青混合料的水穩定性能和高溫性能的貢獻作用，發明人將與浙青質量比為0.3%的增粘劑加入AH-70重交浙青，對重交浙青進行改性，并與基質浙青、SBS改性浙青性能對比分析(見附表)。附表<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>通過增粘劑改性浙青的60°C粘度高達25000Pa-s,明顯高于SBS改性浙青的60°C粘度，并且，增粘劑改性后，與片麻巖的粘附等級達到5級，達到《公路浙青路面施工技術規范》的要求，而AH-70重交浙青、SBS改性浙青與片麻巖的粘附等級分別僅為1級、3級，都不能滿足《公路浙青路面施工技術規范》路面使用要求，這兩個性能上面的顯著提高體現在片麻巖浙青混合料的水穩定性能方面的改善；通過增粘改性浙青的軟化點達到93°C，遠高于AH-70重交浙青、SBS改性浙青的軟化點，這對于片麻巖浙青混合料的高溫性能有很大貢獻。權利要求一種改善片麻巖瀝青混合料水穩定性能的方法，其特征在于它包括如下步驟1)增粘劑的制備按SBS改性瀝青∶促進劑∶穩定劑的質量比＝100∶2～8∶1～6，選取SBS改性瀝青、促進劑和穩定劑，備用；將SBS改性瀝青、促進劑及穩定劑在常溫下混合均勻后，投入雙螺桿擠出機，開機共混溫度控制140～160℃，混合物經擠出造粒，冷卻至常溫，得到增粘劑；2)片麻巖瀝青混合料級配優化設計選取粗集料、細集料、填料，進行片麻巖瀝青混合料的級配優化設計，對于AC-20或AC-25片麻巖瀝青混合料，控制4.75mm關鍵性性篩孔的通過率為42％～50％，對于AC-16、AC-13或AC-10片麻巖瀝青混合料，控制2.36mm關鍵性性篩孔的通過率為39％～47％，其他篩孔通過率參照《公路瀝青路面施工技術規范》關于密級配瀝青混凝土混合料的礦料級配范圍；3)片麻巖瀝青混合料的制備按粗集料∶細集料∶填料∶瀝青∶水泥∶增粘劑的質量比＝100∶150～200∶0～8∶15～20∶2～15∶0.8～2.0，選取粗集料、細集料、填料、瀝青、水泥和增粘劑，備用；所述的粗集料為片麻巖，最大公稱粒徑19mm；所述的細集料為片麻巖，最大公稱粒徑4.75mm；將粗集料、細集料與增粘劑在攪拌鍋中攪拌30～60s，添加瀝青再攪拌60～90s，最后加入填料和水泥攪拌60～90s，其中粗集料、細集料與填料加熱至150～190℃，瀝青加熱溫度150～170℃，水泥和增粘劑常溫，攪拌鍋設定溫度160～180℃，得片麻巖瀝青混合料。2.根據權利要求1所述的一種改善片麻巖浙青混合料水穩定性能的方法，其特征在于所述的SBS改性浙青為中石化茂名F675，或者為中石化巴陵石化YH-815、YH-1、YH-791或YH-792。3.根據權利要求1所述的一種改善片麻巖浙青混合料水穩定性能的方法，其特征在于所述的促進劑為松香類樹脂或石油樹脂。4.根據權利要求1所述的一種改善片麻巖浙青混合料水穩定性能的方法，其特征在于所述的穩定劑為酯類材料。5.根據權利要求1所述的一種改善片麻巖浙青混合料水穩定性能的方法，其特征在于所述的填料為石灰石礦粉，粒度范圍是0.15mm的通過率大于90%，0.075mm通過率大于75%。6.根據權利要求1所述的一種改善片麻巖浙青混合料水穩定性能的方法，其特征在于所述的浙青為AH-70重交浙青。7.根據權利要求1所述的一種改善片麻巖浙青混合料水穩定性能的方法，其特征在于所述的水泥為P.042.5普通硅酸鹽水泥或P.032.5普通硅酸鹽水泥。全文摘要本發明涉及一種改善片麻巖瀝青混合料水穩定性能的方法。一種改善片麻巖瀝青混合料水穩定性能的方法，其特征在于它包括如下步驟1)增粘劑的制備按SBS改性瀝青促進劑∶穩定劑的質量比＝100∶2～8∶1～6，選取；在常溫下混合均勻后，造粒，得到增粘劑；2)片麻巖瀝青混合料級配優化設計；3)片麻巖瀝青混合料的制備按粗集料∶細集料∶填料∶瀝青∶水泥∶增粘劑的質量比＝100∶150～200∶0～8∶15～20∶2～15∶0.8～2.0，選取；所述的粗集料為片麻巖，最大公稱粒徑19mm；所述的細集料為片麻巖，最大公稱粒徑4.75mm；攪拌，得片麻巖瀝青混合料。該方法制備的片麻巖瀝青混合料具有水穩定性能優良和高溫性能好的特點。文檔編號C04B28/04GK101798206SQ20101012306公開日2010年8月11日申請日期2010年3月9日優先權日2010年3月9日發明者丁慶軍,孫政,敖亦兵,方曉睿,沈凡,胡曙光,譚石海,陽晏,黃紹龍申請人:武漢理工大學