一种抗水损老化砼沥青路面制备方法与流程

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1.本发明属于沥青公路施工的技术领域，特别是涉及一种抗水损老化砼沥青路面制备方法。

背景技术：

2.津南市政路线，对于沥青混凝土路面极易出现早期损害现象，水损害是其中首要的也是最严重的现象之一。沥青路面由于属于柔性路面，具有减震效果好、行车舒适性好、噪音小等优点。
3.沥青混凝土合理的空隙率设计一般为3％～5％，对重载交通是4％～ 6％。沥青混合料的残余空隙率大是引起渗水和路面损坏的最主要的原因之一。集料粒径造成沥青混合料离析是普遍存在的问题，粗集料粒径偏大，离析无法避免，层厚越薄，越易形成局部区域空隙过大，成为透水、积水和积浆的场所，使沥青老化加剧，也会降低混合料的水稳定性。所以，沥青层必须有一定的厚度与集料相匹配，一般沥青面层厚度应是集料最大公称粒径的3倍以上。
4.改善沥青路面，减小水损害可以延长沥青路面的使用寿命，现有提高沥青抗水损老化的损失主要包括材料方面、施工方面两部分，首先是材料部分，和沥青的本身性质有关。另一部分是施工方面，需要保证沥青混合料拌合均匀，充分发挥沥青的胶结作用。提高施工过程中碾压吨位与碾压遍数，控制碾压时间和温度控制等。
5.现有对于沥青路面在施工方面已经精益求精，力求施工完善和施工标准，所以因为施工导致沥青路面质量下降的可能性很小，如果在在沥青路面抗水损老化的指标上进一步提升，需要改善沥青本身的材料性能，提高沥青本身的防水性，减少水在沥青路面的停留时间，提高强度，在铺设方面可以迅速干燥。

技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种抗水损老化砼沥青路面制备方法，改善沥青本身的材料性能，提高沥青本身的强度，进一步提高沥青路面的抗水损老化性能。
7.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
8.一种抗水损老化砼沥青路面制备方法，包括以下几个步骤，
9.(1)集料制备：选用花岗岩和石灰岩砾石作为骨料，配比为3:2，花岗岩为粗料，粒径为9.5～13.2mm，采用石灰岩石屑为细集料，粒径均匀分布于5～10mm，3～5mm，0～3mm，磨细的石灰岩石粉为矿粉，矿粉密度为 2.673，压碎值13.3％，磨耗值12.0％；集料的成分主要是sio2和caco3。花岗岩集料的抗压碎性能、耐磨性能和抗滑性能均优于石灰岩集料。
10.(2)玻璃纤维改性：选用玻璃纤维的规格为长9-12mm，直径为15μm，玻璃纤维掺量为0.35％，经过抽提清洗处理，然后在玻璃纤维中加入硅烷偶联剂kh－550，硅烷偶联剂kh－550的加入量为玻璃纤维的5-8％，在80℃下搅拌5h，过滤取出，真空干燥，在真空度0.08mpa，95℃的条件下干燥，待水分蒸干后，在120℃下加热30min后，使偶联剂充分反应，
出料得到改性后的玻璃纤维；
11.玻璃纤维的比表面积极其巨大，可以吸附大量的沥青，使得集料周围的结构沥青增多，纤维沥青相与矿料相之间的界面效应增强，从而加大了沥青混合料的黏聚力与结构抵抗力，因此砾石沥青混合料在经受冻融循环后，劈裂强度下降的较为缓慢，冻融劈裂强度可以保持在比较高的水平上，砾石沥青混合料的水稳定性大为改善。
12.玻璃纤维自身硬度大，有一定的断裂延伸率和较高的弹性模量，在砾石沥青混合料中掺加适量玻璃纤维，纤维相互桥接起到扩散荷载与约束作用，使应力分布均匀，纤维紧密搭接在一起呈三维网状结构，一定程度上黏结“捆绑”住材料的脆弱部位，可以增强混合料的抗变形能力，有效阻止裂缝产生，从而改善砾石沥青混合料的温度稳定性，增加了混合料的疲劳寿命。
13.当玻璃纤维分散到沥青中后，玻璃纤维巨大的表面吸附了大量沥青，使沥青得到充分的浸润，形成较厚的界面，将其周围的沥青黏聚在一起，共同将集料包裹住，从而进一步增强了沥青与集料之间的吸附能力，改善了砾石沥青混合料的路用性能；而无纤维的砾石沥青混合料中的集料之间比较分散，沥青多呈游离态，没有足够的结构沥青裹附集料以增强集料之间的黏聚力。
14.(3)沥青制备：将沥青放在电加热至135℃的搅拌箱，搅拌0.5h，搅拌使其达到流动状态，将聚乙二醇按照沥青总含量0.2-0.6％的比例加入至流动态沥青中，保温，高速500r/min继续剪切搅拌15min，得到聚乙二醇相变改性沥青。
15.过细的玻璃纤维虽然柔性较大，但受热后易结团、难以分散。玻璃纤维对沥青具有吸附作用，导致沥青胶浆变稠，流动性降低，二者高温稳定性均得到增强。60℃保温环境中，peg(聚乙二醇)已然完成了由固态转变为液态，而液态下的peg材料会导致沥青黏度降低，流动性有所提高，最终引起混合料变形增加，动稳定降低，高温稳定性不及普通基质沥青混合料。peg沥青混合料的层底抗拉强度在玻璃纤维掺量为0.2％时达到峰值，表明玻璃纤维具有增韧效果，在低温条件下可有效提高沥青混合料承受荷载作用的能力。
16.较高玻璃纤维掺量会导致其在沥青混合料中容易出现结团现象，而未被均匀分散，当混合料受到荷载作用时，出现应力集中，从而降低沥青混合料的高温性能。peg相变沥青混合料动稳定度低于基质沥青混合料，且未添加玻璃纤维时peg沥青混合料的动稳定度较基质沥青混合料降低了23％，表明peg材料受温度影响较大。
17.(4)沥青路面制备：于搅拌机中，加入步骤(1)所得到的集料中加入(2)得到的改性玻璃纤维，玻璃纤维掺量为0.35％，搅拌初步混合，将 (3)得到的改性沥青在高温搅拌箱中融化至流动态，加入一定量的抗剥落剂，加入量为改性沥青的0.3％，混合均匀后加入至搅拌机中，与集料混合，保温135-150℃，300r/min搅拌30min混合均匀，保温120℃备用，采用沥青摊铺机摊铺在路基水稳层表面，然后压路机碾压，干燥固化即可。
18.抗剥落剂是有机高分子活性化合物，水稳定性、热稳定性较好，与各类沥青相容性较好。
19.本发明具有以下有益效果：通过加入玻璃纤维增强沥青的强度和抗水损老化能力，效果显著，但是在实际施工过程中，出现一个问题，就是沥青与玻璃纤维混合后，固化程度高，易结团、难以分散。所以需要提高沥青的流动态属性，防止沥青集料还未及时摊铺在路基上就已经发生了结块现象。本发明采用聚乙二醇改变沥青的流动态属性，使性能发生
变化，同时将集料与改性后的玻璃纤维进行先混合，最后加入沥青搅拌，确保在摊铺的时候沥青保持一个高流动的属性。
具体实施方式
20.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.一种抗水损老化砼沥青路面制备方法，包括以下几个步骤，
22.(1)集料制备：选用花岗岩和石灰岩砾石作为骨料，配比为3:2，花岗岩为粗料，粒径为9.5～13.2mm，采用石灰岩石屑为细集料，粒径均匀分布于5～10mm，3～5mm，0～3mm，磨细的石灰岩石粉为矿粉。
23.(2)玻璃纤维改性：选用玻璃纤维的规格为长9-12mm，直径为15μm，玻璃纤维掺量为0.35％，经过抽提清洗处理，然后在玻璃纤维中加入硅烷偶联剂kh－550，硅烷偶联剂kh－550的加入量为玻璃纤维的6％，在80℃下搅拌5h，过滤取出，真空干燥，在真空度0.08mpa，95℃的条件下干燥，待水分蒸干后，在120℃下加热30min后，使偶联剂充分反应，出料得到改性后的玻璃纤维；
24.(3)沥青制备：将沥青放在电加热至135℃的搅拌箱，搅拌0.5h，搅拌使其达到流动状态，将聚乙二醇按照沥青总含量0.3％的比例加入至流动态沥青中，保温，高速500r/min继续剪切搅拌15min，得到聚乙二醇相变改性沥青。
25.(4)沥青路面制备：于搅拌机中，加入步骤(1)所得到的集料中加入(2)得到的改性玻璃纤维，玻璃纤维掺量为0.35％，搅拌初步混合，将 (3)得到的改性沥青在高温搅拌箱中融化至流动态，加入一定量的抗剥落剂，加入量为改性沥青的0.3％，混合均匀后加入至搅拌机中，与集料混合，保温135-150℃，300r/min搅拌30min混合均匀，保温120℃备用，采用沥青摊铺机摊铺在路基水稳层表面，然后压路机碾压，干燥固化即可。
26.红外光谱测试：
27.用硅烷偶联剂kh－550处理玻璃纤维前后得到的红外光谱图，改性后的玻璃纤维在1590.5cm
－1
处出现了kh－550的特征基团－nh2的吸收峰；在 1796.7和1690.6cm
－1
处出现了新的红外吸收峰，既不属于玻璃纤维，又不属于硅烷偶联剂kh－550，可见是一个新的基团振动所产生的吸收峰，说明硅烷偶联剂kh－550在对玻璃纤维改性的过程中产生了化学键合；玻璃纤维在3500.0cm
－1
处的羟基吸收峰在改性后消失，这表明玻璃纤维表面大量羟基与硅烷偶联剂发生了化学反应；改性后的玻璃纤维在900cm
－1
～1100cm －1
处－si－o－si－的吸收峰峰形发生了很大的变化，说明有很多si－o－ si键生成。表明硅烷偶联剂kh－550与玻璃纤维表面发生了很好的化学反应，产生了新的化学键合。
28.强度测试：
29.掺加玻璃纤维的砾石沥青混合料动稳定度平均值比不掺加纤维的砾石沥青混合料动稳定度提高了45％，玻璃纤维可以大幅度地提升砾石沥青混合料的高温稳定性。掺加纤维的沥青混合料疲劳寿命得到大幅度的提高，当应力水平为0.5时，掺加玻璃纤维的混合料疲劳寿命比不掺加纤维的混合料疲劳寿命提高了68％，应力水平为0.7时，掺加纤维的混合料疲劳寿命比不掺加纤维的混合料疲劳寿命提高了80％。
30.本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应
用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

技术特征：

1.一种抗水损老化砼沥青路面制备方法，其特征在于：包括以下几个步骤，(1)集料制备：选用花岗岩和石灰岩砾石作为骨料，磨细的石灰岩石粉为矿粉，矿粉密度为2.673，压碎值13.3％，磨耗值12.0％；(2)玻璃纤维改性：选用玻璃纤维的规格为长9-12mm，直径为15μm，玻璃纤维掺量为0.35％，经过抽提清洗处理，然后在玻璃纤维中加入硅烷偶联剂kh－550进行改性，出料得到改性后的玻璃纤维；(3)沥青制备：将沥青放在电加热至135℃的搅拌箱，搅拌0.5h，搅拌使其达到流动状态，将聚乙二醇按照比例加入至流动态沥青中，改性，得到聚乙二醇相变改性沥青；(4)沥青路面制备：于搅拌机中，加入步骤(1)所得到的集料中加入(2)得到的改性玻璃纤维，搅拌初步混合，将(3)得到的改性沥青在高温搅拌箱中融化至流动态，加入一定量的抗剥落剂，混合均匀后加入至搅拌机中，与集料混合，保温135-150℃，300r/min搅拌30min混合均匀，保温120℃备用，采用沥青摊铺机摊铺在路基水稳层表面，然后压路机碾压，干燥固化即可。2.根据权利要求1所述一种抗水损老化砼沥青路面制备方法，其特征在于：步骤(1)中花岗岩和石灰岩砾石作为骨料，其配比为3:2，花岗岩为粗料，粒径为9.5～13.2mm，采用石灰岩石屑为细集料，粒径均匀分布于5～10mm，3～5mm，0～3mm。3.根据权利要求1所述一种抗水损老化砼沥青路面制备方法，其特征在于：步骤(2)中硅烷偶联剂kh－550的加入量为玻璃纤维的5-8％，在80℃下搅拌5h，过滤取出，真空干燥，在真空度0.08mpa，95℃的条件下干燥，待水分蒸干后，在120℃下加热30min后，使偶联剂充分反应，出料得到改性后的玻璃纤维。4.根据权利要求1所述一种抗水损老化砼沥青路面制备方法，其特征在于：步骤(3)中将聚乙二醇按照沥青总含量0.2-0.6％的比例加入至流动态沥青中，保温，高速500r/min继续剪切搅拌15min，得到聚乙二醇相变改性沥青。5.根据权利要求1所述一种抗水损老化砼沥青路面制备方法，其特征在于：步骤(4)中玻璃纤维掺量为0.35％。6.根据权利要求1所述一种抗水损老化砼沥青路面制备方法，其特征在于：步骤(4)中抗剥落剂是有机高分子活性化合物，加入量为改性沥青的0.3％。

技术总结

本发明公开了一种抗水损老化砼沥青路面制备方法，包括以下几个步骤，(1)集料制备，(2)玻璃纤维改性，(3)沥青制备，(4)沥青路面制备。通过加入玻璃纤维增强沥青的强度和抗水损老化能力，效果显著，需要提高沥青的流动态属性，防止沥青集料还未及时摊铺在路基上就已经发生了结块现象。本发明采用聚乙二醇改变沥青的流动态属性，使性能发生变化，同时将集料与改性后的玻璃纤维进行先混合，最后加入沥青搅拌，确保在摊铺的时候沥青保持一个高流动的属性。性。