本發(fā)明涉及道路施工領(lǐng)域，具體涉及一種熱拌瀝青混合料用多孔骨料及其制備方法。

背景技術(shù)：

由瀝青和骨料制備得到的瀝青混合料是一種常用的道路工程材料，能廣泛地應(yīng)用于車輛道路與機(jī)場(chǎng)工程等場(chǎng)合。瀝青混合料中使用的骨料通常具有一定的孔隙率，其孔結(jié)構(gòu)易于吸收瀝青，而高質(zhì)量、低吸收性的骨料資源有限，且常受地域性限制，長距離的運(yùn)輸無疑會(huì)增加工程成本，如何更好地利用低質(zhì)量、多孔隙、高吸收性的骨料成為一個(gè)有價(jià)值的研究課題。

在瀝青應(yīng)用技術(shù)中，瀝青被骨料吸收較為復(fù)雜，通過吸收效應(yīng)，使得分子間作用力能夠改善壓實(shí)瀝青混合料中骨料與瀝青的粘附性，但是大部分被吸收的瀝青與界面粘附性能無關(guān)。隨著時(shí)間的推移，多孔骨料中吸收的瀝青引起瀝青混合料空隙率的變化，導(dǎo)致路面空隙率大于設(shè)計(jì)空隙率而產(chǎn)生各類病害。此外，如果多孔骨料選擇性地吸收瀝青當(dāng)中的不同組分，則未被吸收瀝青(有效瀝青)的物化特性與流變特性均會(huì)發(fā)生變化，這將將會(huì)使未被吸收的瀝青成為復(fù)合材料當(dāng)中的薄弱點(diǎn)，進(jìn)而影響瀝青混合料的穩(wěn)定性和耐久性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種熱拌瀝青混合料用多孔骨料及其制備方法，減少瀝青混合料中的瀝青用量，避免出現(xiàn)瀝青選擇性吸收所引發(fā)的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明熱拌瀝青混合料用多孔骨料包括多孔骨原料以及涂覆在多孔骨原料表面的涂料；所述多孔骨原料的吸水率>1.5％，含水率<10％，涂料采用水性涂料。

所述的多孔骨原料包括天然骨料和人造骨料；所述的天然骨料包括礫石、天然砂和碎石；所述的人造骨料包括高爐礦渣、鋼渣和鍋爐爐渣。

所述的涂料鉛筆強(qiáng)度≥1H，附著強(qiáng)度為1級(jí)，耐磨度≤0.3g，耐溫≥180℃。

所述的涂料選用雙組份環(huán)氧樹脂水性涂料。

本發(fā)明熱拌瀝青混合料用多孔骨料的制備方法，包括如下步驟：

1)取多孔骨原料，通過涂料對(duì)其進(jìn)行涂覆；

2)將涂覆有涂料的多孔骨原料進(jìn)行干燥，得到多孔骨料。

對(duì)多孔骨原料涂覆涂料時(shí)采用空氣噴涂法或通過攪拌將涂料與多孔骨原料進(jìn)行混合。

采用空氣噴涂法時(shí)，噴嘴與多孔骨原料表面的距離為300mm～400mm，環(huán)境溫度為5℃～30℃，環(huán)境濕度小于75％。

對(duì)多孔骨原料涂覆涂料時(shí)的環(huán)境溫度為25℃，涂覆后2～3天達(dá)到實(shí)干，硬度達(dá)到完成固化的75％～85％。

所述的多孔骨原料在涂覆過程中，將水性涂料在2h內(nèi)完成涂覆。

干燥溫度為20℃～30℃，干燥時(shí)間>24h。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明熱拌瀝青混合料用多孔骨料能夠?qū)Χ嗫紫兜墓橇线M(jìn)行有效應(yīng)用，減少了多孔骨料和瀝青混合時(shí)的瀝青用量，避免了骨料選擇性吸收瀝青所帶來的問題。本發(fā)明能夠減少骨料對(duì)瀝青的吸收量，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定，一般情況下，本發(fā)明對(duì)瀝青的吸收量比未經(jīng)涂覆處理的同種骨料重量減少15％-45％，特殊情況下，能夠達(dá)到50％。此外，本發(fā)明的涂料采用水性涂料，相較于油性涂料，不會(huì)出現(xiàn)油性涂料在干燥過程中，由于揮發(fā)性成份的揮發(fā)導(dǎo)致骨料表面密封體系被破壞，影響包覆效果，且揮發(fā)性物質(zhì)通常對(duì)人體有害。本發(fā)明能夠應(yīng)用于瀝青路面工程，降低了施工成本，充分利用了道路施工時(shí)的骨料資源。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明熱拌瀝青混合料用多孔骨料的制備方法工藝簡單，使用水性涂料涂覆在多孔骨原料表面，干燥后再將多孔骨料與瀝青熱拌混合，混合的瀝青用量根據(jù)骨料孔隙率決定，以補(bǔ)償被吸收至多孔骨料中的瀝青量。本發(fā)明能夠?qū)Χ嗫紫豆橇线M(jìn)行有效應(yīng)用，減少了多孔骨料和瀝青混合時(shí)的瀝青用量，避免了骨料選擇性吸收瀝青所帶來的問題。

進(jìn)一步的，本發(fā)明將涂覆有涂料的多孔骨原料在20℃～30℃的溫度中干燥，干燥時(shí)間>24h，以防止聚集體團(tuán)簇的形成。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明熱拌瀝青混合料用多孔骨料包括多孔骨原料以及涂覆在多孔骨原料表面的涂料。

其中，多孔骨原料包括天然骨料和人造骨料，天然骨料包括礫石、天然砂和碎石等，人造骨料包括高爐礦渣、鋼渣和鍋爐爐渣等。

多孔骨原料的吸水率>1.5％，含水率<10％，涂料采用水性涂料。涂料鉛筆強(qiáng)度≥1H，附著強(qiáng)度為1級(jí)，耐磨度≤0.3g，耐溫≥180℃。涂料優(yōu)選雙組份環(huán)氧樹脂水性涂料。

本發(fā)明使用多孔骨料的熱拌瀝青混合料的制備方法，包括如下步驟：

1)取多孔骨原料，采用空氣噴涂法或通過攪拌將涂料與多孔骨原料進(jìn)行混合。

采用空氣噴涂法時(shí)，噴嘴與多孔骨原料表面的距離為300mm～400mm，環(huán)境溫度為5℃～30℃，環(huán)境濕度小于75％。對(duì)多孔骨原料涂覆涂料時(shí)的環(huán)境溫度為25℃，涂覆后2～3天達(dá)到實(shí)干，硬度達(dá)到完成固化的75％～85％。涂覆過程中將水性涂料在2h內(nèi)完成涂覆。

2)將涂覆有涂料的多孔骨原料進(jìn)行干燥，得到多孔骨料；

干燥溫度為20℃～30℃，干燥時(shí)間>24h。

3)將多孔骨料與瀝青混合，得到熱拌瀝青混合料。

實(shí)施例1：

選擇西安藍(lán)田采石場(chǎng)的石灰?guī)r，粒徑為9.5mm，其中A為未經(jīng)涂料裹覆處理的多孔骨料，B為孔隙率較小的少孔骨料，C和D分別為用2.85％(2％殘留)和4.25％(3％殘留)重量比的涂料裹覆的多孔骨料；涂料為天津市東海涂料廠生產(chǎn)的雙組份環(huán)氧樹脂水性地坪漆。

骨料技術(shù)指標(biāo)如表1所示：

表1骨料技術(shù)指標(biāo)

通常，在150℃～160℃拌和溫度下，熱拌瀝青混合料中的瀝青呈高粘性，瀝青混合料中多孔骨料(表面未經(jīng)處理)的吸油率是其吸水率的50～60％，然而實(shí)例1中，骨料D中并不遵循這個(gè)規(guī)律，其吸油率是吸水率的35.1％，這表明：涂覆處理多孔表面可降低其對(duì)瀝青的吸收量；相對(duì)于未經(jīng)處理的多孔骨料A，經(jīng)涂料處理含2％殘留的多孔骨料C能夠減少17％瀝青吸收量，而3％殘留的多孔骨料D可以減少56％的瀝青吸收量；另外，對(duì)比四個(gè)不同的石灰石骨料對(duì)瀝青的吸收性可知，A石灰石對(duì)瀝青的吸收量為1.3％，C石灰石對(duì)瀝青的吸收量為1.2％，這兩種多孔骨料對(duì)瀝青的吸收性相同，說明通過對(duì)多孔骨料表面的涂裹處理，能夠使其對(duì)瀝青的吸收性降到和低吸收性骨料一樣的吸收水平。

實(shí)施例2：

多孔骨料經(jīng)涂料涂裹處理后，分別在實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)兩種條件下制備瀝青混合料，并對(duì)比兩種方式下制備的混合料技術(shù)指標(biāo)，具體如下(所采用的骨料和涂料與實(shí)例1中相同)：

(1)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證

表2瀝青混合料的瀝青用量和空隙率

在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證時(shí)，利用Superpave-12.5mm的設(shè)計(jì)方法，分別采用A、B和D三種骨料制備瀝青混合料，其技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

由表2可知，在制備瀝青混合料時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)相同的體積(空隙率)的目的，骨料A制備的瀝青混合料比骨料B或骨料D制備瀝青混合料中瀝青用量多0.5％，額外瀝青用量的使用只是純粹增加了瀝青混合料的生產(chǎn)成本。這表明，用涂料對(duì)多孔骨料進(jìn)行涂覆處理，能夠有效地防止瀝青材料的無效耗費(fèi)。

(2)生產(chǎn)驗(yàn)證

在生產(chǎn)驗(yàn)證時(shí)，將上述配合比換算成生產(chǎn)配合比，其中多孔骨料D使用攪拌設(shè)備方式(剪切混合)進(jìn)行涂料裹覆處理，并將涂裹骨料儲(chǔ)存兩天，使其固化，然后將涂裹處理后的骨料D(3％殘留)投入瀝青混合設(shè)備中；同時(shí)，將未經(jīng)表面處理的多孔骨料A以相同的方式投放到瀝青混合設(shè)備中。最后以相同的攤鋪和碾壓方式，將這兩種瀝青混合料鋪筑在路面上。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：這兩種混合料的體積指標(biāo)結(jié)果相似，骨料D和骨料B制備的瀝青混合料的空隙率分別為4.06％和4.11％。

綜上可知，實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)果相匹配，采用水性涂料對(duì)多孔骨料處理的效果良好。

實(shí)施例3：

高爐礦渣是一種廣泛使用的多孔骨料，這種骨料是冶煉生鐵時(shí)從高爐中排出的一種廢渣，應(yīng)用到道路表面層，能夠使路面具有良好的抗滑性能。然而，道路經(jīng)過幾年的運(yùn)營之后，病害頻發(fā)，這在很大程度上由礦渣的對(duì)瀝青的吸收性所致。

在本實(shí)例中，通過高壓設(shè)備將水性涂料噴涂在高爐礦渣骨料上，并用空氣噴吹正在下落的噴涂骨料，得到含有均勻涂層的骨料(3％的殘留)，然后將所得高爐礦渣骨料干燥、加熱后與瀝青熱拌制備成瀝青混合料。

高爐礦渣的用量為瀝青混合料質(zhì)量的30％，其瀝青吸收率為2％。未經(jīng)對(duì)高爐礦渣表面處理和經(jīng)表面處理高爐礦渣所制備的瀝青混合料中的瀝青用量分別為6.6％與6％，涂料對(duì)高爐礦渣的處理作用使得瀝青混合料的瀝青含量降低了0.6％。

將兩種瀝青混合料分成左右兩幅攤鋪在路面上，使用相同的壓實(shí)工藝壓實(shí)。經(jīng)檢測(cè)，兩種瀝青混合料的空隙率相似，分別為4.21％和4.30％。本實(shí)例表明，用水性涂料對(duì)高爐礦渣進(jìn)行表面涂覆處理來降低多孔集料對(duì)瀝青的吸收是可行的。