本發(fā)明涉及一種提高稀釋瀝青冷補料水穩(wěn)定性的方法，屬于道路養(yǎng)護領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：稀釋瀝青冷補料是將加熱的瀝青溶解到汽油、煤油、柴油等溶劑中制成稀釋瀝青，與集料拌合，用袋裝或堆放儲存。冷補料主要用來修補路面坑洞。在壓實成型，汽油、煤油、柴油等溶劑揮發(fā)后，冷補料形成強度與普通熱拌瀝青混合料無異。由于汽油、煤油和柴油等溶劑的揮發(fā)速度不同，稀釋瀝青冷補料可分為快凝、中凝和慢凝三種；稀釋瀝青冷補料是最常用的修補路面坑洞的材料，由于路面坑洞多是由于水損壞或者冬季時凍融破壞導(dǎo)致，提高冷補料的水穩(wěn)定性，即抵抗水損壞的性能，對保證坑洞修補的耐久性和穩(wěn)定性非常重要。工程界已采用將消石灰或水泥等堿性材料作為礦粉摻加在瀝青混合料中，來提高其水穩(wěn)定性。水會導(dǎo)致瀝青粘附性下降的機理是：當(dāng)水侵入到了瀝青-礦粉-集料的界面內(nèi)，由于水分子是極性物質(zhì)，水更易與集料結(jié)合，會使瀝青或者瀝青膠漿整體從集料表面剝落；瀝青中含有少量羧酸(carboxylic)，堿性礦粉中的氫氧化鈣與羧酸接觸，會生成鹼土鹽，鹼土鹽能夠粘附在集料表面而不剝落，這樣極性的水分子無法使瀝青膠漿從集料表面剝落；但是這種方法只是利用堿性礦粉與瀝青中酸性物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物與集料的粘附性來抵抗水分子入侵到集料和瀝青膠結(jié)料的界面處。目前，同時利用水泥水化和瀝青膠黏作為膠結(jié)料的建筑材料有兩種：一種是法國人發(fā)明的將配制好的水泥漿灌入開級配瀝青混凝土路面中，形成介于剛性路面和柔性路面之間的路面結(jié)構(gòu)類型，具有較好的抗車轍性能。另一種是將水泥加入乳化瀝青中制成乳化瀝青砂漿。利用乳化瀝青中的水分與水泥發(fā)生水化反應(yīng)，生成水泥膠砂，具備一定強度。主要用于高速鐵路板式無砟軌道彈性墊層專用填充材料。這兩種材料在制備時，水泥已經(jīng)發(fā)生水化反應(yīng)。本發(fā)明中采用的冷補料為稀釋瀝青冷補料，并不含有水分。水泥顆粒團簇分布儲存在瀝青薄膜表面，在遇到水入侵時，發(fā)生水化反應(yīng)，消耗掉入侵水分，而水泥顆粒團簇的水化產(chǎn)物也可補償水入侵造成的瀝青混合料強度損失。技術(shù)實現(xiàn)要素：技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種提高稀釋瀝青冷補料的水穩(wěn)定性的方法，該方法簡單易行，可以顯著提高稀釋瀝青冷補料的水穩(wěn)定性、抵抗凍融循環(huán)破壞的能力。技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種提高稀釋瀝青冷補料水穩(wěn)定性的方法，該方法包括以下步驟：1)配制稀釋瀝青：將瀝青加熱至130～140℃后，加入質(zhì)量為瀝青質(zhì)量1/2～1/3的柴油，充分?jǐn)嚢杈鶆?，得到稀釋瀝青；2)配制稀釋瀝青冷補料：將集料加熱到70～100℃，之后加入步驟1)得到的稀釋瀝青攪拌均勻，使得瀝青完全包裹集料，在集料表面形成瀝青薄膜，得到稀釋瀝青冷補料，且稀釋瀝青冷補料中瀝青的質(zhì)量含量為4～5％；3)提高稀釋瀝青冷補料水穩(wěn)定性：保持步驟2)得到的稀釋瀝青冷補料的溫度為70～100℃，加入質(zhì)量為稀釋瀝青冷補料質(zhì)量3～6％的水泥，繼續(xù)攪拌5～10min，至稀釋瀝青冷補料表面無水泥形成的水泥顆粒團簇即可。其中：步驟1)和步驟2)所述攪拌均勻過程中攪拌頻率為35～50rpm，攪拌時長為20～30s。所述的水泥以水泥顆粒團簇的形式分布于在集料表面形成的瀝青薄膜中，且不與瀝青薄膜包裹的集料接觸。所述的水泥為普通水泥或者快凝水泥。所述的集料為普通石灰?guī)r粗集料。步驟3)所述攪拌的時間需要嚴(yán)格控制，過度攪拌會導(dǎo)致水泥顆粒團簇過于分散。有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：本發(fā)明提出的一種提高稀釋瀝青冷補料水穩(wěn)定性的方法簡單易行，只需在生產(chǎn)稀釋瀝青冷補料的過程中，增加一道工序，即在稀釋瀝青冷補料拌和結(jié)束時，加入一定量的水泥繼續(xù)攪拌；水泥以水泥顆粒團簇的形式存在于稀釋瀝青冷補料中瀝青薄膜的表面，水泥顆粒團簇與入侵的水分發(fā)生水化反應(yīng)，消耗掉入侵的水分，并且水化產(chǎn)物可以補強入侵水分引起的粘結(jié)力損失。經(jīng)過室內(nèi)凍融循環(huán)試驗結(jié)果表明，該方法可以顯著提高稀釋瀝青冷補料的水穩(wěn)定性、抵抗凍融循環(huán)破壞的能力。附圖說明圖1為普通水泥摻入量不同的試件在干燥、泡水和凍融之后劈裂抗拉強度示意圖；圖2為普通水泥摻入量不同的試件的劈裂抗拉強度比示意圖，其中“凍融/干燥”表示凍融循環(huán)后的劈裂抗拉強度/干燥試件的劈裂抗拉強度、“凍融/泡水”表示凍融循環(huán)后的劈裂抗拉強度/浸在水中的試件的劈裂抗拉強度；圖3為快凝水泥摻入量不同的試件在干燥、泡水和凍融之后劈裂抗拉強度示意圖；圖4為快凝水泥摻入量不同的試件的劈裂抗拉強度比示意圖，其中“凍融/干燥”表示凍融循環(huán)后的劈裂抗拉強度/干燥試件的劈裂抗拉強度、“凍融/泡水”表示凍融循環(huán)后的劈裂抗拉強度/浸在水中的試件的劈裂抗拉強度；圖5為添加水泥的稀釋瀝青冷補料中瀝青薄膜、集料、水泥顆粒團簇位置示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明。實施例1普通水泥質(zhì)量含量為3％的稀釋瀝青冷補料1)配制稀釋瀝青：將瀝青加熱至130℃后，加入質(zhì)量為瀝青質(zhì)量1/2的柴油，在攪拌頻率為35rpm的條件下充分?jǐn)嚢?0s，直至均勻，得到稀釋瀝青；2)配制稀釋瀝青冷補料：將普通石灰?guī)r粗集料按照以下級配配制：篩孔尺寸(mm)12.59.54.752.380.60.075通過百分率(％)1009025102.51混合好后，將集料加熱到70℃，之后加入步驟1)得到的稀釋瀝青，在攪拌頻率為35rpm的條件下攪拌20s，直至均勻，使得瀝青完全包裹集料，在集料表面形成瀝青薄膜，得到稀釋瀝青冷補料，且稀釋瀝青冷補料中瀝青的質(zhì)量含量為4～5％；3)提高稀釋瀝青冷補料水穩(wěn)定性：保持步驟2)得到的稀釋瀝青冷補料的溫度為70℃，加入質(zhì)量為稀釋瀝青冷補料質(zhì)量3％的普通水泥，繼續(xù)攪拌5min，至稀釋瀝青冷補料表面無水泥形成的水泥顆粒團簇即可。實施例2普通水泥質(zhì)量含量為6％的稀釋瀝青冷補料1)配制稀釋瀝青：將瀝青加熱至135℃后，加入質(zhì)量為瀝青質(zhì)量2/5的柴油，在攪拌頻率為40rpm的條件下充分?jǐn)嚢?2s，直至均勻，得到稀釋瀝青；2)配制稀釋瀝青冷補料：將普通石灰?guī)r粗集料按照以下級配配制：篩孔尺寸(mm)12.59.54.752.380.60.075通過百分率(％)1009025102.51混合好后，將集料加熱到80℃，之后加入步驟1)得到的稀釋瀝青，在攪拌頻率為40rpm的條件下攪拌22s，直至均勻，使得瀝青完全包裹集料，在集料表面形成瀝青薄膜，得到稀釋瀝青冷補料，且稀釋瀝青冷補料中瀝青的質(zhì)量含量為4～5％；3)提高稀釋瀝青冷補料水穩(wěn)定性：保持步驟2)得到的稀釋瀝青冷補料的溫度為80℃，加入質(zhì)量為稀釋瀝青冷補料質(zhì)量6％的普通水泥，繼續(xù)攪拌6min，至稀釋瀝青冷補料表面無水泥形成的水泥顆粒團簇即可。實施例3普通水泥質(zhì)量含量為9％的稀釋瀝青冷補料1)配制稀釋瀝青：將瀝青加熱至140℃后，加入質(zhì)量為瀝青質(zhì)量1/3的柴油，在攪拌頻率為50rpm的條件下充分?jǐn)嚢?4s，直至均勻，得到稀釋瀝青；2)配制稀釋瀝青冷補料：將普通石灰?guī)r粗集料按照以下級配配制：篩孔尺寸(mm)12.59.54.752.380.60.075通過百分率(％)1009025102.51混合好后，將集料加熱到90℃，之后加入步驟1)得到的稀釋瀝青，在攪拌頻率為50rpm的條件下攪拌24s，直至均勻，使得瀝青完全包裹集料，在集料表面形成瀝青薄膜，得到稀釋瀝青冷補料，且稀釋瀝青冷補料中瀝青的質(zhì)量含量為4～5％；3)提高稀釋瀝青冷補料水穩(wěn)定性：保持步驟2)得到的稀釋瀝青冷補料的溫度為90℃，加入質(zhì)量為稀釋瀝青冷補料質(zhì)量9％的普通水泥，繼續(xù)攪拌7min，至稀釋瀝青冷補料表面無水泥形成的水泥顆粒團簇即可。實施例4快凝水泥質(zhì)量含量為3％的稀釋瀝青冷補料1)配制稀釋瀝青：將瀝青加熱至130℃后，加入質(zhì)量為瀝青質(zhì)量1/2的柴油，在攪拌頻率為35rpm的條件下充分?jǐn)嚢?6s，直至均勻，得到稀釋瀝青；2)配制稀釋瀝青冷補料：將普通石灰?guī)r粗集料按照以下級配配制：混合好后，將集料加熱到100℃，之后加入步驟1)得到的稀釋瀝青，在攪拌頻率為35rpm的條件下充分?jǐn)嚢?6s，直至均勻，使得瀝青完全包裹集料，在集料表面形成瀝青薄膜，得到稀釋瀝青冷補料，且稀釋瀝青冷補料中瀝青的質(zhì)量含量為4～5％；3)提高稀釋瀝青冷補料水穩(wěn)定性：保持步驟2)得到的稀釋瀝青冷補料的溫度為100℃，加入質(zhì)量為稀釋瀝青冷補料質(zhì)量3％的快凝水泥，繼續(xù)攪拌8min，至稀釋瀝青冷補料表面無水泥形成的水泥顆粒團簇即可。實施例5快凝水泥質(zhì)量含量為6％的稀釋瀝青冷補料1)配制稀釋瀝青：將瀝青加熱至135℃后，加入質(zhì)量為瀝青質(zhì)量2/5的柴油，在攪拌頻率為45rpm的條件下充分?jǐn)嚢?8s，直至均勻，得到稀釋瀝青；2)配制稀釋瀝青冷補料：將普通石灰?guī)r粗集料按照以下級配配制：篩孔尺寸(mm)12.59.54.752.380.60.075通過百分率(％)1009025102.51混合好后，將集料加熱到75℃，之后加入步驟1)得到的稀釋瀝青，在攪拌頻率為45rpm的條件下充分?jǐn)嚢?8s，直至均勻，使得瀝青完全包裹集料，在集料表面形成瀝青薄膜，得到稀釋瀝青冷補料，且稀釋瀝青冷補料中瀝青的質(zhì)量含量為4～5％；3)提高稀釋瀝青冷補料水穩(wěn)定性：保持步驟2)得到的稀釋瀝青冷補料的溫度為75℃，加入質(zhì)量為稀釋瀝青冷補料質(zhì)量6％的快凝水泥，繼續(xù)攪拌9min，至稀釋瀝青冷補料表面無水泥形成的水泥顆粒團簇即可。實施例6快凝水泥質(zhì)量含量為9％的稀釋瀝青冷補料1)配制稀釋瀝青：將瀝青加熱至140℃后，加入質(zhì)量為瀝青質(zhì)量1/3的柴油，在攪拌頻率為50rpm的條件下充分?jǐn)嚢?0s，直至均勻，得到稀釋瀝青；2)配制稀釋瀝青冷補料：將普通石灰?guī)r粗按照以下級配配制：篩孔尺寸(mm)12.59.54.752.380.60.075通過百分率(％)1009025102.51混合好后，將集料加熱到85℃，之后加入步驟1)得到的稀釋瀝青，在攪拌頻率為50rpm的條件下充分?jǐn)嚢?0s，直至均勻，使得瀝青完全包裹集料，在集料表面形成瀝青薄膜，得到稀釋瀝青冷補料，且稀釋瀝青冷補料中瀝青的質(zhì)量含量為4～5％；3)提高稀釋瀝青冷補料水穩(wěn)定性：保持步驟2)得到的稀釋瀝青冷補料的溫度為85℃，加入質(zhì)量為稀釋瀝青冷補料質(zhì)量9％的快凝水泥，繼續(xù)攪拌10min，至稀釋瀝青冷補料表面無水泥形成的水泥顆粒團簇即可。實施例7：不同水泥含量的稀釋瀝青冷補料性能對比1)試件成型：參考《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTGF40-2004)》的方法，首先將不同水泥含量的稀釋瀝青冷補料在130℃的烘箱中放置10h，待大部分柴油揮發(fā)完畢后，取出立即采用旋轉(zhuǎn)壓實儀制作直徑為100mm的試件，每個試件質(zhì)量為1000g：為模擬實際道路上車輪的持續(xù)碾壓作用，同時為了保證足夠的空隙率，壓實次數(shù)定為50次，每種稀釋瀝青冷補料成型12個試件備用。2)凍融循環(huán)試驗：試件成型完后，參考《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTGF40-2004)》和美國材料試驗協(xié)會ASTMD4867的方法進行凍融循環(huán)試驗。為了評價水泥在泡水時是否發(fā)生水化反應(yīng)，增加了一組只泡水不凍融的對照組。試驗方法主要參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程(JTJ052-2000)》參照T0729-2000：第一組試件在室溫25℃環(huán)境下放置48h后測試劈裂強度，第二組試件放在25℃水槽中浸泡48h后測試劈裂強度，第三組試件先以標(biāo)準(zhǔn)的飽水試驗方法真空飽水，保證吸入的水分為空隙率的80％左右，再放入塑料袋中扎緊袋口，將試件放入-18℃的冰箱保持16h，取出試件立即放入已保持為25℃的恒溫水槽中，撤去塑料袋，保持24h。劈裂強度和凍融劈裂強度比按下式計算：RT＝0.006287Pt/h式中：RT——試件劈裂抗拉強度，MPa；Pt——試件的試驗荷載的最大值，N；h——試件的試件高度，mm；TSR＝RT2/RT1*100式中：TSR——凍融劈裂強度比，％；RT1——未凍融循環(huán)的試件的劈裂抗拉強度，MPa；RT2——凍融循環(huán)后試件的劈裂抗拉強度，MPa。3)、試驗結(jié)果分析：圖1和圖2為采用普通水泥的試驗結(jié)果。圖1為普通水泥質(zhì)量含量不同的試件在干燥、泡水和凍融之后劈裂強度示意圖，可以看出，加入普通水泥后，由于提高了稀釋瀝青冷補料中瀝青膠漿的粘稠度和瀝青的薄膜厚度，冷補料的強度先出現(xiàn)了增長，在普通水泥質(zhì)量含量為6％的時候達到最大。但是，過多的普通水泥會降低瀝青膠漿的粘稠度，隔離了集料間的粘結(jié)，因此普通水泥質(zhì)含量為9％的時候強度出現(xiàn)了下降。將不同組試件在水中浸泡48h后，未加水泥的冷補料劈裂強度沒有明顯變化，說明沒有發(fā)生嚴(yán)重的水損壞，這是因為單純的浸泡過程中沒有動水壓力或者凍脹發(fā)生，沒有水分入侵到集料表面。而加入普通水泥后的試件在泡水后強度出現(xiàn)了略微增長，說明有部分水泥產(chǎn)生了水化反應(yīng)。將普通水泥質(zhì)量含量不同的試件進行一次凍融循環(huán)后，未加普通水泥的試件劈裂強度顯著下降，說明凍脹產(chǎn)生了嚴(yán)重的水損壞。普通水泥質(zhì)量含量為3％和6％的試件劈裂強度不僅沒有下降，反而出現(xiàn)了增長的情況。這說明附著在瀝青薄膜中的水泥顆粒與凍脹導(dǎo)致的入侵水分發(fā)生了水化反應(yīng)，不僅減小了水損壞，水化產(chǎn)物反而增加了試件的強度。證明了這種方法的可行性。另外，過多的普通水泥含量，比如9％，由于降低并隔離了瀝青膠漿的粘結(jié)性，雖然能觀察到水化反應(yīng)，但是并不能提高試件的抗水損壞能力。圖2為不同普通水泥用量的試件的劈裂強度比，可以看出加入普通水泥的冷補料的劈裂強度比均高于沒有加入普通水泥的冷補料，其中普通水泥含量為6％的劈裂強度比超過了100％，說明凍融循環(huán)后強度不僅沒有降低，反而出現(xiàn)了增長。圖3和圖4采用快凝水泥的實驗結(jié)果，總體規(guī)律與采用普通水泥(圖1和圖2)類似，最佳快凝水泥用量為3％到6％之間。當(dāng)前第1頁1 2 3