一種節(jié)能減排型瀝青混合料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種節(jié)能減排型瀝青混合料及其制備方法，屬于工程【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明通過采用節(jié)能減排型瀝青混合料，可以降低瀝青混合料對(duì)環(huán)境溫度的要求，增加年施工時(shí)間，且具有更好的壓實(shí)功能，延長(zhǎng)路面使用壽命，為安全行車提供有效保障；采用節(jié)能減排型瀝青混合料，還可以節(jié)約大量的燃油，減少溫室氣體的排放，則可減少環(huán)保開支，經(jīng)濟(jì)效益更加顯著；另外，應(yīng)用節(jié)能減排型瀝青混合料對(duì)于我國(guó)建立節(jié)約型社會(huì)也具有良好的社會(huì)效益，可減少二氧化碳的排放，同時(shí)一氧化碳、三氧化硫和氧化氮等有毒氣體也將大大減少，對(duì)于節(jié)約社會(huì)資源，環(huán)境保護(hù)都有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【專利說明】一種節(jié)能減排型瀝青混合料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種節(jié)能減排型浙青混合料及其制備方法,尤其溫拌發(fā)泡浙青混合料及其制備方法，屬于工程【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]全球性能源緊張以及氣候變化已成為國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注的重大問題，節(jié)能減排已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)的共同責(zé)任。我國(guó)作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，正日益成為全球關(guān)注的對(duì)象。交通行業(yè)是我國(guó)能源消耗大戶，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的重要領(lǐng)域，是溫室氣體和大氣污染排放的重要來源。
[0003]據(jù)估算，2004年我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)的二氧化碳排放量約為2.9億噸，預(yù)計(jì)到2015年和2030年將分別達(dá)到5.22億噸和11.08億噸。我國(guó)目前大多還是以熱拌浙青混合料為主，熱拌浙青混合料在拌和、攤鋪及碾壓時(shí)需要較高的溫度(160~180°C)，因而，在生產(chǎn)和施工的過程中，不僅要消耗大量的能源，而且還會(huì)排放出大量的廢氣和粉塵，影響周圍的環(huán)境質(zhì)量和施工人員的身體健康，并且在高溫下容易導(dǎo)致浙青老化，影響路用性能。在浙青混合料生產(chǎn)過程中，溫度每升高10°C，每噸浙青混合料將多產(chǎn)生0.9kg的CO2排放量。若浙青混合料的拌和溫度減低30°C，改性浙青混合料的CO2排量將削減13%，普通浙青混合料CO2排量削減14%。然而，節(jié)能減排型浙青混合料的應(yīng)用，不僅能達(dá)到傳統(tǒng)的熱拌浙青混合料的性能指標(biāo)，且適宜低溫施工，還具有節(jié)能減排，生態(tài)環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn)。
[0004]節(jié)能減排型浙青混合料，可以降低浙青混合料對(duì)環(huán)境溫度的要求，增加年施工時(shí)間，且具有更好的壓實(shí)功能，延長(zhǎng)路面使用壽命，為安全行車提供有效保障；采用節(jié)能減排型浙青混合料，還可以節(jié)約大量的燃油，減少溫室氣體的排放，則可減少環(huán)保開支，經(jīng)濟(jì)效益更加顯著；另外，應(yīng)用節(jié)能減排型浙青混合料對(duì)于我國(guó)建立節(jié)約型社會(huì)也具有良好的社會(huì)效益，可減少二氧化碳的排放，同時(shí)一氧化碳、三氧化硫和氧化氮等有毒氣體也將大大減少，對(duì)于節(jié)約社會(huì)資源，環(huán)境保護(hù)都有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:針對(duì)現(xiàn)有熱拌浙青混合料的制備技術(shù)，提出一種新的節(jié)能減排型浙青混合料及其制備方法，減少環(huán)境污染。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，制備成一種節(jié)能減排型浙青混合料，由以下重量百分比的組分構(gòu)成:
浙青5~6%
碎石集料83~95%
石灰?guī)r礦粉6~11%;
其中，所述碎石集料分為如下四種粒徑規(guī)格組成:0~2.36mm、2.36~4.75mm、4.75~9.5mm 以及 9.5 ~16mm，各檔的比例為:22.00 ~32.00%:4.00 ~17.00%:30.00 ~42.00%:10.00 ~27.00%ο[0007]按上述比例制備節(jié)能減排型浙青混合料,步驟如下:
步驟一:將碎石集料按比例加入石灰?guī)r礦粉，加熱至145±5°C后，干拌IOs;
步驟二:將浙青加入發(fā)泡設(shè)備，制備發(fā)泡浙青，加熱溫度為140±5°C ；
步驟三:發(fā)泡浙青按比例添加至步驟一的混合物中繼續(xù)攪拌40s，攪拌溫度為130 ± 5°C，得到節(jié)能減排型浙青混合料。
[0008]傳統(tǒng)的熱拌浙青混合料是由烘干的骨料、加熱的浙青、礦粉等材料按照配合比設(shè)計(jì)的比例，采用分批投料的方式，通過攪拌塔內(nèi)的強(qiáng)制攪拌器拌和而成。由于浙青的加熱溫度基本恒定，熱拌浙青混合料出料溫度由骨料加熱溫度來進(jìn)行控制，骨料加熱溫度為180°C~200°C，才能保證浙青混合料出料溫度在160°C~170°C之間，從而實(shí)現(xiàn)浙青混合料的正常攤鋪碾壓，保證路面的施工質(zhì)量，這一過程需要消耗大量的燃油，從而也會(huì)帶來溫室氣體的排放，同時(shí)，過高的拌和溫度，也導(dǎo)致浙青混合料中揮發(fā)物增加，俗稱浙青煙，不僅不利于施工人員的健康，而且對(duì)浙青的耐久性能也會(huì)降低。
[0009]而節(jié)能減排型浙青混合料，則是在熱拌浙青混合料的設(shè)備上，添置浙青發(fā)泡設(shè)備，在浙青混合料熱拌生產(chǎn)過程中使浙青充分發(fā)泡，膠結(jié)料以泡沫浙青的形式噴入拌缸與集料拌和成浙青混合料，泡沫浙青比浙青粘度降低，和易性增加，可以在較低的溫度下充分裹覆集料，降低浙青混合料的拌和溫度，實(shí)現(xiàn)浙青發(fā)泡溫拌混合料生產(chǎn)。生產(chǎn)的浙青混合料能滿足正常的攤鋪要求，且混合料溫度大約比熱拌浙青混合料低約30°C，同時(shí)減少了溫室氣體的排放。
[0010]本發(fā)明的節(jié)能減排型浙青混合料是將發(fā)泡溫拌技術(shù)在浙青路面中的推廣應(yīng)用，旨在將發(fā)泡溫拌技術(shù)引入到浙青混合料的生產(chǎn)中，降低浙青混合料的生產(chǎn)與施工溫度，節(jié)約燃油消耗，減少浙青混合料生產(chǎn)過程中溫室氣體和有害氣體排放，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。`【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是各實(shí)施例的高溫性能試驗(yàn)對(duì)比圖。
[0012]圖2是各實(shí)施例低溫抗裂性能試驗(yàn)對(duì)比圖。
[0013]圖3是各實(shí)施例浸水馬歇爾試驗(yàn)對(duì)比圖。
[0014]圖4是各實(shí)施例凍融劈裂試驗(yàn)對(duì)比圖。
[0015]【具體實(shí)施方式】
本發(fā)明是通過溫拌發(fā)泡浙青來制備節(jié)能減排型浙青混合料，降低制備溫度，減少能源的消耗及溫室氣體的排放。通過以下實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0016]實(shí)施例一制備SMA-13溫拌發(fā)泡浙青混合料
1.材料準(zhǔn)備:
浙青，采用改性浙青，本實(shí)施例采用的為江蘇寶利浙青股份有限公司生產(chǎn)的SBS改性浙青。
[0017]碎石集料，又稱骨料。浙青混凝土的主要組成材料之一，主要起骨架作用和減小由于膠凝材料在凝結(jié)硬化過程中干縮濕脹所引起的體積變化，同時(shí)還作為膠凝材料的廉價(jià)填充料。有天然集料和人造集料之分，前者如碎石、卵石、浮石、天然砂等；后者如煤渣、礦渣、陶粒、膨脹珍珠巖等。本實(shí)例所采用石料為篩分碎石，按照常用的分檔要求對(duì)碎石集料進(jìn)行分檔，本實(shí)施例米用的分檔為:0~2.36mm、2.36~4.75mm、4.75~9.5mm以及9.5~16_，各檔的比例為:22.50%:11.30%:40.10%:26.10%，加入時(shí)為同時(shí)加入。
[0018]石灰?guī)r礦粉，主要成分為碳酸鈣，要求采用石灰?guī)r加工的石灰?guī)r礦粉。
[0019]浙青5.6%
碎石集料83.4%
石灰?guī)r礦粉11%
2.將上述材料按以下步驟制備節(jié)能減排型浙青混合料:
步驟一:將碎石集料按比例加入石灰?guī)r礦粉，加熱至145±5°C后，干拌IOs;
步驟二:將浙青加入發(fā)泡設(shè)備，制備發(fā)泡浙青，加熱溫度為140±5°C ；
步驟三:發(fā)泡浙青按比例添加至步驟一的混合物中繼續(xù)攪拌40s，攪拌溫度為130 ± 5°C，得到節(jié)能減排型浙青混合料。
[0020]實(shí)施例二制備AC-13溫拌發(fā)泡浙青混合料
1.材料準(zhǔn)備:
浙青，采用改性浙青，本實(shí)施例采用的為江蘇寶利浙青股份有限公司生產(chǎn)的SBS改性浙青。
[0021]碎石集料，按照常用的分檔要求對(duì)碎石集料進(jìn)行分檔，本實(shí)施例采用的分檔為:
O~2.36mm, 2.36 ~4.75mm、4.75 ~9.5mm 以及 9.5 ~16mm，各檔的比例為:28.30%:
15.20%:30.40%:26.10%，加入時(shí)為同時(shí)加入。
[0022]石灰?guī)r礦粉，主要成分為碳酸鈣，要求采用石灰?guī)r加工的石灰?guī)r礦粉。
[0023]浙青5.3%
碎石集料88.7%
石灰?guī)r礦粉6%
2.將上述材料按以下步驟制備節(jié)能減排型浙青混合料:
步驟一:將碎石集料按比例加入石灰?guī)r礦粉，加熱至145±5°C后，干拌IOs;
步驟二:將浙青加入發(fā)泡設(shè)備，制備發(fā)泡浙青，加熱溫度為140±5°C ；
步驟三:發(fā)泡浙青按比例添加至步驟一的混合物中繼續(xù)攪拌40s，攪拌溫度為130 ± 5°C，得到節(jié)能減排型浙青混合料。
[0024]實(shí)施例三制備SUP-13溫拌發(fā)泡浙青混合料
1.材料準(zhǔn)備:
浙青，采用改性浙青，本實(shí)施例采用的為南通通沙浙青科技有限公司生產(chǎn)的SBS改性浙青。
[0025]碎石集料，按照常用的分檔要求對(duì)碎石集料進(jìn)行分檔，本實(shí)施例采用的分檔為:
O~2.36mm,2.36 ~4.75mm、4.75 ~9.5mm 以及 9.5 ~16mm，各檔的比例為:31.10%:
16.50%:41.60%:10.80%，加入時(shí)為同時(shí)加入。
[0026]石灰?guī)r礦粉，主要成分為碳酸鈣，要求采用石灰?guī)r加工的石灰?guī)r礦粉。
[0027]浙青5.5%
碎石集料88.5%
石灰?guī)r礦粉6%
2.將上述材料按以下步驟制備節(jié)能減排型浙青混合料:步驟一:將碎石集料按比例加入石灰?guī)r礦粉，加熱至145±5°C后，干拌IOs;
步驟二:將浙青加入發(fā)泡設(shè)備，制備發(fā)泡浙青，加熱溫度為140±5°C ；
步驟三:發(fā)泡浙青按比例添加至步驟一的混合物中繼續(xù)攪拌40s，攪拌溫度為130 ± 5°C，得到節(jié)能減排型浙青混合料。
[0028]a.高溫性能分析
浙青混合料在行車荷載的重復(fù)作用下，會(huì)由于永久變形的累積而導(dǎo)致路表面出現(xiàn)車轍。車轍，是浙青路面的主要損壞現(xiàn)象之一。從我國(guó)浙青路面的破壞現(xiàn)象分析來看，在各類破壞現(xiàn)象中，車轍問題尤其嚴(yán)重。在其它發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、法國(guó)、比利時(shí)、日本等國(guó)，高速公路路面翻修或罩面的原因中，車轍占到80%以上。傳統(tǒng)的方法是在實(shí)驗(yàn)室采用馬歇爾穩(wěn)定度這一強(qiáng)度指標(biāo)來預(yù)估浙青路面的車轍，但很多的研究結(jié)果表明，馬歇爾穩(wěn)定度和路面實(shí)際使用性能相關(guān)性不好，難以建立起和路面性能指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系，而且其隨材料和級(jí)配的變化較大。車轍試驗(yàn)是采用一個(gè)小型車輪在浙青混合料板塊狀試件上進(jìn)行往復(fù)行走，從而使板塊試件形成轍槽，并通過測(cè)定車輪荷載作用次數(shù)與板塊試件變形的關(guān)系，得出變形速率或動(dòng)穩(wěn)定度，作為浙青混合料抗永久變形性能指標(biāo)。該試驗(yàn)方法比較直觀，對(duì)浙青路面車轍形成過程的模擬性好，操作簡(jiǎn)單，容易為工程上所接受，為此，本發(fā)明采用車轍試驗(yàn)作為節(jié)能減排型浙青混合料高溫穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法。結(jié)果見圖1。
[0029]b.低溫抗裂性分析
通常認(rèn)為裂縫是浙青路面的主要缺陷之一，初期產(chǎn)生的裂縫對(duì)行車一般無明顯的影響，但隨著表面雨水或露水的侵入，在大量行車荷載反復(fù)作用下，導(dǎo)致路面強(qiáng)度明顯降低，產(chǎn)生沖刷和唧泥現(xiàn)象，使裂縫加寬，裂縫兩側(cè)的浙青面層碎裂，開裂后的路面可能折斷成更小尺寸的板并發(fā)生龜甲狀疲勞開裂；裂縫逐年加寬，邊緣碎裂，使路面平整度明顯下降，車輛通過時(shí)將產(chǎn)生明顯的振動(dòng)，影響浙青路面的使用性能，并加速浙青路面的破壞。采用低溫小梁彎曲試驗(yàn)來研究浙青混合料的低溫性能,通過規(guī)定溫度和加載速率時(shí)混合料彎曲破壞的力學(xué)參數(shù)——破壞彎拉應(yīng)變來評(píng)價(jià)浙青混合料的低溫抗裂性能，試驗(yàn)溫度-10°C。結(jié)果見圖2。由低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果可知，在低溫條件下，節(jié)能減排型浙青混合料的破壞彎拉應(yīng)變滿足規(guī)范要求，能夠滿足規(guī)范浙青混合料低溫性能的要求。
[0030]c.抗水損害性能分析
水損害是浙青路面的主要病害之一。水損害是浙青路面在水或凍融循環(huán)的作用下，由于車輛動(dòng)態(tài)荷載的作用，進(jìn)入路面空隙中的水不斷產(chǎn)生動(dòng)水壓力或真空負(fù)壓抽吸的反復(fù)循環(huán)作用，水分逐漸滲入到浙青與碎石集料的界面上，使浙青粘附性降低并逐漸喪失粘結(jié)力，浙青從碎石集料表面剝離，混合料掉粒、松散，繼而形成浙青路面的坑槽、推擠變形等損壞現(xiàn)象。除了荷載及水分供給條件等外在因素外，浙青混合料的抗水損害能力是決定路面水穩(wěn)定性的根本因素。
[0031]本發(fā)明采用凍融劈裂試驗(yàn)T0729和浸水馬歇爾試驗(yàn)T0709共同評(píng)價(jià)節(jié)能減排型浙青混合料抗水損害性能，結(jié)果見圖3和圖4.節(jié)能減排型浙青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比和浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度，在正常的實(shí)驗(yàn)波動(dòng)范圍內(nèi)，說明節(jié)能減排型浙青混合料的水穩(wěn)定性仍滿足規(guī)范要求。
[0032]各實(shí)施例的主要性能指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果見表1，分析結(jié)果附后。
[0033]表1節(jié)能減排型浙青混合料不同級(jí)配混合料的性能試驗(yàn)結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種節(jié)能減排型浙青混合料，其特征在于由以下重量百分比的組分構(gòu)成:浙青5~6% 碎石集料83~95% 石灰?guī)r礦粉6~11%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述節(jié)能減排型浙青混合料，其特征在于:所述碎石集料分為如下四種粒徑規(guī)格組成:0~2.36mm、2.36~4.75mm、4.75~9.5謹(jǐn)以及9.5~16謹(jǐn),各檔的比例為:22.0O ~32.00%:4.00 ~17.00%:30.00 ~42.00%:10.00 ~27.00%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述節(jié)能減排型浙青混合料，其特征在于:所述石灰?guī)r礦粉粒徑的要求為0.6mm篩孔的通過率100%, 0.15mm篩孔的通過率大于90%, 0.075mm篩孔的通過率大于 75%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述節(jié)能減排型浙青混合料，其特征在于:所述浙青為溫拌發(fā)泡浙青。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述節(jié)能減排型浙青混合料的制備方法，包括以下步驟: 步驟一:將碎石集料按比例加入石灰?guī)r礦粉，加熱至145±5°C后，干拌IOs; 步驟二:將浙青加入發(fā)泡設(shè)備，制備溫拌發(fā)泡浙青，加熱溫度至140±5°C ； 步驟三:將步驟二制備好`的溫拌發(fā)泡浙青按比例添加至步驟一的混合物中繼續(xù)攪拌40s,攪拌溫度為130±5°C,得到節(jié)能減排型浙青混合料。
【文檔編號(hào)】C04B26/26GK103601423SQ201310543056
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】王捷, 李華, 潘芳 申請(qǐng)人:江蘇東交工程檢測(cè)有限公司