本发明属于路面工程技术领域，具体为废旧橡胶粉干法微表处混合料及制备 方法。
背景技术：
目前高等级公路日常维修养护已成为公路管理部门的重点工作之一，预防性 养护是路面维修保养的重要内容，微表处技术是采用专用机械设备将聚合物改性 乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按照设计配比拌和成稀浆混合料摊铺 到原路面上，并很快开放交通的具有高抗滑和耐久性能的薄层。微表处开放交通 时间长短依工程所处环境的不同而变化，通常在气温为24℃，湿度为50％(或 更小)的状况下可以在1h内开放交通。
微表处由于具有裂缝密封、车辙填充、构造修复、密水和快速恢复路表服务 功能等优点，已在国内外高等级公路预防性养护罩面以及车辙填补中得到广泛应 用，被证明是一种具有很高性价比的养护措施。而微表处技术在我国高速公路养 护中的应用尚处于起步阶段，常规微表处普遍存在行车噪声大、耐磨耗性能差和 使用寿命短等缺点，影响了该技术在我国预防性养护的推广和应用。
随着我国高等级沥青路面维修养护量的不断增加，特别是近年来国家对节 能、环保等可持续发展理念的重视，为公路养护探索一条可持续发展道路，成为 必然选择。
废轮胎作为再生资源，在新材料领域中是个“宝”，废旧轮胎处理得好，是掘 不尽的一座金矿。尤其在当前中国橡胶资源紧缺的情况下，废旧橡胶制品的再生 利用更具有积极的意义。将废轮胎破碎加工成橡胶粉，以干法添加到微表处稀浆 混合料中，对废旧材料进行二次利用，变废为宝，不仅没有因加热产生的二次污 染，还为微表处混合料增大了弹性恢复能力和降低了行车噪声。
技术实现要素：
本发明所要解决的是针对上述普通微表处技术的不足以及废旧轮胎再生利 用存在的技术问题，提供废旧橡胶粉干法微表处混合料及制备方法，该混合料中 添加有废旧轮胎再生利用生产的橡胶粉，以提高微表处混合料的耐磨耗性能、车 辙填充功能、密封防水功能，降低路面行车噪音，增强行车的舒适性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种废旧橡胶粉干法微表处混合料及制 备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：废旧橡胶粉干法微表处混合 料，废旧橡胶粉干法微表处混合料所用集料为玄武岩集料，所述玄武岩集料中， 粒径5-10mm玄武岩集料占集料总质量百分比为20％-22％，粒径3-5mm玄武岩 集料占集料总质量百分比为10％-12％，粒径0-3mm玄武岩集料占集料总质量百 分比为66％-70％，三种粒径集料质量之和为100％。所述废旧橡胶粉干法微表处 混合料由以下质量百分比的原料制成：占集料总质量12％-13％的SBR改性乳化 沥青；占集料总质量1％-2％的水泥(P·O42.5)，占玄武岩集料质量1％-3％的橡 胶粉，占玄武岩集料质量5％-7％的水；所述废旧橡胶粉干法微表处混合料采用 MS-3中值级配；所述水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥。
废旧橡胶粉干法微表处混合料制备方法，包括以下步骤：
S1：按《微表处和稀浆封层技术指南》技术要求检验原材料，按照配合比在 室温下称取质量合格的玄武岩集料、水泥和废旧橡胶粉，并将上述材料在拌和锅 中用拌铲人工拌匀，得到干燥状态废旧橡胶粉混合料；
S2：向拌和锅中倒入规定质量的水，再人工均匀搅拌约15秒，得到湿润状 态的废旧橡胶粉混合料；
S3：向拌和锅中倒入规定质量的SBR改性乳化沥青，继续人工均匀搅拌15 秒，得到废旧橡胶粉干法微表处混合料。
本发明与现有技术相比具有以下技术优点：
(1)本发明的废旧橡胶粉干法微表处混合料中掺入废旧橡胶粉颗粒，废旧 橡胶粉颗粒的粒径40目或60目，表面多孔呈羽絮状，粗糙有毛刺，吸附乳化沥 青的能力强。橡胶是有机高分子材料，与沥青在分子结构上有相似性，与沥青拌 和相容性好。掺加橡胶粉的微表处路面弹性相对较大，吸声能力强，能减少车辆 的噪音污染，行车舒适性好，同时在填补车辙、延缓路面反射裂缝方面有着良好 的应用优势。废胶粉具有微填充效应和界面效应，能有效改善混合料颗粒级配和 粒径分布，使浆体密实，并增强浆体－集料界面的黏结力和界面强度，提高稀浆 混合料的稳定性，防止粗细集料离析，改善微表处混合料的受力方式，提高微表 处磨耗层的抗剥落和抗水损害能力。
(2)本发明的废旧橡胶粉干法微表处混合料采用MS-3中值级配(粒径 5-10mm玄武岩集料占集料总质量百分比为21％，粒径3-5mm玄武岩集料占集 料总质量百分比为11％，粒径0-3mm玄武岩集料占集料总质量百分比为68％)， 混合料既能保证有足够的细集料使得内部密实均匀，又有充足的粗集料做骨架， 保证粗集料之间有足够的嵌挤力和内摩擦力，同时又不会使细集料过多而影响沥 青乳液的包裹，微表处混合料形成骨架密实结构，使得成型后的微表处路面能承 受重交通作用，封层效果好，抗水损害能力强，能经受车辆荷载的反复作用，集 料颗粒棱角丰富，能较好的提高路面的耐磨和抗滑性能，提高行车安全性。
(3)本发明的废旧橡胶粉干法微表处混合料采用7％-9％的油石比，有利于 增强废胶粉微表处稀浆混合料的成浆性能，保证施工时间，同时又避免沥青乳液 过多造成泛油。
(4)本发明的废旧橡胶粉干法微表处混合料制备工艺简便，易操作可行， 具有广泛的实际应用价值。
具体实施方式
废旧橡胶粉干法微表处混合料，废旧橡胶粉干法微表处混合料所用集料为 玄武岩集料，玄武岩集料中，粒径5-10mm玄武岩集料占集料总质量百分比为 20％-22％，粒径3-5mm玄武岩集料占集料总质量百分比为10％-12％，粒径0-3mm 玄武岩集料占集料总质量百分比为66％-70％，三种粒径集料质量之和为100％。
废旧橡胶粉干法微表处混合料由以下质量百分比的原料制成：占集料总质 量12％-13％的SBR改性乳化沥青；占集料总质量1％-2％的水泥(P·O42.5)，占 玄武岩集料质量1％-3％的橡胶粉，占玄武岩集料质量5％-7％的水；废旧橡胶粉 干法微表处混合料采用MS-3中值级配；水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥。
废旧橡胶粉干法微表处混合料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按《微表处和稀浆封层技术指南》技术要求检验原材料，按照配合比在 室温下称取质量合格的玄武岩集料、水泥和废旧橡胶粉，并将上述材料在拌和锅 中用拌铲人工拌匀，得到干燥状态废旧橡胶粉混合料；
S2：向拌和锅中倒入规定质量的水，再人工均匀搅拌约15秒，得到湿润状 态的废旧橡胶粉混合料；
S3：向拌和锅中倒入规定质量的SBR改性乳化沥青，继续人工均匀搅拌15 秒，得到废旧橡胶粉干法微表处混合料。
实施例1
废旧橡胶粉干法微表处混合料，由以下质量百分比的原料制成：玄武岩集 料中，粒径5-10mm玄武岩集料占集料总质量百分比为21％，粒径3-5mm玄武 岩集料占集料总质量百分比为11％，粒径0-3mm玄武岩集料占集料总质量百分 比为68％；SBR改性乳化沥青为12.8％，水泥(P·O42.5)为1.5％，40目的橡胶 粉为2％，水为7％。本实施例废旧橡胶粉干法微表处混合料级配类型为MS-3中 级配，具体级配组成见表1。
表1MS-3型微表处混合料级配
本实施例中，玄武岩集料公称最大粒径≤9.5mm，表观密度2.91g/m3；废旧 橡胶粉粒径40目(0.45mm)，相对密度为1.15g/m3，含水率为0.68％，纤维含量 为0.56％，金属含量为0.0017％；水泥(P·O42.5)的密度为3110kg/m3，比表面 积为360m2/kg，安定性为2.0mm，标准稠度用水量为26.4％，初凝时间为205min， 终凝时间为260min；胶砂强度：3d抗折强度为5.2MPa，28d抗折强度为7.8MPa， 3d抗压强度为23.1MPa，28d抗压强度为47.8MPa；SBR改性乳化沥青为慢裂阳 离子类型，蒸发残留物含量62.4％，1.18mm筛的筛上剩余量为0，1d储存稳定 性为0.6％。
本实施例废旧橡胶粉干法微表处混合料的制备方法包括以下步骤：
S1：按《微表处和稀浆封层技术指南》技术要求检验原材料，按照配合比在 室温下称取质量合格的玄武岩集料、水泥和废旧橡胶粉，并将上述材料在拌和锅 中用拌铲人工拌匀，得到干燥状态的废旧橡胶粉混合料；
S2：向拌和锅中倒入规定质量的水，再以80-90r/min速度人工搅拌15秒， 得到湿润状态废旧橡胶粉混合料；
S3：向拌和锅中倒入规定质量的SBR改性乳化沥青，以80-90r/min速度继 续人工搅拌15s，得到废旧橡胶粉干法微表处稀浆混合料。
实施例2
废旧橡胶粉干法微表处混合料，由以下质量百分比的原料制成：玄武岩集料 中，粒径5-10mm玄武岩集料占集料总质量百分比为21％，粒径3-5mm玄武岩 集料占集料总质量百分比为11％，粒径0-3mm玄武岩集料占集料总质量百分比 为68％；SBR改性乳化沥青为11.2％，水泥(P·O42.5)为1.5％，40目橡胶粉为 1％，水为6％。本实施例废旧橡胶粉干法微表处混合料级配类型为MS-3型中级 配，具体级配组成见表1。
本实施例中，玄武岩集料公称最大粒径≤9.5mm，表观密度2.91g/m3；废旧 橡胶粉粒径为40目(0.45mm)，相对密度为1.15g/m3，含水率为0.68％，纤维含 量为0.56％，金属含量为0.0017％；水泥(P·O42.5)的密度为3110kg/m3，比表 面积为360m2/kg，安定性为2.0mm，标准稠度用水量为26.4％，初凝时间为 205min，终凝时间为260min，胶砂强度：3d抗折强度为5.2MPa，28d抗折强度 为7.8MPa，3d抗压强度为23.1MPa，28d抗压强度为47.8MPa；SBR改性乳化 沥青为慢裂阳离子类型，蒸发残留物含量62.4％，1.18mm筛的筛上剩余量为0， 1d储存稳定性为0.6％。
本实施例废旧橡胶粉干法微表处混合料的制备方法包括以下步骤：
S1：按《微表处和稀浆封层技术指南》技术要求检验原材料，按照配合比在 室温下称取质量合格的玄武岩集料、水泥和废旧橡胶粉，并将上述材料在拌和锅 中用拌铲人工拌匀，得到干燥状态的废旧橡胶粉混合料；
S2：向拌和锅中倒入规定质量的水，再以80-90r/min速度人工搅拌15秒， 得到湿润状态废旧橡胶粉混合料；
S3：向拌和锅中倒入规定质量的SBR改性乳化沥青，以80-90r/min速度继 续人工搅拌15s，得到废旧橡胶粉干法微表处稀浆混合料。
实施例3
废旧橡胶粉干法微表处混合料，由以下质量百分比的原料制成：玄武岩集料 中，粒径5-10mm玄武岩集料占集料总质量百分比为21％，粒径3-5mm玄武岩 集料占集料总质量百分比为11％，粒径0-3mm玄武岩集料占集料总质量百分比 为68％；SBR改性乳化沥青为14.4％，水泥(P·O42.5)为1.5％，60目橡胶粉为 3％，水为7％。本实施例废旧橡胶粉干法微表处混合料级配类型为MS-3型中级 配，具体级配组成见表1。
本实施例中，玄武岩集料公称最大粒径≤9.5mm，表观密度2.91g/m3；废旧 橡胶粉粒径为60目(0.3mm)，相对密度为1.15g/m3，含水率为0.68％，纤维含 量为0.56％，金属含量为0.0017％；水泥(P·O42.5)的密度为3110kg/m3，比表 面积为360m2/kg，安定性为2.0mm，标准稠度用水量为26.4％，初凝时间为 205min，终凝时间为260min，胶砂强度：3d抗折强度为5.2MPa，28d抗折强度 为7.8MPa，3d抗压强度为23.1MPa，28d抗压强度为47.8MPa；SBR改性乳化 沥青为慢裂阳离子类型，蒸发残留物含量62.4％，1.18mm筛的筛上剩余量为0， 1d储存稳定性为0.6％。
本实施例废旧橡胶粉干法微表处混合料的制备方法包括以下步骤：
S1：按《微表处和稀浆封层技术指南》技术要求检验原材料，按照配合比在 室温下称取质量合格的玄武岩集料、水泥和废旧橡胶粉，并将上述材料在拌和锅 中用拌铲人工拌匀，得到干燥状态的废旧橡胶粉混合料；
S2：向拌和锅中倒入规定质量的水，再以80-90r/min速度人工搅拌15秒， 得到湿润状态废旧橡胶粉混合料；
S3：向拌和锅中倒入规定质量的SBR改性乳化沥青，以80-90r/min速度继 续人工搅拌15s，得到废旧橡胶粉干法微表处稀浆混合料。
实施例4
废旧橡胶粉干法微表处混合料，由以下质量百分比的原料制成：玄武岩集料 中，粒径5-10mm玄武岩集料占集料总质量百分比为12％，粒径3-5mm玄武岩 集料占集料总质量百分比为9％，粒径0-3mm玄武岩集料占集料总质量百分比为 79％；SBR改性乳化沥青为14.4％，水泥(P·O42.5)为1.5％，60目橡胶粉为1％， 水为7％。本实施例废旧橡胶粉干法微表处混合料级配类型为MS-3型细级配， 具体级配组成见表1。
本实施例中，玄武岩集料公称最大粒径≤9.5mm，表观密度2.91g/m3；废旧 橡胶粉粒径为60目(0.3mm)，相对密度为1.15g/m3，含水率为0.68％，纤维含 量为0.56％，金属含量为0.0017％；水泥(P·O42.5)的密度为3110kg/m3，比表 面积为360m2/kg，安定性为2.0mm，标准稠度用水量为26.4％，初凝时间为 205min，终凝时间为260min，胶砂强度：3d抗折强度为5.2MPa，28d抗折强度 为7.8MPa，3d抗压强度为23.1MPa，28d抗压强度为47.8MPa；SBR改性乳化 沥青为慢裂阳离子类型，蒸发残留物含量62.4％，1.18mm筛的筛上剩余量为0， 1d储存稳定性为0.6％。
本实施例废旧橡胶粉干法微表处混合料的制备方法包括以下步骤：
S1：按《微表处和稀浆封层技术指南》技术要求检验原材料，按照配合比在 室温下称取质量合格的玄武岩集料、水泥和废旧橡胶粉，并将上述材料在拌和锅 中用拌铲人工拌匀，得到干燥状态的废旧橡胶粉混合料；
S2：向拌和锅中倒入规定质量的水，再以80-90r/min速度人工搅拌15秒， 得到湿润状态废旧橡胶粉混合料；
S3：向拌和锅中倒入规定质量的SBR改性乳化沥青，以80-90r/min速度继 续人工搅拌15s，得到废旧橡胶粉干法微表处稀浆混合料。
实施例5
废旧橡胶粉干法微表处混合料，由以下质量百分比的原料制成：玄武岩集 料中，粒径5-10mm玄武岩集料占集料总质量百分比为21％，粒径3-5mm玄武 岩集料占集料总质量百分比为11％，粒径0-3mm玄武岩集料占集料总质量百分 比为68％；SBR改性乳化沥青为12.8％，水泥(P·O42.5)为1.5％，40目的橡胶 粉为1％，水为6％。本实施例废旧橡胶粉微表处混合料级配类型为MS-3中级配， 具体级配组成见表1。
本实施例中，玄武岩集料公称最大粒径≤9.5mm，表观密度2.91g/m3；废旧 橡胶粉粒径为40目(0.45mm)，相对密度为1.15g/m3，含水率为0.68％，纤维含 量为0.56％，金属含量为0.0017％；水泥(P·O42.5)的密度为3110kg/m3，比表 面积为360m2/kg，安定性为2.0mm，标准稠度用水量为26.4％，初凝时间为 205min，终凝时间为260min，胶砂强度：3d抗折强度为5.2MPa，28d抗折强度 为7.8MPa，3d抗压强度为23.1MPa，28d抗压强度为47.8MPa；SBR改性乳化 沥青为慢裂阳离子类型，蒸发残留物含量62.4％，1.18mm筛的筛上剩余量为0， 1d储存稳定性为0.6％。
本实施例废旧橡胶粉干法微表处混合料的制备方法包括以下步骤：
S1：按《微表处和稀浆封层技术指南》技术要求检验原材料，按照配合比在 室温下称取质量合格的玄武岩集料、水泥和废旧橡胶粉，并将上述材料在拌和锅 中用拌铲人工拌匀，得到干燥状态的废旧橡胶粉混合料；
S2：向拌和锅中倒入规定质量的水，再以80-90r/min速度人工搅拌15秒， 得到湿润状态废旧橡胶粉混合料；
S3：向拌和锅中倒入规定质量的SBR改性乳化沥青，以80-90r/min速度继 续人工搅拌15s，得到废旧橡胶粉干法微表处稀浆混合料。
对上述实施例配制的微表处混合料进行测试，其性能见表2。
表2实施例1至实施例5中废旧橡胶粉干法微表处混合料性能
由表2可知，各实施例的拌和时间都大于规定的120s，说明废旧橡胶粉干 法微表处混合料满足拌和生产的要求；由表2可知，各实施例的60min粘聚力值 大于规范要求的2.0N·m，并且试件不开裂；由表2可知，各实施例的1h湿轮磨 耗值满足规范要求值(≤540g/m2)，6d湿轮磨耗值均满足规范要求值(≤800g/m2)； 由表2可知，各实施例的粘砂量都满足规范要求值(≤450g/m2)；由表2可知， 各实施例的轮辙变形试验的宽度变化率都满足规范要求值(≤5％)，这些都说明 废旧橡胶粉干法微表处混合料具有良好的路用性能，是一种可靠的新型路面养护 材料。
对上述实施例1至实施例5配制的微表处混合料进行APA汉堡车辙试验和 汉堡车辙试验，通过常温环境、高温与水耦合作用等试验条件，评价掺加废胶粉 微表处混合料耐磨耗、抗剥落和抗车辙等路用性能，并与普通微表处混合料进行 对比。对“SMA-13+MS-3”复合结构试件和“花岗岩石料+MS-3”复合结构试件进行 试验，结果如表3和表4所示。
表3实施例1至实施例5中废旧橡胶粉干法微表处与普通微表处混合料APA 汉堡车辙质量损失
由表3试验结果可知，掺入废旧橡胶粉后，微表处掉粒现象减少，微表处混 合料磨耗质量损失明显减小，抗剥落性能提高，说明废旧橡胶粉的掺入，吸附了 部分沥青，使沥青用量增大，从而使沥青饱和度提高，水泥的水化作用吸收了乳 液中多余的水分，其水化产物的稳固性与沥青的粘结性能相互补充，既增强了混 合料的强度和稳定性，又提高了整体的柔韧性和弹性恢复能力，提高了沥青与集 料的界面强度。
表4实施例1至实施例5汉堡车辙试验普通微表处和废胶粉微表处质量损失
由表4车辙仪磨耗质量损失可以看出，掺加了废旧橡胶粉后，微表处混合料 的抗轮胎磨耗性能得到提高，较APA沥青分析仪加载磨耗结果增大了约30～60％。 胶粉微表处与花岗岩石板层间接触良好，并未出现碾裂、层间滑移等病害，而普 通微表处在车辙仪轮碾作用下，出现了层间滑移等粘结性差的问题，说明集料的 化学性质会对矿料与沥青界面的粘附性产生显著影响，进而影响加铺微表处混合 料结构层的水稳定性以及耐久性等性能。
对上述实施例1至实施例5配制的微表处混合料采用摆式摩擦仪测量其摩擦 系数，并与普通微表处混合料进行对比，但由于车辙试验机轮宽50mm，因此将 摆式摩擦仪的橡胶片改为6.35mm×25.4mm×45mm，对“SMA-13+MS-3”复合结构 试件进行试验，结果如表5至表8所示。
表5MS-3型普通微表处和橡胶粉干法微表处摆值(未加载)
表6MS-3型普通微表处和橡胶粉干法微表处摆值(加载1000次)
表7MS-3型普通微表处和橡胶粉干法微表处摆值(加载2000次)
表8MS-3型普通微表处和橡胶粉干法微表处摆值(加载3000次)
由表5-8可以看出，随着加载次数的增加，普通微表处和橡胶粉微表处的摆 值都下降，初期下降幅度较大，后期趋于稳定，但在加载过程中，橡胶粉微表处 的摩擦摆值始终高于普通微表处，说明加入橡胶粉后，微表处的表面构造粗糙度 增加，粘结力增强，增强了行车安全系数。
对上述实施例1至实施例5配制的微表处混合料进行噪声测试。借助APA汉堡 车辙试验系统，在试验室内成型SMA-13车辙，其上铺设10mm厚MS-3型微表处， 采用AWA5688多功能声级计对两种类型的微表处混合料在40℃车辙试验中的噪 声进行分析，结果如表9所示。
表9MS-3型普通微表处和废胶粉微表处噪声(加载1000次)
表10MS-3型普通微表处和废胶粉微表处噪声(加载5000次)
表11MS-3型普通微表处和废胶粉微表处噪声(加载10000次)
表12MS-3型普通微表处和废胶粉微表处噪声(加载15000次)
由表9至表12可以看出，在加载1000次、加载5000次、加载10000次的结果中， 废旧橡胶粉干法微表处的噪声均比普通微表处的噪声小，原因是废旧橡胶粉经过 吸附作用后，其尺寸可以较好地填补于混合料的空隙，同时降低混合料表面构造 深度以及刚度，但未影响原稀浆混合料的级配。在加载15000次时，普通微表处 混合料与废旧橡胶粉干法微表处混合料的噪声都有所增加，原因是随着加载次数 的增加，混合料被进一步压密趋于稳定，弹性减小，橡胶粉被完全挤压到混合料 中，成为一个稳定的整体，刚度增加，噪声增大，但此时的噪声趋于稳定。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基 本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上仅为本发明 的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书所作的 等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包 括在本发明的专利保护范围之内。