一种钢桥桥面铺装的高性能沥青混合料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于道路工程材料领域，特别涉及一种适用于季冻区钢桥桥面铺装的高性 能沥青混合料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 钢桥与传统的钢筋混凝土桥相比，拥有多方面显著的优点，目前，钢桥在国内外都 得到了越来越广泛的应用。
[0003] 钢桥的桥面铺装与普通的道路铺装相比，使用环境更加恶劣，因此，钢桥的桥面铺 装材料需要具备更加全面、更加优异的性能：（1)钢桥的缺点是钢桥面板遇水容易锈蚀，因 此钢桥面铺装层材料必须具有极佳的抗渗水能力；(2)钢材的导热系数比其它的土工材料 高，再加上钢箱梁内部空间封闭不透风，从而导致钢桥面铺装层在夏季高温条件下，桥面铺 装层材料的温度要比相同地区的沥青混凝土路面高l〇°C~15°C左右，多数可达到70°C，因 此，钢桥面铺装层沥青混合料还必须拥有良好的高温抗变形能力；（3)在低温条件下，钢桥 面铺装层材料的温度与空气温度接近，在东北季冻区，可达到_30°C左右，由于钢桥本身的 结构特点原因，在车辆荷载作用下，钢桥面铺装层应变水平较高，可达一般沥青混凝土路面 应变水平的2~5倍，因此，钢桥面铺装材料还必须要有极佳的低温韧性以及耐疲劳性能。
[0004] 目前，在国内外钢桥面铺装工程中应用较多的主要有浇注式沥青混凝土、改性沥 青SM和环氧树脂沥青混凝土 3种材料。与普通道路铺装层材料相比，季冻区钢桥面铺装层 材料的使用条件更为恶劣，不但在夏季会达到很高的温度，冬季还会达到非常低的温度，这 要求铺装层材料必须同时具有致密性、可靠的高温抗变形能力和良好的低温变形能力、耐 疲劳能力，而目前的3种铺装层材料都只是在某些方面比较突出，尤其是不能同时兼顾高、 低温两个方面的性能，季冻区钢桥面铺装需要一种性能更加全面、更为优异的材料。目前， 钢箱梁桥在季冻区的应用呈现出逐渐增多的趋势，尤其是在城市立交高速发展的过程中， 因此，研宄密实不透水、高温抗变形能力强、低温变形能力强、耐疲劳性能强、与钢板粘结良 好的钢桥面铺装沥青混合料已迫在眉睫。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术中尚无同时具有高致密性、可靠的高温抗变形能力 和良好的低温变形能力、高耐疲劳能力的钢桥面铺装沥青混合料的现状，提供了一种钢桥 桥面铺装的高性能沥青混合料及其制备方法。本发明的沥青混合料是一种兼具密实不透 水、高温抗车辙能力强、低温变形能力强三种性能于一身、造价低、施工简易的新型沥青混 合料，尤其适用于季冻区高温及重载交通条件钢桥桥面的铺装。
[0006] -种钢桥桥面铺装的高性能沥青混合料，由集料、沥青混合料抗车辙剂、橡胶粉、 胶结料和填料组成；其中，各组分的质量百分比如下，总和为100% :
[0007]集料：78. 8 ~82. 5%
[0008] 沥青混合料抗车辙剂：0? 5~2. 6%
[0009]橡胶粉：1. 8~5. 7%
[0010] 胶结料：9. 2 ~12. 5%
[0011] 填料：0 ~6.0%;
[0012] 其中，上述的集料为石灰岩、玄武岩或者辉绿岩等岩性石料，粒径小于11. 5_ ;其 作用为，构成混合料中的主骨架，使混合料在高温时具有较大的内摩阻力，降低沥青胶结料 的应变水平，提高沥青混合料的高温抗永久变形能力；
[0013] 上述的沥青混合料抗车辙剂的主要成分为树脂类材料，包括现有的各种沥青混合 料抗车辙剂，例如，辽宁省交通科学研宄院的"路宝"高模量沥青混凝土外加剂、深圳海川新 材料科技有限公司的"车辙王"抗车辙剂、江苏理想环球新材料有限公司的路孚8000抗车 辙剂、法国PRI公司的PR MODULE抗车辙剂和PR PLAST S抗车辙剂、德国rub柏林有限责 任公司的DUR0FLEX抗车辙剂、德国巴赛尔集团的Domix沥青道路抗车辙剂等；其作用为， 其在沥青胶结料中呈丝、片状的分布，可提高沥青混合料中沥青胶结料在高温时抗拉、剪能 力，有利于车辆荷载应力在混合料中的更大的范围内扩散，从而提高沥青混合料的高温稳 定性，并可承担部分低温变形，提高沥青混合料的低温变形能力；
[0014] 上述的橡胶粉为粒径小于20目的橡胶粉、废橡胶粉、含硫橡胶粉或含硫废橡胶 粉；其主要作用为，在低温条件下，承担混合料中大部分的拉、剪变形，降低沥青胶结料的应 变水平，从而提高沥青混合料的低温变形能力，且不降低混合料的高温性能；
[0015] 上述的胶结料为基质沥青或者改性沥青，基质沥青可选用70号、90号或者110号 等标号的石油沥青，改性沥青为SBS改性沥青或者其它聚合物改性沥青；其作用为，将其它 组分胶结为整体，并承担混合料中少部分的低温变形；
[0016] 上述的填料为石灰岩质矿粉、水泥或二者的混合物；其作用为提高胶结料的高温 稳定性、改善胶结料的粘结性能，并填充空隙，还可控制混合料的成本。
[0017] 上述钢桥桥面铺装的高性能沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
[0018] 1、将集料放置于180~190 °C的烘箱中保温3~4h ;
[0019]2、将拌和锅加热至180~190°C，然后保持该温度将集料、沥青混合料抗车辙剂和 橡胶粉按比例同时加入拌和锅拌合1. 5~3min ;
[0020] 3、在上述温度下，向锅内按比例加入胶结料拌合1. 5~3min ;
[0021] 4、在上述温度下，向锅内按比例加入填料拌合1. 5~3min，得到高性能沥青混合 料。
[0022] 本发明的高性能沥青混合料空隙率< 2. 0%，具有与浇筑式沥青混凝土、环氧树脂 沥青混合料相同的抗渗水性能，能够给钢板以足够的防锈保护；本方法制备的高性能沥青 混合料高温抗变形能力强，在70°C高温条件下，其抗变形能力仍然可达改性沥青SM混合 料60°C的水平；本方法制备的沥青混合料拥有良好的低温韧性，在-KTC条件下，低温破坏 应变高于浇筑式沥青混合料，并可达到树脂沥青混合料2倍以上，在-30°C条件下，低温破 坏应变仍可达高速公路SBS改性沥青混合料-10°C的水平。
[0023] 本发明制备的沥青混合料与现有技术相比，特点有4个：
[0024] (1)密实不透水
[0025] 按照本方法制备的高性能沥青混合料的空隙率低于2%，内部空隙不连通，具有与 浇筑式沥青混合料、环氧树脂沥青混合料一样的致密性，可达到防止钢桥桥面板受水锈蚀 的目的。
[0026] (2)高、低温性能俱佳
[0027] 高温抗变形能力远远优于浇筑式沥青混凝土，70°C条件下的抗变形能力仍可达到 高速公路SBS改性沥青SMA混合料60°C的水平；低温变形能力优于浇筑式沥青混凝土以及 环氧树脂沥青混合料。
[0028] (3)施工工艺简单，工程造价低
[0029] 本方法制备的高性能沥青混合料与传统沥青混合料相比，其组成材料更多，材料 本身的指标要求也较高，因此成本有所提高，但是相同厚度的条件下，每平米造价仅比改性 沥青SMA混合料增加100~150元/m 2,而且，本方法制备的高性能沥青混合料的施工工艺 与改性沥青SM混合料相似，因此总成本更低，与浇筑式沥青混凝土相比，单层成本至少可 节约30 %，与环氧树脂沥青混合料相比，单层成本至少可节约50% ;
[0030] (4)具有良好的环境效益
[0031] 本方法制备的高性能沥青混合料中的橡胶粉，完全可使用废橡胶粉，因此本方法 制备的高性能沥青混合料的应用，还可起到减少排放、保护环境的作用，会产生良好的环境 效益。
[0032] 本方法制备的高性能沥青混合料与环氧树脂沥青混合料、浇筑式沥青混凝土相 比，还具有施工简便、开放交通快、环境效益好的优点，是适合于季冻区钢桥桥面铺装的一 种材料。该方法制备出的沥青混合料应用前景巨大。
【具体实施方式】
[0033] 以下通过实施实例进一步说明本发明方法。
[0034] 实施实例采用的原料说明如下：
[0035] 沥青混合料抗车辙剂为国产"路宝牌"高模量沥青混凝土外加剂和法国PRMODULE 高模量沥青混凝土抗车辙外加剂。
[0036] 30目、40目和60目硫化橡胶粉为辽宁瑞德公路科技有限公司生产。
[0037] 水泥为辽宁山水工源水泥有限公司生产的矿渣硅酸盐水泥P ? S32. 5。
[0038] 基质沥青为辽河90号道路石油沥青；成品改性沥青为盘锦辽河油田大力特种沥 青厂生产的SBS改性沥青；自制SBS改性沥青按常规工艺获得，其中的SBS为中国石油化工 股份有限公司北京燕山分公司生产的热塑性丁苯橡胶（4303)，所制得的产品的具体性能指 标满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004)中的要求。
[0039] 实施例1
[0040] 高性能沥青混合料，各组分的质量百分比如下：
[0041] 粒径 2. 36 ~4. 75mm 的石灰岩：78. 8%
[0042] "路宝"高模量外加剂：1. 0%
[0043] 40目硫化橡胶粉：3. 6 %
[0044] 成品SBS改性沥青：10. 6 %
[0045] 石灰岩质矿粉：4.0%
[0046] 水泥：2.0%。
[0047] 制备方法为：将粒径为2. 36~4. 75mm的石灰岩集料放置于190°C的烘箱中保温 4h;再将拌和锅加热至180~190°C，然后保持该温度，将8000g的2. 36~4. 75mm石灰岩 集料、101.