一种装配式沥青预制块及沥青层配方的制作方法

本发明涉及沥青预制块领域，具体涉及一种装配式沥青预制块及其配方。

背景技术：

软基地面包括田地、沙地、沼泽、浅滩等，承载能力差，车辆在软基里面行走时，使得轮胎下陷，车辆行驶阻力增大，附着系数降低，导致车辆的通过性能变差。随着机械化施工的开展，越来越多的工程机械车辆投入运行，需要解决车辆在软基地面的通过性问题。

施工单位目前采取的措施有使用装配式沥青，进行设立临时铺设路面，以此来增大车轮与软基地面的受力面积，使车辆能够不发生沉陷，该方法虽然具有表面平整无接缝，行车振动小，噪音低的优点，但是由于沥青对温度敏感性较高，而沙地等路面一般都在温差较大的环境中，夏季早晚温度低，冬季温度低时间长，因此导致沥青路面的耐候性大大降低。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的一个目的是提供一种装配式沥青预制块，自下向上包括底板、粘接层和沥青层；所述沥青预制块的形状为长方体或正方体；所述底板为上端开口的凹槽结构，所述底板为上端开口的凹槽结构，所述粘接层和沥青层均设置在所述凹槽结构中。

优选地，所述底板的底面长度为2～15m，宽度为1～15m。

优选地，所述底板的底面厚度为0.2～10cm，所述粘接层的厚度为1～5cm，所述沥青层厚度为1～20cm。

优选地，所述底板为刚性基层材料；所述粘接层为乳化沥青或热沥青；所述沥青层由改性沥青、碎石和添加剂组成。

优选地，所述每两个沥青预制块之间采用热沥青填缝。

优选地，所述沥青层由改性沥青、碎石块和添加剂组成。

优选地，所述改性沥青是使用低品位硫磺和sbs对基质沥青改性得到。

优选地，所述碎石块包括石灰岩和白云岩粉。

优选地，所述添加剂为软化剂。

本发明的另外一个目的是提供一种装配式沥青预制块的沥青层配方，所述沥青层按照重量份计算，包括如下成分：

基质沥青50～70份，石灰岩10～20份，白云岩粉30～50份，sbs2～5份，低品位硫磺10～30份，软化剂1～3份。

优选地，所述石灰岩粒径为10～20mm；所述白云岩粉粒径为0.1～1mm。

优选地，所述低品位硫磺的含硫量为60～80％。

优选地，所述低品位硫磺为焦化厂生产废弃的硫磺膏。

优选地，所述低品位硫磺在制备沥青面层前需要先纯化除杂。

优选地，所述低品位硫磺的纯化步骤为：

s1.按量称取低品位硫磺加入烧瓶中，加入甲基异丁酮分散均匀，之后开启搅拌，搅拌速度为200～300rpm，升温至70～80℃，反应时间为3～5h，得到硫磺混合液；

其中，低品位硫磺与甲基异丁酮的固液比为1：5～10；

s2.将热漏斗中装入热水，套上折成扇形的滤纸，将所述硫磺混合液趁热倒入热漏斗中，进行过滤取液体，得到热的硫磺过滤液；

其中，所述热水的温度为60～80℃，滤纸的孔径为30～50μm；

s3.将所述硫磺过滤液自然冷却至室温，再静置0.5～1h，过滤取固体，置于真空干燥箱内干燥4～6h，得到硫磺初级纯化物；

s4.将所述硫磺初级纯化物置于烧杯中，加入质量浓度为98％的硫酸，开启搅拌，搅拌速度为50～100rpm，于室温下反应2～4h，过滤取固体，用去离子水冲洗至中性，真空干燥，得到硫磺纯化物；

其中，所述硫磺初级纯化物与硫酸的固液比为1:5～8。

优选地，所述改性沥青的制备方法为：

先将基质沥青与纯化后的低品位硫磺混合，在200～250℃条件下充分搅拌混合剪切，得到硫磺改性沥青；再向所述硫磺改性沥青中加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(sbs)，搅拌至均匀，即得到改性沥青。

本发明的有益效果为：

1.本发明采用沥青混凝土路面的工厂化标准预制，施工质量更加可靠，可采用智能化装备，有利于减少劳动强度，同时降低成本。

2.本发明在沥青层中使用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(sbs)以及低品位硫磺对基质沥青进行改性，改性后得到的沥青层防水性和耐热性有了较大的增强，且较好的改善了沙地地区由于昼夜温差较大所导致的沥青不耐久的缺陷。沥青一般是溶胶型，本发明采用sbs和硫磺对沥青进行双重改性，增大了沥青重均和数均分子量，使沥青由溶胶型向凝胶型转变，最终得到的改性沥青软化点和针入度得到提升，即弹性和触变性得到增强，进而提升了沥青的耐水性和耐候性。

3.本发明使用的低品位硫磺在纯化步骤上进行改性，先使用甲基异丁酮对低品位杂质较多的硫磺进行溶解提取硫磺，之后再将提取到的硫磺结晶析出，得到硫磺初级纯化物，由于此时得到的硫磺初级纯化物的硫磺纯度并不能达到期望水平，再将硫磺初级纯化物与硫酸混合再次磺化，最终得到的硫磺纯化物纯度能够达到99.5％。纯化后的硫磺脱除了其本身存在的硫氰酸铵等杂质，能够与沥青更加充分地结合。

4.本发明采用先将低品位硫磺提纯处理，达到废物利用，符合可持续发展战略。将纯化后的低品位硫磺对沥青进行改性处理，不仅增强了沥青的强度和耐候性，还减少了沥青的使用，极大的降低了成本。同时还能够减少养护的时间，使得到的改性沥青能够更及时的得到利用。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1本发明装配式沥青预制块的截面图；

附图标记：沥青层1，粘接层2，底板3，沥青预制块10。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

如图1，一种装配式沥青预制块10，自下向上包括底板3、粘接层2和沥青层1；沥青预制块10的形状为长方体，底板3为上端开口的凹槽结构，粘接层2和沥青层1均设置在凹槽结构中。底板3的底面的长度为10m，宽度为5m；底板3为刚性基层材料，底板3的底面厚度为7cm；粘接层2为乳化沥青或热沥青，粘接层2的厚度为3cm；沥青层1厚度为12cm；每两个沥青预制块10之间采用热沥青填缝；沥青层1由改性沥青、碎石块和添加剂组成；改性沥青是使用低品位硫磺和sbs对基质沥青改性得到；碎石块包括石灰岩和白云岩粉，添加剂为软化剂。

其中，沥青层1按照重量份计算，包括如下成分：

基质沥青60份，石灰岩15份，白云岩粉40份，sbs3份，低品位硫磺20份，软化剂1份。

上述中，石灰岩粒径为10～20mm；白云岩粉粒径为0.1～1mm；低品位硫磺的含硫量为70％；低品位硫磺为焦化厂生产废弃的硫磺膏；低品位硫磺在制备沥青面层前需要先纯化除杂。

改性沥青的制备方法为：

先将基质沥青与纯化后的低品位硫磺混合，在200～250℃条件下充分搅拌混合剪切，得到硫磺改性沥青；再向硫磺改性沥青中加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(sbs)，搅拌至均匀，即得到改性沥青。

其中，低品位硫磺的纯化步骤为：

s1.按量称取低品位硫磺加入烧瓶中，加入甲基异丁酮分散均匀，之后开启搅拌，搅拌速度为250rpm，，升温至75℃，反应时间为4h，得到硫磺混合液；

其中，低品位硫磺与甲基异丁酮的固液比为1：8；

s2.将热漏斗中装入热水，套上折成扇形的滤纸，将所述硫磺混合液趁热倒入热漏斗中，进行过滤取液体，得到热的硫磺过滤液；

其中，所述热水的温度为70℃，滤纸的孔径为30～50μm；

s3.将所述硫磺过滤液自然冷却至室温，再静置1h，过滤取固体，置于真空干燥箱内干燥5h，得到硫磺初级纯化物；

s4.将所述硫磺初级纯化物置于烧杯中，加入质量浓度为98％的硫酸，开启搅拌，搅拌速度为100rpm，于室温下反应3h，过滤取固体，用去离子水冲洗至中性，真空干燥，得到硫磺纯化物；

其中，所述硫磺初级纯化物与硫酸的固液比为1:6。

实施例2

一种装配式沥青预制块10，自下向上包括底板3、粘接层2和沥青层1；沥青预制块10的形状为正方体，底板3为上端开口的凹槽结构，粘接层2和沥青层1均设置在凹槽结构中。底板3的底面的长度为5m，宽度为1m；底板3为刚性基层材料，底板3的底面厚度为0.2cm；粘接层2为乳化沥青或热沥青，粘接层2的厚度为1cm；沥青层1厚度为1cm；每两个沥青预制块10之间采用热沥青填缝；沥青层1由改性沥青、碎石块和添加剂组成；改性沥青是使用低品位硫磺和sbs对基质沥青改性得到；碎石块包括石灰岩和白云岩粉。

其中，沥青层1按照重量份计算，包括如下成分：

基质沥青50份，石灰岩10份，白云岩粉30份，sbs2份，低品位硫磺10份，软化剂1份。

上述中，石灰岩粒径为10～20mm；白云岩粉粒径为0.1～1mm；低品位硫磺的含硫量为60％；低品位硫磺为焦化厂生产废弃的硫磺膏；低品位硫磺在制备沥青面层前需要先纯化除杂。

改性沥青的制备方法为：

先将基质沥青与纯化后的低品位硫磺混合，在200～250℃条件下充分搅拌混合剪切，得到硫磺改性沥青；再向硫磺改性沥青中加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(sbs)，搅拌至均匀，即得到改性沥青。

其中，低品位硫磺的纯化步骤为：

s1.按量称取低品位硫磺加入烧瓶中，加入甲基异丁酮分散均匀，之后开启搅拌，搅拌速度为200rpm，升温至70℃，反应时间为3h，得到硫磺混合液；

其中，低品位硫磺与甲基异丁酮的固液比为1：5；

s2.将热漏斗中装入热水，套上折成扇形的滤纸，将所述硫磺混合液趁热倒入热漏斗中，进行过滤取液体，得到热的硫磺过滤液；

其中，所述热水的温度为60℃，滤纸的孔径为30～50μm；

s3.将所述硫磺过滤液自然冷却至室温，再静置0.5h，过滤取固体，置于真空干燥箱内干燥4h，得到硫磺初级纯化物；

s4.将所述硫磺初级纯化物置于烧杯中，加入质量浓度为98％的硫酸，开启搅拌，搅拌速度为50rpm，于室温下反应2h，过滤取固体，用去离子水冲洗至中性，真空干燥，得到硫磺纯化物；

其中，所述硫磺初级纯化物与硫酸的固液比为1:5。

实施例3

一种装配式沥青预制块10，自下向上包括底板3、粘接层2和沥青层1；沥青预制块10的形状为长方体，底板3为上端开口的凹槽结构，粘接层2和沥青层1均设置在凹槽结构中。底板3的底面的长度为15m，宽度为15m；底板3为刚性基层材料，底板3的底面厚度为10cm；粘接层2为乳化沥青或热沥青，粘接层2的厚度为5cm；沥青层1厚度为20cm；每两个沥青预制块10之间采用热沥青填缝；沥青层1由改性沥青、碎石块和添加剂组成；改性沥青是使用低品位硫磺和sbs对基质沥青改性得到；碎石块包括石灰岩和白云岩粉，添加剂为软化剂。

其中，沥青层1按照重量份计算，包括如下成分：

基质沥青70份，石灰岩20份，白云岩粉50份，sbs5份，低品位硫磺30份，软化剂3份。

上述中，石灰岩粒径为10～20mm；白云岩粉粒径为0.1～1mm；低品位硫磺的含硫量为80％；低品位硫磺为焦化厂生产废弃的硫磺膏；低品位硫磺在制备沥青面层前需要先纯化除杂。

改性沥青的制备方法为：

先将基质沥青与纯化后的低品位硫磺混合，在200～250℃条件下充分搅拌混合剪切，得到硫磺改性沥青；再向硫磺改性沥青中加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(sbs)，搅拌至均匀，即得到改性沥青。

其中，低品位硫磺的纯化步骤为：

s1.按量称取低品位硫磺加入烧瓶中，加入甲基异丁酮分散均匀，之后开启搅拌，搅拌速度为300rpm，升温至80℃，反应时间为5h，得到硫磺混合液；

其中，低品位硫磺与甲基异丁酮的固液比为1：10；

s2.将热漏斗中装入热水，套上折成扇形的滤纸，将所述硫磺混合液趁热倒入热漏斗中，进行过滤取液体，得到热的硫磺过滤液；

其中，所述热水的温度为80℃，滤纸的孔径为30～50μm；

s3.将所述硫磺过滤液自然冷却至室温，再静置1h，过滤取固体，置于真空干燥箱内干燥6h，得到硫磺初级纯化物；

s4.将所述硫磺初级纯化物置于烧杯中，加入质量浓度为98％的硫酸，开启搅拌，搅拌速度为100rpm，于室温下反应4h，过滤取固体，用去离子水冲洗至中性，真空干燥，得到硫磺纯化物；

其中，所述硫磺初级纯化物与硫酸的固液比为1:8。

对比例1

与实施例1相同，区别仅在于，在制备改性沥青时，使用的是未经过纯化的低品位硫磺。

对比例2

与实施例1相同，区别仅在于，在制备改性沥青时，不添加苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(sbs)。

对比例3

与实施例1相同，区别仅在于，在制备改性沥青时，不添加低品位硫磺。

为了更清楚的说明本发明，现将本发明实施例1～3与对比例1～3所制备的装配式沥青预制块进行养护并检测其耐水性和耐候性，结果如表1所示。

表1装配式沥青的耐水性和耐候性

由表1可知，本发明实施例1～3所制备的装配式沥青预制块相比较对比例1～3，在针入度、软化点、延度、老化度、耐水性、耐冻性等方面性能均有提升。对比例1因使用的是未经过纯化的低品位硫磺，所以在与沥青的交联度和结合度方面不如对比例1，导致其各方面性能不如对比例1；而对比例2和对比例3均是单一的添加改性剂(sbs和低品位硫磺其中之一)，导致其各方面性能不如对比例1，更是远远达不到实施例1～3的结果。因此，上述实验数据可以证明本发明所制备的装配式沥青具有较好的耐水性和优异的耐候性。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。