本发明涉及公路交通建筑材料
技术领域：
，更具体地说，是涉及一种泡沫沥青混合料及其制备方法。
背景技术：
：目前，道路建设中的沥青路面基本上都采用热拌沥青混合料(HotMixtureAsphalt，以下简称HMA)。HMA作为沥青路面材料使用时，其主要的工作原理是将沥青加热到140℃～190℃，将矿料加热到160℃～200℃，然后将两者在高温下拌合，且拌合后的混合料温度不低于150℃，形成沥青膜裹附良好、性能稳定的混合料。但是，HMA在制备的过程中沥青和矿料都需要进行较高温度的加热，不仅要消耗大量的能源，而且在生产和施工的过程中还会排放出大量的废气和粉尘，严重影响周围的环境质量和施工人员的身体健康。有资料显示：在产生温室效应的众多气体中，二氧化碳是最重要的温室气体，其分担率占55％，日本1996年国内道路建设共排放二氧化碳776万吨，其中绝大多数是在制造沥青混合料时产生的；而中国也是温室气体的排放大国，近年来，虽然中国公路交通建设重视环境保护工作，但多围绕生态环境保护和绿化等方面，而在控制生产过程中的气体排放方面重视不够，随着道路建设的快速发展，生产沥青混合料时产生的二氧化碳排放量也急剧增加。有权威人士计算，全国每年使用的HMA为2.5亿吨，1吨HMA在使用过程中会排放18公斤二氧化碳，加热过程中需要燃油6.8公斤。因此，研究一种绿色、环保的沥青混合料来取代HMA势在必行。目前，在众多对沥青混合料的改进技术中，沥青混合料的温拌技术受到人们越来越多的重视。起初研究沥青混合料温拌技术的主要目的是减少沥青烟对人体的危害，沥青烟中含有大量的致癌物质，对人体危害极大，而沥青烟在130℃～140℃左右产生，因此将温拌沥青的温度上限限定在140℃，即可避免沥青烟的产生。随着沥青混合料温拌技术的发展，温拌沥青混合料在控制生产过程中的气体排放方面的优势越来越突出。据检测，采用温拌技术可节省加热燃油20％到30％，一氧化碳、二氧化碳、一氧化硫和氧化氮分别减少排放量70％、46％、40％和60％，同时，施工摊铺时产生的沥青烟减少了80％。但是，温拌沥青混合料在作为公路沥青材料使用时裹附效果和稳定性存在不足，因此，提供一种既能保持和HMA一样的使用品质，又能充分地节约能源和保护环境的沥青混合料成为本领域亟待解决的问题。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的在于提供一种泡沫沥青混合料及其制备方法，本发明提供的泡沫沥青混合料绿色环保，且裹附效果和稳定性好。本发明提供了一种泡沫沥青混合料，由包括以下组分的物料制成：泡沫沥青2.5重量份～8.5重量份；集料5重量份～100重量份；矿粉1重量份～15重量份；石灰0.5重量份～1.5重量份；聚酯纤维0.1重量份～0.5重量份。优选的，所述泡沫沥青的制备方法包括以下步骤：将基质沥青加热后与水混合进行发泡，得到泡沫沥青；所述基质沥青包括石油沥青、SBS改性沥青和橡胶改性沥青中的一种或多种。优选的，所述集料的吸水率≤2％，含泥量≤3％，表观密度≥2.5t/m3。优选的，所述矿粉的亲水系数＜1，塑性指数＜4％，表观密度≥2.5t/m3。优选的，所述石灰为钙质消石灰，细度为0.015mm筛通过率100％。优选的，所述聚酯纤维的比重为1.32～1.40，长度为4.5mm～7.5mm，抗拉强度大于500MPa。优选的，还包括：旧沥青路面铣刨料0.5重量份～90重量份。本发明还提供了一种上述技术方案所述的泡沫沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：a)将泡沫沥青、集料、矿粉、石灰和聚酯纤维混合后，进行成型，得到泡沫沥青混合料。优选的，所述混合的过程具体为：将集料和聚酯纤维进行第一次拌合后，加入泡沫沥青进行第二次拌合，再加入矿粉和石灰进行第三次拌合，得到混合料；所述第一次拌合的温度为100℃～155℃，时间为10s～20s；所述第二次拌合的温度为120℃～170℃，时间为30s～60s；所述第三次拌合的温度为100℃～155℃，时间为30s～60s。优选的，所述成型的温度为90℃～150℃。本发明提供了一种泡沫沥青混合料及其制备方法，所述泡沫沥青混合料由包括以下组分的物料制成：泡沫沥青2.5重量份～8.5重量份；集料5重量份～100重量份；矿粉1重量份～15重量份；石灰0.5重量份～1.5重量份；聚酯纤维0.1重量份～0.5重量份。与现有技术相比，本发明采用泡沫沥青为主要原料，通过控制不同组分及其含量实现协同作用，制备得到的泡沫沥青混合料具有绿色环保的特点，且能够完全裹附于石料表面形成沥青膜，同时稳定性良好。进一步地，本发明采用温拌技术，降低了施工温度，节约能源，同时减少生产过程中废气和粉尘的排放，降低环境污染程度及有害气体对施工人员的身体健康的影响程度。具体实施方式下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明提供了一种泡沫沥青混合料，由包括以下组分的物料制成：泡沫沥青2.5重量份～8.5重量份；集料5重量份～100重量份；矿粉1重量份～15重量份；石灰0.5重量份～1.5重量份；聚酯纤维0.1重量份～0.5重量份。在本发明中，所述泡沫沥青混合料由包括泡沫沥青、集料、矿粉、石灰和聚酯纤维的物料制成，各组分之间发生复合，产生协同作用，从而使产品具有较好的综合性能。在本发明中，所述泡沫沥青作为所述泡沫沥青混合料中的主要原料，对产品性能具有重要影响，同时由于泡沫沥青相比普通沥青在相同质量条件下体积增大数十倍且粘度明显降低，因而可以在较低温度条件下拌合均匀。在本发明中，所述泡沫沥青的制备方法优选包括以下步骤：将基质沥青加热后与水混合进行发泡，得到泡沫沥青。本发明对制备泡沫沥青的装置没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的发泡装置即可。在本发明中，所述基质沥青优选包括石油沥青、SBS改性沥青和橡胶改性沥青中的一种或多种，更优选为SBS改性沥青或橡胶改性沥青。本发明对所述基质沥青的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述石油沥青、SBS改性沥青和橡胶改性沥青的市售商品即可。本发明首先将上述基质沥青加热后与水混合。在本发明中，所述加热的温度优选为130℃～190℃，更优选为170℃～180℃。在上述加热条件下，水以水蒸汽的状态与所述基质沥青进行混合，有利于后续发泡过程的进行。在本发明中，所述基质沥青和水的质量比优选为1：(0.02～0.04)，更优选为1：(0.02～0.0295)。本发明将加热后的基质沥青与水混合后进行发泡，得到泡沫沥青。在本发明中，所述发泡的膨胀率优选≥10倍，更优选为15倍～20倍；所述发泡的半衰期优选≥8s，更优选为10s～20s。在本发明中，所述泡沫沥青混合料包括2.5重量份～8.5重量份的泡沫沥青，优选为4重量份～6.5重量份，更优选为4.284重量份～6.28重量份。在本发明中，所述集料主要起骨架作用，同时还作为所述泡沫沥青混合料的廉价填充料起到填充作用。在本发明中，所述集料优选为包括碎石、卵石、浮石、天然砂的天然集料；所述集料的吸水率优选≤2％，含泥量优选≤3％，表观密度优选≥2.5t/m3。本发明对所述集料的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述集料的市售商品即可。在本发明中，所述泡沫沥青混合料包括5重量份～100重量份的集料，优选为90重量份～95重量份。在本发明中，所述矿粉是制备高性能沥青混合料的重要掺合料，能够提高产品的抗渗性能、耐腐蚀性能及稳定性等。在本发明中，所述矿粉的亲水系数优选＜1，塑性指数优选＜4％，表观密度优选≥2.5t/m3。本发明对所述矿粉的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述矿粉的市售商品即可。在本发明中，所述泡沫沥青混合料包括1重量份～15重量份的矿粉，优选为2重量份～10重量份，更优选为4重量份～9重量份。在本发明中，所述石灰优选为钙质消石灰，其作用是与其他组分相互配合以提高产品综合性能。在本发明中，所述石灰的细度优选为0.015mm筛通过率100％。本发明对所述石灰的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述钙质消石灰的市售商品即可。在本发明中，所述泡沫沥青混合料包括0.5重量份～1.5重量份的石灰，优选为1重量份。在本发明中，所述聚酯纤维的比重优选为1.32～1.40，更优选为1.36；所述聚酯纤维的长度优选为4.5mm～7.5mm，更优选为6mm；所述聚酯纤维的抗拉强度优选大于500MPa。在本发明中，所述聚酯纤维无卷曲度，熔点＞265℃；本发明对所述聚酯纤维的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述聚酯纤维的市售商品即可。在本发明中，所述泡沫沥青混合料包括0.1重量份～0.5重量份的聚酯纤维，优选为0.24重量份～0.25重量份。在本发明中，所述泡沫沥青混合料优选还包括：旧沥青路面铣刨料0.5重量份～90重量份。在本发明中，根据所要制备的沥青混合料的不同类别，可以采用旧沥青路面铣刨料代替部分集料。本发明对所述旧沥青路面铣刨料的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的对旧路硬路肩部位进行铣刨得到的旧沥青路面铣刨料。在本发明一个优选的实施例中，所述泡沫沥青混合料包括以下组分的物料制成：泡沫沥青5.9重量份、集料5重量份、旧沥青路面铣刨料85重量份、矿粉10重量份、石灰0.5重量份和聚酯纤维0.24重量份；所述泡沫沥青混合料即为厂拌热再生沥青混合料。本发明对所述沥青混合料的类别没有特殊限制，优选为《公路沥青路面设计规范》中所述的沥青混合料、沥青碎石、沥青玛蹄脂碎石类及采用旧沥青路面铣刨料代替部分集料制备得到的厂拌热再生沥青混合料。同时，所述泡沫沥青混合料矿料级配优选符合上述《公路沥青路面设计规范》的要求，本发明对此没有特殊限制。本发明采用泡沫沥青为主要原料，通过控制不同组分及其含量实现协同作用，制备得到的泡沫沥青混合料具有绿色、环保的特点，且能够完全裹附于石料表面形成沥青膜，同时稳定性良好。本发明还提供了一种上述技术方案所述的泡沫沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：a)将泡沫沥青、集料、矿粉、石灰和聚酯纤维混合后，进行成型，得到泡沫沥青混合料。在本发明中，将泡沫沥青、集料、矿粉、石灰和聚酯纤维混合后，进行成型，得到泡沫沥青混合料。本发明对制备泡沫沥青混合料的装置没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的拌和锅即可。在本发明中，所述泡沫沥青、集料、矿粉、石灰和聚酯纤维与上述技术方案中所述的相同，在此不再赘述。本发明首先将泡沫沥青、集料、矿粉、石灰和聚酯纤维混合。在本发明中，所述混合的过程优选具体为：将集料和聚酯纤维进行第一次拌合后，加入泡沫沥青进行第二次拌合，再加入矿粉和石灰进行第三次拌合，得到混合料。本发明首先将集料和聚酯纤维进行第一次拌合，得到集料和聚酯纤维的拌合产物。在本发明中，所述第一次拌合的温度优选为100℃～155℃，更优选为130℃～150℃；所述第一次拌合的时间优选为10s～20s，更优选为15s。完成所述第一次拌合后，本发明在上述集料和聚酯纤维的拌合产物中加入泡沫沥青进行第二次拌合，得到集料、聚酯纤维和泡沫沥青的拌合产物。在本发明中，所述第二次拌合的温度优选为120℃～170℃，更优选为130℃～155℃；所述第二次拌合的时间优选为30s～60s，更优选为40s～50s。在本发明一个优选的实施例中，首先采用上述技术方案中所述的制备方法制备得到泡沫沥青，然后通过喷射的方式将所述泡沫沥青加入拌和锅中，与上述集料和聚酯纤维的拌合产物进行第二次拌合，得到集料、聚酯纤维和泡沫沥青的拌合产物。完成所述第二次拌合后，本发明在上述集料、聚酯纤维和泡沫沥青的拌合产物中加入矿粉和石灰进行第三次拌合，得到混合料。在本发明中，所述第三次拌合的温度优选为100℃～155℃，更优选为130℃～155℃；所述第三次拌合的时间优选为30s～60s，更优选为40s～50s。得到所述混合料后，本发明将所述混合料进行成型，得到泡沫沥青混合料。在本发明中，所述成型的温度为90℃～150℃，优选为125℃～145℃。在本发明中，所述泡沫沥青混合料的制备方法优选还包括：将旧沥青路面铣刨料与泡沫沥青、集料、矿粉、石灰和聚酯纤维混合后，进行成型，得到泡沫沥青混合料。本发明对所述旧沥青路面铣刨料的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的对旧路硬路肩部位进行铣刨得到的旧沥青路面铣刨料。在本发明中，根据所要制备的沥青混合料的不同类别，可以采用旧沥青路面铣刨料代替部分集料，制备得到厂拌热再生沥青混合料。本发明对所述沥青混合料的类别没有特殊限制，优选为《公路沥青路面设计规范》中所述的沥青混合料、沥青碎石、沥青玛蹄脂碎石类及采用旧沥青路面铣刨料代替部分集料制备得到的厂拌热再生沥青混合料。同时，所述泡沫沥青混合料矿料级配优选符合上述《公路沥青路面设计规范》的要求，本发明对此没有特殊限制。本发明提供了一种泡沫沥青混合料及其制备方法，所述泡沫沥青混合料由包括以下组分的物料制成：泡沫沥青4重量份～6.5重量份；集料5重量份～95重量份；矿粉4重量份～9重量份；石灰0.5重量份～1.5重量份；聚酯纤维0.1重量份～0.5重量份。与现有技术相比，本发明采用泡沫沥青为主要原料，通过控制不同组分实现协同作用，制备得到的泡沫沥青混合料具有绿色、环保的特点，且能够完全裹附于石料表面形成沥青膜，同时稳定性良好。此外，本发明采用温拌技术，降低了施工温度，节约能源，同时减少生产过程中废气和粉尘的排放，降低环境污染程度及有害气体对施工人员的身体健康的影响程度。为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的SBS改性沥青和橡胶改性沥青均由吉林嘉瑞提供；所用的集料由小哈拉巴山石场提供，所述集料满足吸水率≤2％，含泥量≤3％，表观密度≥2.5t/m3；所用的矿粉由郭家店提供，所述矿粉满足亲水系数＜1，塑性指数＜4％，表观密度≥2.5t/m3；所用的钙质消石灰由双阳石溪提供，所述钙质消石灰的细度满足0.015mm筛通过率100％；所用的聚酯纤维由卡福特提供。实施例1(1)将0.061tSBS改性沥青在发泡装置中加热到170℃后，加入0.0018t水蒸汽混合进行发泡，所述发泡的膨胀率为15倍，半衰期为15s，得到泡沫沥青。(2)将0.9t集料和0.0024t聚酯纤维在拌和锅中145℃下拌合15s，然后将步骤(1)得到的泡沫沥青喷射到拌和锅中145℃～150℃下拌合40s，再将0.09t矿粉和0.01t石灰加入到拌和锅中145℃下拌合50s，得到混合料。(3)将步骤(2)得到的混合料在135℃～140℃下成型，得到泡沫沥青混合料。本发明实施例1提供的泡沫沥青混合料矿料级配计算表如表1所示。表1本发明实施例1提供的泡沫沥青混合料矿料级配计算表最佳油石比为6.1，为SBS改性沥青。实施例2(1)将0.042t90号A级石油沥青在发泡装置中加热到160℃后，加入0.00084t水蒸汽混合进行发泡，所述发泡的膨胀率为17倍，半衰期为18s，得到泡沫沥青。(2)将0.95t集料和0.0025t聚酯纤维在拌和锅中130℃下拌合15s，然后将步骤(1)得到的泡沫沥青喷射到拌和锅中130℃～135℃下拌合40s，再将0.04t矿粉和0.01t石灰加入到拌和锅中130℃下拌合40s，得到混合料。(3)将步骤(2)得到的混合料在120℃～125℃下成型，得到泡沫沥青混合料。本发明实施例2提供的泡沫沥青混合料矿料级配计算表如表2所示。表2本发明实施例2提供的泡沫沥青混合料矿料级配计算表最佳油石比为4.2，为90号A级石油沥青。实施例3(1)将0.059t橡胶改性沥青在发泡装置中加热到180℃后，加入0.0012t水蒸汽混合进行发泡，所述发泡的膨胀率为14倍，半衰期为17s，得到泡沫沥青。(2)将0.05t集料、0.85t旧沥青路面铣刨料和0.0024t聚酯纤维在拌和锅中150℃下拌合15s，然后将步骤(1)得到的泡沫沥青喷射到拌和锅中150℃～155℃下拌合30s，再将0.1t矿粉和0.005t石灰加入到拌和锅中150℃下拌合30s，得到混合料。(3)将步骤(2)得到的混合料在140℃～145℃下成型，得到泡沫沥青混合料。本发明实施例3提供的泡沫沥青混合料矿料级配计算表如表3所示。表3本发明实施例3提供的泡沫沥青混合料矿料级配计算表最佳油石比为5.9，为橡胶改性沥青。对比例1按照《公路沥青路面设计规范》中SMA热拌沥青混合料的制备方法制备得到的热拌沥青混合料。对比例2按照《公路沥青路面设计规范》中热拌沥青混合料的制备方法制备得到的热拌沥青混合料。对比例3按照《橡胶沥青及混合料设计施工技术指南》中的湿拌法制备得到的热拌沥青混合料。对本发明实施例1～3及对比例1～3提供的沥青混合料的各项性能进行测试，结果如表4所示。表4本发明实施例1～3及对比例1～3提供的沥青混合料的各项性能数据试验项目实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2对比例3最佳沥青用量OAC(％)6.14.25.96.14.25.9稳定度(kN)9.313.510.69.413.310.3流值(mm)4.23.84.14.63.54.1空隙率(％)3.54.23.43.34.03.3沥青饱和度(％)69.769.970.670.670.270.9矿料间隙率(％)17.513.916.317.313.416.1动稳定度(次/mm)443111234752424510844463浸水残留稳定度(％)95.389.590.497.192.789.7冻融劈裂残留强度比(％)85.283.491.382.682.088.5渗水系数(mL/min)000000实验结果表明，本发明实施例1与对比例1相比，实施例1提供的泡沫沥青混合料能够达到同类热拌沥青混合料各项有益性能，并且动稳定度及冻融劈裂残留强度比更好；而实施例1提供的泡沫沥青混合料的绿色、环保性能是同类别热拌沥青混合料所不能比拟的。同时，本发明实施例2与对比例2相比，得到的结论与上述结论一致。因此，本发明实施例1～3提供的泡沫沥青混合料具有绿色、环保的特点，且裹附效果好、稳定性好，所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页1 2 3