本发明属于道路材料
技术领域：
，具体涉及一种掺配玻璃集料的沥青混合料及其制备方法。
背景技术：
：随着越来越多的人开始认同可持续发展战略目标，作为工业废料和生活垃圾之一的废玻璃开始受到了广泛关注。据调查显示，我国每年度废弃玻璃数量为450～700万吨，占城市生活垃圾的3％～5％，但回收率仅为10％左右。香港每年产生近12万吨废玻璃，将近90％被运往堆放填掩埋区而废弃。这不仅给人们的生活带来了不便，同时占用土地，污染环境，浪费资源。如何实现废玻璃的合理回收再利用，是当前社会迫切需要解决的课题。我们通常把废弃的东西称为垃圾，其实废弃玻璃实际上只是一种被放错了位置的资源，有很多是极容易加工再利用的，且转化率相当高。19世纪70年代，日本、美国等将玻璃沥青混合料用于重型货车使用的道路，满足个性能指标，并取得良好的使用效果。日本等将废弃玻璃运用于沥青混合料中，在对废弃玻璃的回收利用方面，取得了显著的实践成果。他们在玻璃铺筑方面的探索应用，尤其值得借鉴。在人行道等行车荷载较小的路面，作为玻璃骨料直接铺筑在底基层，在行车荷载较大的路面，在底基层上加铺一层厚度30～40cm的沥青混合料，以提高其承载能力。施工时，将玻璃集料加入拌合锅，加入TPS改性剂，搅拌均匀，由专用沥青运输车载至现场，摊铺、振动压实成型。目前，由于设备、技术、成本等因素，我国对废玻璃沥青混合料的研究比较少，对废玻璃沥青混合料的性能缺乏全面系统了解，以致在道路工程实践中难以实施，没有得到推广和持久应用。技术实现要素：为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种掺配玻璃集料的沥青混合料及其制备方法，制备的混合料具有变形性能和热力学性能好，高温稳定性和水稳定性高的优点，从而提高了废玻璃的利用率，绿色环保。为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：一种掺配玻璃集料的沥青混合料，按质量份计，包括6.0～10.0份的基质沥青、12.0～20.0份的粗玻璃集料、6.0～18.0份的细玻璃集料、8.0～16.0份的矿粉和1.0～1.5份的TPS改性剂；所述粗玻璃集料的颗粒粒径大于4.75mm小于等于16mm；所述细玻璃集料的颗粒粒径大于0.6mm小于等于4.75mm；所述矿粉为石灰岩矿物质粉末。所述粗玻璃集料包括粒径大于4.75mm小于等于9.5mm的A、粒径大于9.5mm小于等于13.2mm的B和粒径大于13.2mm小于等于16mm的C，且A、B和C的质量比为：8∶9∶4。所述细玻璃集料包括粒径大于0.6mm小于等于1.18mm的D、粒径大于1.18mm小于等于2.36mm的E和粒径大于2.36mm小于等于4.75mm的F，且D、E和F的质量比为：9∶23∶57。所述矿粉的粒径小于等于0.6mm。所述基质沥青为SK-90#基质沥青。所述沥青混合料按质量份计，包括8.0份的基质沥青、16.0份的粗玻璃集料、8.8份的细玻璃集料、10.5份的矿粉和1.2份的TPS改性剂。一种掺配玻璃集料的沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：1)将废玻璃放入粉碎机进行粉碎，粉碎后筛分得到粗玻璃集料和细玻璃集料；2)将粗玻璃集料和细玻璃集料清洗后烘干备用；3)将基质沥青加热至液态后加入TPS改性剂拌合，然后依次加入粗玻璃集料、细玻璃集料和矿粉，拌合后得到沥青混合料。所述步骤2)中首先将粗玻璃集料和细玻璃集料在纯水中清洗后过滤掉杂质，然后在真空度为0.3～0.4kPa，温度为50～70℃条件下将粗玻璃集料和细玻璃集料在纯水中浸泡60～120分钟，最后置于恒温干燥箱中烘干备用。与现有技术相比，本发明的玻璃沥青混合料，以回收的废弃玻璃为原料，经破碎、预处理后作为混合料集料，混合料具有变形性能和热力学性能好，高温稳定性和水稳定性高的优点，从而提高了废玻璃的利用率，绿色环保，经试验验证满足交通部颁标准《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中对于行人及非机动车道路的要求，且具有弹性恢复能力强，行人、行车舒适的优点，可以应用于荷载较轻，对变形及行走舒适性有一定要求的铺面，如人行道以及公园、步行街道。本发明的制备方法工艺过程简单，易于操作，需求设备成本低，易于实现，使废玻璃能够应用于道路材料，提高了废玻璃的利用率，绿色环保。具体实施方式下面结合具体的实施例对本发明作进一步的解释说明。本发明沥青混合料，按质量份计，包括6.0～10.0份的基质沥青、12.0～20.0份的粗玻璃集料、6.0～18.0份的细玻璃集料、8.0～16.0份的矿粉和1.0～1.5份的TPS改性剂；所述粗玻璃集料的颗粒粒径大于4.75mm小于等于16mm；所述细玻璃集料的颗粒粒径大于0.6mm小于等于4.75mm；矿粉为石灰岩矿物质粉末。优选地，沥青混合料按质量份计，包括8.0份的基质沥青、16.0份的粗玻璃集料、8.8份的细玻璃集料、10.5份的矿粉和1.2份的TPS改性剂。粗玻璃集料包括粒径大于4.75mm小于等于9.5mm的A、粒径大于9.5mm小于等于13.2mm的B和粒径大于13.2mm小于等于16mm的C，且A、B和C的质量比为：8∶9∶4。细玻璃集料包括粒径大于0.6mm小于等于1.18mm的D、粒径大于1.18mm小于等于2.36mm的E和粒径大于2.36mm小于等于4.75mm的F，且D、E和F的质量比为：9∶23∶57。矿粉的粒径小于等于0.6mm。基质沥青为SK-90#基质沥青。TPS改性剂由西安华泽道路材料有限公司提供。本发明制备方法，包括以下步骤：1)将废玻璃放入粉碎机进行粉碎，粉碎后进行筛分分析，分离出来粒径大于4.75mm小于等于16mm的颗粒作为得到粗玻璃集料，粒径大于0.6mm小于等于4.75mm的颗粒作为细玻璃集料；2)首先将粗玻璃集料和细玻璃集料在纯水中清洗后过滤掉残留杂质，然后在真空度为0.3～0.4kPa，温度为50～70℃条件下将粗玻璃集料和细玻璃集料在纯水中浸泡60～120分钟，最后置于恒温干燥箱中烘干备用；3)将基质沥青加热至液态后加入TPS改性剂拌合，然后依次加入粗玻璃集料、细玻璃集料和矿粉，拌合后得到沥青混合料。实施例一：沥青混合料1000g为例所用原料及其用量为：SK-90#基质沥青179.8g、粗玻璃集料359.5g、细玻璃集料197.7g、矿粉236.0g和TPS改性剂27.0g；质量份如下：SK-90#基质沥青8.0份，粗玻璃集料16.0份，细玻璃集料8.8份，矿粉10.5份，TPS改性剂1.2份。SK-90#基质沥青由广州市路宝沥青有限公司提供；废玻璃集料粒径大于0.6mm小于等于16mm；其中，粗玻璃集料为粒径大于4.75mm小于等于16mm范围的废弃玻璃，细玻璃集料为粒径大于0.6mm小于等于4.75mm的玻璃粉屑；粗玻璃集料中粒径大于4.75mm小于等9.5mm的集料A与粒径大于9.5mm小于等于13.2mm的集料B、粒径大于13.2mm小于等于16mm的集料C的质量比为8∶9∶4；细玻璃集料是粒径大于0.6mm小于等于4.75mm的破碎玻璃片或玻璃纤维，其中粒径大于0.6mm小于等于1.18mm的集料D与粒径大于1.18mm小于等于2.36mm的集料E、粒径大于2.36mm小于等于4.75mm的集料F的质量比为9∶23∶57；矿粉是由石灰岩经磨细加工成粒径小于等于0.6mm的矿物质粉末。制备方法为：1、废玻璃集料的筛选：将废玻璃经过筛分，得到0.6～1.18mm、1.18～2.36mm、2.36～4.75mm3档细玻璃集料，和4.75～9.5mm、9.5～13.2mm、13.2～16mm3档粗玻璃集料；2、废玻璃集料的预处理：将废玻璃集料放入清水中，小心清洗并过滤掉粘在碎玻璃上的细小无机物和瓶子上的商标纸等残留杂物，然后在真空度为0.3～0.4kPa、温度为50～70℃条件下，用清水浸泡破碎的细玻璃集料和粗玻璃集料各60～120分钟，捞出置于恒温干燥箱中180℃干燥12小时以上，即为待用集料；3、混合料的拌合取上述质量配比的原料，将SK-90#基质沥青加热至160℃，拌合锅升温至170℃，加入TPS改性剂，加热2～3分钟，依次加入粗玻璃集料、细玻璃集料、矿粉，180℃拌合4～5分钟，得到沥青混合料。对实施一得到的沥青混合料成型试件，进行了各种性能测试，具体情况如下：实验仪器：MDJ-4536型沥青混合料自动击实仪，由无锡建仪实验器材有限公司提供；LWD-3型全自动马歇尔试验仪，由北京富瑞恒创科技有限公司提供；LHPL-6型沥青混合料低温劈裂实验仪，由沧州恒德建筑仪器器材有限公司提供。DRXL-II导热系数测试仪，由湖南省湘潭市仪器仪表有限公司提供；HYCZ-5型科研多用途全自动车辙试验仪，由西安亚星土木仪器有限公司提供。1、毛体积密度测试：按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0702-2000试件成型方法成型马歇尔试件，按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0708-2000压实沥青混合料密度试验方法进行毛体积密度测试，测试结果见下表：混合料类型测试结果玻璃沥青混合料(g/cm3)1.82-1.98普通沥青混合料(g/cm3)2.43-2.75由上表可见，玻璃沥青混合料密度只有普通沥青混合料的3/4左右，自重减轻了。2、热力学性能测试：混合料的热力学性能采用热导系数进行评价，热导系数的测试按照GB/T10297-1998《非金属固体导热系数的测定(热线法)》进行，试件尺寸为20cm×20cm×2cm，采用车辙板切割的方式得到，实验结果下表：混合料类型热导系数(W/m·K)普通沥青混合料1.6-2.8玻璃沥青混合料1.1-1.4由上表所示，玻璃沥青混合料的热导系数小于普通沥青混合料，具有较良好的保温效果。3、变形性能试验：混合料的变形性能采用泊松比来评价，泊松比的测量按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T0716-1993沥青混合料劈裂试验进行评价，实验结果见下表：混合料类型劈裂试验泊松比普通沥青混合料0.3-0.6玻璃沥青混合料0.4-0.65由表可见，玻璃沥青混合料的20℃劈裂强度泊松比远大于普通沥青混合料，显示出良好的变形能力。4、水稳定性实验：按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的T0702-2000规定成型试件，采用通部部颁标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0729-2000冻融劈裂试验对木质沥青混合料水稳定性进行评价，实验结果见下表：试验指标规范要求试验结果劈裂强度比(％)>7073.2由表可见，本发明玻璃沥青混合料的劈裂强度比达到了交通部部颁标准《公路沥青路面施工技术规范》(JTJF40-2004)中干旱半干旱区普通沥青混合料等级的要求。5、马歇尔试验：按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0702-2000试件成型方法成型马歇尔试件，按照交通部部颁标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0709-2000试验方法进行稳定度测定。实验结果见下表：试验指标规范要求(行人道路)试验结果稳定度(kN)34.84孔隙率(％)2-43.27沥青饱和度70-8571.3由表可见，玻璃沥青混合料的马歇尔稳定度、空隙率、沥青饱和度都达到了交通部标准《公路沥青路面施工技术规范》(JTJF40-2004)中行人道路等级的要求。6、高温稳定性试验：按照交通部部颁标准JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程中的T0703-1993试件成型方法制备尺寸为300mm×300mm×50mm的试件，并按照交通部部颁标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0719-1993试验方法，采用HYCZ-5型科研多用途自动车辙仪进行车辙试验，对混合料的高温稳定性进行评价(试验温度：60℃；轮压：07±0.05MP)。实验结果见下表：试验指标规范要求实验结果动稳定度(次/mm)600-800649由表可见，本发明玻璃沥青混合料的动稳定度达到了交通部部颁标准《公路沥青路面施工技术规范》(JTJF40-2004)中夏凉区普通沥青混合料等级的要求。试验结论：本发明玻璃沥青混合料的马歇尔稳定度、动稳定度和劈裂强度比都能满足规范要求，说明这种混合料可满足混合料的高温稳定性和水稳定性的规范要求。实施例二：废玻璃沥青混合料1000g为例所用原料及其用量为：SK-90#基质沥青181.9g、粗玻璃集料363.6g、细玻璃集料181.9g、矿粉242.4g、TPS改性剂30.2g；上述原料的质量份如下：SK-90#基质沥青6.0份、粗玻璃集料12.0份、细玻璃集料6.0份、矿粉8份、TPS改性剂1份。上述原料的各项指标和制备方法与实施例一相同。实施例三：以沥青混合料1000g为例所用原料及其用量为：SK-90#基质沥青152.7g、粗玻璃集料305.3g、细玻璃集料274.8g、矿粉244.3g、TPS改性剂22.9g。上述原料的质量份如下：SK-90#基质沥青10.0份、粗玻璃集料20.0份、细玻璃集料18.0份、矿粉16.0份、TPS改性剂1.5份。上述原料的各项指标、制备方法与实施例一相同。实施例四：沥青混合料原料的质量份如下：SK-90#基质沥青6.0份、粗玻璃集料12.0份、细玻璃集料12.0份、矿粉10.0份、TPS改性剂1.2份。实施例五：沥青混合料原料的质量份如下：SK-90#基质沥青8.0份、粗玻璃集料18.0份、细玻璃集料8.0份、矿粉14.0份、TPS改性剂1.0份。实施例六：沥青混合料原料的质量份如下：SK-90#基质沥青10.0份、粗玻璃集料12.0份、细玻璃集料18.0份、矿粉8.0份、TPS改性剂1.3份。实施例七：沥青混合料原料的质量份如下：SK-90#基质沥青10.0份、粗玻璃集料20.0份、细玻璃集料18.0份、矿粉8.0份、TPS改性剂1.0份。实施例八：沥青混合料原料的质量份如下：SK-90#基质沥青6.0份、粗玻璃集料12.0份、细玻璃集料18.0份、矿粉16.0份、TPS改性剂1.5份。本发明的玻璃沥青混合料，以回收的废弃玻璃为原料，经破碎、预处理后作为混合料集料，经试验验证可以满足交通部颁标准《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中对于行人及非机动车道路的要求，且具有弹性恢复能力强，行人、行车舒适的优点，可以应用于荷载较轻，对变形及行走舒适性有一定要求的铺面，如人行道以及公园、步行街道。当前第1页1 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