利用降低路面温度的集料制备沥青混合料的方法

摘要

利用降低路面温度的集料制备沥青混合料的方法，它涉及制备沥青混合料的方法。本发明解决了现有的石料作为集料铺设公路磨耗层时导热系数大和石料的成本高的问题。本发明的降低路面温度的集料是粒径为4.75mm～9.5mm的废旧陶瓷颗粒；利用其集料制备沥青混合料的方法：一、按磨耗层的级配形式计算所需的各种粒径的石料；二、用该集料替换粒径为4.75mm～9.5mm的石料体积的18％～22％并称取、混匀；三、将混合集料、矿粉、消石灰和沥青按常规方法制备成沥青混合料。本发明成本低，制备的磨耗层的导热系数0.680W/m·℃～0.690W/m·℃，减少了车辙病害和城市热岛效应，可用于铺设公路。

权利要求

1.利用降低路面温度的集料制备沥青混合料的方法，其特征在于利用降低路面温度的集料制备沥青混合料的方法按以下步骤进行：一、按SAC-10矿料级配计算石料用量；二、用降低路面温度的集料替换由步骤一计算出的粒径为4.75mm～9.5mm的石料的18％～

22％(体积)，然后称取石料和降低路面温度的集料，混合均匀，得到混合集料；三、按质量百分比将86.8％～88.1％的混合集料、5.5％～6％的矿粉、1.8％～2.2％消石灰和

4.6％～5％沥青按常规方法制备成沥青混合料；其中步骤二中降低路面温度的集料是粒径为4.75mm～9.5mm的废旧陶瓷颗粒。

2.根据权利要求1所述的利用降低路面温度的集料制备沥青混合料的方法，其特征在于步骤二中用降低路面温度的集料替换粒径为4.75mm～9.5mm的石料的18.5％～21.5％(体积)。

3.根据权利要求1或2所述的利用降低路面温度的集料制备沥青混合料的方法，其特征在于步骤三中按质量百分比将87.1％～87.85％的混合集料、5.6％～5.9％的矿粉、

1.85％～2.1％的消石灰和4.7％～4.9％的沥青按常规方法制备成沥青混合料。

4.根据权利要求1或2所述的利用降低路面温度的集料制备沥青混合料的方法，其特征在于步骤三中按质量百分比将87.4％混合集料、5.8％的矿粉、2.0％的消石灰和4.8％的沥青按常规方法制备成沥青混合料。

说明书

利用降低路面温度的集料制备沥青混合料的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及制备沥青混合料的方法。

背景技术

[0002] 高速公路面层直接承受车辆荷载及自然因素的影响，并将荷载传递到基层的路面结构层，磨耗层位于面层的最上层，磨耗层质量的好坏直接影响公路的寿命及其它性能，沥青混凝土高速公路磨耗层的铺设材料是沥青混合料，沥青混合料是由集料、胶浆和空隙组成的多相复合材料，其中的集料为石料，胶浆为沥青和矿粉，沥青混合料中各材料的质量比的范围为石料∶矿粉∶沥青＝87.3～88∶7.5～7.8∶4.5～4.9，而且其中的石料的粒径要满足表1所示的磨耗层常用的级配表。

[0003] 表1常用的SAC-10矿料级配表

[0004]

[0005] 现有的铺设公路磨耗层的沥青混合料中的石料集料主要为玄武岩和石灰岩，石料由于产地不同，其导热系数也不尽相同，其中玄武岩的导热系数约为3.5W/m·℃，石灰岩导热系数相对小些，约为2.2W/m·℃，材料的导热系数较大，导热能力强，应用以上石料的沥青混合料铺设的公路磨耗层的导数系数为1.000W/m·℃～1.020W/m·℃，使磨耗层成为吸热层，太阳热量吸收率达到0.85～0.95，导致大量热量向路面结构内部传导、聚集，这使沥青路面在长时间的太阳辐射下吸收大量热量，这使得沥青路面温度远远高于气温，形成城市热岛效应；另外，在此高温下，沥青性能从弹性体向塑性体转化，劲度模量大幅度下降，其抗变形能力急剧下降，在车辆荷载的作用下便出现了严重的车辙；石料集料是采用石块，利用机械设备加工成的满足级配表的石料，加工成本为30元/立方米～40元/立方米，成本高。

发明内容

[0006] 本发明是为了解决现有的石料成本高和作为沥青混合料集料铺设公路磨耗层时磨耗层导热系数大，使路面温度高，进而产生城市热岛效应和车辙危害的问题，而提供利用降低路面温度的集料制备沥青混合料的方法。

[0007] 本发明的降低路面温度的集料是粒径为4.75mm～9.5mm的废旧陶瓷颗粒。

[0008] 上述的废旧陶瓷颗粒建筑陶瓷、日用陶瓷、卫生陶瓷和卫浴产品的一种或其中几种的组合。

[0009] 降低路面温度的集料的制备方法是这样制备的：将废旧陶瓷经破碎，然后进行筛分，取粒径为4.75mm～9.5mm的颗粒作为降低路面温度的集料，包装。

[0010] 利用降低路面温度的集料制备沥青混合料的方法按以下步骤进行：一、按SAC-10矿料级配计算石料用量；二、用权利要求1所述的降低路面温度的集料替换由步骤一计算出的粒径为4.75mm～9.5mm的石料的18％～22％(体积)，然后称取石料和降低路面温度的集料，混合均匀，得到混合集料；三、按质量百分比将86.8％～88.1％的混合集料、5.5％～6％的矿粉、1.8％～2.2％消石灰和4.6％～5％沥青按常规方法制备成沥青混合料。

[0011] 本发明的降低路面温度的集料是利用废旧陶瓷经粉碎、研磨而得，成本为3元/立方米～4元/立方米，比相同体积的石料集料的成本降低80％～90％；陶瓷是一种具有较低导热系数的材料，用本发明的降低路面温度的集料代替常规集料中的部分石料集料来制备沥青混合料，并用该沥青混合料采用常规方法来铺设公路的磨耗层，因此改变了磨耗层的热物性能，磨耗层的导热系数由1.000W/m·℃～1.020W/m·℃降至0.680W/m·℃～0.690W/m·℃，室内太阳辐射模拟试验上、下表面温差由3.0℃～4.0℃升高到8.0℃～9.0℃。沥青混合料的动稳定度受温度影响较大，在40℃～60℃范围内，沥青混合料的温度每上升5℃，其变形将增加两倍，因而，能够降低路面工作温度达到5℃左右，这可以减少车辙病害的产生机率，采用本发明的集料铺设的公路磨耗层吸收太阳辐射能量降低，使路面结构处于一个相对较低的温度范围内，减少了车辙病害，减缓了城市热岛效应。

[0012] 沥青混合料的路用性能通常从水稳定性能、高温性能和低温性能三个方面评价，与普通的沥青混合料相比，采用本发明的降低路面温度的集料的应用方法制备的沥青混合料的水稳定性能提高2.5％～3.5％，低温性能提高7％～9％，高温性能有小幅降低，为9％～11％，但都满足规范的要求，对材料的使用性能没有影响；采用本发明的降低路面温度的集料的应用方法制备的沥青混合料的施工工艺与普通的沥青混合料相同，不需要特殊的施工设备，便于在现有的施工条件下推广；本发明使用废旧陶瓷代替石料是对废物的利用，解决了我国目前筑路材料紧缺的问题，节约资源，降低公路造价，减少废弃物对环境的污染，同时制备及应用方法简便易行，不需要对现有设备的改变，可操作性强。

具体实施方式

[0013] 具体实施方式一：本实施方式的降低路面温度的集料是粒径为4.75mm～9.5mm的废旧陶瓷颗粒。

[0014] 本实施方式的降低路面温度的集料是利用废旧陶瓷经粉碎、研磨而得，成本为3元/立方米～4元/立方米，比相同体积的石料集料的成本降低80％～90％；陶瓷是一种具有较低导热系数的材料，用本发明的降低路面温度的集料代替常规集料中的部分石料集料来制备沥青混合料，并用该沥青混合料采用常规方法来铺设公路的磨耗层，因此改变了磨耗层的热物性能，磨耗层的导热系数由1.000W/m·℃～1.020W/m·℃降至0.680W/m·℃～0.690W/m·℃，室内太阳辐射模拟试验上、下表面温差由3.0℃～4.0℃升高到8.0℃～9.0℃。沥青混合料的动稳定度受温度影响巨大，在40℃～60℃范围内，沥青混合料的温度每上升5℃，其变形将增加两倍，因而，能够降低路面工作温度达到5℃左右，对于减少车辙病害的产生意义重大，采用本发明的集料铺设的公路磨耗层吸收太阳辐射能量大大降低，使路面结构处于一个相对较低的温度范围内，减少了车辙病害和减缓了城市热岛效应。沥青混合料的路用性能通常从水稳定性能、高温性能和低温性能三个方面评价，与普通的沥青混合料相比，采用本发明的降低路面温度的集料的应用方法制备的沥青混合料的水稳定性能提高2.5％～3.5％，低温性能提高7％～9％，高温性能有小幅降低，为9％～
11％，但都满足规范的要求，对材料的使用性能没有影响；采用本发明的降低路面温度的集料的应用方法制备的沥青混合料的施工工艺与普通的沥青混合料相同，不需要特殊的施工设备，便于在现有的施工条件下推广；本发明使用废旧陶瓷代替石料是对废物的利用，解决了我国目前筑路材料紧缺的问题，节约资源，降低公路造价，减少废弃物对环境的污染，同时制备及应用方法简便易行，不需要对现有设备的改变，可操作性强。

[0015] 具体实施方式二：本实施方式的废旧陶瓷颗粒为建筑陶瓷、日用陶瓷、卫生陶瓷和卫浴产品的一种或其中几种的组合。其它与具体实施方式一相同。

[0016] 本实施方式的陶瓷为组合物时，陶瓷以任意比例组合。

[0017] 具体实施方式三：本实施方式的利用降低路面温度的集料制备沥青混合料的方法按以下步骤进行：一、按SAC-10矿料级配计算石料用量；二、用权利要求1所述的降低路面温度的集料替换由步骤一计算出的粒径为4.75mm～9.5mm的石料的18％～22％(体积)，然后称取石料和降低路面温度的集料，混合均匀，得到混合集料；三、按质量百分比将86.8％～88.1％的混合集料、5.5％～6％的矿粉、1.8％～2.2％消石灰和4.6％～5％沥青按常规方法制备成沥青混合料。

[0018] 具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：步骤二中用降低路面温度的集料替换由步骤一计算出的粒径为4.75mm～9.5mm的石料的18.5％～21.5％(体积)。其它与具体实施方式三相同。

[0019] 具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式三或四不同的是：步骤二中用降低路面温度的集料替换由步骤一计算出的粒径为4.75mm～9.5mm的石料的19.5％(体积)。其它与具体实施方式三或四相同。

[0020] 具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式三至五之一不同的是：步骤三中按质量百分比将87.1％～87.85％的混合集料、5.6％～5.9％的矿粉、1.85％～2.1％的消石灰和4.7％～4.9％的沥青按常规方法制备成沥青混合料。其它与具体实施方式三至五之一相同。

[0021] 具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式二至六之一不同的是：步骤三中按质量百分比将87.4％混合集料、5.8％的矿粉、2.0％的消石灰和4.8％的沥青按常规方法制备成沥青混合料。其它与具体实施方式二至六之一相同。

[0022] 具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式二至七之一不同的是：步骤三中所述的制备成沥青混合料的常规方法为：a、将称量好的混合集料放入温度为150℃～170℃烘箱中加热4h～5h；b、将称量好的沥青加热至150℃～160℃；c、将经步骤a处理的集料投入到沥青混合料拌和锅中，接着加入经步骤b处理的沥青，搅拌90s～150s，然后加入称量好的矿粉和消石灰，再搅拌90s～150s，即得沥青混合料。

[0023] 具体实施方式九：本实施方式的降低路面温度的集料及利用其制备沥青混合料的方法如下：

[0024] 降低路面温度的集料是粒径为4.75mm～9.5mm的废旧陶瓷颗粒；所述的废旧陶瓷颗粒为40％的建筑陶瓷和60％的卫生陶瓷的组合物。

[0025] 降低路面温度的集料的制备方法是这样制备的：将废旧陶瓷经由粗碎机及研磨机进行破碎，然后进行筛分，取粒径为4.75mm～9.5mm的颗粒做为降低路面温度的集料，包装。

[0026] 利用降低路面温度的集料制备沥青混合料的方法按以下步骤进行：一、按如表2所示的SAC-10矿料的级配表计算所需的石料；二、用本实施方式所述的降低路面温度的集料替换由步骤一计算出的粒径为4.75mm～9.5mm的石料的20％(体积)，然后称取石料和降低路面温度的集料，混合均匀，得到混合集料；三、按质量百分比将87.6％的混合集料、5.7％的矿粉、1.9％的消石灰和4.8％的沥青按常规方法制备成沥青混合料。

[0027] 本实施方式步骤三中所述的制备沥青混合料的常规方法为：a、将称量好的混合集料放入温度为160℃烘箱中加热5h；b、将称量好的沥青加热至160℃；c、将经步骤a处理的集料投入到沥青混合料拌和锅中，接着加入经步骤b处理的沥青，搅拌100s，然后加入称量好的矿粉和消石灰，再搅拌100s，即得沥青混合料。

[0028] 表2磨耗层的级配表

[0029]筛孔/mm 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
设计级配 100 97.5 30.0 24.0 19.0 16.0 13.0 10.0 8.0[0030] 本实施方式的降低路面温度的集料是利用废旧陶瓷经粉碎、研磨而得，成本为3.5元/立方米，比相同体积的石料集料的成本降低87％；陶瓷是一种具有较低导热系数材料，用本发明的降低路面温度的集料代替常规集料中的部分石料集料来制备沥青混合料，并用该沥青混合料采用常规方法来铺设公路的磨耗层，因此改变了磨耗层的热物性能，磨耗层的导热系数由1.007W/m·℃降至0.687W/m·℃，室内太阳辐射模拟试验上、下表面温差由
3.2℃升高到8.5℃，这说明采用本发明的集料建筑的公路磨耗层吸收太阳辐射能量的大大降低，使路面结构处于一个相对较低的温度范围内，有利于控制沥青路面的车辙病害和减缓城市热岛效应。

[0031] 采用本实施方式的降低路面温度的集料与普通石料集料制备的沥青混合料的性能比较如表3所示，

[0032] 表3采用本实施方式的降低路面温度的集料与普通石料集料制备的沥青混合料的性能比较