一种耐久型排水沥青混合料及其制备方法与流程

本发明涉及道路工程，具体涉及一种耐久型排水沥青混合料及其制备方法。

背景技术：

1、开级配抗滑磨耗层或多孔沥青混凝土作为一种功能性路面结构，因其优异的排水、降噪和抗滑性能而被广泛应用，该类型混合料通过采用高粗集料含量、低细集料含量的开级配，形成了连通孔隙率高达18%~25%的骨架-空隙结构，能够迅速排出路表积水，显著提升了雨天行车安全。

2、然而，正是因为这种高孔隙率的结构特点，导致了排水沥青路面普遍存在耐久性不足的严重缺陷。主要表现为：沥青胶结料与集料的接触点较少，在车辆荷载的剪切和动水压力的反复作用下，粗集料极易从路面表面剥落，导致路面迅速出现坑槽和松散；高孔隙率使得水分更容易侵入沥青-集料界面，造成沥青膜剥落，加剧水损害；沥青膜暴露在空气和阳光下的面积更大，老化速率加快，同时由于结构薄弱，在反复荷载下更易产生疲劳裂缝。

3、为了提高排水沥青混合料的耐久性，常采用高黏改性沥青，例如添加tps（全称tafpack-super，即高黏度热塑性复合改性剂）、橡胶粉或高剂量sbs（即苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，全称styrene-butadiene-styrene block copolymer，简称sbs）改性剂。然而，常规高黏沥青普遍存在黏度与施工和易性难以平衡、热储存稳定性差、低温抗裂性不足等问题，特别是高剂量sbs改性剂在sbs掺量超过6%后，这些问题更为突出，严重限制了排水沥青路面服役寿命的进一步提升。

4、因此，亟需提出一种耐久型排水沥青混合料及其制备方法，兼具优异排水、降噪功能，提升排水沥青混合料的抗飞散、抗水损、抗疲劳和抗老化性能。

技术实现思路

1、本发明旨在解决上述问题，提出了一种耐久型排水沥青混合料及其制备方法，利用具有sbs连续相结构的高性能沥青胶结料制备耐久型排水沥青混合料，有效解决了现有排水沥青混合料耐久性不足、抗飞散和抗疲劳性能差的缺陷，显著提升了排水沥青混合料的路用性能和长期耐久性。

2、本发明采用以下的技术方案：

3、一种耐久型排水沥青混合料，以质量份数计，包括以下组分：

4、高性能沥青胶结料：3.8~5.0份；

5、集料：100份；

6、矿粉：1.0~4.0份；

7、纤维稳定剂：0.2~0.4份；

8、其中，高性能沥青胶结料的原料以质量份数计，包括以下组分：

9、基质沥青：100份；

10、高乙烯基苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物：6~10份；

11、交联剂：0.1~0.5份；

12、稳定剂：0.1~1.0份。

13、优选地，所述高性能沥青胶结料为以sbs为连续相、沥青为分散相的稳定网络结构。

14、优选地，所述高性能沥青胶结料中，所述基质沥青为70#石油基质沥青或90#石油基质沥青；

15、所述高乙烯基苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中苯乙烯与丁二烯的嵌段比为15/85~25/85，分子量为5万~12万；

16、所述交联剂为硫磺或含硫化合物；

17、所述稳定剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物。

18、优选地，所述高性能沥青胶结料在温度64℃和试验剪切应力3.2kpa条件下进行多应力蠕变恢复试验时的恢复率r3.2不低于90%、不可恢复蠕变柔量jnr,3.2不超过0.1 kpa⁻¹；在温度25℃时的弹性恢复不小于95%，在温度64℃时动态剪切复数模量g*不低于12.0kpa；在163℃烘箱恒温贮存48h后的软化点差不大于2.5℃。

19、优选地，所述集料为玄武岩，其公称最大粒径为10mm、13.2mm或16mm，级配采用开级配；

20、所述矿粉为石灰岩矿粉；

21、所述纤维稳定剂为玄武岩纤维。

22、优选地，所述耐久型排水沥青混合料的目标空隙率为18%~23%，连通空隙率不小于14%。

23、一种耐久型排水沥青混合料制备方法，用于制备如上所述的耐久型排水沥青混合料，包括以下步骤：

24、步骤1，原料预处理；

25、分别对高性能沥青胶结料、集料和矿粉单独进行预热，再将纤维稳定剂烘干备用；

26、步骤2，干拌；

27、将预热的集料和纤维稳定剂投入至拌合锅中进行干拌，制得干拌混合物；

28、步骤3，湿拌；

29、向干拌混合物中加入已预热的高性能沥青胶结料进行湿拌，制得湿拌混合物；

30、步骤4，加入矿粉拌合；

31、向湿拌混合物加入预热的矿粉并持续搅拌，制得耐久型排水沥青混合料。

32、优选地，所述步骤1中，将高性能沥青胶结料加热至160~175℃备用，将集料和矿粉加热至180~195℃备用。

33、优选地，所述干拌的时间设置为5~10秒；所述湿拌的时间设置为60~100秒；所述拌合的时间设置为60~90秒；

34、所述拌合温度设置为175~185℃，耐久型排水沥青混合料的出料温度控制为170~185℃。

35、优选地，所述耐久型排水沥青混合料的肯塔堡飞散损失不大于8%；冻融劈裂强度比不小于90%；在温度60℃、0.7mpa条件下的车辙动稳定度不小于6000次/mm。

36、本发明具有如下有益效果：

37、本发明提出了一种耐久型排水沥青混合料及其制备方法，采用具有以sbs为连续相、沥青为分散相的稳定网络结构的高性能沥青胶结料制备耐久型排水沥青混合料，使得排水沥青混合料具备超高弹性（即弹性恢复大于95%）和极强的内聚力。本发明制备的排水沥青混合料在应用过程中能够在集料表面形成高韧性、高强度的沥青膜，并在集料接触点形成强有力的弹性连接，极大地增强了路面结构的抵抗车辆荷载剪切和动水压力冲刷的能力，有效解决了路面结构的松散和坑槽问题。

38、同时，本发明制备的耐久型排水沥青混合料因高性能沥青胶结料中的sbs连续网络从而具有极强的高温抗变形能力，且由于本发明制备的耐久型排水沥青混合料在60℃、0.7mpa条件下的车辙动稳定度超过6000次/mm，满足特重交通等级的需求，有效解决了传统排水路面因骨架结构不稳定而易产生车辙的难题。并且，由于sbs连续相的存在，沥青与集料之间的黏附性得到根本性改善，使得混合料在水环境下的耐久性大幅提升，冻融劈裂强度比（tsr）可稳定在90%以上。同时，高黏高弹的特性赋予了本发明耐久型排水沥青混合料优异的柔韧性和抗疲劳开裂能力，四点弯曲疲劳试验的疲劳寿命相比传统排水沥青混合料提升数倍，显著延长了路面结构的使用寿命，配合优异的储存稳定性，有效保证了工程质量的稳定可控。

39、综上，本发明所提供的排水沥青混合料兼顾排水功能与结构耐久性的，为推动排水路面的长寿命应用提供了强有力的技术支撑。

1.一种耐久型排水沥青混合料，其特征在于，以质量份数计，包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的耐久型排水沥青混合料，其特征在于，所述高性能沥青胶结料为以sbs为连续相、沥青为分散相的稳定网络结构。

3.根据权利要求1所述的耐久型排水沥青混合料，其特征在于，所述高性能沥青胶结料中，所述基质沥青为70#石油基质沥青或90#石油基质沥青；

4.根据权利要求3所述的耐久型排水沥青混合料，其特征在于，所述高性能沥青胶结料在温度64℃和试验剪切应力3.2kpa条件下进行多应力蠕变恢复试验时的恢复率r3.2不低于90%、不可恢复蠕变柔量jnr,3.2不超过0.1 kpa⁻¹；在温度25℃时的弹性恢复不小于95%，在温度64℃时动态剪切复数模量g*不低于12.0kpa；在163℃烘箱恒温贮存48h后的软化点差不大于2.5℃。

5.根据权利要求1所述的耐久型排水沥青混合料，其特征在于，所述集料为玄武岩，其公称最大粒径为10mm、13.2mm或16mm，级配采用开级配；

6.根据权利要求1所述的耐久型排水沥青混合料，其特征在于，所述耐久型排水沥青混合料的目标空隙率为18%~23%，连通空隙率不小于14%。

7.一种耐久型排水沥青混合料制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1~6中任一项所述的耐久型排水沥青混合料，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的耐久型排水沥青混合料制备方法，其特征在于，所述步骤1中，将高性能沥青胶结料加热至160~175℃备用，将集料和矿粉加热至180~195℃备用。

9.根据权利要求7所述的耐久型排水沥青混合料制备方法，其特征在于，所述干拌的时间设置为5~10秒；所述湿拌的时间设置为60~100秒；所述拌合的时间设置为60~90秒；

10.根据权利要求7所述的耐久型排水沥青混合料制备方法，其特征在于，所述耐久型排水沥青混合料的肯塔堡飞散损失不大于8%；冻融劈裂强度比不小于90%；在温度60℃、0.7mpa条件下的车辙动稳定度不小于6000次/mm。