一种耐老化低温抗裂布敦岩沥青混合料及其制备方法、施工方法

技术领域

本发明属于沥青技术领域，具体涉及一种耐老化低温抗裂沥青混合料及其制备方法、施工方法。

背景技术

近年来，随着我国公路建设以及国民经济的快速发展，交通量迅速增加，车辆大型化、重载化及渠化现象使沥青混凝土路面经受着前所未有的考验。许多新建公路通车不久就出现了诸如车辙、水损害、低温收缩、坑槽等各种形式的早期破坏，缩短了其预期的使用寿命。

近年来新出现的布敦岩天然沥青，以优良的路用性能、简便的施工工艺和经济合理的价格引起人们的关注。天然沥青与基质沥青一样都是石油的衍生物，其与基质沥青之间有着非常好的配伍性，因此，两者相混时不存在离析现象。因此使用简单的方法制备一种耐老化低温抗裂沥青混合料并应用于道路施工变得十分迫切。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高路面抗老化能力，减缓路面材料发生老化的速度，从而增加整体道路沥青材料耐用性的耐老化低温抗裂布敦岩沥青混合料及其制备方法、施工方法。

为达到上述目的，本发明的制备方法包括：

步骤1：将基质沥青加热至125～145℃，再按基质沥青与石墨烯的质量比为1000：1-5将石墨烯加入基质沥青中搅拌均匀，再按基质沥青与矿粉的质量比为1000：20000-50000向其中加入矿粉搅拌均匀得混合物A；

步骤2：将基质沥青加热至160～165℃，再按基质沥青与石墨烯、布敦岩沥青、矿粉的质量比为1000：1-2：1-15：20000-50000，将石墨烯、布敦岩沥青、矿粉加入到基质沥青中搅拌均匀得到混合物B。

所述石墨烯采用1-5层的石墨烯。

所述矿粉为玄武岩、辉绿岩、闪长岩的一种或其混合物。

所述矿粉采用通过16、13.2、9.5、4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15、0.075mm孔径的筛孔时，对应通过率分别为99％-100％、98％-99％、90％98％、60％90％、40％70％、28％50％、15％35％、10％27％、5％15％、2％5％的矿粉。

按以上制备方法制备的耐老化低温抗裂布敦岩沥青混合料包括混合物A和混合物B；

所述混合物A由基质沥青、石墨烯和矿粉按1000：1-5：20000-50000的质量比混合而成；

所述混合物B由基质沥青与石墨烯、布敦岩沥青、矿粉按1000：1-2：1-15：20000-50000的质量比混合而成。

本发明的耐老化低温抗裂布敦岩沥青混合料的施工方法为：先将混合物A、B加热至145-155℃，然后将混合物A摊铺在基底面上作为下面层，再将混合物B摊铺在下面层的上面作为上面层，按公路路面施工方法进行铺设。

摊铺速度为1-3m/min。

本发明的效果体现在：

1)制备过程易操作，工艺过程与传统铺装能顺利衔接，利于使用。

2)本发明中的石墨烯引入可以起到对基材增强防裂的功效，布敦岩沥青和石墨烯的共同引入增强了铺装路面上面层的抗老化能力及低温防裂能力，可延长路面的使用年限。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的上面层材料扫描电镜图；

图2为本发明实施例1制备路面与无改性基质沥青路面不同加载次数下混合料车辙深度测试对比图；

图3为本发明实施例1制备上面层材料、下面层材料和无改性基质沥青路面低温小梁弯曲试验对比结果。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

以下实施例所采用的石墨烯采用1-5层的石墨烯，矿粉是通过16、13.2、9.5、4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15、0.075mm孔径的筛孔时，对应通过率分别为99％-100％、98％-99％、90％98％、60％ 90％、40％70％、28％50％、15％35％、10％27％、5％15％、2％5％的矿粉。

实施例1：

步骤1：将基质沥青加热至130℃，再按基质沥青与石墨烯的质量比为1000：2将石墨烯加入基质沥青中搅拌均匀，再按基质沥青与矿粉(玄武岩)的质量比为1000：45000向其中加入矿粉搅拌均匀得混合物A作下面层的铺装；

步骤2：将基质沥青加热至160℃，再按基质沥青与石墨烯、布敦岩沥青、矿粉(玄武岩)的质量比为1000：1：5.4：45000，将石墨烯、布敦岩沥青、矿粉加入到基质沥青中搅拌均匀得到混合物B作上面层的铺装。

将混合物A、B加热至155℃，按2m/min摊铺速度将混合物A摊铺在基底面上作为下面层，再将混合物B摊铺在下面层的上面作为上面层，按公路路面施工方法进行铺设。

由图1可知石墨烯已成功复合在其他基质之间，起到了连结，致密基材的作用。

由图2可知本发明实施例1制备路面比无改性基质沥青路面具有更好的抗老化稳定性，可延长路面的使用年限。

由图3可知本发明实施例1制备上面层材料、下面层材料破坏应变均得到了提升，有利于路面的低温抗裂能力的提升。

实施例2：

步骤1：将基质沥青加热至125℃，再按基质沥青与石墨烯的质量比为1000：1将石墨烯加入基质沥青中搅拌均匀，再按基质沥青与矿粉(辉绿岩)的质量比为1000：20000向其中加入矿粉搅拌均匀得混合物A作下面层的铺装；

步骤2：将基质沥青加热至163℃，再按基质沥青与石墨烯、布敦岩沥青、矿粉(辉绿岩)的质量比为1000：1：6：40000，将石墨烯、布敦岩沥青、矿粉加入到基质沥青中搅拌均匀得到混合物B作上面层的铺装。

将混合物A、B加热至150℃，按1.5m/min摊铺速度将混合物A摊铺在基底面上作为下面层，再将混合物B摊铺在下面层的上面作为上面层，按公路路面施工方法进行铺设。

实施例3：

步骤1：将基质沥青加热至135℃，再按基质沥青与石墨烯的质量比为1000：4将石墨烯加入基质沥青中搅拌均匀，再按基质沥青与矿粉(闪长岩)的质量比为1000：50000向其中加入矿粉搅拌均匀得混合物A作下面层的铺装；

步骤2：将基质沥青加热至165℃，再按基质沥青与石墨烯、布敦岩沥青、矿粉(闪长岩)的质量比为1000：1：6.5：20000，将石墨烯、布敦岩沥青、矿粉加入到基质沥青中搅拌均匀得到混合物B作上面层的铺装。

将混合物A、B加热至145℃，按2m/min摊铺速度将混合物A摊铺在基底面上作为下面层，再将混合物B摊铺在下面层的上面作为上面层，按公路路面施工方法进行铺设。

实施例4：

步骤1：将基质沥青加热至145℃，再按基质沥青与石墨烯的质量比为1000：3将石墨烯加入基质沥青中搅拌均匀，再按基质沥青与矿粉(玄武岩与辉绿岩的混合物)的质量比为1000：30000向其中加入矿粉搅拌均匀得混合物A作下面层的铺装；

步骤2：将基质沥青加热至161℃，再按基质沥青与石墨烯、布敦岩沥青、矿粉(玄武岩与闪长岩的混合物)的质量比为1000：1.5：1：30000，将石墨烯、布敦岩沥青、矿粉加入到基质沥青中搅拌均匀得到混合物B作上面层的铺装。

将混合物A、B加热至152℃，按1m/min摊铺速度将混合物A摊铺在基底面上作为下面层，再将混合物B摊铺在下面层的上面作为上面层，按公路路面施工方法进行铺设。

实施例5：

步骤1：将基质沥青加热至140℃，再按基质沥青与石墨烯的质量比为1000：5将石墨烯加入基质沥青中搅拌均匀，再按基质沥青与矿粉(玄武岩)的质量比为1000：40000向其中加入矿粉搅拌均匀得混合物A作下面层的铺装；

步骤2：将基质沥青加热至164℃，再按基质沥青与石墨烯、布敦岩沥青、矿粉(闪长岩)的质量比为1000：2：15：50000，将石墨烯、布敦岩沥青、矿粉加入到基质沥青中搅拌均匀得到混合物B作上面层的铺装。

将混合物A、B加热至155℃，按3m/min摊铺速度将混合物A摊铺在基底面上作为下面层，再将混合物B摊铺在下面层的上面作为上面层，按公路路面施工方法进行铺设。