本發(fā)明涉及一種改性彩色瀝青混凝土及其制備方法，屬于道路材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
彩色瀝青路面是指將淺色膠結(jié)料、集料、顏料和添加劑在特定溫度下拌合，再經(jīng)過攤鋪、碾壓形成具有一定強(qiáng)度和使用功能的路面。彩色瀝青路面具有與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)、美化城市、緩解駕駛疲勞、促進(jìn)行車安全、降低路面噪音、緩解“熱島效應(yīng)”等優(yōu)點(diǎn)。采用現(xiàn)代石油化工產(chǎn)品，可人工制備與石油瀝青相當(dāng)?shù)牟噬珵r青膠結(jié)料，通過添加某種顏料，使其呈現(xiàn)某種色彩。
彩色瀝青膠結(jié)料主要由聚合物、樹脂、軟化劑和其他外加劑混合制備而成，力學(xué)性能與流變性能與普通道路石油瀝青接近。對(duì)普通石油瀝青路面而言，瀝青與集料的相容性差是影響路面質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，目前改善瀝青與集料粘附性主要采用消石灰或生石灰粉為填料、瀝青中摻加抗剝落劑或改性劑以及將粗集料用石灰漿處理后使用等方法。彩色瀝青路面在使用過程中，因膠結(jié)料與集料的相容性差，導(dǎo)致粘結(jié)力不足而造成的水損害和使用性能方面的問題同樣存在，目前國(guó)內(nèi)該方面的研究報(bào)道較少。專利申請(qǐng)CN105906233A公開了一種高性能彩色透水瀝青混凝土及其制備方法，它由符合級(jí)配要求的礦料、無色膠結(jié)材料和顏料混合制成，其中無色膠結(jié)材料由基礎(chǔ)油、石油樹脂、聚合物和偶聯(lián)劑按一定比例混合后制成。專利申請(qǐng)CN103980722A公開了一種提高彩色瀝青路面色彩穩(wěn)定性的方法，在彩色瀝青膠結(jié)料中加入一定比例的偶聯(lián)劑，以提高彩色瀝青路面色彩穩(wěn)定性。專利申請(qǐng)CN103265922A公開了一種冷施工彩色樹脂混凝土的膠結(jié)材料，由作為基材的復(fù)合環(huán)氧樹脂及增韌劑、偶聯(lián)劑和抗老化劑改性而成。上述報(bào)道涉及將偶聯(lián)劑作為增強(qiáng)組分對(duì)彩色瀝青膠結(jié)料進(jìn)行改性，即通過在膠結(jié)料中添加偶聯(lián)劑提高彩色瀝青路面的性能或?qū)崿F(xiàn)彩色瀝青路面的功能化。雖然偶聯(lián)劑有改善彩色瀝青膠結(jié)料與集料相容性的效果，但一方面由于偶聯(lián)劑在膠結(jié)料中的含量較低(以重量比計(jì)，為膠結(jié)料的1％左右)，與集料拌合后偶聯(lián)劑在混凝土中的含量更低(以重量比計(jì)，為混合料的0.05％左右)，另一方面由于膠結(jié)料對(duì)偶聯(lián)劑的“包埋”作用，因此利用在膠結(jié)料中摻加偶聯(lián)劑的方法改善膠結(jié)料與集料的界面性能很難達(dá)到預(yù)期效果。如何充分發(fā)揮偶聯(lián)劑作用，提高彩色瀝青膠結(jié)料與集料的相容性，對(duì)于獲得高性能彩色瀝青混凝土具有現(xiàn)實(shí)意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種改性彩色瀝青混凝土及其制備方法。
本發(fā)明所述的改性彩色瀝青混凝土，由礦料、部分替代礦料的無機(jī)顏料、淺色膠結(jié)料、偶聯(lián)劑組成，其特征在于：所述礦料的集料表面有通過噴灑偶聯(lián)劑溶液形成的偶聯(lián)層，其中所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑為KH550、KH560、KH570中的一種或幾種，所述礦料級(jí)配類型為AC-13型，所述淺色膠結(jié)料的組成為糠醛抽出油、石油樹脂和聚合物添加劑，由熔融混合攪拌法制得，其中糠醛抽出油、石油樹脂與聚合物添加劑之間的重量份配比為40-50:40-50:5-20；所述改性彩色瀝青混凝土中以重量份計(jì)，礦料100份，淺色膠結(jié)料3～7份，偶聯(lián)劑0.01～0.05份，所述部分替代礦料的無機(jī)顏料用量是：以100重量份的礦料計(jì)，無機(jī)顏料替代礦料的量為2～5份。
上述的改性彩色瀝青混凝土中：以重量份計(jì)，優(yōu)選的實(shí)施方式是：礦料100份，淺色膠結(jié)料4～6份，偶聯(lián)劑0.02～0.04份，所述部分替代礦料的無機(jī)顏料用量是：以100重量份的礦料計(jì)，無機(jī)顏料替代礦料的量為2.5～4份。
上述的改性彩色瀝青混凝土中：以重量份計(jì)，最優(yōu)選的實(shí)施方式是：礦料100份，淺色膠結(jié)料5份，偶聯(lián)劑0.03份，所述部分替代礦料的無機(jī)顏料用量是：以100重量份的礦料計(jì)，無機(jī)顏料替代礦料的量為3～3.5份。
本發(fā)明所述改性彩色瀝青混凝土的制備方法，步驟是：
(1)以體積比計(jì)，按乙醇與水的比例為7:3制備醇水混合溶液，將偶聯(lián)劑溶于醇水混合溶液中，配成0.5wt％～1wt％的偶聯(lián)劑溶液，攪拌水解1～2小時(shí)；
(2)在常溫下，將偶聯(lián)劑溶液噴灑于礦料的集料表面，并將其混合攪拌均勻；
(3)將步驟(2)得到的集料加熱到170～180℃，攪拌60±10s后將預(yù)熱到160～180℃的淺色膠結(jié)料加入其中再拌合90±10s；
(4)以100重量份的礦料計(jì)，取礦料用量2～5份的無機(jī)顏料替代相應(yīng)重量的礦料，并將其與1～2份普通礦粉混合拌勻后加入步驟(3)制得的混合物中，攪拌90±10s，即得到改性彩色瀝青混凝土。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、在偶聯(lián)劑使用上，改變將偶聯(lián)劑添加到膠結(jié)料中的傳統(tǒng)做法，首先利用偶聯(lián)劑對(duì)集料表面進(jìn)行改性，通過在石料表面形成偶聯(lián)層，進(jìn)一步改善膠結(jié)料與集料的相容性。
2、偶聯(lián)層改善了石料表面特性，增強(qiáng)了油石界面的粘結(jié)力，有利于提高彩色瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和低溫性能穩(wěn)定性。
3、偶聯(lián)層的存在，使得水分難以浸入瀝青與石料的界面，有利于提高彩色瀝青混合料的水穩(wěn)性。
具體實(shí)施方式
通過下面給出的本發(fā)明的具體實(shí)施例可以進(jìn)一步理解本發(fā)明，但下述實(shí)施例并不是對(duì)本發(fā)明保護(hù)內(nèi)容的限定。
實(shí)施例1：
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土由以下重量份(單位：千克)的原料制成：礦料100份，淺色膠結(jié)料5份，偶聯(lián)劑0.03份；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550，所述礦料的級(jí)配類型為AC-13型(見表1)，所述淺色膠結(jié)料的組成為糠醛抽出油、石油樹脂和聚合物添加劑，由熔融混合攪拌法制得，其中糠醛抽出油、石油樹脂與聚合物添加劑之間的重量份(單位：千克)配比為45:45:15。
部分替代礦料的無機(jī)顏料選紅色氧化鐵顏料，其用量是：以100重量份的礦料計(jì)，紅色氧化鐵顏料替代礦料的量為3份。具體操作是：以紅色氧化鐵顏料替代相應(yīng)重量的礦粉，其中顏料替代的礦粉為3份、普通礦粉1份(合計(jì)為4份)。
表1AC-13型級(jí)配組成
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土的制備方法包括以下步驟：
(1)以體積比計(jì)，按乙醇與水的比例為7:3制備醇水混合溶液，將偶聯(lián)劑KH550溶于醇水混合溶液中，配成1wt％的KH550溶液，攪拌水解1小時(shí)；
(2)在常溫下，將KH550溶液噴灑于礦料的集料表面，并將其混合攪拌均勻；
(3)將步驟(2)得到的集料加熱到170～180℃，攪拌60s后將預(yù)熱到160～180℃的淺色膠結(jié)料加入其中再拌合90s；
(4)以100重量份的礦料計(jì)，取礦料用量3份的紅色氧化鐵顏料替代相應(yīng)重量的礦料，并將紅色氧化鐵顏料與1份普通礦粉混合拌勻后加入步驟(3)制得的混合物中，攪拌90s，即得到改性彩色瀝青混凝土。
實(shí)施例2：
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土由以下重量份的原料制成：礦料100份，淺色膠結(jié)料5份，偶聯(lián)劑0.03份；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550，所述礦料的級(jí)配類型為AC-13型(見表1)。以紅色氧化鐵顏料替代等重量的礦粉，其中顏料替代的礦粉為2.5份、普通礦粉1.5份(合計(jì)為4份)。
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土的制備方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例3：
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土由以下重量份的原料制成：礦料100份，淺色膠結(jié)料4.5份，偶聯(lián)劑0.03份；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550，所述礦料的級(jí)配類型為AC-13型(見表1)。以紅色氧化鐵顏料替代等重量的礦粉，其中顏料替代的礦粉為3份、普通礦粉1份(合計(jì)為4份)。
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土的制備方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例4：
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土由以下重量份的原料制成：礦料100份，淺色膠結(jié)料4.5份，偶聯(lián)劑0.02份；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550，所述礦料的級(jí)配類型為AC-13型(見表1)。以紅色氧化鐵顏料替代等重量的礦粉，其中顏料替代的礦粉為3份、普通礦粉1份(合計(jì)為4份)。
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土的制備方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例5：
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土由以下重量份的原料制成：礦料100份，淺色膠結(jié)料4.5份，偶聯(lián)劑0.02份；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550，所述礦料的級(jí)配類型為AC-13型(見表1)。以黃色氧化鐵顏料替代等重量的礦粉，其中顏料替代的礦粉為3份、普通礦粉1份(合計(jì)為4份)。
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土的制備方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例6：
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土由以下重量份的原料制成：礦料100份，淺色膠結(jié)料4.5份，偶聯(lián)劑0.02份；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH560，所述礦料的級(jí)配類型為AC-13型(見表1)。以紅色氧化鐵顏料替代等重量的礦粉，其中顏料替代的礦粉為3份、普通礦粉1份(合計(jì)為4份)。
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土的制備方法同實(shí)施例1。
實(shí)施例7：
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土由以下重量份的原料制成：礦料100份，淺色膠結(jié)料5份，偶聯(lián)劑0.03份；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550，所述礦料的級(jí)配類型為AC-13型(見表1)。以紅色氧化鐵顏料替代等重量的礦粉，其中顏料替代的礦粉為3份、普通礦粉1份(合計(jì)為4份)。
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土的制備方法，除步驟(1)中以重量比計(jì)，乙醇與水的比例為8:2外，其他步驟同實(shí)施例1。
實(shí)施例8：
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土由以下重量份的原料制成：礦料100份，淺色膠結(jié)料5份，偶聯(lián)劑0.03份；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550，所述礦料的級(jí)配類型為AC-13型(見表1)。以紅色氧化鐵顏料替代等重量的礦粉，其中顏料替代的礦粉為3份、普通礦粉1份(合計(jì)為4份)。
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土的制備方法，除步驟(1)中配成0.5wt％的KH550溶液外，其他步驟同實(shí)施例1。
實(shí)施例9：
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土由以下重量份的原料制成：礦料100份，淺色膠結(jié)料5份，偶聯(lián)劑0.03份；所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550，所述礦料的級(jí)配類型為AC-13型(見表1)。以紅色氧化鐵顏料替代等重量的礦粉，其中顏料替代的礦粉為3份、普通礦粉1份(合計(jì)為4份)。
本實(shí)施例改性彩色瀝青混凝土的制備方法，除步驟(1)中攪拌水解2小時(shí)外，其他步驟同實(shí)施例1。
對(duì)比例1：
本對(duì)比例改性彩色瀝青混凝土的原料組成與實(shí)施例1相同。
本對(duì)比例改性彩色瀝青混凝土的制備方法包括以下步驟：
(1)將淺色膠結(jié)料加熱到160～180℃，攪拌下加入偶聯(lián)劑KH550，得到改性膠結(jié)料；
(2)將集料加熱到170～180℃，攪拌60s后將步驟(1)得到的改性膠結(jié)料加入其中再拌合90s；
(3)將紅色氧化鐵顏料與普通礦粉的混合物加入，攪拌90s，即可得到所述彩色瀝青混凝土。
對(duì)比例2：
本對(duì)比例改性彩色瀝青混凝土的原料組成與實(shí)施例2相同。
本對(duì)比例改性彩色瀝青混凝土的制備方法與對(duì)比例1相同。
本發(fā)明的改性彩色瀝青混凝土實(shí)施例1-9和對(duì)比例1-2按照J(rèn)TG E-2011《公路工程瀝青及瀝青混凝土試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行高溫抗車轍試驗(yàn)、低溫抗裂試驗(yàn)和水穩(wěn)性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。
表2本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比例的改性彩色瀝青混凝土試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果
由表2的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可看出，本發(fā)明改性彩色瀝青混凝土的動(dòng)穩(wěn)定度、破壞應(yīng)變、殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂殘留強(qiáng)度比(實(shí)施例1-9)均高于對(duì)比例(1-2)，表明在混凝土組成相同或相似的情況下，采用偶聯(lián)劑對(duì)礦料表面進(jìn)行預(yù)處理得到的混凝土路用性能(高溫穩(wěn)定性、低溫性能和水穩(wěn)性等)優(yōu)于將偶聯(lián)劑先摻加于膠結(jié)料再與集料混合的方法。