本發明涉及路面工程材料，具體是一種半剛性瀝青路面材料及其制備方法。
背景技術：
：瀝青混凝土路面屬于柔性路面是我國高速公路和城市道路路面的主要結構形式，具有行車舒適性好、表面平整、噪音低、抗滑性能優異、同時在施工應用中機械化程度高，施工速度快，后期維修養護簡單等特點。然而，近年來隨著交通量和車輛荷載的快速增加，瀝青混凝土路面在車輛荷載反復作用下產生塑性變形而出現車轍、擁抱、推移等高溫性能和強度不足的病害現象日益嚴重，特別是在重載資源道路、城市道路的紅綠燈路口及評價道口處非常突出，嚴重影響了路面的行車安全和舒適性。水泥混凝土路面屬于剛性路面，盡管可以有效地解決瀝青混凝土路面普遍存在的因高溫穩定性和強度不足而出現的各種病害，但其本身也存在諸多難以克服的缺點，比如工程費用高、行車舒適度差、抗滑性能低、柔韌性不足易產生裂縫、伸縮縫設置復雜、養生期長且無法開放交通、易產生錯臺和唧泥破壞、維修困難等。為克服瀝青混凝土路面易出現因高溫穩定性和強度不足而產生的車轍、擁抱和推移等病害，利用水泥混凝土的強度高、穩定性好的優勢，產生了半剛性瀝青路面，即將大孔隙瀝青混合料(母體混合料)與水泥基灌漿材料(灌漿料)復合組成的新型路面材料。半剛性瀝青路面是一種剛柔并濟的高抗車轍型材料，且不需要設置接縫，已經被證明具有高承載能力，能夠解決路面車轍等高溫穩定性不足的病害。國內外常用的半剛性瀝青路面材料中，大孔隙瀝青混合料屬于柔性材料主要提供低溫抗裂性和疲勞耐久性，水泥基灌漿材料屬于剛性材料主要提供高溫抗車轍能力和強度。實踐證明，雖然傳統的半剛性瀝青路面材料在高溫穩定性和承載能力方面性能卓越，但由于其中的灌漿材料屬于水泥基材料，在水化反應時會釋放大量熱能，體積膨脹，在硬化后溫度降低而產生溫縮、干縮，由于水泥基和瀝青類兩種材料的溫縮、干縮系數差別巨大，這樣就容易導致兩種材料之間出現粘結力下降、裂縫出現，盡而降低路面的抗低溫開裂能力、耐久性和疲勞壽命。另外，大孔隙瀝青混合料要擁有足夠多、穩定的空隙，才能灌入足量而密實的漿體材料。然而傳統的大孔隙瀝青混合料采用聚合物改性瀝青作為膠結料，該膠結料不但成本高，而且高溫時粘度大，施工和易性差，施工能耗大。低溫時粘度小，一方面不能為大孔隙瀝青混合料提供足夠的粘結強度，造成施工過程中施工車輛和灌漿設備將其內部空隙進一步壓縮，導致灌漿困難，內部灌漿不密實，影響路面整體耐久性；另一方面粘度較低時，裹附在石料表面的聚合物改性瀝青膜非常薄，致使半剛性瀝青路面在抵抗低溫開裂、抵抗基層反射裂縫和疲勞開裂的能力大大降低。還有，為了保證半剛性瀝青路面具有足夠的力學強度和灌漿所需的流動性，往往添加大劑量的水泥材料和拌和水，增加了整個施工過程的成本和能耗。技術實現要素：針對現有半剛性瀝青材料存在的以上技術缺陷，本發明的目的是提供一種施工和易性好、高溫抗車轍能力和低溫抗開裂能力強、耐久性和疲勞壽命長、大孔隙瀝青混合料與灌漿料結合性好、溫縮與干縮裂縫小、節能環保、可實現固體廢棄物循環利用的高性價比半剛性瀝青路面材料。為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：本發明的半剛性瀝青路面材料，由大孔隙瀝青混合料和灌漿料組成，兩種成份的體積百分比為：大孔隙瀝青混合料為75％－85％、灌漿料為15％－25％；所述大孔隙瀝青混合料由礦料、填料、橡膠高粘改性瀝青按如下占大孔隙瀝青混合料的質量份數比混合而成：礦料為90-95份、填料為1-3份、橡膠高粘改性瀝青為2-5份；所述灌漿料由微細顆粒改性乳化瀝青、PC42.5復合硅酸鹽水泥、活性摻合料、砂、水、減水劑、鋁粉、膨脹劑、引氣劑、消泡劑、石灰巖礦粉按如下占灌漿料的質量份數比混合而成：所述礦料與填料的混合物級配范圍為31.5mm篩孔通過為100％、26.5mm篩孔通過率為(80-100)％、19mm篩孔通過率為(60-100)％、16mm篩孔通過率為(45-90)％、13.2mm篩孔通過率為(30-82)％、9.5mm篩孔通過率為(16-70)％、4.75mm篩孔通過率為(2-12)％、0.075mm篩孔通過率為(1-3)％。所述橡膠高粘改性瀝青由占總質量(70-85)％的重交70#瀝青、占總質量(10-25)％的廢舊輪胎膠粉、占總質量(4-6)％的改性穩定劑組成，總質量為100％。所述微細顆粒改性乳化瀝青為陽離子乳化瀝青，蒸發殘留物含量不小于60％，粒度分布為1-5μm；所述活性摻合料由粉煤灰、粒化高爐礦渣、含鋰尾礦、硅灰中的一種或多種組成；所述砂為河砂或機制砂，細度模數為1.4-2.2。大孔隙瀝青混合料中的連通孔隙率為大于25％、車轍試驗動穩定度(60℃、0.7MPa)不小于6000次/mm；所述灌漿料性能指標滿足：灌漿料溫度為(5-40)℃、流動度(18-26)s、工作時間不小于30min、28天抗折強度不小于3Mpa、28天抗壓強度不小于15Mpa、28天彈性模量為(7000-10000)Mpa、28天相對動彈模量不小于60％、抗疲勞性(28天)滿足10000次不斷裂。本發明還提供了上述的半剛性瀝青路面所用大孔隙瀝青混合料、灌漿料的制備方法。所述大孔隙瀝青混合料的制備方法依次包括以下步驟：1)制備橡膠高粘改性瀝青：步驟A，按質量百分比稱取占總質量(70-85)％加熱到180℃的重交70#瀝青；步驟B，將占總質量(10-25)％的廢舊輪胎膠粉添加到盛放步驟A所得產物的反應罐中攪拌；步驟C，將占總質量(4—6)％的改性穩定劑添加到步驟B所得產物中攪拌，并在1h內將反應罐的溫度升至220℃；步驟D，將步驟C所得產物持續攪拌3h后，降溫到170℃即得到成品橡膠高粘改性瀝青。2)制備礦料和填料的混合物：按質量份數稱取90-95份加熱到190℃的礦料、1-3份加熱到190℃的填料，將礦料和填料投放到190℃的拌和鍋中持續恒溫攪拌，混合物的級配應滿足表1要求。3)將質量份數為2-5份的成品橡膠高粘改性瀝青加入到礦料和填料的混合物中持續攪拌40s，即得到大孔隙瀝青混合料。所述灌漿料的制備方法依次包括以下步驟：1)按質量份數稱取灌漿料所需的各種原材料，其原材料組成和各組分的份數為：微細顆粒改性乳化瀝青10-25份，PC42.5復合硅酸鹽水泥15-25份，活性摻合料3-10份，砂20-30份，水5-15份，減水劑0.2-0.4份，鋁粉0.001-0.006份，膨脹劑1-3份，引氣劑0.2-0.4份，消泡劑0.2-1.5份，石灰巖礦粉10-25份。2)按照砂、活性摻合料、石灰巖礦粉、水、減水劑、鋁粉、膨脹劑、引氣劑、消泡劑的順序投放各種原材料，攪拌1.5min，加微細顆粒改性乳化瀝青再攪拌2-3min即可制成灌漿料。本發明同現有技術相比，具有以下優點和有益效果：在大孔隙率瀝青混合料中使用了橡膠高粘改性瀝青，該瀝青膠結料具有高溫粘度低，施工和易性好，能耗低；低溫粘度大，勁度高，綜合路用性能好，能夠保證大孔隙率瀝青混合料在灌漿過程或施工期間保持穩固的空隙率水平，為灌漿料的灌注創造了有利條件；灌漿料中使用一定量的瀝青基材料，大幅改善了傳統水泥基材料與大孔隙瀝青混合料之間的粘結力差的問題，使得灌漿料與大孔隙瀝青混合料的膨脹性趨于一致，降低了裂縫的出現，為半剛性瀝青路面提供了足夠的抗低溫開裂、耐久性和疲勞壽命；由于灌漿料中使用的大量活性填料，在水泥水化過程產生的堿性環境里可發生二次水化反應，產生強度極高的硅酸鹽水化物，其形成的后期強度遠遠高于單純使用水泥產生的強度，因此，在灌漿料強度一定的條件下，可大幅度降低水泥用量，減少了水化反應所產生的溫縮和干縮現象，提高了半剛性瀝青路面的綜合路用性能；水泥等高耗能材料使用量的降低、作為活性摻合料的礦物廢料的循環利用及廢舊輪胎膠粉的使用，減少了環境污染和排放。附圖說明具體實施方式下面結合實施例對本發明的技術方案作進一步說明：本發明實施例的半剛性瀝青路面材料由大孔隙瀝青混合料和灌漿料組成，所述大孔隙瀝青混合料中的連通孔隙率大于25％、車轍試驗動穩定度(60℃、0.7MPa)不小于6000次/mm，其原材料組成和各組分占原料總量的質量份數比如下：礦料為95份、填料為2.5份、橡膠高粘改性瀝青為2.5份。礦料可選用石灰巖、玄武巖、花崗巖、輝綠巖等，礦料性能指標應滿足《公路瀝青路面施工技術規范》(JTGF40-2004)的要求；填料可選用石灰巖礦粉或普通硅酸鹽水泥，其質量指標應滿足《公路瀝青路面施工技術規范》(JTGF40-2004)的要求；礦料與填料混合物的合成級配應滿足表1要求；表1橡膠高粘改性瀝青由占總質量80％的重交70#瀝青、占總質量15％的廢舊輪胎膠粉、占總質量5％的改性穩定劑組成。所述重交70#瀝青采用江蘇中油興能瀝青廠生產的瀝青，廢舊輪胎膠粉為焦作市弘瑞橡膠有限責任公司生產，改性穩定劑由江蘇天諾道路材料科技有限公司生產的高粘改性瀝青專用改性穩定劑TN-GN100型，礦料和填料由常州市溧陽上沛石料廠生產。其性能指標滿足表2要求；表2所述灌漿料技術指標應滿足表3要求，其原材料組成和各組分占原料總量的質量份數比如下：微細顆粒改性乳化瀝青10.5份、PC42.5復合硅酸鹽水泥21份、含鋰尾礦12份、河砂21.918份、水13份、減水劑0.28份、鋁粉0.002份、膨脹劑1.15份、引氣劑0.25份、石灰巖礦粉20份。表3微細顆粒改性乳化瀝青為陽離子乳化瀝青，蒸發殘留物含量不小于60％，粒度分布為1-5μm；水泥為PC42.5復合硅酸鹽水泥，主要性能指標應滿足國標要求；活性摻合料由粉煤灰、粒化高爐礦渣、含鋰尾礦、硅灰中的一種或多種組成，摻合料的技術指標如表4；表4砂為河砂或機制砂，細度模數為1.4-2.2，其他性能指標滿足TB10210-97標準；水為飲用水，PH≥7；減水劑為聚羥酸減水劑，主要性能應滿足GB8076的規定；鋁粉為鱗片狀鋁粉，主要性能應滿足GB/T2085.1-2007的規定；膨脹劑為硫鋁酸鈣類膨脹劑，主要性能應滿足GB23439-2009的規定；引氣劑為烷基芳烴磺酸類引氣劑，主要性能滿足GB8076-2008的規定；消泡劑為有機硅類消泡劑，主要性能應滿足GB/T26527-2011的規定；石灰石礦粉的性能指標應滿足《公路瀝青路面施工技術規范》(JTGF40-2004)的規定。實施例一本發明實施例的大孔隙瀝青混合料的制備方法依次包括以下步驟：1)大孔隙瀝青混合料制備：步驟A，按質量百分比稱取占總質量85％加熱到180℃的重交70#瀝青；步驟B，將占總質量10％的廢舊輪胎膠粉添加到盛放步驟A所得產物的反應罐中攪拌；C，將占總質量5％的改性穩定劑添加到步驟B所得產物中攪拌，并在1h內將反應罐的溫度升至220℃；步驟D，將步驟C所得產物持續攪拌3h后，降溫到170℃即得到成品橡膠高粘改性瀝青，其性能指標見表5；步驟E，將礦料與填料加熱到190℃，攪拌混合15s，混合物的合成級配見表6；步驟F，按占大孔隙瀝青混合料總質量百分比為2.5％的橡膠高粘改性瀝青投入到步驟E所得產物中，并攪拌40s，即得到大空隙率瀝青混合料，性能指標見表7。表5表6表7序號檢測項目單位檢測結果技術要求1連通空隙率％25.9≥252動穩定度(60℃，0.7MPa)次/mm7210.3≥60003馬歇爾穩定度KN11.4≥64馬歇爾殘留穩定度％92.6≥805凍融劈裂強度比％83.7≥802)制備灌漿料，灌漿料由微細顆粒改性乳化瀝青、PC42.5復合硅酸鹽水泥、含鋰尾礦、河砂、水、減水劑、鋁粉、膨脹劑、引氣劑、消泡劑、石灰巖礦粉混合而成，各組分質量份數為：微細顆粒改性乳化瀝青10.5份、PC42.5復合硅酸鹽水泥21份、含鋰尾礦12份、河砂21.918份、水13份、減水劑0.28份、鋁粉0.002份、膨脹劑1.15份、引氣劑0.25份、石灰巖礦粉20份。所述微細顆粒改性乳化瀝青由江蘇天諾道路材料科技有限公司生產，技術指標見表8；所述PC42.5復合硅酸鹽水泥采用“冀東牌”水泥，技術指標滿足國標要求；所述含鋰尾礦采由天齊鋰業股份有限公司生產，其性能指標見表9；表9所述河砂為常州溧陽上沛石料廠生產，細度模量為1.8，其他性能指標滿足TB10210-97標準要求；所述水為鎮江市大港自來水，PH為7.2；所述減水劑采用江蘇博特新材料有限公司生產的聚羧酸系高效減水劑JM-PCA(I)-A，主要性能滿足GB8076的規定；所述鋁粉由鄭州鵬飛冶金耐材有限公司生產的鱗片狀鋁粉，主要性能滿足GB/T2085.1-2007的規定；所述膨脹劑由北京德昌偉業建筑工程技術有限公司生產硫氯酸鈣膨脹劑，主要性能應滿足GB23439-2009的規定；所述引氣劑采用河南省道純化工技術有限公司生產的DC-3型烷基芳烴磺酸引氣劑，主要性能滿足GB8076-2008的規定；所述消泡劑由江蘇斯科特科技有限公司為粉末狀有機硅類消泡劑，主要性能滿足GB/T26527-2011的規定；所述石灰巖礦粉由常州市溧陽上沛石料廠生產，性能指標滿足《公路瀝青路面施工技術規范》(JTGF40-2004)的規定。上述一種應用于半剛性瀝青路面灌漿料的制備方法：將所有原材料按照質量百分比稱量好后，按照砂、活性摻合料、石灰巖礦粉、水、減水劑、鋁粉、膨脹劑、引氣劑、消泡劑的順序投放各種原材料，攪拌1.5min，加微細顆粒改性乳化瀝青再攪拌2-3min即可制成灌漿料，其性能指標見表10。表10實施例二本實施例與實施例1不同之處在于：一種半剛性瀝青路面所用大孔隙瀝青混合料是由是由橡膠高粘改性瀝青、礦料、填料組成，各組分占大孔隙瀝青混合料的總質量百分比為：橡膠高粘改性瀝青4.2％、礦料93％、填料2.8％，總質量為100％，礦料與填料混合物的合成級配見表11。其中橡膠高粘改性瀝青由重交70#瀝青、廢舊輪胎膠粉、改性穩定劑組成，各組成占橡膠高粘改性瀝青的總質量百分比為：重交70#瀝青78％、廢舊輪胎膠粉20％、改性穩定劑2％，其性能指標見表12。大孔隙瀝青混合料性能指標見表13。表11表12表13序號檢測項目單位檢測結果技術要求1連通空隙率％30≥252動穩定度(60℃，0.7MPa)次/mm7384.5≥60003馬歇爾穩定度KN13.4≥64馬歇爾殘留穩定度％90.7≥805凍融劈裂強度比％85.9≥80一種一種半剛性瀝青路面所用灌漿料是由微細顆粒改性乳化瀝青、PC42.5復合硅酸鹽水泥、粒化高爐礦渣、機制砂、水、減水劑、鋁粉、膨脹劑、引氣劑、消泡劑、石灰巖礦粉混合而成，各組分占灌漿料的總質量百分比為：微細顆粒改性乳化瀝青14.5％、PC42.5復合硅酸鹽水泥18％、粒化高爐礦渣3％、河砂29.376％、水9％、減水劑0.33％、鋁粉0.004％、膨脹劑2.41％、引氣劑0.38％、石灰巖礦粉23％。其中粒化高爐礦渣性能指標見表14，機制砂細度為2.1，灌漿料性能指標見表15。表14表15本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其他不同形式的變化。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉，本發明各原料的上下限取值以及區間都能實現本發明。當前第1頁1 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