[发明专利]一种抗裂型胶粉水泥稳定碎石混合料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于路面材料领域，特别是一种抗裂型胶粉水泥稳定碎石混合料及其制备 方法。

背景技术

基于水泥稳定碎石混合料承载能力强、刚度大、板体性好、施工工艺简单易控以 及良好的温湿稳定性等优点，绝大多数已建或在建工程均采用水泥稳定碎石基层沥青 路面结构形式。在大量的应用过程中发现，尽管传统的水泥稳定碎石混合料作为沥青 路面基层具有很多优点，但同时也存在着难以解决的问题，其中最突出的问题就是其 开裂所引起的沥青路面的早期损害问题。室内试验和大量实体工程应用显示，无论是 何种类型的水泥稳定碎石结构层、无论是采用何种成型设计方法、无论是如何严格控 制施工质量、无论是在何种气候环境条件下，都不可避免地会产生开裂现象。而这种 开裂现象，不仅使得沥青面层出现反射裂缝，同时也将使路表下渗雨水逐步渗入路基 结构层且难以排出，直接导致路面承载能力大幅度降低，而且在行车荷载及温度环境 的复杂作用下，裂缝会急剧扩展，从而成为水泥稳定碎石应用于路面基层的致命缺陷。

而开裂现象主要源于水泥稳定碎石自身无法克服的温缩和干缩问题。传统的水泥 稳定碎石混合料是指在松散的集料中掺入适量的水泥和水，经拌和、压实和养生之后 得到的一种无机结合料加固稳定材料。从材料特性来讲，水泥稳定碎石混合料主要依 靠水化作用形成强度，而且环境温度和湿度对强度形成有较大的影响，在拌和及成型 过程中，外界环境及混合料内部含水量的变化会引起材料宏观体积的收缩变化，当这 种收缩应变超过材料自身所能承受的最大拉应变后，就会产生开裂。从层位结构来讲， 假定沥青面层和水泥稳定碎石结构层之间是连续层间体系，作为路面基层的水泥稳定 碎石主要承受弯拉应力，而材料自身板体性好、刚度较大而抗拉强度太低，使得其对 交通荷载特别敏感，且难以承受重载交通所产生的弯拉应力以及重复交通荷载作用下 产生的弯拉疲劳应力，从而在使用过程中不可避免地会产生开裂现象。

针对上述问题，为充分利用水泥稳定碎石承载能力强、板体性好(扩散应力能力 强)、稳定性好、施工工艺简单易控且造价较低等优点，并尽可能减少其干缩及温缩 现象造成的开裂问题，我国道路科技工作者希望通过采取一定的措施在保证水泥稳定 碎石原有技术优点的基础上适当地降低材料刚度，提高材料柔性，以增加其抗变形能 力，更好地适应环境温度和湿度的变化，减少或阻止其产生开裂，从而提高路面使用 性能并延长寿命。

废旧轮胎是由橡胶、炭黑、软化剂、硫化剂等多种材料组成的含交联结构的材料， 主要化学成分为天然橡胶和丁苯橡胶，具有高弹性和高韧性的特点，有很强的弹性恢 复能力，由其加工制成的橡胶粉具有天然橡胶的弹性和再交联特性，分子呈三维空间 网络结构，富有弹性而不具有粘性和可塑性，在较大的温度范围内均能够维持较好的 柔韧性。

废旧汽车轮胎属于固体废弃物，资源丰富且价格低廉，从理论上来讲，将废胎胶 粉应用于水泥稳定碎石材料，不仅能够有效利用废物、变废为宝、节约资源，减少黑 色污染，而且能够充分发挥废胎胶粉和传统水泥稳定碎石各自的技术特性，减小水泥 稳定碎石的收缩开裂性，显著改善其柔韧性和抗变形能力，从而提高路面使用性能及 寿命。

总之，该技术以废胎胶粉作为改性材料，在保留传统水泥稳定碎石混合料技术优 势的前提下，通过掺加适量的废胎胶粉来改善原有材料的刚度，增加其柔韧性和抗变 形能力以降低对重载交通荷载的敏感性，从根本上减缓或者阻止半刚性材料的开裂， 将显著提高水泥稳定碎石结构层的使用性能和寿命，具有明显的经济、社会及环境效 益，应用前景广阔。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗裂型胶粉水泥稳定碎石混合 料及其制备方法，其可有效降低重载车辆和大流量交通负荷对沥青路面的损害，有效 延长沥青路面使用寿命。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种抗裂型胶粉水泥稳定碎石混合料，其特征在于：包括以下重量份数比的组份：

所述路用废轮胎胶粉颗粒粒径为425μm～250μm，即40目～60目。

所述路用废轮胎胶粉颗粒符合：加热减量≤1.0％；灰分≤15％；铁含量≤0.1％； 纤维含量≤0.5％；丙酮抽出物≤15％；炭黑含量≥26％；橡胶烃含量≥46％；拉伸强 度≥6.5MPa；拉断伸长率≥220％。

所述级配碎石混合料具有如下级配范围：