一种形状记忆沥青路面材料及自愈合型沥青路面结构制造技术

一种形状记忆沥青路面材料及自愈合型沥青路面结构，按质量份数计，包括1～9份形状记忆环氧树脂颗粒、3～7份沥青、74～90份集料以及1～10份填料，其中，集料的级配是SMA‑13或SMA‑16，集料的粒径是不大于16mm或不大于19mm；填料是机制砂；沥青是SBR改性沥青。本发明专利技术上面层采用的混合料级配组成为SMA型，使得有形状记忆沥青路面材料成型的自愈合型沥青路面结构的抗车辙性能大大提升，通过将0.5mm～2mm粒径的形状记忆环氧树脂颗粒掺加到沥青路面上面层混合料中，在保证沥青抗车辙能力的同时，实现对沥青路面自愈合性能的提升作用，减少塑形变形的累积。

【技术实现步骤摘要】
一种形状记忆沥青路面材料及自愈合型沥青路面结构
本专利技术属于道路工程领域，具体涉及一种形状记忆沥青路面材料及自愈合型沥青路面结构。
技术介绍
沥青路面以其优良的路用性能被广泛应用于城市道路和高速公路，是我国高等级公路主要的路面结构形式。沥青混合料为沥青路面面层材料，直接与外界环境接触。沥青混合料是一种温度敏感性材料，其力学行为和使用性能受温度影响较大，尤其在持续高、低温及快速降温作用下，沥青路面会产车辙、拥包、推挤等热稳性病害、低温开裂及温度裂缝等，在低温雨雪冰冻气候下，路面产生凝冰结霜现象，严重影响沥青路面正常使用以及使用寿命，同时也严重影响公路交通安全，降低公路运输生产效率。车辙是压密变形与剪切变形的产物，高温与重交通荷载是车辙的主要外部诱导因素。当车辆荷载在高温环境下作用在沥青路面时，沥青混合料发生变形，尽管沥青混合料本身具有变形自愈合能力，但在荷载消失之后其变形仍无法完全愈合，不可回复的变形残留在沥青混合料中并随着车辆荷载的反复作用而不断累积，最终形成车辙。低温开裂则是沥青路面在快速降温和持续低温环境下，沥青混合料产生体积收缩变形，导致面层承受温度应力作用，最终导致沥青面层出现裂缝。上述两种病害的产生与发展对沥青路面的服役性能都有明显影响，并缩短沥青路面的使用寿命。因此，沥青路面高温车辙与低温开裂是国内外沥青路面技术发展中长期研究而尚未根本解决的主要难题之一。已有研究表明，沥青混合料的原材料及其性质、矿料级配组成、混合料成型结构等是沥青路面高温车辙与低温开裂的主要内部影响因素，环境温度与车辆荷载是主要外部影响因素。国内外研究学者基于提高沥青混合料的高温稳定性与低温抗裂性已开展了长期研究与实践，采取沥青改性、添加外掺剂、改进矿料级配组成、优化混合料配合比、加强施工质量管理等措施，显著提高了沥青混合料应对环境温度变化的能力，明显减轻了沥青路面高温车辙与低温开裂病害及其不利影响。但受沥青混合料黏弹塑性材料属性的限制，沥青混合料在重复行车荷载和环境温度变化综合作用下无法避免塑性变形的累积和收缩变形的产生，采取各种技术措施后的沥青混合料抗变形能力不足以抵抗变形的产生与累积，而沥青混合料自身的形变回复与自愈合能力有限，导致沥青路面高温车辙与低温开裂仍未得到根本解决。由于沥青路面高温车辙与低温开裂的根源是沥青混合料的形变问题，为此，需要从提高沥青混合料形变回复能力出发探索新的思路与方法，通过提高沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性来减小沥青混合料的变形，利用沥青混合料的变形自愈合能力和形变回复性能的提高来减缓变形的累积。形状记忆聚合物，又称为形状记忆高分子，是指具有初始形状的制品在一定的条件下改变其初始条件并固定后，通过外界条件的刺激又可回复其初始形状的高分子材料。将形状记忆沥青路面材料应用于路面结构时，在收到行车荷载和外界环境因素的影响时，其路面结构体系的力学性能和使用性能发生较大的变化。如何利用新型路面材料的特点，在保证路面结构整体承载力的前提下，将它们合理组合解决车辙问题是需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有良好的路用性能与形状记忆性能的形状记忆沥青路面材料及自愈合型沥青路面结构，该形状记忆沥青路面材料以及自愈合型沥青路面结构能够实时减少塑形变形的累积，减缓车辙的出现，进而延长沥青路面的使用寿命。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种形状记忆环氧树脂颗粒，按质量份数计，由以下原料制得：一种制备形状记忆环氧树脂颗粒的方法，包括以下步骤：1)按质量份数计，称取双酚A型环氧树脂20～60份，聚乙烯醇缩丁醛5～25份，乙二胺1～20份，硬脂酰乳酸钠3～10份以及水15～30份；将双酚F型环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛、乙二胺以及硬脂酰乳酸钠混合后进行乳化、固化反应，形成形状记忆环氧树脂乳液；2)向步骤1)得到的形状记忆环氧树脂乳液中加入水，搅拌均匀后，在80～120℃下固化成型，冷却后形成形状记忆环氧树脂颗粒。本专利技术进一步的改进在于，步骤1)中固化反应的温度为70℃，时间为3h。本专利技术进一步的改进在于，所述形状记忆环氧树脂颗粒的粒径为0.5mm～2mm。一种形状记忆环氧树脂颗粒的形状记忆沥青路面材料，按质量份数计，包括1～9份形状记忆环氧树脂颗粒、3～7份沥青、74～90份集料以及1～10份填料，其中，集料的级配是SMA-13或SMA-16，集料的粒径是不大于16mm或不大于19mm；填料是机制砂；沥青是SBR改性沥青。一种自愈合型沥青路面结构，包括自上而下依次铺设在垫层上的上面层、中面层、下面层以及基层；其中，上面层是由形状记忆沥青路面材料制备而成；中面层是改性沥青路面层，中面层是级配为公称最大粒径16mm的改性沥青混合料层；下面层是沥青稳定碎石混合料层。本专利技术进一步的改进在于，自愈合型沥青路面结构上面层的厚度为25～35mm。本专利技术进一步的改进在于，中面层的厚度为40mm，20℃抗压回弹模量为5000～9000Mpa。本专利技术进一步的改进在于，下面层是级配为公称最大粒径为30mm的沥青稳定碎石ATB-30层；下面层厚度为50mm。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)形状记忆沥青路面材料按质量份数计，包括1～9份形状记忆环氧树脂颗粒、3～7份沥青、74～90份集料以及1～10份填料，即采用形状记忆环氧树脂颗粒替代上面层混合料中0～2.36mm粒径范围内的集料，即采用这在一定程度上影响了上面层混合料的结构组成，因此上面层混合料级配一定要有足够的空隙供形状记忆环氧树脂颗粒发挥形状记忆功能。本专利技术上面层采用的混合料级配组成为SMA型，使得有形状记忆沥青路面材料成型的自愈合型沥青路面结构的抗车辙性能大大提升，测试过程是根据相关的《规范》确定的，测试结果表明自愈合型沥青路面结构的抗车辙性能较普通沥青路面结构增加40％。(2)本专利技术通过形状记忆环氧树脂颗粒成分的改进，提高了传统形状记忆环氧树脂颗粒的玻璃化转变温度，使得形状记忆环氧树脂颗粒在高温下具有较大的强度。通过将0.5mm～2mm粒径范围内的形状记忆环氧树脂颗粒掺加到沥青路面上面层混合料中，在保证沥青抗车辙能力的同时，实现对沥青路面自愈合性能的提升作用，减少塑形变形的累积。实验表明该形状记忆沥青路面材料对沥青路面的自愈合功能具有50％的提升。附图说明图1为本专利技术所提供的自愈合型沥青路面结构的结构示意图；图中：1-上面层；2-中面层；3-下面层；4-基层；5-垫层。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明，但是本专利技术不仅限于下述的实施方式。本专利技术的形状记忆环氧树脂颗粒，按质量份数计，由以下原料制得：制备上述形状记忆环氧树脂颗粒的方法，包括以下步骤：1)按质量份数计，称取双酚A型环氧树脂20～60份，聚乙烯醇缩丁醛5～25份，乙二胺1～20份，硬脂酰乳酸钠3～10份以及水15～30份；将双酚F型环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛、乙二胺以及硬脂酰乳酸钠混合后进行乳化、固化反应(70℃下固化3h)，形成形状记忆环氧树脂乳液；2)向步骤1)得到的形状记忆环氧树脂乳液中加入水，搅拌均匀后，在80～120℃下固化成型，冷却后形成粒径为0.5mm～2mm的形状记忆环氧树脂颗粒。一种基于上述形状记忆环氧树脂颗粒的形状记忆沥青路面材料，按质量份本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形状记忆环氧树脂颗粒，其特征在于：按质量份数计，由以下原料制得：

【技术特征摘要】
1.一种形状记忆环氧树脂颗粒，其特征在于：按质量份数计，由以下原料制得：2.一种制备形状记忆环氧树脂颗粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)按质量份数计，称取双酚A型环氧树脂20～60份，聚乙烯醇缩丁醛5～25份，乙二胺1～20份，硬脂酰乳酸钠3～10份以及水15～30份；将双酚F型环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛、乙二胺以及硬脂酰乳酸钠混合后进行乳化、固化反应，形成形状记忆环氧树脂乳液；2)向步骤1)得到的形状记忆环氧树脂乳液中加入水，搅拌均匀后，在80～120℃下固化成型，冷却后形成形状记忆环氧树脂颗粒。3.根据权利要求2所述的一种制备形状记忆环氧树脂颗粒的方法，其特征在于，步骤1)中固化反应的温度为70℃，时间为3h。4.根据权利要求2所述的一种制备形状记忆环氧树脂颗粒的方法，其特征在于，所述形状记忆环氧树脂颗粒的粒径为0.5mm～2mm。5.一种基于权利要求2-4中任意一项所述的形状记忆环氧树脂颗粒的形状记忆沥青路面材料，其特征在于，按质量份数计，包括1～9份形...

【专利技术属性】
技术研发人员：周雪艳，马骉，袁阳光，李宁，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61