一种交通路面用相变调温沥青复合材料及其制备方法技术

一种交通路面用相变调温沥青复合材料及其制备方法,该复合材料由集料、基础沥青、复合相变材料、沥青改性料、稳定剂、抗氧化剂制成，沥青改性料由聚乙烯或聚丙烯废料、废旧轮胎粉和介质粉组成，复合相变材料由金属粉和陶瓷基相变材料组成，金属粉由镍粉和铜粉混合而成；所述的陶瓷基相变材料由支撑材料和癸酸制成，支撑材料由高岭土、蒙脱石粘土、锆英石、堇青石细粉、氧化镁微粉和改性纳米二氧化钛、碳化硅细粉、碳酸氢钠和碳酸钙烧结而成。本发明专利技术的陶瓷基相变材料可以在其表面包裹一层EVA树脂，进一步减小相变材料固‑液转化过程中泄漏问题，提高陶瓷基相变材料的稳定性，进而提高沥青复合材料的相变调温的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交通路面材料领域，具体的说是一种交通路面用相变调温沥青复合材料及其制备方法。技术背景交通运输事业在我国经济的快速发展中扮演着重要角色，沥青路面以其平整度高、舒适性好、噪音低等优点被广泛应用于公路、城市道路以及机场等交通设施的建设中，据统计我国现有道路中沥青路面约占50%，其中在建、重建或大中修的高速公路中90%以上采用了沥青路面。沥青是一种典型的粘弹性材料，决定了沥青路面性能易受荷载与温度的影响。同时，沥青又是一种吸热材料，对太阳热辐射的吸收率高达0.8-0.95，导致夏季沥青路面温度远高于气温。路面高温是产生车辙的最直接诱因，同时路面受到高温炙烤，会降低司乘人员的舒适度，并易引发车辆爆胎甚至自燃，造成严重交通事故。利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用，同时利用其相变时温度近似恒定的特性，可以实现体系温度的控制。将相变材料应用到沥青交通路面材料已有相关文献和专利，如中国专利CN200810048628.3“一种相变沥青路面材料的制备方法”提出了由相变材料、促凝剂、支撑材料、偶联剂以及集料、填料、纤维与沥青制备相变沥青路面材料，其特征是将相变材料加入到沥青中制备相变改性沥青，并将这种相变改性沥青用于热拌沥青混合料中制备相变路面材料，但该相变路面材料高温稳定性不好。中国专利CN201110042023.5“自调温冷拌沥青混凝土及其制备方法”提出了将复合相变材料加入到基于微表处技术的冷拌沥青混合料中，采用冷拌方式有效避免高温拌合条件下复合相变材料的泄漏，制备的混凝土能有效降低路面温度。但这些技术方案与本专利技术的所采用的技术路线不同。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种交通路面用相变调温沥青复合材料及其制备方法，通过该方法制作的相变调温沥青复合材料具有性能优良调温作用明显，且该制备方法操作简单，对设备要求低，环境友好。本专利技术为实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种交通路面用相变调温沥青复合材料，由集料、基础沥青、复合相变材料、沥青改性料、稳定剂和抗氧化剂制成，按重量比，集料占70-75份、基础沥青占7-10份、复合相变材料占8-15份、沥青改性料占5-8份、稳定剂占0.5-1份、抗氧化剂占0.5-1份；所述的集料由重量比2-2.5:1的粗料和细料组成，沥青改性料由重量比为15:5-3:2的聚乙烯或聚丙烯废料、废旧轮胎粉和介质粉组成，所述的介质粉是由浆状废弃硅藻泥经烘干、粉碎后与浆状废弃硅藻土重量2倍的氢氧化钠固体混合并在40-50oC下加热制成；复合相变材料由重量比1:2-3的金属粉和陶瓷基相变材料组成，所述的金属粉由粒径为0.5mm-2mm、质量比为3:4的镍粉和铜粉混合而成；所述的陶瓷基相变材料由质量比为3：1的支撑材料和癸酸制成，其中支撑材料由35-37份高岭土、15-18份蒙脱石粘土、18-20份锆英石、4-5份细度不超过45微米的堇青石细粉、5-7份细度不超过5微米的氧化镁微粉和3-4份的改性纳米二氧化钛、7-9份细度不超过30微米的碳化硅细粉、1-2份的碳酸氢钠和2-3份的碳酸钙烧结而成；所述改性纳米二氧化钛为市售纳米二氧化钛与其重量3-4%的表面处理剂混合得到，所述表面处理剂由氢氧化钡、氯化钠和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成。所述的沥青改性料，首先将聚乙烯或聚丙烯废料熔融，然后将其与废旧轮胎粉和介质粉加热混合均匀，加热温度120-140oC，冷却至室温后，再经过液氮快速冷却，粉碎成的复合粉体。所述的支撑材料还加入有0.5-0.8份改性陶土，所述的改性陶土由质量比为8-5:1的陶土和KCl混合而成。所述的支撑材料还含有0.3-0.5份的高锰酸钾。所述的金属粉还加入有0.2-0.4份粒径为0.5mm的钒粉。所述的复合相变材料中还加入有5-6份改性玻璃纤维，所述改性玻璃纤维为长度3mm-5mm市售玻璃纤维与KH570、钛酸酯偶联剂、硼酸铝晶须按照重量比100:3:2:8-10混合而成。上述交通路面用相变调温沥青复合材料的制备方法，首先按照上述要求选取各原料并对原料进行处理，然后制备陶瓷基相变材料，最后将陶瓷基相变材料与其他原料混合制得产品，所述对原料进行处理是指市售纳米二氧化钛与其重量3-4%的表面处理剂混合得到，所述表面处理剂由氢氧化钡、碳酸氢钠和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成。所述的陶瓷基相变材料的制备，首先制备支撑材料，按照上述要求的比例，将高岭土、蒙脱石粘土、锆英石细粉、堇青石细粉、氧化镁微粉和改性纳米二氧化钛、碳化硅细粉、碳酸氢钠和碳酸钙加入反应炉中烧结，烧结过程分为低温段、中温段和氧化烧结段三部分，低温段：炉温从常温在6h均匀升至420℃，保持1-2h，炉内含氧量不高于4%，搅拌速度为50转/min；中温段：炉温从420℃在4h均匀升至1050℃，保持2h，炉内含氧量不低于45%，搅拌速度为50转/min；氧化烧结段：炉温从1050℃在2h均匀升至1450℃，保持3h，炉内含氧量不低于45%，搅拌速度为50转/min；然后将制备的支撑材料均匀地覆盖于癸酸表面，抽真空1h，真空度为0.1MPa，然后在相同的真空条件下，将容器置于60-70℃的水浴中，超声、浸透1h后卸去真空,再在常压相同水浴条件下自然浸透8h，自然冷却后得陶瓷基相变材料。按上述要求将基础沥青加热至熔融状态，然后加入沥青改性料和复合相变材料，搅拌15-20min，混合均匀，升温至185℃-200℃，再依次加入集料、稳定剂、抗氧化剂，搅拌30-60min，混合均匀，制得相变调温沥青复合材料。本专利技术中所述的粗料为粒径为8-12mm的煤矸石和玄武岩碎块；所述的细料为粒径为镍渣和铸造废砂；所述的基础沥青为道路石油沥青、煤沥青、SBS改性沥青或者SBR改性沥青其中的一种。本专利技术中，以烧制陶瓷的常规原料高岭土、蒙脱石粘土和锆英石作为主料，以碳化硅细粉、堇青石细粉、改性纳米二氧化钛、碳酸氢钠和碳酸钙为辅料，既可确保烧成后的陶瓷颗粒中含有一些开放型气孔（或称开口气孔），而且也不会影响其强度；碳化硅在高温氧化气氛中容易发生氧化反应：SiC+2O2→CO2+SiO2，该反应开始温度较高，1000℃开始明显氧化，颗粒越细，则氧化速度越快，反应产物CO2的逸出会使陶瓷坯形成气孔通道，而反应产物SiO2具有较高活性，与氧化镁反应在陶瓷内形成增强体，提高陶瓷强度；碳酸钙高温反应生成二氧化碳，碳酸氢钠高温生成水蒸气会进一步提高气孔通道的密度，而生成的氧化钙和碳酸钠，由于其熔点高，所以高温下弥散在整个体系内，当这些颗粒进入到气孔内及气孔边缘时，会增加陶瓷表面及气孔的面积，从而有利于癸酸进入气孔通道中，并且提高癸酸与气孔通道的粘附力。本专利技术利用聚乙烯或聚丙烯废料、废旧轮胎粉和介质粉制成的沥青改性剂对沥青进行改性，从而生成耐高温、粘性大的改性沥青，改性后的沥青与复合相变材料形成的胶结料的粘结力大大提高，并且也提高了对集料的附着能力，使得改性后的沥青与本专利技术制成的集料能更紧密的结合，提高了沥青混合料的抗拉强度和抗车辙性，使之不易开裂，提高其使用寿命。再者，介质粉是由浆状废弃硅藻泥与氢氧化钠混合而成，硅藻泥受热时结构中的Si-OH得以活化，活化的Si-OH在利用强碱处理时负电性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交通路面用相变调温沥青复合材料，其中特征在于：由集料、基础沥青、复合相变材料、沥青改性料、稳定剂和抗氧化剂制成，按重量比，集料占70‑75份、基础沥青占7‑10份、复合相变材料占8‑15份、沥青改性料占5‑8份、稳定剂占0.5‑1份、抗氧化剂占0.5‑1份；所述的集料由重量比2‑2.5:1的粗料和细料组成，沥青改性料由重量比为15:5‑3:2的聚乙烯或聚丙烯废料、废旧轮胎粉和介质粉组成，所述的介质粉是由浆状废弃硅藻泥经烘干、粉碎后与浆状废弃硅藻土重量2倍的氢氧化钠固体混合并在40‑50oC下加热制成；复合相变材料由重量比1:2‑3的金属粉和陶瓷基相变材料组成，所述的金属粉由粒径为0.5mm‑2mm、质量比为3:4的镍粉和铜粉混合而成；所述的陶瓷基相变材料由质量比为3：1的支撑材料和癸酸制成，其中按重量比，支撑材料由35‑37份高岭土、15‑18份蒙脱石粘土、18‑20份锆英石、4‑5份细度不超过45微米的堇青石细粉、5‑7份细度不超过5微米的氧化镁微粉和3‑4份的改性纳米二氧化钛、7‑9份细度不超过30微米的碳化硅细粉、1‑2份的碳酸氢钠和2‑3份的碳酸钙烧结而成；所述改性纳米二氧化钛为市售纳米二氧化钛与其重量3‑4%的表面处理剂混合得到，所述表面处理剂由氢氧化钡、氯化钠和KH550按照重量比3‑4:1‑2:30的比例混合而成。...

【技术特征摘要】
1.一种交通路面用相变调温沥青复合材料，其中特征在于：由集料、基础沥青、复合相变材料、沥青改性料、稳定剂和抗氧化剂制成，按重量比，集料占70-75份、基础沥青占7-10份、复合相变材料占8-15份、沥青改性料占5-8份、稳定剂占0.5-1份、抗氧化剂占0.5-1份；所述的集料由重量比2-2.5:1的粗料和细料组成，沥青改性料由重量比为15:5-3:2的聚乙烯或聚丙烯废料、废旧轮胎粉和介质粉组成，所述的介质粉是由浆状废弃硅藻泥经烘干、粉碎后与浆状废弃硅藻土重量2倍的氢氧化钠固体混合并在40-50oC下加热制成；复合相变材料由重量比1:2-3的金属粉和陶瓷基相变材料组成，所述的金属粉由粒径为0.5mm-2mm、质量比为3:4的镍粉和铜粉混合而成；所述的陶瓷基相变材料由质量比为3：1的支撑材料和癸酸制成，其中按重量比，支撑材料由35-37份高岭土、15-18份蒙脱石粘土、18-20份锆英石、4-5份细度不超过45微米的堇青石细粉、5-7份细度不超过5微米的氧化镁微粉和3-4份的改性纳米二氧化钛、7-9份细度不超过30微米的碳化硅细粉、1-2份的碳酸氢钠和2-3份的碳酸钙烧结而成；所述改性纳米二氧化钛为市售纳米二氧化钛与其重量3-4%的表面处理剂混合得到，所述表面处理剂由氢氧化钡、氯化钠和KH550按照重量比3-4:1-2:30的比例混合而成。2.根据权利要求1所述的一种交通路面用相变调温沥青复合材料，其特征在于：所述的沥青改性料，首先将聚乙烯或聚丙烯废料熔融，然后将其与废旧轮胎粉和介质粉加热混合均匀，加热温度120-140oC，冷却至室温后，再经过液氮快速冷却，粉碎成的复合粉体。3.根据权利要求1所述的一种交通路面用相变调温沥青复合材料，其特征在于：所述的支撑材料还加入有0.5-0.8份改性陶土，所述的改性陶土由质量比为8-5:1的陶土和KCl混合而成。4.根据权利要求1所述的一种交通路面用相变调温沥青复合材料，其特征在于：所述的支撑材料还含有0.3-0.5份的高锰酸钾。5.根据权利要求1所述的一种交通路面用相变调温沥青复合材料，其特征在于：所述的金属粉还加入有0.2-0.4份粒径为0.5m...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽丽，李强，杨彦奇，郝会霞，
申请(专利权)人：王丽丽，
类型：发明
国别省市：河南;41