一种改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料及其制备方法技术

本发明专利技术改开了提供一种改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料及其制备方法，该改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料包括以下原料：表面改性碳纤维、SBS改性沥青环氧胶结料、超细有机蒙脱土、非抗滑集料和抗滑集料；其中，SBS改性沥青环氧胶结料包含SBS改性沥青、环氧树脂与固化剂。该改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料的耐磨耗性能和抗滑性能好，可有效解决沥青路面抗滑性能衰变快及表处层耐久性差等技术难题，其制备方法简单，采用表面改性碳纤维，可促进碳纤维表面与沥青及环氧树脂组分的官能团键合，强化碳纤维与沥青基材料之间的界面性能，同时改善沥青路面抗滑表处层材料的抗磨耗性能与耐久性。

Modified carbon fiber reinforced asphalt pavement anti skid material and preparation method thereof

The invention provides a modified carbon fiber reinforced asphalt pavement anti-skid material and a preparation method. The modified carbon fiber reinforced asphalt pavement anti-skid material includes the following raw materials: surface modified carbon fiber, SBS modified asphalt epoxy binder, ultra-fine organic montmorillonite, non-skid aggregate and anti-skid aggregate; among them, SBS modified asphalt pavement anti-skid material. Bituminous epoxy binder consists of SBS modified asphalt, epoxy resin and curing agent. The modified carbon fiber reinforced asphalt pavement anti-skid material has good wear resistance and anti-skid performance. It can effectively solve the technical problems of fast deterioration of anti-skid performance of asphalt pavement and poor surface durability. Its preparation method is simple. The surface modified carbon fiber can promote the functional groups of carbon fiber surface, asphalt and epoxy resin components. Bonding strengthens the interface performance between carbon fibers and asphalt-based materials, and improves the wear resistance and durability of anti-skid surface materials of asphalt pavement.

【技术实现步骤摘要】
一种改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料及其制备方法
本专利技术涉及公路工程沥青路面
，具体涉及一种改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料及其制备方法。
技术介绍
随着我国经济快速、稳定发展，交通流量的急剧增加与行车速度的日益提高，虽然带来了明显的经济效益，但同时也导致交通事故不断发生，造成了严重的经济财产损失及人身伤亡。路面行车安全与路面抗滑性能、车速、轮胎类型、环境及驾驶行为等因素密切相关。其中，路面抗滑性能降低，轮胎附着力减小，如果此时车辆遇到突发情况而采取紧急制动，就会使得制动距离大于安全距离，从而不利于行车安全。尤其在雨雪气候条件下，沥青路面的抗滑性能会发生明显下降，汽车的驱动轮很容易打滑或空转，给行车安全带来极大的安全隐患。道路交通安全已被社会各界广为关注，提升路面抗滑性能是降低交通事故发生率，提高行车安全的有效手段之一。在某些特殊路段，如隧道、道路交叉口、桥面、长大纵坡、弯道和匝道等路面，道路抗滑性能更为重要。沥青路面作为我国应用最广泛的路面类型，其抗滑性能对雨雪气候环境较敏感，因此，研发沥青路面用高抗滑表处层材料对于提高行车安全具有重要的现实意义和工程价值。已公开的专利技术专利涉及抗滑薄层路面材料，主要采用金钢砂、陶瓷骨料、玄武岩、铝矾土、钢渣、石英砂、环氧树脂等材料。以抗滑细集料为载体，以环氧树脂及固化剂为胶黏材料，其本质上为涂层材料。在工程使用过程中，发现抗滑细集料与环氧树脂及固化剂形成的胶结层在使用初期抗滑效果非常好，但经过车辆荷载的反复作用，胶结层宏观纹理深度逐渐下降，细集料表面被磨光，环氧树脂固化后使得界面平整光滑，造成路面表层抗滑性能急剧下降，尤其在晚上行车，出现类似镜光反射，对行车安全带来极大的安全隐患。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料及其制备方法，该改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料的耐磨耗性能和抗滑性能好，可有效解决沥青路面抗滑性能衰变快及表处层耐久性差等技术难题，其制备方法简单，适用于工业化生产与应用。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。(一)一种改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料，包括以下原料：表面改性碳纤维、SBS改性沥青环氧胶结料、超细有机蒙脱土、非抗滑集料和抗滑集料；其中，所述SBS改性沥青环氧胶结料包含SBS改性沥青、环氧树脂与固化剂。优选的，所述表面改性碳纤维的直径为7-10μm，表面改性碳纤维的长度为5～10mm，表面改性碳纤维的密度为1.60-1.76g/cm3，表面改性碳纤维的拉伸强度为2.5-3.5GPa。优选的，所述原料的用量为：表面改性碳纤维0.1-0.3份、SBS改性沥青环氧胶结料5.0-6.5份、超细有机蒙脱土0.5-1.5份、非抗滑集料35-45份、抗滑集料55-65份。优选的，所述SBS改性沥青的质量占所述SBS改性沥青环氧胶结料质量的75-85％；所述环氧树脂与固化剂的质量比为6：4。进一步优选的，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。进一步优选的，所述固化剂为脂肪族多元胺。优选的，所述超细有机蒙脱土的粒度小于0.075mm，所述超细有机蒙脱土中蒙脱石含量为95％～98％。优选的，所述非抗滑集料包含4.75～9.50mm集料、2.36～4.75mm集料、1.18～2.36mm集料，0.60～1.18mm集料和0～0.60mm集料。优选的，所述非抗滑集料包含4.75～9.50mm集料12～15％、2.36～4.75mm集料18～22％、1.18～2.36mm集料20～25％，0.60～1.18mm集料20～24％和0～0.60mm集料20～25％。优选的，所述非抗滑集料包含石灰岩。优选的，所述抗滑集料包含玄武岩和烧结铝矾土。优选的，所述玄武岩和烧结铝矾土的质量比为2:1～1:2。优选的，所述玄武岩包含4.75～9.50mm集料和2.36～4.75mm集料；所述烧结铝矾土包含4.75～9.50mm集料和2.36～4.75mm集料。优选的，所述玄武岩包含4.75～9.50mm集料50％和2.36～4.75mm集料50％；所述烧结铝矾土包含4.75～9.50mm集料50％和2.36～4.75mm集料50％。(二)一种改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将非抗滑集料和抗滑集料加热至180～185℃并保持恒温，备用；将SBS改性沥青加热至160～170℃并保持恒温，备用；将环氧树脂和固化剂加热至40～50℃并保持恒温，备用；将表面改性碳纤维和超细有机蒙脱土加热至150～160℃并保持恒温，备用；步骤2，将所述环氧树脂和固化剂加入所述SBS改性沥青中，搅拌，得SBS改性沥青环氧胶结料；步骤3，将所述超细有机蒙脱土加入至所述SBS改性沥青环氧胶结料中，搅拌，得有机蒙脱土环氧沥青胶结料，备用；步骤4，将所述非抗滑集料、抗滑集料和表面改性碳纤维加入搅拌锅中，拌合，得拌合料；步骤5，向所述拌合料中加入所述有机蒙脱土环氧沥青胶结料中，继续拌合，即得。优选的，步骤2中，所述搅拌的温度为160～170℃，搅拌的时间为2-3min。优选的，步骤3中，所述搅拌的温度160～170℃，搅拌的时间为2-3min。优选的，步骤4中，所述拌合的温度为180～185℃，拌合的时间为90-120s。优选的，步骤5中，所述继续拌合的时间为120-180s。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1)从表处层组成集料方面，选用抗滑集料和非抗滑集料组合，因两者的硬度、抗磨耗、抗磨光性能存在较大差异，在同等的轮胎荷载反复作用下，两者的磨耗率、磨光值变化值不一致，致使表层集料不因磨耗、磨光而降低其宏观纹理构造深度，确保抗滑表处层在使用过程中保持良好的宏观纹理构造深度和纹理结构，这对表处层抗滑性能非常有利。而现有的表处抗滑层一般均采用抗滑集料，尽管在使用初期抗滑性能非常好，但随着使用时间的延长，表层易趋同磨光，导致表层宏观纹理构造深度大幅减小，抗滑性能急剧下降，抗滑集料硬度越大，摩擦系数降低越明显，基于此，为本专利技术选用抗滑集料和非抗滑集料组合的重要理由。2)针对抗滑表处层易磨耗造成耐久性不足的技术难题，从两个方面着手解决，一方面，选用高强度碳纤维，改善沥青胶结料与集料的联结性能，提升抗滑表处层整体的结构强度；另一方面，胶结料选用SBS改性沥青、环氧树脂及固化剂，SBS改性沥青为软相，环氧树脂与固化剂反应后形成的网络骨架，为硬相，软相与硬相相互穿插、相互锁结，提高了胶结料的粘结强度。并且，在轮胎-表处层之间接触应力的作用下，软相与硬相受力的不均匀性致使表处层摩擦系数增大，有利于抗滑性能的改善。因此，表处层粘结料组分不能太单一，选用多相复合粘结材料为宜。3)在环氧沥青胶结料中添加超细有机蒙脱土，有两个有益效果：第一，提高了表处层沥青胶结料的抗热、氧、光老化性能；第二，增强了表处层沥青胶结料与集料的粘附性，降低SBS改性沥青的温度敏感性，提升了SBS改性沥青及混合物的高温稳定性及综合力学性能。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例1一种改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料，包括以下原料：表面改性碳纤维42.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料，其特征在于，包括以下原料：表面改性碳纤维、SBS改性沥青环氧胶结料、超细有机蒙脱土、非抗滑集料和抗滑集料；其中，所述SBS改性沥青环氧胶结料包含SBS改性沥青、环氧树脂与固化剂。

【技术特征摘要】
1.一种改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料，其特征在于，包括以下原料：表面改性碳纤维、SBS改性沥青环氧胶结料、超细有机蒙脱土、非抗滑集料和抗滑集料；其中，所述SBS改性沥青环氧胶结料包含SBS改性沥青、环氧树脂与固化剂。2.根据权利要求1所述的改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料，其特征在于，所述表面改性碳纤维的直径为7-10μm，表面改性碳纤维的长度为5～10mm，表面改性碳纤维的密度为1.60-1.76g/cm3，表面改性碳纤维的拉伸强度为2.5-3.5GPa。3.根据权利要求1所述的改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料，其特征在于，所述原料的用量为：表面改性碳纤维0.1-0.3份、SBS改性沥青环氧胶结料5.0-6.5份、超细有机蒙脱土0.5-1.5份、非抗滑集料35-45份、抗滑集料55-65份。4.根据权利要求3所述的改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料，其特征在于，所述SBS改性沥青的质量占所述SBS改性沥青环氧胶结料质量的75-85％；所述环氧树脂与固化剂的质量比为6：4。5.根据权利要求1所述的改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料，其特征在于，所述非抗滑集料包含4.75～9.50mm集料、2.36～4.75mm集料、1.18～2.36mm集料，0.60～1.18mm集料和0～0.60mm集料。6.根据权利要求5所述的改性碳纤维增强沥青路面抗滑材料，其特征在于，所述非抗滑集料包含4.75～9.50mm集料15～20％、2.36～4.75mm集料20～26％、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祖仲，陈华鑫，王英明，熊剑平，赵泽鹏，张学磊，法春光，余亦晓，门昌朋，黄常聪，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61