一种复合相变储热沥青路面材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合相变储热沥青路面材料及其制备方法，属于功能性路面材料技术领域。本发明专利技术通过氨水沉积出硅凝胶，并用液氮冻结，利用水相向固相转变过程中的膨胀，促使硅凝胶孔隙扩展，再在冷冻环境下干燥，通过固相水升华进一步扩展硅凝胶，制得具有空间网状结构的膨胀硅凝胶，再利用膨胀硅凝胶的毛细管力将十四烷作为相变储热材料吸附在孔隙中密实凝胶，使其达到相变温度仍能保持稳定的形状而不泄漏，从而获得以十四烷为相变材料、硅凝胶为载体基质的定形效果良好的复合相变材料，增大了沥青混合料的毛体积密度，并降低了沥青混合料的空隙率与矿料间隙率，形成掺量可控的相变储热沥青混合料，主动应对环境温度变化，实现储热降温的功效。

Composite phase change thermal storage asphalt pavement material and preparation method thereof

The invention relates to a composite phase change heat storage asphalt pavement material and a preparation method, belonging to the technical field of functional pavement materials. The silicon gel is deposited by ammonia water, and is frozen by liquid nitrogen. The expansion of the silica gel pore is expanded by the expansion of the water phase to the solid phase transformation, and then dried in the freezing environment. The silica gel is further expanded by solid water sublimation, and the expanded silica gel with a space network structure is obtained, and then expanded silica gel is used. Capillary force is used as a phase change thermal storage material to adsorb the dense gel in the pores, so that the phase change temperature can maintain a stable shape without leakage. Thus, a composite phase change material with good setting effect with fourteen alkane as phase change material and silica gel as the carrier matrix is obtained, which increases the volume density of the asphalt mixture fourteen. It also reduces the void ratio of asphalt mixture and mineral material, forms a phase change heat storage asphalt mixture with controllable content, and actively copes with environmental temperature changes to achieve the effect of heat storage and cooling.

【技术实现步骤摘要】
一种复合相变储热沥青路面材料及其制备方法
本专利技术涉及一种复合相变储热沥青路面材料及其制备方法，属于功能性路面材料

技术介绍
沥青是一种温度敏感性的粘弹性材料，在路面工程广泛应用的同时也面临着由温度带来的负面影响。高温的沥青路面还会释放出大量的沥青挥发物，污染人居环境，且蓄积了大量热量的沥青路面不断释放热量导致周围气温升高，加剧了城市热岛效应。为了减轻沥青路面与高温相关病害的产生与发展，国内外主要是从提高沥青结合料与混合料的温度稳定性方面开展重点研究，提出了沥青改性、添加纤维、优化矿料级配等技术措施，被动应对沥青路面使用过程中面临的环境气温变化，解决了一些具体工程技术问题，但沥青路面与高温相关的病害仍很严重。因此，如能采取某种措施主动应对环境气温变化，研发自调温沥青混合料，则可有效地减轻沥青路面与高温相关的病害。相变储能技术是一种能够将能量以相变潜热的形式高密度储存的高新技术，可解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾，在太阳能利用、电力的削峰填谷、工业废热和余热的回收利用、民用电子产品以及建筑节能等领域具有良好的应用前景。实现储能技术的核心和基础是相变储热材料，简称相变材料，是指在一定温度范围内，即相变温度范围内改变其相态以潜热的形式吸收、贮存或释放大量热量而本身温度保持不变的材料，这类材料具有热能储存和温度调节控制的特性，在许多领域具有应用价值。近年来科研工作者们利用相变材料的相变特性，将其应用于沥青混合料中制备具有相变储热功能沥青路面材料，主动调节沥青路面温度。在高温季节可有效缩短路面的高温作用时间，降低沥青路面温度，主动减轻路面高温病害；延长道路使用寿命、减少道路的维修费用、提高交通安全；同时还可减少高温路面向环境散发的有害物质和大量热量，从而改善人居环境，缓解城市热岛效应，节约能源。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对现有路面材料力学性能和高温稳定性较差的问题，提供了一种复合相变储热沥青路面材料及其制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种复合相变储热沥青路面材料，其由下述重量份原料组成：80～100份石油沥青，12～15份脱硫胶粉，0.2～0.3份复合相变储热材料。所述复合相变储热材料为膨胀硅凝胶在真空泵中吸附十四烷，再用癸二酸二异辛酯-乙醇溶液封装后烘干研磨制得。所述物料重量份为100～200份膨胀硅凝胶，100～200份十四烷，400～800份质量分数为8.5%癸二酸二异辛酯-乙醇溶液。所述膨胀硅凝胶为硅溶胶经氨水调节pH为5.0～5.5，静置老化后滴入液氮中冻结并冷冻干燥，水洗醇洗后干燥制得。所述硅溶胶SiO2固含量为28.2～29.3%，pH为9.5～9.9。所述冷冻干燥温度为-50～-30℃。所述醇洗过程为浸泡在无水乙醇中，在50～60℃恒温水浴下浸泡3～5h。所述干燥过程为加热至50～60℃干燥5～6h，再加热至80～100℃下干燥2～3h。一种复合相变储热沥青路面材料，具体步骤为：（1）取硅溶胶并用质量分数为10%氨水调节硅溶胶pH为5.0～5.5，静置老化后以滴入液氮中冻结1～2h，滴加完毕后过滤得冰珠，将冰珠在-50～-30℃下干燥，得预处理硅凝胶；（2）将预处理硅凝胶水洗醇洗后转入干燥箱中，加热至50～60℃干燥5～6h，再加热至80～100℃下干燥2～3h，得膨胀硅凝胶；（3）取膨胀硅凝胶、十四烷装入真空泵中混合均匀，再加入质量分数为8.5%癸二酸二异辛酯-乙醇溶液混合均匀后烘干，并研磨过60目筛，得复合相变储热材料；（4）取石油沥青在130～140℃下加热软化，向石油沥青中加入脱硫胶粉，继续加热至180～190℃并搅拌均匀，再加入复合相变储热材料混匀后转入高速剪切仪中，以3000～4000r/min搅拌40～50min，得复合相变储热沥青路面材料。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术通过氨水沉积出硅凝胶，并用液氮冻结，利用水相向固相转变过程中的膨胀，促使硅凝胶孔隙扩展，再在冷冻环境下干燥，通过固相水升华进一步扩展硅凝胶，制得具有空间网状结构的以气体为分散介质，高孔隙率、高比表面积、低导热系数、低密度的膨胀硅凝胶，再利用膨胀硅凝胶的毛细管力将十四烷作为相变储热材料吸附在孔隙中密实凝胶，并由癸二酸二异辛酯封装，在硅凝胶介孔的毛细管及孔隙间壁阻断双重作用下，被吸附的十四烷分子运动受限，使其达到相变温度仍能保持稳定的形状而不泄漏，从而获得以十四烷为相变材料、硅凝胶为载体基质的定形效果良好的复合相变材料，提高控温性能并提高强度，同时兼具防水功能，填充在沥青混合料中的部分内部空隙，增大了沥青混合料的毛体积密度，并降低了沥青混合料的空隙率与矿料间隙率，可将其以替代细集料应用于沥青混合料中，形成掺量可控的相变储热沥青混合料，主动应对环境温度变化，实现储热降温的功效；（2）本专利技术高温稳定性好，可实现高温条件下主动降低沥青路面温度，不但减少了路面热稳定性病害，而且减少了路面向环境散热，降低周边环境温度，缓解城市热岛效应，改善人居环境乃至节约能源，实现人居、交通、环境和谐统一。具体实施方式取100～200g硅溶胶，并用质量分数为10%氨水调节硅溶胶pH为5.0～5.5，以300～400r/min搅拌10～15min后静置老化1～2h，再以3～5g/min滴入液氮中冻结1～2h，滴加完毕后过滤得冰珠，将冰珠置于冷冻干燥箱中，在-50～-30℃下干燥10～12h，得预处理硅凝胶，用去离子水洗涤预处理硅凝胶3～5次后浸泡在无水乙醇中，在50～60℃恒温水浴下浸泡3～5h，取出预处理硅凝胶并转入干燥箱中，加热至50～60℃干燥5～6h，再加热至80～100℃下干燥2～3h，得膨胀硅凝胶，取100～200g膨胀硅凝胶，100～200g十四烷装入真空泵中混合均匀，再加入400～800g质量分数为8.5%癸二酸二异辛酯-乙醇溶液，混合均匀后置于烘箱中，在50～60℃下干燥40～60min，烘干后装入研钵中研磨，过60目筛，得复合相变储热材料，取80～100g石油沥青，在130～140℃下加热软化20～30min，向沥青中加入12～15g脱硫胶粉，继续加热至180～190℃并以600～800r/min搅拌5～10min，再加入0.2～0.3g复合相变储热材料，继续搅拌15～20min，随后转入高速剪切仪中，以3000～4000r/min搅拌40～50min，得复合相变储热沥青路面材料。取100g硅溶胶，并用质量分数为10%氨水调节硅溶胶pH为5.0，以300r/min搅拌10min后静置老化1h，再以3g/min滴入液氮中冻结1h，滴加完毕后过滤得冰珠，将冰珠置于冷冻干燥箱中，在-30℃下干燥10h，得预处理硅凝胶，用去离子水洗涤预处理硅凝胶3次后浸泡在无水乙醇中，在50℃恒温水浴下浸泡3h，取出预处理硅凝胶并转入干燥箱中，加热至50℃干燥5h，再加热至80℃下干燥2h，得膨胀硅凝胶，取100g膨胀硅凝胶，100g十四烷装入真空泵中混合均匀，再加入400g质量分数为8.5%癸二酸二异辛酯-乙醇溶液，混合均匀后置于烘箱中，在50℃下干燥40min，烘干后装入研钵中研磨，过60目筛，得复合相变储热材料，取80g石油沥青，在130℃下加热软化20min，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合相变储热沥青路面材料，其特征在于，其由下述重量份原料组成：80～100份石油沥青，12～15份脱硫胶粉，0.2～0.3份复合相变储热材料。

【技术特征摘要】
1.一种复合相变储热沥青路面材料，其特征在于，其由下述重量份原料组成：80～100份石油沥青，12～15份脱硫胶粉，0.2～0.3份复合相变储热材料。2.如权利要求1所述的一种复合相变储热沥青路面材料，其特征在于，所述复合相变储热材料为膨胀硅凝胶在真空泵中吸附十四烷，再用癸二酸二异辛酯-乙醇溶液封装后烘干研磨制得。3.如权利要求2所述的一种复合相变储热沥青路面材料，其特征在于，所述物料重量份为100～200份膨胀硅凝胶，100～200份十四烷，400～800份质量分数为8.5%癸二酸二异辛酯-乙醇溶液。4.如权利要求2或3所述的一种复合相变储热沥青路面材料，其特征在于，所述膨胀硅凝胶为硅溶胶经氨水调节pH为5.0～5.5，静置老化后滴入液氮中冻结并冷冻干燥，水洗醇洗后干燥制得。5.如权利要求4所述的一种复合相变储热沥青路面材料，其特征在于，所述硅溶胶SiO2固含量为28.2～29.3%，pH为9.5～9.9。6.如权利要求4所述的一种复合相变储热沥青路面材料，其特征在于，所述冷冻干燥温度为-50～-30℃。7.如权利要求4所述的一种复合相变储热沥青路面材料，其特征在于，所述醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙祎，张桂芳，朱华，
申请(专利权)人：孙祎，
类型：发明
国别省市：江苏,32