一种耐酸雨腐蚀的沥青混合料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐酸雨腐蚀的沥青混合料，属于道路工程新材料技术领域，包括以下成分：环氧沥青、改性竹纤维、废橡胶粉、石灰石集料和石灰石矿粉，还公开了一种耐酸雨腐蚀的沥青混合料的制备方法，该方法利用环氧固化体系、改性竹纤维和废橡胶粉复合填充沥青混合料内部的孔隙与空洞，进而起到包裹和封闭作用，对沥青混合料形成有效保护，阻滞酸雨的侵蚀，并进一步保护下卧层，使其沥青‑矿料黏附性、水稳定性和耐久性均得到显著提升，且材料广泛易得、环境友好无毒。

【技术实现步骤摘要】
一种耐酸雨腐蚀的沥青混合料及其制备方法
本专利技术属于道路工程新材料
，具体涉及一种耐酸雨腐蚀的沥青混合料及其制备方法。
技术介绍
随着我国工业化进程的不断发展，燃烧石油、煤和天然气等化石燃料的燃烧导致SO2和NOX的排放量急速增加。SO2和NOX经过一系列复杂的物理化学作用，形成了H2SO4和HNO3等酸性液滴及酸性颗粒，随着大气湿沉降和干沉降落入地面,当雨雪中的pH值小于5.6时，称为酸雨。我国是继欧洲、北美之后世界上第三大酸雨区，而在三大酸雨区中，我国的强酸雨区(PH<4.5)面积最大，南方和西南地区已经成为世界上降水酸性最强的地区。近年来，我国酸雨面积持续扩大，酸雨区呈向西向北蔓延趋势，降水酸性继续增高。当前，我国南方地区沥青路面早期水损害非常严重。酸雨对沥青路面的侵蚀破坏包含较为复杂的化学作用，由于沥青路面含有大量酸敏性材料，酸的侵蚀作用将加剧路面材料结构的劣化速度，必然会影响沥青路面的耐久性。因此，亟待加速研发耐酸雨腐蚀的沥青混合料及其制备方法。
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耐酸雨腐蚀的沥青混合料及其制备方法，该方法通过将环氧沥青、改性竹纤维和废橡胶粉复配拌制密集配沥青混合料，使其沥青-矿料黏附性、水稳定性和耐久性均得到显著提升，且材料广泛易得、环境友好无毒。为实现以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种耐酸雨腐蚀的沥青混合料，包括以下重量份数原料：环氧沥青6-12份、改性竹纤维2-4份、废橡胶粉5-10份、石灰石102-135份。进一步地，环氧沥青包括1-2份环氧沥青A组分(含环氧树脂组分)和5-10份环氧沥青B组分(含沥青组分)。进一步地，所述废橡胶粉来源于废旧货车轮胎，主要成分为丁苯橡胶，颗粒细度为80目；所述石灰石依据粒径大小分为100-130份石灰石集料和2-5份石灰石矿粉，石灰石集料粒径＞0.075mm，石灰石矿粉粒径≤0.075mm。一种耐酸雨腐蚀的沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将竹纤维置于纤维改性剂中浸泡2-3h，再置于烘箱中3-5h充分反应，将改性后的竹纤维二次搓碾制得改性竹纤维，备用；步骤2，将100-130份石灰石集料在烘箱中预热后加入至拌和锅中，预拌和30-60s，再加入步骤1得到的2-4份改性竹纤维混合，干拌60-80s，得到混合物甲；步骤3，将5-10份环氧沥青B组分加热至170-190℃，然后与5-10份废橡胶粉混合，经保温剪切、搅拌，得到混合物乙；步骤4，将步骤3得到的混合物乙和1-2份环氧沥青A组分加入到步骤2得到的混合物甲中湿拌，然后加入预热过的2-5份石灰石矿粉拌和100-120s，经溶胀制得耐酸雨腐蚀的沥青混合料。进一步地，所述步骤1得到的改性竹纤维为毛竹茎杆制成的改性短纤维絮状物，其长度为4-10mm，相对密度0.87-0.94，含水率＜3％，吸油率为纤维质量的7-10倍；所述纤维改性剂为苯甲酸溶液，浓度为0.2％-0.4％，其对竹纤维的酯化作用可显著提高其在沥青混合料中的相容性和分散均匀性。进一步地，所述步骤1中烘箱加热温度为110℃-120℃。进一步地，所述步骤2中石灰石集料预热温度为170-190℃，预热时长4-5h。进一步地，所述步骤3中的剪切速率为2000-3000r/min，剪切时间为10-20min；搅拌时间为15-25min。进一步地，所述步骤4中的湿拌、石灰石矿粉预热及拌和温度均为170-190℃，湿拌时间为5-10min，预热时间为4-5h；溶胀温度为170-190℃，时间为90-100min。进一步地，所述步骤4制得的沥青混合料为密集配沥青混凝土混合料(AC型)，其空隙率≤4％。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术采用的环氧沥青具有优良的高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能和耐老化性能，是高等级公路沥青面层铺装的优良结合料；更重要的是，环氧树脂固化体系中活性极大的环氧基、羟基、醚键、胺键及酯键等极性基团赋予其极高的黏结强度；同时，环氧沥青自身具有较高的内聚力，与矿料间的黏结性能良好，可有效抵御水分的侵蚀与剥落作用；另一方面，环氧沥青中热固性树脂的固化收缩率极小，线膨胀收缩系数较小，因而环氧沥青的温度内应力较小，不易在低温下产生开裂，进一步防止了水分对沥青膜-矿料体系的破坏作用，因此，环氧沥青混合料具有良好的水稳定性，可有效防止酸雨的侵蚀作用。(2)本专利技术对竹纤维进行酯化处理可有效提高竹纤维的拉伸强度与黏结性能，改善其在混合料中的分散均匀性，同时，纤维可在沥青混合料中形成空间网络结构，从而发挥阻裂和限缩作用，有效提高混合料力学强度、抗渗性能和抗酸雨侵蚀能力；另一方面，纤维可有效提高沥青结合料中“结构沥青”的比例，对酸雨侵蚀作用下沥青胶浆细料的剥落具有较好的限制与约束作用，从而减缓酸雨对沥青混合料的腐蚀速度。(3)废橡胶粉的加入可有效填充沥青混合料的孔隙，与纤维共同作用形成一个较为稳定的无机空间网络结构，提高沥青路面的致密性，从而降低酸雨侵蚀介质的侵入能力，取得长期抗酸雨侵蚀的效果。(4)本专利技术利用环氧固化体系、改性竹纤维和废橡胶粉复合填充沥青混合料内部的孔隙与空洞，进而起到包裹和封闭作用，对沥青混合料形成有效保护，阻滞酸雨的侵蚀，并进一步保护下卧层。(5)本专利技术方法通过将环氧沥青、改性竹纤维和废橡胶粉复配拌制密集配沥青混合料，使其沥青-矿料黏附性、水稳定性和耐久性均得到显著提升，进而得到耐酸雨腐蚀的沥青混合料，且材料广泛易得、环境友好无毒。附图说明图1是本专利技术制备得到的沥青混合料的微观测试图，用以说明纤维的网络填充效果，其中A是指含废橡胶粉的结构沥青；B是指竹纤维；C是指自由沥青。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面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。下述实施例和对比例中所用原料及技术指标如下：所用环氧沥青为美国ChemCoSystem公司生产，其基本技术指标见表1。表1环氧沥青基本技术指标所用SBS改性沥青为岳阳长炼化工厂生产，其基本技术指标见表2。表2SBS改性沥青基本技术指标所用粗细集料为坚硬、清洁、干燥、无风化的石灰石，其矿料级配见表3。表3AC-13型密集配沥青混合矿料级配实施例1：一种耐酸雨腐蚀的沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将竹纤维置于纤维改性剂中浸泡2h，再置于烘箱中3h充分反应，加热温度为110℃，将改性后的竹纤维二次搓碾制得改性竹纤维，备用，所述改性竹纤维为毛竹茎杆制成的改性短纤维絮状物，其长度为4-10mm，相对密度0.87，含水率＜3％，吸油率为纤维质量的9倍；所述纤维改性剂为苯甲酸溶液，浓度为0.3％，其对竹纤维的酯化作用可显著提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐酸雨腐蚀的沥青混合料，其特征在于，包括以下重量份数原料：环氧沥青6-12份、改性竹纤维2-4份、废橡胶粉5-10份、石灰石102-135份。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐酸雨腐蚀的沥青混合料，其特征在于，包括以下重量份数原料：环氧沥青6-12份、改性竹纤维2-4份、废橡胶粉5-10份、石灰石102-135份。


2.根据权利要求1所述的一种耐酸雨腐蚀的沥青混合料，其特征在于，环氧沥青包括1-2份环氧沥青A组分和5-10份环氧沥青B组分。


3.根据权利要求1所述的一种耐酸雨腐蚀的沥青混合料，其特征在于，所述废橡胶粉来源于废旧货车轮胎，主要成分为丁苯橡胶，颗粒细度为80目；所述石灰石依据粒径大小分为100-130份石灰石集料和2-5份石灰石矿粉，石灰石集料粒径＞0.075mm，石灰石矿粉粒径≤0.075mm。


4.根据权利要求1-3任一项所述的一种耐酸雨腐蚀的沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将竹纤维置于纤维改性剂中浸泡2-3h，再置于烘箱中3-5h充分反应，将改性后的竹纤维二次搓碾制得改性竹纤维，备用；
步骤2，将100-130份石灰石集料在烘箱中预热后加入至拌和锅中，预拌和30-60s，再加入步骤1得到的2-4份改性竹纤维混合，干拌60-80s，得到混合物甲；
步骤3，将5-10份环氧沥青B组分加热至170-190℃，然后与5-10份废橡胶粉混合，经保温剪切、搅拌，得到混合物乙；
步骤4，将步骤3得到的混合物乙和1-2份环氧沥青A组分加入到步骤2得到的混合物甲中湿拌，然后加入预热过的2-5份石灰石矿粉拌和100-120s，经溶胀制得耐酸雨腐蚀的沥青混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘克非，蒋康，夏超明，周佳，彭四龙，
申请(专利权)人：中南林业科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43