一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及沥青技术领域，公开了一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料及其制备方法。包括按质量百分比计的下述组分：SBS改性沥青4.2‑4.6%，改性玄武岩纤维0.26‑0.43%，余量为矿料；所述矿料由集料和矿粉组成，所述矿粉占矿料质量的1.5‑3.0%；将SBS改性沥青加热至165‑175℃至熔融状态得到熔融态的SBS改性沥青，然后将矿料置于烘箱中烘干至恒重，将烘干后的矿料和改性玄武岩纤维加入熔融态的SBS改性沥青在160‑170℃下进行搅拌混合2‑5min，即得。本发明专利技术在SBS改性沥青混合料中掺入改性玄武岩纤维与SBS改性沥青之间具有较好粘结性能，从而提高沥青混合料的抗开裂性能。

【技术实现步骤摘要】
一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料及其制备方法
本专利技术涉及沥青
，尤其是涉及一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料及其制备方法。
技术介绍
受现代交通流量的迅猛增长、货车轴载大大增加、交通渠化行驶和自然气候变化等因素影响，沥青路面早期损坏较为严重，影响了沥青路面的长期使用性能。低温开裂使沥青路面常见的病害之一，而沥青胶浆及沥青混合料的低温性能是影响沥青路面低温开裂的重要因素。玄武岩纤维(BF)被誉为21世纪的新材料，在生产过程中无污染，使经破碎的天然玄武岩石料在1450-1500℃的高温熔窑中熔融后，再经快速拉制和涂覆表面浸润剂而形成的连续型矿物纤维。玄武岩纤维具有强度高、良好的耐酸碱性能、耐高温性能和分散性以及健康无害的优点。玄武岩纤维应用沥青混合料后，材料的高温抗车辙性能、低温抗开裂性能、抗冻融性能以及抗疲劳性能均有一定程度的提高，特别是重载、高温的环境下呈现出其他材料无法比拟的抗疲劳性能，加之其可再生性，使得玄武岩纤维取代其他种类纤维应用于沥青混合料拥有广阔的前景。中国专利文献公开号CN105819751公开了一种抗疲劳开裂性能的复合改性沥青混合料的制备方法，先将道路油沥青加热，再将胶粉与SBS改性剂均匀加入，经过高速旋转搅拌，剪切乳化，静置溶胀，得到胶粉/SBS改性沥青，再与矿料、玄武岩纤维拌合支撑掺杂胶粉/SBS复合改性沥青混合料；又如中国专利文献公开号CN107759139公开了一种高抗疲劳抗开裂透水沥青混合料及其制备方法，混合料的组成为：SBS改性沥青、短切玄武岩纤维、矿料、HVA高粘剂，先将成品SBS沥青在烘箱中熔融。然后将矿料和集料进行预热，最后依次将粗细集料、短切玄武岩纤维、HVA高粘剂、SBS改性沥青、矿粉加入拌合锅内进行拌合均匀，得到沥青混合料；再如中国专利公开号CN105859191公开了一种高抗疲劳开裂性能的复合改性沥青混合料，包括以下组成：道路石油沥青、胶粉、SBS改性剂、玄武岩纤维、矿料，该混合料采用胶粉替代部分SBS改性剂，通过掺入玄武岩纤维大幅度提高其抗疲劳开裂性能。上述专利文献中均采用在SBS改性沥青混合料中掺入玄武岩纤维来提高沥青混合料的抗疲劳开裂性能，但是由于玄武岩纤维为无机材料，SBS改性沥青为有机材料，而且玄武岩纤维表面较为光滑，导致玄武岩纤维与SBS改性沥青之间的粘结性能较差，从而影响玄武岩纤维对沥青混合料的抗开裂性能的改善。
技术实现思路
本专利技术是为了克服以上现有技术问题，提供一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料。本专利技术在SBS改性沥青混合料中掺入改性玄武岩纤维与SBS改性沥青之间具有较好粘结性能，从而提高沥青混合料的抗开裂性能。本专利技术还提供了一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，包括按质量百分比计的下述组分：SBS改性沥青4.2-4.6％，改性玄武岩纤维0.26-0.43％，余量为矿料；所述矿料由集料和矿粉组成，所述矿粉占矿料质量的1.5-3.0％。作为优选，所述集料为玄武岩；所述集料包括1#料、2#料、3#料和4#料，其中1#料粒径为14-18mm，2#料粒径为8-12mm，3#料粒径为5-7mm，4#料粒径为1-3mm。作为优选，所述1#料占集料重量的35-45％，2#料占集料重量的25-30％，3#料占集料重量的10-20％，余量为4#料。作为优选，所述矿粉为粒度小于0.075mm的石灰岩。作为优选，所述改性玄武岩纤维的制备方法包括以下步骤：将玄武岩纤维和环氧基硅烷偶联剂加入去离子水中，搅拌混合均匀，滴加盐酸溶液调节体系pH至3-5，水浴加热至50-60℃，搅拌反应1-2h，过滤，洗涤，干燥，得到烷基化改性玄武岩纤维；将烷基化改性玄武岩纤维加入羧甲基壳聚糖水溶液中，然后加入四氯化锡催化剂，水浴加热至75-85℃，搅拌反应2-5h，然后加入中空介孔二氧化硅微球，搅拌混合均匀，静置10-15h，过滤分离，洗涤，干燥，得到改性玄武岩纤维。本专利技术采用环氧基硅烷偶联剂对玄武岩纤维进行表面改性处理，将环氧基硅烷偶联剂接枝到玄武岩纤维表面，使玄武岩纤维表面负载环氧基团，然后利用玄武岩纤维表面负载的环氧基团与羧甲基壳聚糖分子上的羟基发生开环反应，从而将羧甲基壳聚糖接枝到玄武岩纤维表面，利用羧甲基壳聚糖自身的物理粘附作用将中空介孔二氧化硅微球固定结合到玄武岩纤维表面，得到改性玄武岩纤维。中空介孔二氧化硅微球结合在玄武岩纤维表面一方面提高玄武岩纤维光滑表面的粗糙度，提高改性玄武岩纤维与SBS改性沥青之间粘结强度；另一方面，改性玄武岩掺入SBS改性沥青混合料中后SBS改性沥青从中空介孔二氧化硅微球的表面介孔渗入微球内部固化，进而增加SBS改性沥青与中空介孔二氧化硅微球之间粘结强度，进而提高两者结合稳定性。作为优选，所述烷基化改性玄武岩纤维与羧甲基壳聚糖的质量比为1:0.5-1。作为优选，所述中空介孔二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：将正硅酸乙酯加入乙酸乙酯中搅拌均匀得到油相溶液，将十六烷基三甲基氯化铵乳化剂加入去离子水中搅拌均匀得到水相溶液，将油相溶液缓慢滴加到水相溶液中，搅拌10-20min，然后置于乳化机中进行乳化，得到乳化液，向乳化液中加入三乙醇胺催化剂，在温度20-25℃下搅拌进行水解缩合反应30-40h，进行喷雾干燥，得到初生态中空介孔二氧化硅微球；将乙烯基三乙氧基硅烷加入乙醇与水的混合溶液中，滴加盐酸溶液调节溶液pH至3-5，水浴加热至40-50℃，搅拌水解30-50min，得到水解液，将初生态中空介孔二氧化硅微球加入水解液中搅拌反应1-3h，离心分离，洗涤，干燥，得到中空介孔二氧化硅微球。本专利技术利用正硅酸乙酯为前驱体制备中空介孔二氧化硅微球，由于有机SBS改性沥青与无机中空介孔二氧化硅微球之间存在的界面相容性差，阻碍SBS改性沥青渗入中空介孔二氧化硅微球内部，本专利技术进一步利用乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂对初生态中空介孔二氧化硅微球进行表面改性处理，将乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂接枝在中空介孔二氧化硅微球表面，使中空介孔二氧化硅微球表面有机化，从而提高中空介孔二氧化硅微球与SBS改性沥青之间的界面相容性能，促进SBS改性沥青渗入中空介孔二氧化硅微球内部，进而提高SBS改性沥青与中空介孔二氧化硅微球之间的粘结强度，提高两者结合稳定性。作为优先，所述初生态中空介孔二氧化硅微球与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:0.2-0.5。抗开裂玄武岩纤维沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：将SBS改性沥青加热至165-175℃至熔融状态得到熔融态的SBS改性沥青，然后将矿料置于烘箱中烘干至恒重，将烘干后的矿料和改性玄武岩纤维加入熔融态的SBS改性沥青在160-170℃下进行搅拌混合2-5min，即得。因此，本专利技术相对于现有技术具有以下优点：1.本专利技术对玄武岩纤维进行改性处理，中空介孔二氧化硅微球结合在玄武岩纤维表面一方面提高玄武岩纤维光滑表面的粗糙度，提高改性玄武岩纤维与SBS改性沥青之间粘结强度；另一方面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，其特征在于，包括按质量百分比计的下述组分：/nSBS改性沥青4.2-4.6%，改性玄武岩纤维0.26-0.43%，余量为矿料；/n所述矿料由集料和矿粉组成，所述矿粉占矿料质量的1.5-3.0%。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，其特征在于，包括按质量百分比计的下述组分：
SBS改性沥青4.2-4.6%，改性玄武岩纤维0.26-0.43%，余量为矿料；
所述矿料由集料和矿粉组成，所述矿粉占矿料质量的1.5-3.0%。


2.根据权利要求1所述的一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，其特征在于，所述集料为玄武岩；所述集料包括1#料、2#料、3#料和4#料，其中1#料粒径为14-18mm，2#料粒径为8-12mm，3#料粒径为5-7mm，4#料粒径为1-3mm。


3.根据权利要求2所述的一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，其特征在于，所述1#料占集料重量的35-45%，2#料占集料重量的25-30%，3#料占集料重量的10-20%，余量为4#料。


4.根据权利要求1所述的一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，其特征在于，所述矿粉为粒度小于0.075mm的石灰岩。


5.根据权利要求1所述的一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，其特征在于，所述改性玄武岩纤维的制备方法包括以下步骤：
将玄武岩纤维和环氧基硅烷偶联剂加入去离子水中，搅拌混合均匀，滴加盐酸溶液调节体系pH至3-5，水浴加热至50-60℃，搅拌反应1-2h，过滤，洗涤，干燥，得到烷基化改性玄武岩纤维；将烷基化改性玄武岩纤维加入羧甲基壳聚糖水溶液中，然后加入四氯化锡催化剂，水浴加热至75-85℃，搅拌反应2-5h，然后加入中空介孔二氧化硅微球，搅拌混合均匀，静置10-15h，过滤分离，洗涤，干燥，得到改性玄武岩纤维。


6.根据权利要求5所述的一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡明华，
申请(专利权)人：胡明华，
类型：发明
国别省市：河南;41