多尺度纳米材料复合硅藻土改性排水性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多尺度纳米材料复合硅藻土改性排水性沥青混合料，由下列原料制成：矿料、沥青、陶瓷纤维、硅藻土改性剂、改善剂、稳定剂、偶联剂、有机蛭石OEVMT、有机蒙脱土OMMT、纳米二氧化硅、米三氧化二铝。本发明专利技术沥青混合料路用性能优良、制备工艺简单、原料无毒无害，同时可以提高排水沥青路面高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性以及疲劳性能，对延长排水沥青路面使用寿命具有重大意义；本发明专利技术排水性沥青混合料属于环保无毒无腐蚀类材料，且原材来源广泛，生产过程无污染，价格低廉，具有良好的经济和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
多尺度纳米材料复合硅藻土改性排水性沥青混合料及其制备方法
本专利技术涉及道路工程材料
，具体涉及一种多尺度纳米材料复合硅藻土改性排水性沥青混合料及其制备方法。
技术介绍
排水性沥青路面具有提高行车安全性，缓解水资源压力，降低城市噪音等优点。但是带来这些功能的同时，由于其大空隙结构，集料之间无法形成强有力的嵌挤作用，所以沥青结合料应具有足够高的粘度和较强的抗剥落性。常用的高粘沥青改性剂大多是国外生产，高昂的价格制约了排水性沥青路面在我国的推广应用。为降低工程造价，使用硅藻土改性沥青替换常用的TPS改性沥青，并在硅藻土排水性沥青混合料中掺加陶瓷纤维和多尺度纳米材料以提高路用性能。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多尺度纳米材料复合硅藻土改性排水性沥青混合料及其制备方法，旨在解决保证排水沥青混合料的路用性能的同时减少沥青路面的高、低温病害、水损坏以及疲劳的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：设计一种多尺度纳米材料复合硅藻土改性排水性沥青混合料，由下列重量份的原料制成：矿料80～120份、基础沥青3～7份、稳定剂0.12～0.28份、陶瓷纤维0.001～0.004份、硅藻土0.122～0.568份、多尺度纳米材料0.15～0.45份；所述多尺度纳米材料包括：OEVMT（有机蛭石）0.04～0.10份、OMMT（有机蒙脱土）0.01～0.04份、纳米二氧化硅改性剂0.08～0.20份、纳米三氧化二铝改性剂0.02～0.08份。所述有机蛭石的制备方法如下：将EVMT（膨胀蛭石）、蒸馏水、氯化钠、盐酸以1:2～4:0.04～0.06:0.02～0.04的质量比混合后于55～65℃下恒温搅拌1.5～2.5h，然后洗涤至滤液中不含氯离子；再将处理所得EVMT与蒸馏水、CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）以1：0.8～1.2：0.04～0.06的质量比混合后，于75～85℃下匀速搅拌1.5～2.5h，冷却后洗涤至滤液中无氯离子或/和溴离子，干燥后过250～350目筛，得OEVMT（有机蛭石）。所述有机蒙脱土的制备方法如下：将MMT（蒙脱土）与蒸馏水、CTAB以1:0.04～0.06:0.02～0.04的质量比混合后，于75～85℃恒温搅拌4～6h，冷却后洗涤至滤液中无溴离子，干燥固余物并研磨过250～350目筛，得OMMT（有机蒙脱土）。所述纳米二氧化硅改性剂的制备方法如下：先将偶联剂用乙醇进行稀释，再将纳米二氧化硅和改善剂加入到该偶联剂的稀释液中，然后在75～85℃的条件下搅拌0.5～1.5h，最后干燥去除乙醇，得纳米二氧化硅改性剂，其中纳米二氧化硅、偶联剂和改善剂的质量比为1：0.030～0.040：0.10～0.15。所述纳米三氧化二铝改性剂的制备方法如下：先将偶联剂用乙醇进行稀释，再将纳米三氧化二铝和改善剂加入到该偶联剂的稀释液中，然后在75～85℃的条件下搅拌0.5～1.5h，最后置于干燥箱中干燥除去乙醇，得纳米三氧化二铝改性剂，其中纳米三氧化二铝、偶联剂和改善剂的质量比为1：0.030～0.040：0.10～0.15。所述偶联剂为AA-75(二异丙氧基二乙酰丙酮钛酸酯)、TMC-931复合型单烷氧基类钛酸酯中的至少一种；所述改善剂为硼酸铝晶须。所述稳定剂为亚磷酸二苯一异辛酯、糠醛抽出油中的至少一种。所述沥青为道路石油沥青或煤沥青；所述矿料的级配类型为OGFC-13型。所述多尺度纳米材料排水性沥青混合料的制备方法，包括下列步骤：（1）多尺度纳米材料制备：取EVMT、蒸馏水、氯化钠、盐酸以1：2～4：0.04～0.06：0.02～0.04的质量比混合后，于55～65℃下恒温搅拌1.5～2.5h，然后洗涤至滤液中不含氯离子；再将处理所得EVMT与蒸馏水、CTAB以1：0.8～1.2：0.04～0.06的质量比混合后，于75～85℃下匀速搅拌1.5～2.5h，冷却后洗涤至滤液中无氯离子或/和溴离子，干燥后过250～350目筛，得到OEVMT；取MMT与蒸馏水、CTAB以1：0.04～0.06：0.02～0.04的质量比混合均匀，于75～85℃恒温搅拌4～6h，冷却后洗涤至滤液中无溴离子，然后将所得固余物干燥，研磨过250～350目筛，得OMMT；取纳米二氧化硅、偶联剂和改善剂以1：0.030～0.040：0.10～0.15的质量比混合均匀，得到纳米二氧化硅改性剂；取纳米三氧化二铝、偶联剂和改善剂以1：0.030～0.040：0.10～0.15的质量比混合均匀，得纳米三氧化二铝改性剂。（2）复合改性沥青：将基础沥青加热熔融，再向其中按所述配比加入稳定剂和步骤（1）中所得多尺度纳米材料和硅藻土，混合均匀后升温至160℃～170℃；然后进行剪切处理，冷却后得改性沥青；（3）混合料制备：将矿料加热至170℃～180℃后与步骤（2）所得改性沥青以及陶瓷纤维混合按80～120：3.39～8.30：0.001～0.004的质量比搅拌均匀，即成。在所述步骤（1）中，恒温搅拌搅拌转速500r/min；在所述步骤（2）中，采用高速剪切机进行剪切处理，先以2000～3000r/min的低速剪切15～20min，再以4000～5000r/min的高速剪切30～45min。与现有技术相比，本专利技术的主要有益技术效果在于：1.本专利技术排水性沥青混合料环保无毒无腐蚀，且原材料来源广泛，价格低廉，路用性能优良，可增强排水沥青路面高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性，对延长沥青路面使用寿命具有重大意义。2.在本专利技术中，陶瓷纤维表面被大量的沥青吸附，纤维与沥青之间浸润结合性良好，能使混合料的粘结力大大提高，进而提高了沥青混合料的高温稳定性、水稳定性。3.本专利技术中有机蛭石OEVMT、有机蒙脱土OMMT、纳米二氧化硅、纳米三氧化二铝及陶瓷纤维组合效果良好，提高了沥青混合料高温条件下的粘结力、粘度和高温抗剪切性能。4.本专利技术制备工艺简单，成本低，具有良好的经济效益。具体实施方式下面结合实施例来说明本专利技术的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本专利技术，并不以任何方式限制本专利技术的范围。在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的工业原料如无特别说明，均为市售常规工业原料。实施例1：一种掺加陶瓷纤维的多尺度纳米材料复合硅藻土改性排水性硅藻土沥青混合料，其制备原料主要包括：OGFC-13型矿料100份、沥青（道路石油沥青）4份，陶瓷纤维0.001份、有机蛭石OEVMT0.04份、有机蒙脱土OMMT0.01份、纳米二氧化硅改性剂0.111份、纳米三氧化二铝改性剂0.031份、硅藻土0.216份、改善剂（硼酸铝晶须）0.013份、稳定剂0.12份、偶联剂（AA-75）0.001份。实施例2：一种掺加陶瓷纤维的多尺度纳米材料复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多尺度纳米材料复合硅藻土改性排水性沥青混合料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：/n矿料80～120份、基础沥青3～7份、稳定剂0.12～0.28份、陶瓷纤维0.001～0.004份、硅藻土0.122～0.568份、多尺度纳米材料0.15～0.45份；/n所述多尺度纳米材料包括：/nOEVMT 0.04～0.10份、OMMT 0.01～0.04份、纳米二氧化硅改性剂0.08～0.20份、纳米三氧化二铝改性剂0.02～0.08份。/n

【技术特征摘要】
1.一种多尺度纳米材料复合硅藻土改性排水性沥青混合料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：
矿料80～120份、基础沥青3～7份、稳定剂0.12～0.28份、陶瓷纤维0.001～0.004份、硅藻土0.122～0.568份、多尺度纳米材料0.15～0.45份；
所述多尺度纳米材料包括：
OEVMT0.04～0.10份、OMMT0.01～0.04份、纳米二氧化硅改性剂0.08～0.20份、纳米三氧化二铝改性剂0.02～0.08份。


2.根据权利要求1所述多尺度纳米材料复合硅藻土改性排水性沥青混合料，其特征在于，所述有机蛭石的制备方法如下：
将EVMT、蒸馏水、氯化钠、盐酸以1：2～4：0.04～0.06：0.02～0.04的质量比混合后于55～65℃下恒温搅拌1.5～2.5h，然后洗涤至滤液中不含氯离子；再将处理所得EVMT与蒸馏水、CTAB以1：0.8～1.2：0.04～0.06的质量比混合后，于75～85℃下匀速搅拌1.5～2.5h，冷却后洗涤至滤液中无氯离子或/和溴离子，干燥后过250～350目筛，得OEVMT。


3.根据权利要求1所述多尺度纳米材料复合硅藻土改性排水性沥青混合料，其特征在于，所述有机蒙脱土的制备方法如下：
将MMT与蒸馏水、CTAB以1：0.04～0.06：0.02～0.04的质量比混合后，于75～85℃恒温搅拌4～6h，冷却后洗涤至滤液中无溴离子，干燥固余物并研磨过250～350目筛，得OMMT。


4.根据权利要求1所述多尺度纳米材料复合硅藻土改性排水性沥青混合料，其特征在于，所述纳米二氧化硅改性剂的制备方法如下：
先将偶联剂用乙醇进行稀释，再将纳米二氧化硅和改善剂加入到该偶联剂的稀释液中，然后在75～85℃的条件下搅拌0.5～1.5h，最后干燥去除乙醇，得纳米二氧化硅改性剂，其中纳米二氧化硅、偶联剂和改善剂的质量比为1：0.030～0.040：0.10～0.15。


5.根据权利要求1所述多尺度纳米材料复合硅藻土改性排水性沥青混合料，其特征在于，所述纳米三氧化二铝改性剂的制备方法如下：先将偶联剂用乙醇进行稀释，再将纳米三氧化二铝和改善剂加入到该偶联剂的稀释液中，然后在75～85℃的条件下搅拌0.5～1.5h，最后置于干燥箱中干燥除去乙醇，得纳米三氧化二铝改性剂，其中纳米三氧化二铝、偶联剂和改善剂的质量比为1：0.030～0.040：0.10～0.15。


6.根据权利要求4或5所述多尺度纳米材料复合硅藻土改性排...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振霞，陈渊召，张萌晗，贾敬立，赵大闯，王勇，郭滕滕，王朝辉，任清，冯秋红，赵艳辉，袁遁甲，张军奇，刘丹，赵晨奥，郝孟辉，刘津源，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南;41