一种改性沥青混合料及其制备方法技术

本申请涉及路面领域，具体公开了一种改性沥青混合料及其制备方法。所述混合料由包含以下重量份的原料制成：改性沥青4～7份，集料90～98份，矿粉8～10份，纤维稳定剂0.1～0.9份；其制备方法为：S1、按设定比例，将集料和矿粉混合均匀后，升温至190～220℃备用，得到混合料；S2、将预热至170～175℃的改性沥青加入到S1中加热后的混合料中，在180℃的温度下保持搅拌40s后，加入纤维稳定剂后，在180℃的温度下保温搅拌23～25s，得到改性沥青混合料。本申请的改性沥青混合料具有提高沥青的抗开裂性能和耐久性的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种改性沥青混合料及其制备方法
本申请涉及路面材料领域，更具体地说，它涉及一种改性沥青混合料及其制备方法。
技术介绍
沥青是在石油加工过程中分馏出有用的烃物质和分离出汽油、煤油、柴油等轻质馏分，再经减压蒸馏分出减压馏分油以后残留的半固体或液体状态物质，它是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，它不透水，也几乎不溶于水，是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。在土木工程中，沥青是应用广泛的防水材料和防腐材料，主要应用于屋面、地面、地下结构的防水，木材、钢材的防腐。同时沥青还是道路工程中应用广泛的路面结构胶结材料，它与不同组成的矿质材料按比例配合后可以建成不同结构的沥青路面，高速公路应用较为广泛。目前我国正处于经济高速发展时期，小轿车、各种小货车、大货车也越来越多，交通压力也越来越大，所使用的沥青混凝土路面也容易出现问题，使得沥青路面普遍存在的耐久性不足和疲劳开裂问题变得更加严重，亟待改进。
技术实现思路
为了提高沥青的抗开裂性能和耐久性，本申请提供一种改性沥青混合料及其制备方法。第一方面，本申请提供一种改性沥青混合料，采用如下的技术方案：一种改性沥青混合料，所述混合料由包含以下重量份的原料制成：改性沥青4～6份，集料90～98份，矿粉8～10份，纤维稳定剂0.1～0.9份。通过采用上述技术方案，采用集料构成骨架，随后矿粉和改性沥青以及纤维稳定剂填充到骨架空隙中，由此组成的沥青玛蹄脂将骨架胶结在一起，使得沥青混合料具有良好的抗开裂性能和耐久性。r>优选的，所述改性沥青由包括以下重量份的原料制成：基质沥青60份和复合改性剂40份。通过采用上述技术方案，通过复合改性剂对基质沥青进行改性，使得改性沥青具有较佳的高温稳定性、抗裂性以及耐久度。优选的，所述基质沥青为90#沥青，25℃针入度为89.3，15℃延度＞100cm，软化点为45.4℃，15℃密度为1.0093g/cm3，含蜡量为1.9％。通过采用上述技术方案，通过控制沥青的各项指标，可以有效控制沥青混合料的性能。优选的，所述复合改性剂由包括以下重量份的原料制成：聚氨酯预聚体8份，相容剂2份，环氧树脂18份，固化剂12份，所述固化剂为甲基六氢苯酐，所述相容剂为马来酸酐。通过采用上述技术方案，聚氨酯(PU)预聚体是由异氰酸酯和多元醇按一定比例制备而成的可反应性半成品，添加聚氨酯预聚体可大幅度提高基质沥青的弹性性能，使得改性沥青具有优良的柔韧性和抗老化性能；环氧树脂(EP)因含有独特的环氧基、醚键以及羟基等活性极性基团，添加环氧树脂可有效提高基质沥青的力学性能，然而环氧沥青柔韧性较差，低温下容易发生脆断，通过相容剂和固化剂使得聚氨酯预聚体和环氧树脂形成的复合改性剂的力学性能表现出显著的协同作用，从而使得制得的沥青混合料形成的沥青路面能够在具有环氧树脂沥青的力学性能的基础上，改善环氧沥青低温柔韧性，减少沥青路面裂缝的产生，有效延长沥青路面的使用寿命。优选的，所述改性沥青采用以下方法制成：(1)、按设定比例，在基质沥青中加入相容剂和固化剂，随后升温至120～140℃的温度下搅拌40min形成共混物；(2)、按设定比例，将聚氨酯预聚体和环氧树脂加入共混物并继续搅拌5min制成改性沥青；(3)、将步骤(2)中的改性沥青在120℃的环境下继续养护4h，以确保其充分反应。通过采用上述技术方案，聚氨酯预聚体和环氧树脂在基质沥青中通过相容剂和固化剂形成交联网状结构，同时EP、PU与沥青分子相互交联，沥青分子排列结构发生改变，沥青内聚力增强，从而使得改性沥青具有较佳的力学性能，制得的沥青混合料整体刚度增加以及高温性能得以提升，从而减少沥青路面裂缝产生的可能性。优选的，所述混合料中还包括以下重量份的组分：纳米二氧化钛/蒙脱土复合材料1～3份。通过采用上述技术方案，纳米二氧化钛/蒙脱土复合材料能够提高沥青混合料的高温稳定性。太阳光中的紫外线会促使沥青胶体发生氧化聚合反应生成沥青质，活性降低，流动性变差，从而导致沥青混合料发生脆性破坏裂痕。纳米二氧化钛具有一定的还原性，利用其特性可改善沥青的抗紫外线老化性能。蒙脱土黏土矿物的一种，微观下表现为层状的结构，在沥青中掺入一定量的蒙脱土可以使蒙脱土中的沥青分子分布更加均匀，沥青混合料中的气孔减小，蒙脱土还可作为良好的抗氧化剂用以改善沥青混合料抗紫外线老化性能。蒙脱土通过减小沥青内部的扩散运动，来提高沥青的粘性，使得蒙脱土可以固定沥青质，减少沥青胶质氧化成沥青质的速率，减缓老化，进而减少裂缝的产生。优选的，所述纤维稳定剂由包括质量比为1：3：2的玻璃纤维、玄武岩纤维和水镁石纤维制成。通过采用上述技术方案，玻璃纤维呈散状并呈现纤维特征，且玻璃纤维强度较高，能够提升沥青混合料的抗拉强度。玄武岩纤维是一种环保无机纤维材料，其以玄武岩为原料，在1600℃高温下熔融提炼抽丝而成，具有良好的抗裂性能、抗老化和耐高温性能。水镁石纤维是一种天然碱性矿产纤维，具有良好的抗碱性能和力学性能。三组纤维之间形成协同作用，能够在沥青混合料中形成交织的网状结构，当沥青混合料受到外界的拉应力时这种网络结构就能发挥加筋以及增韧阻裂的作用，很有力地阻碍了沥青混合料裂缝的发展，从而提高了沥青混合料的低温抗裂性。优选的，所述玻璃纤维中空设置，且玻璃纤维中填充有环氧树脂/纳米二氧化硅复合材料。通过采用上述技术方案，纳米二氧化硅能够增强环氧树脂的韧性、冲击强度和拉伸剪切强度，同时在中空的玻璃纤维由于沥青混合料裂缝产生的拉伸力破裂时，流出的环氧树脂/纳米二氧化硅复合材料可包覆在破裂的中空玻璃的整个表面，进而同时增强中空玻璃纤维的自身的强度，中空玻璃纤维加入沥青混合料中，如同在沥青混合料中掺入较多数量的微细筋，这些微细筋在破裂后，在环氧树脂/纳米二氧化硅复合材料的增强下，可以抑制沥青混合料开裂的进程，提高了沥青混合料的断裂韧性。同时纳米二氧化硅具有极强的火山灰活性、微集料填充效应和晶核作用，可以增加沥青混合料的抗压强度和耐久性。优选的，所述纤维稳定剂由以下方法制得：称取环氧树脂加热熔融后，加入偶联剂、纳米二氧化硅，搅拌均匀后，加入中空的玻璃纤维后，用超声波震荡处理后，冷却至室温，随后加入玄武岩纤维和水镁石纤维混合均匀制成。通过采用上述技术方案，环氧树脂加热熔融的情况下，添加硅烷偶联剂和纳米二氧化硅，硅烷偶联剂能够使得纳米二氧化硅均匀的分布在环氧树脂的整体体系中，使得纳米二氧化硅能够充分增强环氧树脂的韧性、冲击强度和拉伸剪切强度，然后采用超声波震荡处理后，使得环氧树脂/纳米二氧化硅复合材料注入中空的玻璃纤维内，随后加入玄武岩纤维和水镁石纤维混合均匀制成纤维稳定剂。第二方面，本申请提供一种改性沥青混合料的制备方法，采用如下的技术方案：一种改性沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：S1、按设定比例，将集料和矿粉混合均匀后，升温至190～220℃备用，得到混合料；S2、将预热至170～175℃的改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性沥青混合料，其特征在于，所述混合料由包含以下重量份的原料制成：改性沥青4～7份，集料90～98份，矿粉8～10份，纤维稳定剂0.1～0.9份。/n

【技术特征摘要】
1.一种改性沥青混合料，其特征在于，所述混合料由包含以下重量份的原料制成：改性沥青4～7份，集料90～98份，矿粉8～10份，纤维稳定剂0.1～0.9份。


2.根据权利要求1所述的一种改性沥青混合料，其特征在于：所述改性沥青由包括以下重量份的原料制成：基质沥青60份和复合改性剂40份。


3.根据权利要求2所述的一种改性沥青混合料，其特征在于：所述基质沥青为90#沥青，25℃针入度为89.3，15℃延度＞100cm，软化点为45.4℃，15℃密度为1.0093g/cm3，含蜡量为1.9%。


4.根据权利要求2所述的一种改性沥青混合料，其特征在于：所述复合改性剂由包括以下重量份的原料制成：聚氨酯预聚体8份，相容剂2份，环氧树脂18份，固化剂12份，所述固化剂为甲基六氢苯酐，所述相容剂为马来酸酐。


5.根据权利要求4所述的一种改性沥青混合料，其特征在于：所述改性沥青采用以下方法制成：
（1）、按设定比例，在基质沥青中加入相容剂和固化剂，随后升温至120～140℃的温度下搅拌40min形成共混物；
（2）、按设定比例，将聚氨酯预聚体和环氧树脂加入共混物并继续搅拌5min制成改性沥青；
（3）、将步骤（2）中的改性沥青在120℃的环境下继续...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾永明，胡敬东，
申请(专利权)人：北京岭北筑路材料有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11