一种常温半柔性复合材料的制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及半柔性路面材料领域，公开了一种常温半柔性材料及其混合料的制备方法与应用，该常温半柔性混合料包含40

【技术实现步骤摘要】
一种常温半柔性复合材料的制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及道路建筑材料领域，更具体地的涉及一种常温半柔性复合材料及其混合料的制备方法与应用。

技术介绍

[0002]虽然半柔性材料兼具水泥的刚性和沥青的柔性，但随着时间的延长，沥青的不断硬化，将会导致半柔性材料后期的低温性能下降，从而出现低温开裂的现象。在工程中，半柔性混合料多用于半柔性路面，水泥浆体的灌入使半柔性路面具有较好的刚度，可减少车辙病害的产生，但低温疲劳性能不良，严重影响其技术推广。现今的半柔性路面多使用热拌沥青混合料。常温沥青混合料通过采用乳化沥青或溶剂沥青降低结合料的粘度，实现常温下的施工作业，一定程度上克服了热拌沥青混合料的相关问题，但国内外目前应用的常温沥青混合料普遍存在初始强度低、强度增长慢、温度敏感性大及储存稳定性差等问题。
[0003]传统的半柔性混合料均以大孔隙的沥青混合料为基础，再填筑水泥或半柔性复合材料，工序繁琐，需要多种设备协调运作，成本高，且难以控制灌浆材料的用量，导致混合料刚性较大，低温性能较差。CN 113816653 A 公开了一种灌注式柔性路面及其制备方法，孔隙率超过20%，并以乳化沥青/水泥复合材料配合快硬剂作为灌浆材料，但固化速度依旧缓慢，一天之内难以形成强度，且其依旧使用热拌沥青混合料，对环境污染较大，施工复杂。CN 112174583 A公开了一种抗冻型乳化沥青水泥砂浆的制备方法，其对乳化沥青继续改性，虽然能提高水泥乳化沥青的粘弹性，但乳化沥青的改性过程极为复杂，改性后的乳化沥青稳定性较差，难以在工程上大规模运用，且成本极高。
[0004]植物沥青作为一种全新的材料，因其具有低碳、环保、可再生的优势，吸引了众多国内外专家、学者对其在道路工程上的应用进行研究。
[0005]公开号为CN102304289B的中国专利，公开了一种利用植物沥青添加至石油沥青作为道路用沥青及生产方法，其配比为：石油沥青100份、植物沥青20
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100份、纤维素或淀粉：植物沥青份数为0.01
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0.1、松香：植物沥青份数为0.01
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0.03。
[0006]现有技术CN 112322058 A公开了一种改性植物沥青及其应用，其中改性植物沥青包括植物沥青、石油沥青、线性化活性橡胶、稳定剂。解决了植物沥青直接应用于道路铺筑存在抗水害能力差、高低温性能不理想等问题。但其中植物沥青的重量份最高还是只能到80%，且高温稳定性较差。但由于植物沥青在无固化剂的情况下，无法实现自然凝固。因此会软化石油沥青，降低其高温稳定性。
[0007]植物沥青作为路面粘接剂材料用于公路路面铺筑，一般都是部分替代石油沥青用作道路铺筑，目前可见公开报道的植物沥青替代石油沥青的最高比例为80％左右，因为植物沥青用于道路铺筑存在沥青的粘附性较差、耐老化性能较差，体现在沥青混合料的性能上主要为耐水损害性、抗老化性能及高低温性能偏差等；过高的替代比例对道路铺筑材料的使用安全性可能造成较大影响，完全用植物沥青来铺筑更是现有技术中不能实现的。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种常温半柔性复合材料，以解决现目前植物沥青高温稳定性差，无法完全替代石油沥青的问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种常温半柔性复合材料，按重量份计，包含40
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50重量份植物沥青、30
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72重量份无机活性粉末、5
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7重量份三烯丙基异氰尿酸脂、2
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4重量份过氧化二异丙苯、3重量份生物碳、3
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25重量份软化剂和3
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15重量份水。
[0010]本技术方案的原理如下：所述无机活性粉末与植物沥青拌合后，能够有效提高材料的刚度，提高植物沥青的高温稳定性。
[0011]所述三烯丙基异氰尿酸脂能够提高植物沥青与无机活性粉末浆体的交联程度。无机活性粉末浆体会与植物沥青发生固化反应，并打开三烯丙基异氰尿酸脂的双键，使三烯丙基异氰尿酸脂的一端契合在浆体的表面，另一端则会与植物沥青中的油分组织发生氧化反应，而与植物沥青相契合，从而使无机活性粉末浆体能够更好地与植物沥青交融，增强无机活性粉末浆体与植物沥青之间的粘结，促进植物沥青与无机活性粉末浆体的固化程度，提高该半柔性材料的高温稳定性。
[0012]所述过氧化二异丙苯能够促进软化剂与植物沥青之间的结合，在软化剂与沥青混合的过程中，其所具有的苯环结构和酯基结构能够插入沥青各分子之间，便于软化剂流入沥青结构中，与沥青相容。
[0013]所述生物炭孔质较为疏松，在水泥中能够吸附水泥浆，减少水泥中气泡的产生，使半柔性材料的结构更为紧密，减少使用过程中裂缝的产生，从而提高该半柔性材料的耐久性。
[0014]优选的，所述植物沥青的含量为20
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30重量份；含量过高会使材料柔性过大。
[0015]优选的，所述植物沥青选自蓖麻植物沥青、玉米秸秆植物沥青和水稻秸秆植物沥青中的至少1种。
[0016]更优选的，所选植物沥青为蓖麻植物沥青，其酸值更佳，为150
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170mg/g之间，能够更好的与无机活性粉末浆体发生固化反应，实现植物沥青的较快速度和较好程度的固化，弥补了缺少石油沥青的固化速度慢和固化程度不够的缺陷。
[0017]优选的，所述无机活性粉末含量为30
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61重量份。
[0018]优选的，所述无机活性粉末选自硫铝酸盐水泥、高炉矿渣、石膏、硅灰、磷酸镁水泥、氢氧化镁和氧化镁中的至少2种，多种无机活性粉末相配合能够更好地控制施工时间，满足施工要求。
[0019]更优选地，所选无机活性粉末为硅酸盐水泥、氧化镁和石膏三种混合物。
[0020]硫铝酸盐、石膏、硅灰、高炉矿渣中，硫铝酸盐、石膏、高炉矿渣三者间的相互影响程度较大，容易影响各自性能的发挥；而硫铝酸盐属于快硬型水泥，早期强度较好，但在后期会出现强度下降的情况，产生裂缝，从而削弱其技术性能。
[0021]而硅酸盐水泥、氧化镁和石膏三者的混合物能够较好的改善蓖麻植物沥青的固化，提高前期和后期的稳定性。
[0022]更优选地，所述无机活性粉末由硅酸盐水泥、石膏、氧化镁按重量比（4
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8）：1：（1
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5）调制而成。
[0023]优选的，所述生物炭选自小麦秸秆类、椰壳类、玉米秸秆类和水稻秸秆类中的至少1种，且粒径均小于0.075mm，使其更够更好地吸附多余的无机活性粉末浆体，减少气泡的产生。
[0024]优选的，所述软化剂含量为3
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20重量份，过多的软件剂会使得对固化后的植物沥青进行过度软化。
[0025]优选的，所述软化剂选自蓖麻油、大豆油、椰子油、玉米油、蓖麻油酸、大豆油酸和棕榈油酸中的至少2种。不同软化剂的酸值不同，将不同酸值的软化剂相混合，更容易调节软化剂的酸值，使其与植物沥青的酸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种常温半柔性复合材料，其特征在于，按重量份计，包含40
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50重量份植物沥青、30
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72重量份无机活性粉末、5
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7重量份三烯丙基异氰尿酸脂、2
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4重量份过氧化二异丙苯、3重量份生物碳、3
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25重量份软化剂和3
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15重量份水。2.根据权利要求1所述的常温半柔性复合材料，其特征在于，所述植物沥青选自蓖麻植物沥青、玉米秸秆植物沥青和水稻秸秆植物沥青中的至少1种；优选的，所选植物沥青为蓖麻植物沥青，其酸值为150
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170mg/g。3.根据权利要求1所述的常温半柔性复合材料，其特征在于，所述无机活性粉末选自硫铝酸盐水泥、高炉矿渣、石膏、硅灰、磷酸镁水泥、氢氧化镁和氧化镁中的至少2种；优选的，所选无机活性粉末为硅酸盐水泥、氧化镁和石膏三种混合物。4.根据权利要求1所述的常温半柔性复合材料，其特征在于，所述生物炭选自小麦秸秆类、椰壳类、玉米秸秆类和水稻秸秆类中的至少1种，且粒径均小于0.075mm。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的常温半柔性复合材料，其特征在于，所述软化剂选自蓖麻油、大豆油、椰子油、玉米油、蓖麻油酸、大豆油酸和棕榈油酸中的至少2种。6.根据权利要求5所述的常温半柔性复合材料，其特征在于，所述软化剂为大豆油和蓖麻油酸的混合物，大豆油和蓖麻油酸的质量比为1：（3
‑
5）。7.根据权利要求1
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：李九苏，侯芸，刘朝晖，戴聆春，陈伟，游博文，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：