一种高延展性应力吸收沥青面层材料制造技术

本申请涉及路面材料技术领域，具体公开了一种高延展性应力吸收沥青面层材料。一种高延展性应力吸收沥青面层材料，由包含以下重量份的原料组成：沥青4.3

【技术实现步骤摘要】
一种高延展性应力吸收沥青面层材料


[0001]本申请涉及路面材料
，更具体地说，它涉及一种高延展性应力吸收沥青面层材料。

技术介绍

[0002]为适应经济发展需求，高等级公路开始采用半刚性基层沥青路面的结构形式。半刚性基层沥青路面结构通常包括刚性/半刚性基层和沥青面层。为了解决刚性/半刚性基层易产生裂缝的问题，一般会在基层板面上隔一定的间距预制接缝。在温度循环变化和交通荷载的作用下，刚性/半刚性基层原有的接缝边缘易移动变形，引起与接缝对应的上端沥青面层处产生应力集中，并在车辆荷载与雨水渗透的作用下，由下而上在沥青面层上产生反射裂缝。如何解决半刚性沥青路面的反射裂缝，是道路管养中亟待解决的问题。
[0003]目前，针对半刚性沥青路面的反射裂缝问题，主要采用以下方法：在刚性/半刚性基层和沥青面层之间设置土工布、土工格栅、改性沥青油毛毡、钢丝网等作为裂缝缓解层，阻隔沥青面层反射裂缝的产生，经过实际检测后，本申请人发现，基于OT(overlay tester)试验，采用设置土工布这一方法制成的半刚性沥青路面荷载周期数一般为300
‑
500，短期内容易出现裂缝。因此，如何提高荷载周期数，从而使得在半刚性基层沥青路面的长期使用时不产生裂缝是亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决半刚性沥青路面易产生反射裂缝的问题，本申请提供一种高延展性应力吸收沥青面层材料。
[0005]第一方面，本申请提供的一种高延展性应力吸收沥青面层材料采用如下的技术方案：一种高延展性应力吸收沥青面层材料，由包含以下重量份的原料组成：沥青4.3
‑
5.0份、集料85
‑
95份；填料4.5
‑
5.5份，其特征在于，所述沥青由石油沥青、TPU和改性碳纳米管改性制得；所述改性碳纳米管为苯甲酸改性碳纳米管、硅烷偶联剂改性碳纳米管、甘氨酸改性碳纳米管、羟基化改性碳纳米管、聚丙烯酸改性碳纳米管中的一种或多种；改性沥青的制备方法，包括如下步骤：改性碳纳米管/TPU复合改性剂的制备：TPU乳化，得到TPU乳液；将改性碳纳米管加入TPU乳液中，得到改性碳纳米管/TPU混合液，TPU与改性碳纳米管的质量比为(4
‑
8):(0.2
‑
0.6)；将改性碳纳米管/TPU混合液挤出造粒，得到改性碳纳米管/TPU复合改性剂；改性沥青的制备：将石油沥青加热至流动状态，得到流动石油沥青；将流动石油沥青、改性碳纳米管/TPU复合改性剂在170
‑
185℃下，以2000
‑
3500rpm的剪切速率剪切90
‑
120min，石油沥青与改性碳纳米管/TPU复合改性剂的质量比为(35
‑
45):1，得到改性沥青。
[0006]通过采用上述技术方案，TPU包含软段和硬段，软段赋予其良好的柔性和延展性，将TPU加入石油沥青中，TPU中的不饱和键与石油沥青会发生交联反应，使得石油沥青分子
间作用力得以提升，TPU中的软端提高了石油沥青的延展性，在沥青面层材料受到外力时通过塑性变形吸收一部分应力，消散应力集中，降低反射裂缝产生的概率，提高沥青路面材料抗反射裂缝的能力；通常使用碳纳米管时，会将碳纳米管和表面活性剂共同加入到TPU中，表面活性剂会降低石油沥青的黏性，影响石油沥青与集料之间的黏结强度。而本申请先对碳纳米管进行改性，得到改性碳纳米管，再将改性碳纳米管与TPU复合，降低了表面活性剂对石油沥青黏性的影响。
[0007]改性碳纳米管一部分插入TPU内，另一部分吸附在TPU的表面，提升了TPU表面的粗糙度，增强了TPU与石油沥青的界面强度。当沥青面层材料受到外力时，改性碳纳米管从TPU内被拔出的过程中能够吸收部分应力。
[0008]TPU和改性碳纳米管的添加也提高了改性沥青表面的粗糙度，增强了改性沥青与集料的黏结强度，在TPU和改性碳纳米管的共同作用下，提高了沥青路面材料抗反射裂缝的能力，解决了半刚性沥青路面易产生反射裂缝的问题。
[0009]优选的，所述TPU和改性碳纳米管的质量比为(4
‑
8):(0.3
‑
0.5)。
[0010]通过采用上述技术方案，当TPU和改性碳纳米管的质量比为(4
‑
8):(0.3
‑
0.5)，改性碳纳米管在TPU乳液中的分散性较好，附着在TPU上的改性碳纳米管较多。
[0011]优选的，所述石油沥青与改性碳纳米管/TPU复合改性剂的质量比为(37
‑
42):1。
[0012]通过采用上述技术方案，当石油沥青与改性碳纳米管/TPU复合改性剂的质量比为(37
‑
42):1时，改性碳纳米管/TPU复合改性剂与石油沥青适度交联，改性碳纳米管/TPU复合改性剂在石油沥青中分散较均匀。
[0013]优选的，所述改性碳纳米管为羟基化改性碳纳米管和/或苯甲酸改性碳纳米管。
[0014]通过采用上述技术方案，羟基化改性碳纳米管在受到外力时，塑性形变能力较强，将羟基化改性碳纳米管从TPU中拔出所消耗的能较大，从而吸收较多的应力，提高沥青路面材料抗反射裂缝的能力；苯甲酸与碳纳米管之间通过π
‑
π键相互作用，使得苯甲酸分子吸附包裹在碳纳米管的表面，克服了碳纳米管之间的吸附团聚，苯甲酸改性碳纳米管在TPU乳液中的分散性较好；羟基化改性碳纳米管与苯甲酸改性碳纳米管共同作用下，既能得到塑性形变能力较强的碳纳米管，又能使得碳纳米管在TPU乳液中有良好的分散性，从而得到应力吸收能力较强的沥青面层材料。
[0015]优选的，所述剪切速率为2500
‑
3000rpm。
[0016]通过采用上述技术方案，当剪切速率为2500
‑
3000rpm时，改性碳纳米管/TPU复合改性剂的细化程度适中，促进改性碳纳米管/TPU复合改性剂的分散，减少沥青面层材料中应力集中点的产生，且改性沥青不易老化。
[0017]优选的，所述剪切时间为100
‑
110min。
[0018]通过采用上述技术方案，当剪切时间为100
‑
110min时，改性碳纳米管/TPU复合改性剂与石油沥青充分接触，改性碳纳米管/TPU复合改性剂对石油沥青的改性效果较好，改性碳纳米管/TPU复合改性剂与石油沥青之间结合强度较大，且改性沥青不易老化。
[0019]优选的，所述TPU为PTMG2000型TPU、PCL2000型TPU、PEG2000型TPU、PCDL2000型TPU中的一种或多种。
[0020]优选的，所述TPU为PTMG2000型TPU。
[0021]通过采用上述技术方案，PTMG2000型TPU的玻璃化温度较低，得到的沥青面层材料的延展性较高。
[0022]综上所述，本申请具有以下有益效果：1.本申请采用TPU和改性碳纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高延展性应力吸收沥青面层材料，由包含以下重量份的原料组成：沥青4.3
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5.0份、集料85
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95份；填料4.5
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5.5份，其特征在于，所述沥青由石油沥青、TPU和改性碳纳米管改性制得；所述改性碳纳米管为苯甲酸改性碳纳米管、硅烷偶联剂改性碳纳米管、甘氨酸改性碳纳米管、羟基化改性碳纳米管、聚丙烯酸改性碳纳米管中的一种或多种；改性沥青的制备方法，包括如下步骤：改性碳纳米管/TPU复合改性剂的制备：TPU乳化，得到TPU乳液；将改性碳纳米管加入TPU乳液中，得到改性碳纳米管/TPU混合液，TPU与改性碳纳米管的质量比为(4
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8):(0.2
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0.6)；将改性碳纳米管/TPU混合液挤出造粒，得到改性碳纳米管/TPU复合改性剂；改性沥青的制备：将石油沥青加热至流动状态，得到流动石油沥青；将流动石油沥青、改性碳纳米管/TPU复合改性剂在170
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185℃下，以2000
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3500rpm的剪切速率剪切90
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120min，石油沥青与改性碳纳米管/TPU复合改性剂的质量比为(35
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【专利技术属性】
技术研发人员：陆志红，庞玉志，杨晓华，唐海霞，
申请(专利权)人：江苏路邦土木科技有限公司，
类型：发明
国别省市：