基于碳量子点/聚吡咯的自愈合沥青混合料、制备方法技术

本发明专利技术属于道路工程材料技术领域，具体涉及基于碳量子点/聚吡咯的自愈合沥青混合料、制备方法。自愈合沥青混合料包括矿料(玄武岩粗集料、钢渣集料、玄武岩细集料、石灰石矿粉)、碳量子点/聚吡咯复合改性沥青(基质沥青、SBS、碳量子点/聚吡咯复合材料)、碳纤维。制备方法：称取原料，将碳量子点/聚吡咯复合改性沥青加热至熔融状态，得加热后的复合改性沥青；将矿料都加热；将加热后的玄武岩粗集料、加热后的玄武岩细集料、加热后的钢渣集料加入拌合锅搅拌，再加入碳纤维干拌，加入加热后的复合改性沥青，加入加热后的石灰石矿粉搅拌，得自愈合沥青混合料。本发明专利技术能优化沥青混合料的微波加热效果，提高沥青混合料的自愈合性能。提高沥青混合料的自愈合性能。提高沥青混合料的自愈合性能。

【技术实现步骤摘要】
基于碳量子点/聚吡咯的自愈合沥青混合料、制备方法


[0001]本专利技术属于道路工程材料
，具体涉及基于碳量子点/聚吡咯的自愈合沥青混合料、制备方法。

技术介绍

[0002][0003]沥青是一种广泛应用于道路铺设的材料，由于其优良的性能，是目前最受欢迎的道路铺设材料之一。然而，沥青在实际使用中也存在一些问题，例如：长期暴露在太阳下会导致沥青老化，减少其使用寿命；重车经过路面时会产生较大的振动和噪音，影响行车舒适性；在低温环境下，沥青易于开裂和破损，影响道路的耐久性和安全性。基于这些问题，自愈性沥青混合料是目前的研究热点。
[0004]自愈性沥青混合料是一种具有自我修复功能的新型沥青材料。有时会通过在沥青中加入聚合物微胶囊等物质来制备自愈性沥青混合料，在路面出现微小裂缝时，这些微胶囊等物质会自动破裂，释放出填充材料进行填充，从而实现沥青的自我修复。
[0005]微波加热是一种高频振动能量的加热方式，微波加热可以加速材料分子之间的运动和反应，现在微波加热技术也被引入自愈性沥青混合料中，通过将微波能量传输到沥青中来加热沥青。由于微波加热可以在沥青内部快速产生热量，因此可以实现更快、更节能的加热，同时还能减少对环境的影响。
[0006]但是，微波加热技术在自愈性沥青混合料的实际应用中，存在一些问题，比如：
[0007]一、温度控制问题：参照公开号为CN115321884A的专利申请，传统沥青混合料的微波吸收能力不强，而且现有微波加热技术对沥青加热速度较慢，导致加热效果不均匀，出现沥青混合料自愈合效率低的问题。
[0008]二、适用性问题：微波加热技术对材料的适用性有一定限制，例如对于较厚的沥青层或多层沥青结构，可能需要采用较长的加热时间或者多次加热才能达到理想的效果。
[0009]三、自愈性沥青本身的效果也受到多种因素的影响，如路面温度、水分、车辆荷载等因素。因此，在设计和实施自愈性沥青工程时，需要综合考虑多种因素。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供基于碳量子点/聚吡咯的自愈合沥青混合料，能够优化沥青混合料的微波加热效果，提高沥青混合料的自愈合性能。
[0011]基于碳量子点/聚吡咯的自愈合沥青混合料，以质量份数计，包括如下原料：
[0012]矿料100份、碳量子点/聚吡咯复合改性沥青4.5～5.0份、碳纤维0.3～0.5份，
[0013]其中，以质量份数计，所述矿料包括玄武岩粗集料40～55份、钢渣集料25～65份、玄武岩细集料0～40份、石灰石矿粉2～5份，所述玄武岩粗集料、所述钢渣集料、所述玄武岩细集料与所述石灰石矿粉的质量份之和为100份；
[0014]以重量份数计，所述碳量子点/聚吡咯复合改性沥青包括基质沥青100份，SBS 3～
5份、碳量子点/聚吡咯复合材料10～25份。
[0015]采用上述技术方案，钢渣是一种微波良吸收体，这使得钢渣在微波作用下具有较好的加热性能。在多种矿物中，玄武岩的主要矿相，顽火辉石，升温效果较好，稳定性高，被认为是一种较优异的吸波材料。碳量子点是一类尺寸小于10nm的类球形碳纳米材料，具有明显的量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，其主要通过介电损耗和磁损耗的方式吸收电磁波，具有强的吸收能力，但作为吸波材料存在的不足是密度大，吸波频带窄。聚吡咯作为导电聚合物，具有电导率高、密度小、合成成本低以及电导率可控等优点，近年来在电磁波吸收领域得到广泛的应用。聚吡咯作为吸波材料目前所面临的主要问题在于如何最大程度地发挥吸波能力。为了获得综合性能优异的吸波材料，复合化、纳米化成为研究趋势。因此，本申请采用钢渣集料、玄武岩粗集料、玄武岩细集料和碳量子点/聚吡咯复合改性沥青制备自愈合沥青混合料，很好的解决了各种材料之间的相容性问题，进而优化沥青混合料的微波加热效果，实现沥青混合料的高效自愈合。
[0016]优选的，所述钢渣集料的粒径为0.075～4.75mm，所述钢渣集料的密度为3.4～3.6g/cm3，所述钢渣集料的浸水膨胀率不超过0.7％，所述钢渣集料的吸水率不超过1.2％，所述钢渣集料包括游离氧化钙，所述游离氧化钙的质量占所述钢渣集料总质量的≤1.0％。
[0017]优选的，以质量份数计，所述钢渣集料包括钢渣粗集料20～35份、钢渣细集料15～30份。
[0018]优选的，所述玄武岩粗集料的粒径为2.36～16mm，所述钢渣粗集料的粒径为2.36～4.75mm，所述钢渣细集料和所述玄武岩细集料的粒径都为0.075～2.36mm，所述石灰石矿粉的粒径<0.075mm。
[0019]优选的，在所述矿料中，所述玄武岩粗集料、所述玄武岩细集料、所述钢渣集料与所述石灰石矿粉填料的级配范围为：16.0mm筛孔通过率为100％、13.2mm筛孔通过率为94～97％、9.5mm筛孔通过率为72～78％、4.75mm筛孔通过率为50～58％、2.36mm筛孔通过率为35～40％、1.18mm筛孔通过率为25～30％、0.6mm筛孔通过率为18～22％、0.3mm筛孔通过率为10～15％、0.15mm筛孔通过率为8～12％、0.075mm筛孔通过率为4～8％。
[0020]优选的，所述碳纤维的纤维长度为4～12mm，所述碳纤维的直径为100～300nm，所述碳纤维的密度为1.71～1.80g/cm3，所述碳纤维的拉伸强度为3400～3600MPa，所述碳纤维的拉伸模量为220～240GPa，所述碳纤维的伸长率为1.45～1.60％。
[0021]本申请的另一目的是提供一种所述的基于碳量子点/聚吡咯的自愈合沥青混合料的制备方法，包括如下步骤，
[0022]S1.制备碳量子点/聚吡咯复合改性沥青，然后按照质量份数称取所述矿料、所述碳量子点/聚吡咯复合改性沥青、所述碳纤维备用，将所述碳量子点/聚吡咯复合改性沥青放入烘箱加热至熔融状态，得到加热后的复合改性沥青；
[0023]S2.在步骤S1备用的所述矿料中，将所述玄武岩粗集料、所述玄武岩细集料、所述钢渣集料、所述石灰石矿粉都加热到175～185℃，加热时间不低于5h，分别得到加热后的玄武岩粗集料、加热后的玄武岩细集料、加热后的钢渣集料，加热后的石灰石矿粉；
[0024]S3.将所述加热后的玄武岩粗集料、所述加热后的玄武岩细集料、所述加热后的钢渣集料加入拌合锅搅拌90～120s，再加入步骤S1的碳纤维干拌90s，加入所述加热后的复合改性沥青，搅拌90～120s，拌合温度为180～200℃，再加入所述加热后的石灰石矿粉搅拌
180～210s，得到所述自愈合沥青混合料。
[0025]优选的，在步骤S1中，所述碳量子点/聚吡咯复合改性沥青的制备包括如下步骤，
[0026](1)制备碳量子点/聚吡咯复合材料；
[0027](2)将所述基质沥青放入140～150℃的烘箱中加热至完全融化，加入步骤(1)的所述碳量子点/聚吡咯复合材料，保持温度恒定为150～160℃，剪切3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于碳量子点/聚吡咯的自愈合沥青混合料，其特征在于，以质量份数计，包括如下原料：矿料100份、碳量子点/聚吡咯复合改性沥青4.5～5.0份、碳纤维0.3～0.5份，其中，以质量份数计，所述矿料包括玄武岩粗集料40～55份、钢渣集料25～65份、玄武岩细集料0～40份、石灰石矿粉2～5份，所述玄武岩粗集料、所述钢渣集料、所述玄武岩细集料与所述石灰石矿粉的质量份之和为100份；以重量份数计，所述碳量子点/聚吡咯复合改性沥青包括基质沥青100份、SBS 3～5份、碳量子点/聚吡咯复合材料10～25份。2.根据权利要求1所述的基于碳量子点/聚吡咯的自愈合沥青混合料，其特征在于，所述钢渣集料的粒径为0.075～4.75mm，所述钢渣集料的密度为3.4～3.6g/cm3，所述钢渣集料的浸水膨胀率不超过0.7％，所述钢渣集料的吸水率不超过1.2％，所述钢渣集料包括游离氧化钙，所述游离氧化钙的质量占所述钢渣集料总质量的≤1.0％。3.根据权利要求2所述的基于碳量子点/聚吡咯的自愈合沥青混合料，其特征在于，以质量份数计，所述钢渣集料包括钢渣粗集料20～35份、钢渣细集料5～30份。4.根据权利要求3所述的基于碳量子点/聚吡咯的自愈合沥青混合料，其特征在于，所述玄武岩粗集料的粒径为2.36～16mm，所述钢渣粗集料的粒径为2.36～4.75mm，所述钢渣细集料和所述玄武岩细集料的粒径都为0.075～2.36mm，所述石灰石矿粉的粒径<0.075mm。5.根据权利要求1所述的基于碳量子点/聚吡咯的自愈合沥青混合料，其特征在于，在所述矿料中，所述玄武岩粗集料、所述玄武岩细集料、所述钢渣集料与所述石灰石矿粉的级配范围为：16.0mm筛孔通过率为100％、13.2mm筛孔通过率为94～97％、9.5mm筛孔通过率为72～78％、4.75mm筛孔通过率为50～58％、2.36mm筛孔通过率为35～40％、1.18mm筛孔通过率为25～30％、0.6mm筛孔通过率为18～22％、0.3mm筛孔通过率为10～15％、0.15mm筛孔通过率为8～12％、0.075mm筛孔通过率为4～8％。6.根据权利要求1所述的基于碳量子点/聚吡咯的自愈合沥青混合料，其特征在于，所述碳纤维的纤维长度为4～12mm，所述碳纤维的直径为100～300nm，所述碳纤维的密度为1.71～1.80g/cm3，所述碳纤维的拉伸强度为3400～3600MPa，所述碳纤维的拉伸模量为220～240GPa，所述碳纤维的伸长率为1.45～1.60％。7.一种根据权利要求1～6任意一项所述的基于碳量子点/聚吡咯的自愈合沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤，S1.制备碳量子点/聚吡咯复合改性沥青，然后按照质量份数称取所述矿料、所述碳量子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丰亦，周权，王涛利，丁兴相，姚靖，罗振宇，
申请(专利权)人：浙江交投丽新矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：