一种基于纤维增强的轻质化层位功能沥青及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种基于纤维增强的轻质化层位功能沥青，包括按质量百分比计的以下组分：8‑

【技术实现步骤摘要】
一种基于纤维增强的轻质化层位功能沥青及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及一种基于纤维增强的轻质化层位功能沥青材料及其制备工艺
。

技术介绍

[0002]随着公众对沥青地面结构的使用要求逐渐变高，目前常规的沥青地面结构的使用年限需要达到
30
年左右
。
而为了改善现有沥青的耐久性水平，延长沥青混合料的服役能力，技术人员通过研究沥青胶结料的流变性能，从而提出废旧胶粉
、SBS
等改性剂的混合生产工艺，从而满足日益严苛的使用要求
。
[0003]且近年来，随着沥青道路的推广，沥青路面应用于各种环境地貌中，从而面临更多的挑战，如在高温高湿环境下长时间使用，其容易产生结构老化和变形，长期使用和环境因素会导致沥青材料的软化和流动，而在寒冷季节又会变脆，导致裂缝和损坏
。
[0004]而在高载重条件下，又会基于上述问题进一步的导致道路的承载力崩塌，从而使得沥青路面的安全性面临挑战，轻则导致路面开裂影响机动车驾驶体验，重则导致一定的道路安全隐患
。
[0005]目前，对于沥青性能的研究存在一定的桎梏，受制于传统观念以及环保要求的考虑，往往更多的采用再生材料对性能进行补充，而对于整体网格化强度提升方面的研究较少
。
一方面由于研究成本过高，研究后的产品造价往往很难进行推广，另一方面又因为安全要求较高，往往新工艺的可信赖程度较低
。
但是在某些特种应用场景下，市场对于基于网格化强度提升的沥青材料仍具有相当急迫的需求
。

技术实现思路

[0006]为弥补现有技术的局限性，本专利技术即针对这一问题提出了一种基于纤维增强的轻质化层位功能沥青材料及其制备工艺，具体方案如下：
[0007]一种基于纤维增强的轻质化层位功能沥青材料，其中主体成分为沥青成分，并通过橡胶成分进行结构增强，橡胶成分可以采用较广泛使用的废轮胎胶粉或是采用其余来源的天然橡胶或是人工橡胶成分
。
[0008]其中主要成分的配比为8‑
25
％废轮胎橡胶胶粉
、0.5
‑
0.8
％聚合物纤维
、0.1
‑
0.5
％的稳定剂，其余为沥青材料；其中聚合物纤维中混杂有5％至
15
％的导热石墨材料
。
[0009]废轮胎橡胶粉经过研磨后，制备得到一定粒径水平的粉料，该种粉料可以显著提升沥青的强度性能水平，但是由于缺少“骨架”结构，该种沥青材料仍然会在高温高湿环境下发生软化流动，从而在气候环境变动时产生性能的骤降
。
[0010]为了解决上述问题，进一步的在沥青材料中添加一定量的纤维成分，其中可以选用聚丙烯纤维
、
聚酯纤维或是聚丙烯酸酯纤维，优选的材料为聚丙烯酸酯纤维，该种纤维材料可以显著的提升力学性能和耐久性，并且该种纤维材料可以增加沥青混合物的抗裂性能和疲劳强度，在与矿石混合后，还可以增强沥青材料与矿石的连接强度
。
[0011]在具体制备中，聚合物纤维中为聚丙烯纤维
、
聚酯纤维中的一种或混合物与聚丙
烯酸酯纤维进行混合制备得到的粉末状物料，其中导热石墨在添加后经过加热产生膨胀，此时聚合物纤维的分布呈现网格状分布
。
该种形式可以利用导热石墨在沥青搅拌时产生的吸热膨胀现象，从而通过内部膨胀的运动作用，进一步的促进聚合物纤维进行骨架生长
。
具体的是在二次剪切时，导热石墨吸热膨胀，从而迫使聚合物纤维生长呈网状结构
。
[0012]同时，导热石墨还可以进一步的帮助聚合物纤维在生长过程中的热量传导，从而促进塑料分子进行交联，以帮助聚合物纤维在沥青材料中均匀分散，从而在冷却后可以形成稳定的骨架结构
。
[0013]上述基于纤维增强的轻质化层位沥青材料的制备工序，主要包括以下步骤：
[0014]S1、
对沥青基质进行加热，熔融状态后泵送至高温罐中等待混料；
[0015]S2、
对获得的废轮胎橡胶胶粉进行破碎
、
筛选；
[0016]S3、
按质量百分比进行橡胶胶粉的配料，配料完成后，逐步添加在高温罐中，添加过程中保持剪切研磨，并控制温度为
180
‑
220℃
之间；
[0017]S4、
混合均匀后，逐步降温至
170℃
以下，添加已混有导热石墨的聚合物纤维材料，并进行二次剪切研磨，剪切研磨完成后进行粘度均匀性测定；
[0018]S5、
保温一定时间后，进行发育培养，并在使用时与相应粒径的矿料适配
。
[0019]为了保持橡胶材料粒子尺寸可控，
S2
中对获得的橡胶胶粉进行破碎
、
筛选，按粒径大小进行分组，其中粒径低于
100
μ
m
的定义为细粉料，高于
1000
μ
m
的定义为粗粉料，中间段的定义为中粉料；配料时中粉料的占比不低于
90
％
。
该种方式既可以减少过大粒径的橡胶胶粉分解慢导致的性能不稳定的问题，也可以通过减少过细粒径的橡胶胶粉的分解变性程度过大导致的材料老化程度高的问题
。
[0020]进一步的，所述的粘度均匀性测定包括以下步骤：
[0021]S41、
沿高度方向，选择搅拌中物料的
1/5、1/4、1/3、1/2、3/5、3/4
的高度点作为初始点，并开始取样；
[0022]S42、
初始点取样完成后，沿搅拌方向进行角度选择，
30
°
、60
°
、120
°
、240
°
各取样一次；
[0023]S43、
沿高度方向，进行物料中导热石墨含量的检测，相差值小于
15
％时认定高度方向的导热石墨已均匀分布；
[0024]S44、
沿旋转方向，进行物料中聚合物纤维含量的检测，相差值小于8％时认定环向方向的聚合物纤维已均匀分布；
[0025]S45、
选择距离最远的至少三个测量点，进行粘度测试，并近似生成搅拌系统的粘度分布图
。
[0026]进一步的，在添加聚合物纤维后，加入不超过聚合物纤维含量
10
％的交联剂，所述的交联剂为双组份聚氨酯
。
[0027]其中，为了保持沥青主体材料的稳定性，沥青养育前还需要添加小于总质量
0.5
％的稳定剂，其中稳定剂为硬脂酸钙
、
硬脂酸锌
、
硫磺
、
马来酸酐
、
二甲基二硫代氨基甲酸锌
、
异丙基黄原酸钠中的一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于纤维增强的轻质化层位沥青，其特征在于，包括按质量百分比计的以下组分：8‑
25
％废轮胎橡胶胶粉
、0.5
‑
0.8
％聚合物纤维
、0.1
‑
0.5
％的稳定剂，其余为沥青材料；其中聚合物纤维中混杂有5％至
15
％的导热石墨材料
。2.
一种基于纤维增强的轻质化层位沥青的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
对沥青基质进行加热，熔融状态后泵送至高温罐中等待混料；
S2、
对获得的废轮胎橡胶胶粉进行进一步破碎
、
筛选；
S3、
按质量百分比进行橡胶胶粉的配料，配料完成后，逐步添加在高温罐中，添加过程中保持剪切研磨，并控制温度为
180
‑
220℃
之间；
S4、
混合均匀后，逐步降温至
170℃
以下，添加已混有导热石墨的聚合物纤维材料，并进行二次剪切研磨，剪切研磨完成后进行粘度均匀性测定，二次剪切时，导热石墨吸热膨胀，从而迫使聚合物纤维生长呈网状结构；
S5、
保温一定时间后，进行发育培养，并在使用时与相应粒径的矿料适配
。3.
根据权利要求2所述的一种基于纤维增强的轻质化层位沥青的制备工艺，其特征在于，
S2
中对获得的橡胶胶粉进行破碎
、
筛选，按粒径大小进行分组，其中粒径低于
100
μ
m
的定义为细粉料，高于
1000
μ
m
的定义为粗粉料，中间段的定义为中粉料；配料时中粉料的占比不低于
90
％
。4.
根据权利要求2所述的一种基于纤维增强的轻质化层位沥青的制备工艺，其特征在于，所述的粘度均匀性测定包括以下步骤：
S41、
沿高度方向，选择搅拌中物料的
1/5...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐萌，郭兆民，
申请(专利权)人：江苏天诺道路材料有限公司，
类型：发明
国别省市：