本发明专利技术提供了一种具有包覆层的骨料的制备方法和一种降温路面材料，具有包覆层的骨料从内到外包括骨料、可见光‑近红外光谱辐射反射层（反射层）和太阳辐射光谱全反射‑红外发射层（发射层）、反射层的厚度为10‑20μm；发射层的厚度为20‑30μm；骨料包括石灰岩或玄武岩，骨料粒径范围不低于4.75mm。反射层为白色乳胶漆，发射层的原料包括第二水性高分子乳液、纳米颗粒和助剂，其中第二水性高分子乳液与纳米粒子的质量比范围为2:1‑3:1。降温路面材料包括具有包覆层的骨料，还包括矿粉、沥青、不具有包覆层的骨料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及沥青路面材料，尤其涉及一种具有包覆层的骨料的制备方法和一种降温路面材料。
技术介绍
1、沥青混合料是一种由沥青、矿物集料和空隙组成的多相材料。其中，黑褐色表观的沥青作为胶结料均匀地裹覆在集料表面，使沥青路面表现出高达0.9-0.95的太阳辐射吸收率。吸收的光能转化为沥青路面的内能，以热能的形式表现出来，导致沥青路面的温度的上升。炎热夏季，沥青路面的最高温度可以达到60℃以上，某些极端炎热天气甚至可以达到70℃。过高的路面温度不仅会对沥青路面的路用性能和使用寿命产生影响，还会加剧城市热岛效应。
2、太阳辐射主要由波长小于380nm的紫外辐射（约占6%）、波长范围在380-780nm的可见光辐射（约占52%）和波长范围在780-2500nm的近红外光辐射（约占42%）组成。因此，降低沥青路面对太阳可见和近红外辐射的吸收可大幅降低沥青路面温度。
3、此外，任何温度高于绝对零度的物体都会源源不断的向外界进行热辐射，称为红外辐射。物体向外辐射能量的能力称为发射率。且大气中的微粒对波长范围在8-13μm的红外波（也称“大气窗口”）吸收率低，因此该波段的红外辐射可以透过地球表面大气层发射至外太空。增强沥青路面在8-13μm范围的发射率可实现沥青路面的自降温。
4、目前反射材料在沥青路面的应用形式通常以道路上表面涂层的形式出现，但路表的涂层不仅会降低路面的抗滑性能，涂层的耐磨性和耐久性差也限制了涂层材料在道路表面的应用。此外，反射涂层通常以白色的表观出现，会导致眩光等安全问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的旨在提供一种具有包覆层的骨料的制备方法和一种降温路面材料，其中的具有包覆层的骨料外依次包覆有可见光-近红外光谱辐射反射层、太阳辐射光谱全反射-红外发射层，使得骨料具有光谱高反射、红外低发射的降温特征，将其作为降温路面材料的组分，配以沥青等其他原料，形成的降温路面材料能降低沥青路面太阳辐射吸收率、增强大气窗口发射率、缓解道路温度过高的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种具有包覆层的骨料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1：将骨料在加热设备中于115℃下加热1h；骨料包括石灰岩或玄武岩，骨料粒径范围不低于4.75mm；设置上述加热温度和时间的目的是去除骨料中的水分，保持骨料干燥洁净；设置上述骨料粒径范围的原因是考虑到涂层结构会影响骨料表面纹理，细集料的表面纹理会严重影响骨料之间的内摩擦力及其对沥青的吸附作用，从而影响沥青混合料的强度，因此涂层骨料粒径需不低于4.75mm。
5、s2：根据可见光-近红外光谱辐射反射层密度和太阳辐射光谱全反射-红外发射层密度，分别计算出所需可见光-近红外光谱辐射反射层乳胶漆和太阳辐射光谱全反射-红外发射层涂料质量，称量各层组分，分别向可见光-近红外光谱辐射反射层原料组分的混合物中和太阳辐射光谱全反射-红外发射层原料组分的混合物中加入各自层原料组分质量总和3-5倍的水并经搅拌稀释。
6、s3：将稀释后的可见光-近红外光谱辐射反射层原料组分与步骤s1的骨料于拌合装置内混合，在105℃的条件下，以公转48r/min，自转76r/min的速度进行拌合，直至乳胶漆中水分完全蒸发，以使可见光-近红外光谱辐射反射层乳胶漆粘附于骨料表面；可见光-近红外光谱辐射反射层的厚度为10-20μm；设置上述温度的目的是使乳胶漆中的水分蒸发，设置上述公转速度和自转速度的目的一是保证在乳胶漆的干燥过程中乳胶漆均匀裹附于骨料表面，二是保证其公转和自转速度与一般沥青混合料拌合过程中的速度一致，使骨料反射层裹附过程操作简单，设备易得，适用性强；设置上述反射层厚度的目的是1、反射层厚度过薄不仅会导致反射层在骨料外的裹附不均匀不充分，此外，因涂层骨料需应用于沥青混合料，涂层外侧不可避免的会裹附一层沥青膜，反射层过薄，沥青膜会掩盖反射层对可见光-近红外波长范围内的反射率，因此反射层厚度需大于10μm。2、反射层的厚度不宜过厚。因涂层骨料需应用于沥青混合料作为路面材料，沥青混合料的强度严重影响路面的承载力。首先过厚的涂层会掩盖骨料表面的纹理，而沥青混合料的强度由骨料的内摩阻力、嵌挤力及沥青胶结料与骨料的粘附力构成，掩盖骨料表面的纹理将会影响骨料之间的内摩阻力和嵌挤力。其次，随反射层厚度增加，其降温效果的增强也在持续减弱。因此反射层厚度设置小于20μm。设置反射层是对发射层在可见光-近红外光范围内反射率不足的补充。
7、s4：将稀释后的太阳辐射光谱全反射-红外发射层涂料与经过步骤s3处理后的骨料于拌合装置内混合，在105℃的条件下，以公转48r/min，自转76r/min的速度进行拌合，直至涂料中水分完全蒸发，以使太阳辐射光谱全反射-红外发射层涂料粘附于可见光-近红外光谱辐射反射层表面，即得到具有包覆层的骨料；太阳辐射光谱全反射-红外发射层的厚度为20-30μm。设置上述温度的目的是使涂料中的水分蒸发，设置上述公转速度和自转速度的目的一是保证涂料在干燥过程中均匀裹附于骨料表面，二是保证其公转和自转速度与一般沥青混合料拌合过程中的速度一致，使骨料发射层裹附过程操作简单，设备易得，适用性强；设置上述发射层厚度大于20μm的目的是：1.保证发射层可以均匀充分的裹附于反射层表面；2.为了保证发射层在沥青膜的裹附下其在大气窗口区的发射率，发射层的膜厚越高，其辐射制冷效果越好；设置上述发射层厚度小于30μm的目的是：发射层过厚会影响骨料表面纹理，从而影响骨料之间的内摩擦力和嵌挤力。此外，发射层过厚会影响骨料对沥青的吸附，影响沥青与骨料之间的粘附性。因此，发射层的厚度不宜超过30μm。本专利技术设置发射层的目的是，1.发射层中的纳米颗粒在紫外光范围内具有极高的反射率，可以弥补反射层中对紫外辐射反射的不足，进一步提高涂层骨料对太阳辐射的反射效率。其次，沥青作为有机高分子材料，在紫外辐射下，沥青分子链受到紫外光的激发由基态转为激发态，极易与空气中的氧气发生氧化反应从而老化硬化，导致沥青混合料出现裂缝，坑槽，剥离等病害，降低沥青路面的服役寿命。因此发射层中的纳米粒子可以起到沥青抗老化的作用。2.发射层中的聚合物在大气窗口（8-13μm）内具有高发射率。沥青路面在大气窗口外的辐射，均会被大气吸收，这不仅会导致沥青路面周围的大气环境的进一步升温，且沥青路面的降温速率也会随路面与周围环境温度差的缩小而降低。发射层中的聚合物会提高沥青路面在大气窗口内的发射率，可以突破地球大气层对沥青路面产生热辐射的吸收，直接向外太空辐射热量，根本上降低沥青路面周围微系统内的热总量，其降温速率不仅不受周围环境温度影响，还可以缓解温室效应。
8、进一步的，上述可见光-近红外光谱辐射反射层为市售成品白色水性乳胶漆，或者高反射白色乳胶漆，其中高反射白色乳胶漆的原料包括：第一水性高分子乳液、白色颜填料、填料、消泡剂、分散剂和成膜剂；其中各组分的质量百分含量为：第一水性高分子乳液40-60%，白色颜填料25-40%，填料5-10%，去离子本文档来自技高网
...
【技术保护点】
1.一种具有包覆层的骨料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
7.一种降温路面材料，其特征在于，包括权利要求1-6中任一权利要求所述的制备方法制得的具有包覆层的骨料，还包括矿粉、沥青、不具有包覆层的骨料，所述具有包覆层的骨料和不具有包覆层的骨料质量之和与矿粉、沥青的质量份比例为：100:5.4:6，其中具有包覆层的骨料占具有包覆层的骨料和不具有包覆层的骨料质量之和的23.5-30%。
8.根据权利要求7所述的降温路面材料，其特征在于，所述沥青的类型为石油沥青，所述降温路面材料的级配类型为连续密级配沥青混凝土；所述连续密级配沥青混凝土包括AC-10、AC-13、AC-16中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的降温路面材料，其特征在于，所述沥青在具有包覆层的骨料表面形成厚度为6-8μm的沥青层，所述沥青层在25℃下0.1mm的针入度范围为60-70dmm。
...
【技术特征摘要】
1.一种具有包覆层的骨料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
7.一种降温路面材料，其特征在于，包括权利要求1-6中任一权利要求所述的制备方法制得的具有包覆层的骨料，还包括矿粉、沥青、不具有包覆层的骨料，所述具有包覆层的骨料和不具有包覆层...
【专利技术属性】
技术研发人员：张恒龙，杨雪，史才军，陈子豪，唐云鸿，罗尧，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。