一种抗裂沥青混合料及其制备方法与流程

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1.本发明属于道路工程技术领域，具体地，涉及一种抗裂沥青混合料及其制备方法。

背景技术：

2.沥青混凝土俗称沥青砼，是一种人工选配集料后与一定比例的路用沥青材料，在严格控制条件下拌制而成的混合料。由沥青混凝土铺设的路面表面平整、行车舒适、耐磨、噪音小、施工工期短、养护维修简便，初期一般应用在高速公路中，现阶段逐渐推广至城镇化道路建设。
3.沥青路面的强度主要表现在两个方面，一是沥青与矿粉形成的胶结料的粘结力，二是集料颗粒间的内摩阻力和锁结力。但随着沥青的老化以及大量行车荷载作用下，沥青路面逐渐产生初生裂纹，该种裂纹形似龟背花纹，块度一般在20-50cm，裂缝较细，对行车安全没有太大影响，如不及时修复，路面会急剧恶化，其主要原因为：在有水的情况下，水会填充在初生裂纹中，高速行车载荷作用，初生裂纹变形产生动水压力，冲击侵蚀裂纹，使得裂纹加剧扩展，当形成网状裂纹时，形成明显的“唧浆”现象，快速冲刷面层和基层，在路面上形成凹陷，凹陷进一步集聚更多的水，进而使得路面一旦出现裂纹后损坏剧烈；现有技术措施为采用多层路面结构，施工复杂、成本较高。

技术实现要素：

4.为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种抗裂沥青混合料及其制备方法。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种抗裂沥青混合料，按照重量计包括：基质沥青7-10份、粗骨料60-70份、细骨料25-35份、抗渗纤维填料4.5-6份、强化节点填料3-5份、矿粉5-8份、沥青油2-3份。
7.所述抗渗纤维填料由以下方法制备：
8.步骤a1：取羟基硅油和甲苯混合，将混合液置于冰水浴中，控制搅拌速率为240-360rpm，氮气气流保护下缓慢滴加烯丙基氯，搅拌反应20-30min，烯丙基氯和羟基硅油的端羟基反应，对羟基硅油引入双键封端，反应后减压旋蒸，制成改性单体；
9.进一步地，羟基硅油、烯丙基氯和甲苯的用量比为100g：6-8ml：30-50ml。
10.步骤a2：取改性单体、丙烯酸、烯丙基三乙氧基硅烷和甲基丙烯酸甲酯投加到反应釜中搅拌混合，升温至66-75℃，控制搅拌速率为120rpm，将bpo用丙酮溶解后滴入反应釜内，控制反应时间为40-50min，在bpo的引发作用下，原料无规律加成反应，制成预聚物；
11.进一步地，步骤a2中改性单体、丙烯酸、烯丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸甲酯和bpo的用量比为100g：10-15ml：2.7-3.2ml：5-8ml：0.22-0.28g。
12.步骤a3：将预聚物、液体丁苯橡胶和环己烷投加到反应釜中稀释混合，补加bpo的溶解液促进自由端聚合，控制温度为85-92℃密炼至门尼粘度达到70，加入硫磺高速搅拌淬灭同时促进交联，强制降温至50℃以下，制成抗渗胶；
13.进一步地，步骤a3中预聚物、液体丁苯橡胶、环己烷、bpo和硫磺的用量比为100g：140-180g：80-130ml：0.1-0.15g：1.8-2.2g。
14.步骤a4：将抗渗胶和玄武岩长丝投加到涂胶机中，将抗渗胶挤出涂覆在玄武岩长丝表面，之后依次烘干定型、盘卷硫化、裁切，制成抗渗纤维填料。
15.进一步地，抗渗胶和玄武岩长丝的用量比为0.12-0.16g/g，抗渗纤维填料的长度为8-15mm。
16.所述强化节点填料的制备方法为：将硅灰用偶联剂处理，制成偶联填料，降低团聚性、提高与有机基体的相容性，之后将偶联填料与抗渗胶共混，挤出至盛有碳酸钙微粉的成球盘中造粒成球，之后蒸压硫化，制成强化节点填料。
17.进一步地，偶联填料和抗渗胶的用量比为0.2-0.27g/g，强化节点填料的粒径为2-4mm。
18.一种抗裂沥青混合料的制备方法，具体包括如下步骤：
19.步骤s1：将粗骨料、细骨料、抗渗纤维填料、强化节点填料和矿粉投加到搅拌器中干拌混合，制成干料；
20.步骤s2：将基质沥青和沥青油升温至165-180℃搅拌混合，之后在搅拌状态下缓慢加入干料混合，制成抗裂沥青混合料。
21.本发明的有益效果：
22.1.本发明提供一种沥青混合料抗裂方法，使用抗渗纤维填料和强化节点填料复配，在制备混合料，两者表层熔融粘接，形成以抗渗纤维填料为连接材料，以强化节点填料为位阻材料的交互网络结构，增强基体骨料之间的锁结力，同时具有一定的弹性性能，在受重载轻微变形下结构不被破坏，达到抗裂效果；
23.2.抗渗纤维填料和强化节点填料均以一种自制抗渗胶复合制成，其为含有硅氧链的单体、丙烯酸、烯丙基三乙氧基硅烷和丁苯橡胶的共聚物，通过引入硅氧链提高抗渗胶的耐热性，通过合理的比例引入丙烯酸共聚，使用抗渗胶有一定吸水性能，当路面有水时，两者吸水发生轻微膨胀，填充路面空隙，避免水分渗入路面中产生动水压力和唧浆。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例1
26.本实施例制备防渗胶，并由防渗胶制备抗渗纤维填料和强化节点填料，具体实施过程如下：
27.一、制备防渗胶
28.a1、取市售羟基硅油(粘度为30mm2/s，羟基含量为8％左右)和甲苯在500rpm下搅拌混合5min，将混合液转入反应釜中并置于冰水浴环境，控制搅拌速率为240rpm，通过导管向反应器中通入流动氮气保护，出气端安装氧化钙吸收尾气，以5ml/min将烯丙基氯缓慢滴加到反应釜中，滴加后保持搅拌反应20min，反应后减压至1kpa，旋蒸10min，制成改性单体，
其中，羟基硅油、烯丙基氯和甲苯的用量比控制为100g：6ml：30ml；
29.a2、取改性单体、丙烯酸、烯丙基三乙氧基硅烷和甲基丙烯酸甲酯投加到反应釜中搅拌混合，升温至66℃，控制搅拌速率为120rpm，将bpo用丙酮溶解后滴入反应釜内，控制反应时间为50min，制成预聚物，其中，改性单体、丙烯酸、烯丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸甲酯和bpo的用量比为100g：10ml：3.2ml：5ml：0.22g；
30.a3、将预聚物、液体丁苯橡胶和环己烷投加到反应釜中稀释混合，补加bpo的溶解液，控制温度为85℃密炼至门尼粘度达到70，加入硫磺在1000rpm下高速搅拌，通过水套强制降温至50℃以下，制成抗渗胶，其中，预聚物、液体丁苯橡胶、环己烷、bpo和硫磺的用量比为100g：140g：80ml：0.1g：1.8g。
31.二、制备抗渗纤维填料
32.b1、将玄武岩长丝送入涂胶机的喂料口，将抗渗胶投加到涂胶机的料仓中在45℃保温，涂胶机挤出抗渗胶涂覆在玄武岩长丝的表面，控制涂胶量为0.12g/g，制成涂胶长丝；
33.b2、将涂胶长丝过烘干线，采用40℃热风烘制8min定型，绕卷后送入硫化釜内蒸压硫化3h，取出裁切为长度为8mm的短纤维，制成抗渗纤维填料。
34.三、制备强化节点填料
35.c1、取硅灰在800rpm下搅拌分散于浓度为20％的乙醇溶液中，加入硅灰质量2％的偶联剂kh550，静置5h后抽滤出硅灰干燥、打散，制成偶联填料；
36.c2、将偶联填料和抗渗胶按照0.2g/g共混，通过挤出机挤出、切粒，颗粒落入盛有碳酸钙微粉的成球盘中造粒成球，之后将球粒转入硫化釜中蒸压硫化3h，筛分出粒径为2-4mm的球粒，制成强化节点填料。
37.实施例2
38.本实施例制备防渗胶，并由防渗胶制备抗渗纤维填料和强化节点填料，具体实施过程如下：
39.一、制备防渗胶
40.a1、取市售羟基硅油(粘度为30mm2/s，羟基含量为8％左右)和甲苯在500rpm下搅拌混合5min，将混合液转入反应釜中并置于冰水浴环境，控制搅拌速率为300rpm，通过导管向反应器中通入流动氮气保护，出气端安装氧化钙吸收尾气，以5ml/min将烯丙基氯缓慢滴加到反应釜中，滴加后保持搅拌反应25min，反应后减压至1kpa，旋蒸10min，制成改性单体，其中，羟基硅油、烯丙基氯和甲苯的用量比控制为100g：7ml：40ml；
41.a2、取改性单体、丙烯酸、烯丙基三乙氧基硅烷和甲基丙烯酸甲酯投加到反应釜中搅拌混合，升温至72℃，控制搅拌速率为120rpm，将bpo用丙酮溶解后滴入反应釜内，控制反应时间为45min，制成预聚物，其中，改性单体、丙烯酸、烯丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸甲酯和bpo的用量比为100g：13ml：2.9ml：7ml：0.25g；
42.a3、将预聚物、液体丁苯橡胶和环己烷投加到反应釜中稀释混合，补加bpo的溶解液，控制温度为88℃密炼至门尼粘度达到70，加入硫磺在1000rpm下高速搅拌，通过水套强制降温至50℃以下，制成抗渗胶，其中，预聚物、液体丁苯橡胶、环己烷、bpo和硫磺的用量比为100g：160g：100ml：0.13g：2.1g。
43.二、制备抗渗纤维填料
44.b1、将玄武岩长丝送入涂胶机的喂料口，将抗渗胶投加到涂胶机的料仓中在45℃
保温，涂胶机挤出抗渗胶涂覆在玄武岩长丝的表面，控制涂胶量为0.15g/g，制成涂胶长丝；
45.b2、将涂胶长丝过烘干线，采用40℃热风烘制10min定型，绕卷后送入硫化釜内蒸压硫化3h，取出裁切为长度为12mm的短纤维，制成抗渗纤维填料。
46.三、制备强化节点填料
47.c1、取硅灰在800rpm下搅拌分散于浓度为20％的乙醇溶液中，加入硅灰质量2％的偶联剂kh550，静置5h后抽滤出硅灰干燥、打散，制成偶联填料；
48.c2、将偶联填料和抗渗胶按照0.24g/g共混，通过挤出机挤出、切粒，颗粒落入盛有碳酸钙微粉的成球盘中造粒成球，之后将球粒转入硫化釜中蒸压硫化3h，筛分出粒径为2-4mm的球粒，制成强化节点填料。
49.实施例3
50.本实施例制备防渗胶，并由防渗胶制备抗渗纤维填料和强化节点填料，具体实施过程如下：
51.一、制备防渗胶
52.a1、取市售羟基硅油(粘度为30mm2/s，羟基含量为8％左右)和甲苯在500rpm下搅拌混合5min，将混合液转入反应釜中并置于冰水浴环境，控制搅拌速率为360rpm，通过导管向反应器中通入流动氮气保护，出气端安装氧化钙吸收尾气，以5ml/min将烯丙基氯缓慢滴加到反应釜中，滴加后保持搅拌反应30min，反应后减压至1kpa，旋蒸10min，制成改性单体，其中，羟基硅油、烯丙基氯和甲苯的用量比控制为100g：8ml：50ml；
53.a2、取改性单体、丙烯酸、烯丙基三乙氧基硅烷和甲基丙烯酸甲酯投加到反应釜中搅拌混合，升温至75℃，控制搅拌速率为120rpm，将bpo用丙酮溶解后滴入反应釜内，控制反应时间为40min，制成预聚物，其中，改性单体、丙烯酸、烯丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸甲酯和bpo的用量比为100g：15ml：2.7ml：8ml：0.28g；
54.a3、将预聚物、液体丁苯橡胶和环己烷投加到反应釜中稀释混合，补加bpo的溶解液，控制温度为92℃密炼至门尼粘度达到70，加入硫磺在1000rpm下高速搅拌，通过水套强制降温至50℃以下，制成抗渗胶，其中，预聚物、液体丁苯橡胶、环己烷、bpo和硫磺的用量比为100g：180g：130ml：0.15g：2.2g。
55.二、制备抗渗纤维填料
56.b1、将玄武岩长丝送入涂胶机的喂料口，将抗渗胶投加到涂胶机的料仓中在45℃保温，涂胶机挤出抗渗胶涂覆在玄武岩长丝的表面，控制涂胶量为0.16g/g，制成涂胶长丝；
57.b2、将涂胶长丝过烘干线，采用40℃热风烘制12min定型，绕卷后送入硫化釜内蒸压硫化3.2h，取出裁切为长度为15mm的短纤维，制成抗渗纤维填料。
58.三、制备强化节点填料
59.c1、取硅灰在800rpm下搅拌分散于浓度为20％的乙醇溶液中，加入硅灰质量2％的偶联剂kh550，静置5h后抽滤出硅灰干燥、打散，制成偶联填料；
60.c2、将偶联填料和抗渗胶按照0.27g/g共混，通过挤出机挤出、切粒，颗粒落入盛有碳酸钙微粉的成球盘中造粒成球，之后将球粒转入硫化釜中蒸压硫化3.5h，筛分出粒径为2-4mm的球粒，制成强化节点填料。
61.实施例4
62.本实施例利用实施例1制备的原料制备抗裂沥青混合料，具体实施过程如下：
63.s1、配料：按照重量份称取原料：基质沥青(70#)7份、粗骨料(10-30mm连续级配的碎石)60份、细骨料(天然砂，含泥量＜2％)35份、抗渗纤维填料4.5份、强化节点填料5份、矿粉(s95级矿粉)5份和沥青油2份；
64.s2、干混：将粗骨料、细骨料、抗渗纤维填料、强化节点填料和矿粉投加到搅拌器中干拌混合，制成干料；
65.s3、共混：将基质沥青和沥青油升温至165℃搅拌混合，之后在搅拌状态下缓慢加入干料混合，制成抗裂沥青混合料。
66.实施例5
67.本实施例利用实施例2制备的原料制备抗裂沥青混合料，具体实施过程如下：
68.s1、配料：按照重量份称取原料：基质沥青(70#)9份、粗骨料(10-30mm连续级配的碎石)63份、细骨料(天然砂，含泥量＜2％)32份、抗渗纤维填料5份、强化节点填料4份、矿粉(s95级矿粉)7份和沥青油3份；
69.s2、干混：将粗骨料、细骨料、抗渗纤维填料、强化节点填料和矿粉投加到搅拌器中干拌混合，制成干料；
70.s3、共混：将基质沥青和沥青油升温至170℃搅拌混合，之后在搅拌状态下缓慢加入干料混合，制成抗裂沥青混合料。
71.实施例6
72.本实施例利用实施例3制备的原料制备抗裂沥青混合料，具体实施过程如下：
73.s1、配料：按照重量份称取原料：基质沥青(70#)10份、粗骨料(10-30mm连续级配的碎石)70份、细骨料(天然砂，含泥量＜2％)25份、抗渗纤维填料6份、强化节点填料3份、矿粉(s95级矿粉)8份和沥青油3份；
74.s2、干混：将粗骨料、细骨料、抗渗纤维填料、强化节点填料和矿粉投加到搅拌器中干拌混合，制成干料；
75.s3、共混：将基质沥青和沥青油升温至180℃搅拌混合，之后在搅拌状态下缓慢加入干料混合，制成抗裂沥青混合料。
76.取实施例4-实施例6制备的混合料，参照jtg e20-2011和jtgf40-2004标准制样并进行性能测试，具体测试数据如表1所示：
77.表1
[0078][0079]
由表1数据可知，采用本发明制备的抗裂沥青混合料单层铺设的路面，具有较高的强度，大大延缓了开裂时间，有效提高了路面的寿命。
[0080]
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0081]
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种抗裂沥青混合料，其特征在于，按照重量计包括：基质沥青7-10份、粗骨料60-70份、细骨料25-35份、抗渗纤维填料4.5-6份、强化节点填料3-5份、矿粉5-8份、沥青油2-3份；所述抗渗纤维填料由以下方法制备：步骤a1：取羟基硅油和甲苯混合并置于冰水浴中，控制搅拌速率为240-360rpm，氮气气流保护下滴加烯丙基氯，搅拌反应20-30min，反应后减压旋蒸，制成改性单体；步骤a2：取改性单体、丙烯酸、烯丙基三乙氧基硅烷和甲基丙烯酸甲酯投加到反应釜中搅拌混合，升温至66-75℃，控制搅拌速率为120rpm，将bpo用丙酮溶解后滴入反应釜内，控制反应时间为40-50min，制成预聚物；步骤a3：将预聚物、液体丁苯橡胶和环己烷投加到反应釜中混合，补加bpo的溶解液，控制温度为85-92℃密炼至门尼粘度达到70，加入硫磺搅拌，降温至50℃以下，制成抗渗胶；步骤a4：将抗渗胶和玄武岩长丝投加到涂胶机中，将抗渗胶挤出涂覆在玄武岩长丝表面，之后依次烘干定型、盘卷硫化、裁切，制成抗渗纤维填料。2.根据权利要求1所述的一种抗裂沥青混合料，其特征在于，羟基硅油、烯丙基氯和甲苯的用量比为100g：6-8ml：30-50ml。3.根据权利要求2所述的一种抗裂沥青混合料，其特征在于，步骤a2中改性单体、丙烯酸、烯丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酸甲酯和bpo的用量比为100g：10-15ml：2.7-3.2ml：5-8ml：0.22-0.28g。4.根据权利要求3所述的一种抗裂沥青混合料，其特征在于，步骤a3中预聚物、液体丁苯橡胶、环己烷、bpo和硫磺的用量比为100g：140-180g：80-130ml：0.1-0.15g：1.8-2.2g。5.根据权利要求4所述的一种抗裂沥青混合料，其特征在于，抗渗胶和玄武岩长丝的用量比为0.12-0.16g/g，抗渗纤维填料的长度为8-15mm。6.根据权利要求4所述的一种抗裂沥青混合料，其特征在于，所述强化节点填料的制备方法为：将硅灰用偶联剂处理，制成偶联填料，之后将偶联填料与抗渗胶共混，挤出至盛有碳酸钙微粉的成球盘中造粒成球，之后蒸压硫化，制成强化节点填料。7.根据权利要求6所述的一种抗裂沥青混合料，其特征在于，偶联填料和抗渗胶的用量比为0.2-0.27g/g，强化节点填料的粒径为2-4mm。8.根据权利要求1所述的一种抗裂沥青混合料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤s1：将粗骨料、细骨料、抗渗纤维填料、强化节点填料和矿粉投加到搅拌器中干拌混合，制成干料；步骤s2：将基质沥青和沥青油升温至165-180℃搅拌混合，之后在搅拌状态下缓慢加入干料混合，制成抗裂沥青混合料。

技术总结

本发明涉及一种抗裂沥青混合料及其制备方法，属于道路工程技术领域。该混合料按照重量计包括：基质沥青7-10份、粗骨料60-70份、细骨料25-35份、抗渗纤维填料4.5-6份、强化节点填料3-5份、矿粉5-8份、沥青油2-3份。其中抗渗纤维填料和强化节点填料复配，铺设后在路面中形成具有一定弹性和吸水膨胀性能的交互网络结构，抵抗路面变形开裂，同时吸水膨胀填充路面空隙，避免水分渗入路面中产生动水压力和唧浆，防止路面产生初生老化裂纹后剧烈恶化。防止路面产生初生老化裂纹后剧烈恶化。