CN103787617A - 一种沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及公路沥青材料技术，公开了一种沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料及其制备方法。该电磁波吸收纤维沥青混合料包括以下重量百分比的组分：纤维吸收剂0.1%～0.8%，沥青4%～6%，矿粉4.9%～7.2%，碎石86%～91%。该沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：按配料比例称取电磁波吸收纤维，沥青，矿粉，碎石，备用；再在130℃～190℃拌合温度下，将电磁波吸收纤维掺入矿粉和碎石中干拌，然后加入沥青进行拌合即得。
Description
技术领域
本发明涉及公路沥青材料技术，特别涉及一种沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料及其制备方法。
背景技术
沥青路面微波养护是利用微波的加热原理加热沥青混凝土，使之软化，达到施工需要的温度后，进行沥青路面的修补。微波加热能够加热至深层，能够高效修复坑槽、松散、车辙等病害，并有效解决纵向弱接缝和横向弱接面等严重影响养护质量的问题，使路面的维修更加方便。
沥青路面微波除冰雪是利用微波透过冰层加热路面材料，路面材料吸收微波后温度升高，融化与路面结合处的冰层，降低冰层与路面的结合力，再使用机械破冰装置破碎并移除冰层。微波除冰对于道路运输安全保畅具有重要的意义。
微波养护与微波除冰雪使用的电磁波频率2.5GHz，吸波性能用反射率表示，-10dB可以实现电磁波90%的吸收。但是，一般沥青混合料吸波性能只有-2dB，即只能吸收其40%的能量，导致现有微波加热沥青混合料存在加热时间较长，加热单位面积路面耗费微波功率较大，能量浪费严重的问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料及其制备方法。该电磁波吸收纤维沥青混合料能够大幅度提高电磁波吸收性能、微波加热效率，缩短加热时间。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
（1）一种沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：导电纤维0.1%～0.8%，沥青4%～6%，矿粉4.8%～7.2%，碎石86%～91%。
优选地，所述导电纤维长度小于3cm；
优选地，所述导电纤维为金属纤维、碳纤维或有机导电纤维。
优选地，金属纤维为钢纤维、黄铜纤维或铸铁纤维。
优选地，导电纤维为金属纤维，其电阻率为10-6～10-10Ω·cm。
优选地，碳纤维由有机物热解碳化制得、碳黑与成纤聚合物混合后纺丝制得或在普通纤维表面涂敷碳黑制得。
优选地，导电纤维为碳纤维，其电阻率为10-1～10-3Ω·cm。
优选地，有机导电纤维由聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩高分子材料直接纺丝制成。
优选地，导电纤维为有机导电纤维，其电阻率为1～10Ω·cm。
（2）上述沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
先按配料比例称取纤维吸收剂、沥青、矿粉和碎石，备用；再在130℃～190℃拌合温度下，将导电纤维掺入矿粉和碎石中干拌，然后加入沥青进行拌合，即制备出沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料。
本发明的技术方案具有以下突出优点和显著的有益效果：
（1）本发明的将导电纤维做为沥青路面用电磁波吸收剂，能够明显改善沥青混合料电磁波吸收性能，提高电磁能-热能转化效率，减少微波加热沥青混合料时间。
（2）与传统的颗粒状沥青路面用电磁波吸收剂相比，导电纤维更容易形成电磁波吸收网络，可以减少吸收剂用量，降低成本。
（3）本发明的混合料可以采用传统的沥青混合料制备设备获得，与现有技术相比制备工艺简单。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步举例说明，这些优选的实施例并不以任何方式限制本发明，在不背离本发明技术解决方案的前提下，对本发明所做的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都落入本发明权利要求保护范围之内。
本发明的沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料，包括以下重量百分比的组分：导电纤维0.1%～0.8%，沥青4%～6%，矿粉4.8%～7.2%，碎石86%～91%。
优选地，所述导电纤维长度小于3cm；
优选地，所述导电纤维为金属纤维、碳纤维或有机导电纤维。
优选地，金属纤维为钢纤维、黄铜纤维或铸铁纤维。
优选地，导电纤维为金属纤维，其电阻率为10-6～10-10Ω·cm。
优选地，碳纤维由有机物热解碳化制得、碳黑与成纤聚合物混合后纺丝制得或在普通纤维表面涂敷碳黑制得。
优选地，导电纤维为碳纤维，其电阻率为10-1～10-3Ω·cm。
优选地，有机导电纤维由聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩高分子材料直接纺丝制成。
优选地，导电纤维为有机导电纤维，其电阻率为1～10Ω·cm。
上述沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：先按配料比例称取纤维吸收剂、沥青、矿粉和碎石，备用；再在130℃～190℃拌合温度下，将导电纤维掺入矿粉和碎石中干拌，然后加入沥青进行拌合，即制备出沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料。
该沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料特性是：微波频率1.0-6.0GHz范围内，在室温25℃以下，混合料厚度为5cm时，其微波反射率低于-7dB。
优选实施例1
混合料级配类型：AC～13
首先按照钢纤维：沥青：矿粉：碎石重量比为0.3：4.7：8：87称取组分备用；其中钢纤维的技术要求为：长度小于3cm，电阻率10-6-10-10Ω·cm。
在130℃～190℃拌合温度下，将钢纤维掺入矿粉和碎石中干拌，然后加入沥青进行拌合均匀后，即可制备出沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料。
实施例的稳定度按JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》进行测试。沥青混合料电磁参数采用矩形波导法测试。沥青混合料反射率由矩形波导法测试得到的电磁参数依据传输线原理计算。该电磁波吸收纤维沥青混合料马歇尔稳定度为8.13kN，其他技术指标符合公路沥青混合料质量要求。
在室温下，本实施例的沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料摊铺厚度为5cm时，其微波反射率为-8dB。而传统沥青混凝土，相同厚度时，其微波反射率为-2dB。
在室温下，该电磁波吸收纤维沥青混合料置于输出功率为1KW、频率为2.45GHz微波炉内加热60秒，温度上升26℃；而传统沥青混凝土，加热同样时间，温度上升低于10℃。
优选实施例2
混合料级配类型：AC～13
首先按照碳纤维：沥青：矿粉：碎石重量比为0.4：5.6：9：85称取组分备用；其中碳纤维的技术要求为：长度小于3cm，电阻率10-1～10-3Ω·cm。
在130℃～190℃拌合温度下，将碳纤维掺入矿粉和碎石中干拌，然后加入沥青进行拌合均匀后，即可制备出沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料。
实施例的稳定度按JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》进行测试。该材料马歇尔稳定度为8.52kN，其他技术指标符合公路沥青混合料质量要求。混合料电磁参数采用矩形波导法测试。混合料反射率可由电磁参数依据传输线原理计算。
在室温下，该电磁波吸收纤维沥青混合料摊铺厚度为5cm时，其微波反射率为-9dB；而传统沥青混凝土，相同厚度时，其微波反射率为-2dB。
在室温下，该电磁波吸收纤维沥青混合料置于输出功率为1KW、频率为2.45GHz微波炉内加热60秒，温度上升32℃；而传统沥青混凝土，加热同样时间，温度上升不到10℃。
优选实施例3
混合料级配类型：AC～13
首先按照聚苯胺纤维（有机导电纤维）：沥青：矿粉：碎石重量比为0.2：5.2：7：87.6称取组分备用；其中聚苯胺纤维的技术要求为：长度小于3cm。电阻率:1～10Ω·cm
在130℃～190℃拌合温度下，将碳纤维掺入矿粉和碎石中干拌，然后加入沥青进行拌合均匀后，即可制备出沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料。
实施例的稳定度按JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》进行测试。该材料马歇尔稳定度为8.48kN，其他技术指标符合公路沥青混合料质量要求。混合料电磁参数采用矩形波导法测试。混合料反射率可由电磁参数依据传输线原理计算。混合料反射率可由电磁参数依据传输线原理计算。
在室温下，该电磁波吸收纤维沥青混合料摊铺厚度为5cm时，其微波反射率为-8dB；而传统沥青混凝土，相同厚度时，其微波反射率为-2dB。
在室温下，该该电磁波吸收纤维沥青混合料置于输出功率为1KW、频率为2.45GHz微波炉内加热60秒，温度上升24℃。传统沥青混凝土，加热同样时间，温度上升不到10℃。
本发明的沥青路面用电磁波吸收沥青混合料与传统沥青混合料相比，具有较强的电磁波吸收能力，较高的电磁能-热能转化效率，大幅度提高了混合料微波加热效率。电磁波吸收纤维沥青混合料可以广泛的应用于采用微波养护与除冰化雪的公路、桥梁、机场等重要设施。
Claims (6)
1.一种沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料，其特征在于，包括以下重量百分比组分：导电纤维0.1%～0.8%，沥青4%～6%，矿粉4.8%～7.2%，碎石86%～91%。
2.根据权利要求1所述的一种沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料，其特征在于，所述导电纤维为金属纤维、碳纤维或有机导电纤维。
3.根据权利要求2所述的一种沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料，其特征在于，所述的金属纤维为钢纤维、黄铜纤维或铸铁纤维。
4.根据权利要求2所述的一种沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料，其特征在于，所述的碳纤维由有机物热解碳化制得、碳黑与成纤聚合物混合后纺丝制得或在普通纤维表面涂敷碳黑制得。
5.根据权利要求2所述的一种沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料，其特征在于，所述有机导电纤维由聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯或聚噻吩高分子材料直接纺丝制成。
6.根据权利要求1所述的一种沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：按配料比例称取导电纤维、沥青、矿粉和碎石，备用；在130℃～190℃拌合温度下，将电磁波吸收纤维掺入矿粉和碎石中干拌，然后加入沥青进行拌合，即制备出沥青路面用电磁波吸收纤维沥青混合料。
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