CN105036614A

CN105036614A - 一种在微波作用下可快速自愈合的沥青混凝土、制备方法及其修复方法

Info

Publication number: CN105036614A
Application number: CN201510468834.XA
Authority: CN
Inventors: 朱兴一; 钟盛; 李峰
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2015-08-04
Filing date: 2015-08-04
Publication date: 2015-11-11

Abstract

本发明涉及一种在微波作用下可快速自愈合的沥青混凝土、制备方法及其修复方法。所述微波自愈合沥青混凝土由粗细集料、石灰岩矿粉、沥青和软磁铁氧体粉末以及纤维制备而成，原材料所占质量分数为：粗细集料83.8%~88.3%，矿粉2.3%~7.9%，沥青4.4%~5.8%，软磁铁氧体粉末2.1%~8.5%、纤维0~0.3%。其中经过拌合，软磁铁氧体粉末较为均匀地分散在沥青胶浆中，将沥青混凝土在微波下的损耗因子提高到0.16以上，当微波作用于该微波自愈合沥青混凝土的损坏路面时，软磁铁氧体对微波有介电损耗和磁损耗，沥青胶浆将微波电磁能转化为热能，通过一定时间加热使沥青混凝土快速、均匀升温至45~85℃，利用沥青的热修复作用，实现沥青混凝土的快速自愈合。

Description

一种在微波作用下可快速自愈合的沥青混凝土、制备方法及其修复方法

技术领域

本发明涉及道路材料领域，具体说一种掺有软磁铁氧体、可在微波作用下快速升温自愈合的沥青混凝土、制备方法及其修复方法。

背景技术

沥青混凝土是一种典型的自修复材料，在一定的条件下，其内部的微裂缝可以自我闭合，使沥青混凝土结构重新恢复强度。沥青混凝土的这种自修复能力受到多种因素影响，其中愈合温度对其自修复的影响较大。微波加热是一种高效的加热方式，可用其加热沥青混凝土。但在沥青混凝土体系中，主要由石料和常规矿粉吸波产热，而非直接加热沥青微裂缝开展处，且石料内部矿物组成不一，因此存在升温速度较慢、加热效率偏低加热均匀性不足等情况，影响了沥青混凝土加热愈合效果。本发明将软磁铁氧体粉末作为一部分矿粉添加进沥青混凝土中，利用软磁铁氧体吸收微波的特性，使用微波加热、修复沥青混凝土，延长其使用寿命，提高沥青混凝土路面养护效率。

发明内容

为了克服微波加热常规沥青混凝土存在速度慢、均匀性低、效率低的问题，本发明提出一种掺有软磁铁氧体、可在微波作用下快速升温自愈合的沥青混凝土、制备方法及其修复方法。

本发明提出的一种在微波作用下可快速自愈合的沥青混凝土，由粗细集料、石灰岩矿粉、沥青、软磁铁氧体粉末和纤维制备而成，原材料所占质量分数为：粗细集料83.8%~88.3%，矿粉2.3%~7.9%，沥青4.4%~5.8%，软磁铁氧体粉末2.1%~8.5%、纤维0~0.3%，其总质量满足100%。

其中：所述的粗细集料为普通粗集料和细集料的混合，粗集料与细集料的配比取决于混合料的级配类型（AC-13，AC-16，SMA-13等）。

本发明中，所述的软磁铁氧体粉末0.075mm筛孔通过率大于等于75%，密度为3.059g·cm^-3。

本发明提出的一种在微波作用下可快速自愈合的沥青混凝土的制备方法，具体步骤如下：

（１）按照原材料所占质量分数粗细集料83.1%~88.3%，矿粉2.3%~7.9%，沥青4.4%~5.8%，软磁铁氧体粉末2.1%~8.5%，纤维0~0.3%，称取原材料；

（２）将粗细集料加热至185℃，沥青加热至155℃~180℃，待用；

（３）往搅拌锅中先后加入步骤（２）得到的粗细集料和沥青，同时加入纤维，在185℃下搅拌90s后，加入矿粉和软磁铁氧体粉末，在185℃下搅拌180s；

（４）在170~175℃下浇筑成型、养护，得到可快速微波自愈合沥青混凝土

本发明提出的一种在微波作用下可快速自愈合沥青混凝土的修复方法，具体步骤如下：

软磁铁氧体粉末较为均匀地分散在沥青胶浆中，将沥青混凝土在微波下的损耗因子提高到0.16以上，当微波作用于该微波自愈合沥青混凝土的损坏路面时，软磁铁氧体粉末对微波有介电损耗和磁损耗，沥青胶浆将微波电磁能转化为热能，通过一定时间加热使沥青混凝土快速、均匀升温至45~85℃，利用沥青的热修复作用，实现沥青混凝土的快速自愈合。

本发明的有益效果在于：

本发明使软磁铁氧体分较为均匀地分散在沥青胶浆中，将沥青混凝土在微波下的损耗因子提高到0.16以上，当微波作用于该微波自愈合沥青混凝土的损坏路面时，软磁铁氧体对微波有介电损耗和磁损耗，沥青胶浆将微波电磁能转化为热能，通过一定时间加热使沥青混凝土快速、均匀升温，利用沥青的热修复作用，快速热修复沥青混凝土中的微裂纹，延长沥青路面的使用寿命，提高沥青混凝土的养护效率。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例１：

采用SMA-13级配，各原材料所占质量百分数为：粗细集料占83.1%（其中9.5~16mm档集料占33.7%，玄武岩；4.75~9.5mm档集料占34.2%，玄武岩；2.36~4.75mm档集料占5.3%，石灰岩；0~2.36mm占9.9%，石灰岩），石灰岩矿粉2.3%，SBS改性沥青6.2%，软磁铁氧体粉末8.1%，纤维0.3%；将粗细集料加热至185℃，SBS沥青加热至180~185℃，开启搅拌锅，先后加入粗细集料、纤维、SBS改性沥青，在185℃下搅拌90s后，加入石灰岩矿粉以及软磁铁氧体粉，搅拌180s，在170~175℃条件下，成型大型车辙板，静置24小时候将车辙板切割得到用于疲劳试验的四点弯曲小梁；通过四点弯曲疲劳试验，在15℃、850με条件下测试小梁微波加热后的愈合效果。发现小梁疲劳加载至劲度模量下降50%后，微波快速加热至55~60℃，并静置3小时后，小梁愈合后平均的疲劳寿命延长率（即试件愈合后再次作用至相同疲劳破坏的疲劳寿命与愈合前疲劳寿命的比值）为133.2%，弯曲劲度模量恢复率（即试件愈合后的弯曲劲度模量恢复值与试件疲劳破坏时弯曲劲度模量的比值）为108.7%，表明能实现沥青混凝土的快速热修复。

实施例２：

制做沥青砂浆小梁，各原材料所占质量分数为：集料（0~4.75mm档，石灰岩）占47.8%，石灰岩矿粉7.2%，软磁铁氧体粉末19.5%，SBS改性沥青25.5%；将集料加热至185℃，SBS沥青加热至180~185℃，开启搅拌锅，先后加入集料、沥青，在185℃下搅拌90s后，加入石灰岩矿粉与软磁铁氧体粉，搅拌180s，在170~175℃条件下，浇筑沥青砂浆小梁模具，采用静压法，待试件冷却5小时至室温后，得到沥青砂浆小梁；将小梁置入-10℃温度箱静置3小时，通过三点弯曲实验，加载速率为50mm/min，将小梁破坏，微波加热至55℃，在常温下静置3小时，再放入-10℃温度箱静置3小时，通过三点弯曲试验再次测试小梁抗弯强度，用两次抗弯强度的比值反映愈合效果。发现通过微波愈合，小梁的抗弯强度能恢复到原来的65.4%，表明能实现沥青混凝土的快速热修复。

Claims

1.一种在微波作用下可快速自愈合的沥青混凝土，其特征在于由粗细集料、石灰岩矿粉、沥青、软磁铁氧体粉末和纤维制备而成，原材料所占质量分数为：粗细集料83.8%~88.3%，矿粉2.3%~7.9%，沥青4.4%~5.8%，软磁铁氧体粉末2.1%~8.5%、纤维0~0.3%，其总质量满足100%。

2.根据权利要求1所述的微波自愈合沥青混凝土，其特征在于所述软磁铁氧体粉末0.075mm筛孔通过率大于等于75%，密度为3.059g·cm^-3。

3.一种如权利要求1所述的微波自愈合沥青混凝土的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

（４）在170~175℃下浇筑成型、养护，得到微波自愈合沥青混凝土。

4.一种如权利要求1所述的微波自愈合沥青混凝土的修复方法，其特征在于具体步骤如下：

软磁铁氧体粉末较为均匀地分散在沥青胶浆中，将沥青混凝土在微波下的损耗因子提高到0.16以上，通过微波作用于该微波自愈合沥青混凝土的损坏路面，软磁铁氧体粉末对微波有介电损耗和磁损耗，沥青胶浆将微波电磁能转化为热能，通过加热使沥青混凝土快速、均匀升温至45~85℃，利用沥青的热修复作用，实现沥青混凝土的快速自愈合。