CN107417173A - 一种导电沥青混凝土 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种导电沥青混凝土，由以下质量份的原料制成：集料91～98份，矿粉填料2～9份，沥青3～8份，导电材料0.7～11份，3,4‑二羟基肉桂酸0.01～2份，偶联剂0.01～2份，分散剂0.01～0.5份。上述导电材料为纳米银溶液、镀银导电纱混合组成；所述偶联剂为三甲氧基‑2‑叠氮苯磺酰乙基硅烷；所述分散剂为二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯。本发明的导电沥青混凝土，首次应用纳米银溶液、镀银导电纱、黑钛粉混合组成的导电材料，提高导电性能，此外3,4‑二羟基肉桂酸导电改善剂的协同作用大大提高了导电材料的导电性能。加入上述材料后，沥青混合料由绝缘体转化为导体，通电情况下，电能转化为热能，使沥青混凝土路面温度升高，达到融雪化冰目的。

Description

一种导电沥青混凝土
技术领域
本发明属于道路工程材料技术领域，具体涉及一种导电沥青混凝土。
背景技术
沥青是复杂的有机混合物，其电阻率一般为1011～1013Ω·m，而沥青混凝土的电阻率约为107～109Ω·m，两者均属于绝缘体材料。通过向沥青混凝土中加入导电材料可以改善沥青混凝土的导电性能。现有的导电沥青混凝土，难以同时保证沥青混凝土的导电性能和路用性能。
因此，开发一种新型沥青导电材料，进一步提高沥青混凝土导电性能同时兼具良好路用性能，更好的满足其在沥青路面冬季融雪化冰、路面损坏检测、公路交通智能化管理等方面的应用，使导电沥青混凝土的研究更具现实意义。
发明内容
本发明提供一种导电沥青混凝土，目的在于改善沥青混凝土的电学性能，该导电沥青混凝土既具有优异路用性能，同时具有良好电学性能。
本发明采用的技术方案是：
一种导电沥青混凝土，由以下质量份的原料制成：集料91～98份，矿粉填料2～9份，沥青3～8份，导电材料0.7～11份，导电改善剂0.01～2份，偶联剂0.01～2份，分散剂0.01～0.5份。
优选的，上述导电沥青混凝土，由以下质量份的原料制成：集料93～96份，矿粉填料4～7份，沥青3～7份，导电材料2～9份，导电改善剂0.9～1.5份，偶联剂0.5～1.2份，分散剂0.1～0.3份。
最优的，上述导电沥青混凝土，由以下质量份的原料制成：集料94.7份，矿粉填料5.3份，沥青4.9份，导电材料8份，导电改善剂1.1份，偶联剂0.9份，分散剂0.18份。
上述导电沥青混凝土，导电材料为纳米银溶液、镀银导电纱混合组成；所述偶联剂为三甲氧基-2-叠氮苯磺酰乙基硅烷；所述分散剂为二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯。
所述重量份可以为克、两、斤、公斤、吨等重量计量单位。
本发明的导电沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将黑钛粉加入到质量浓度为20％～40％的纳米银溶液中均匀搅拌并将镀银导电纱浸泡40～60min后加热至呈胶态悬浮状，然后自然冷却，制得导电材料。
步骤二、将沥青加热至140℃～170℃后，加入导电材料、沥青导电改善剂、分散剂与偶联剂，搅拌均匀后加入高速剪切机中，先在转速为1000r/min的条件下低速剪切10min，再在转速为4000r/min的条件下高速剪切30min，得到改性沥青；
步骤三、将集料加热到170℃～200℃，搅拌60s后将步骤一中的改性沥青加入其中再拌和90s，最后加入矿粉填料搅拌90s～100s，即可得到导电沥青混凝土。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明提出一种新的导电沥青混凝土，首次应用纳米银溶液、镀银导电纱、黑钛粉混合组成的导电材料，提高导电性能，此外3,4-二羟基肉桂酸导电改善剂的协同作用大大提高了导电材料的导电性能。加入上述材料后，沥青混合料由绝缘体转化为导体，在通电情况下，电能转化为热能使沥青混凝土路面温度升高，达到融雪化冰目的。
2、本发明的导电沥青混凝土，利用电热效应原理，在寒冷季节对沥青路面进行加热，使其温度能达到适宜值，保证沥青混凝土处于最佳的使用温度范围内，能够显著提高沥青路面低温抗裂性能，延长道路使用寿命。
3、本发明的导电沥青混凝土利用电阻率与应力、应变、温度的关系，可进行沥青路面内部结构缺陷的自我诊断，使得沥青路面始终保持良好的变形能力与强度，预防或者延缓路面裂缝病害。对延长沥青路面耐久性，建立道路智能诊断系统将具有重要意义。
4、本发明的制备工艺简单，原料无毒无害，适于大规模生产。
附图说明
图1为导电沥青混凝土电阻率测定方法示意图。
图1中各标号含义为：1—安培计6517A，2—直流电源6517A，3—电位差计，4—顶端电极，5—保护电极。
具体实施方式
本发明在沥青混凝土中应用纳米银溶液、镀银导电纱、黑钛粉混合组成的导电材料。纳米银溶液作为导电浆料，其中的银纳米颗粒具有良好的导电性，延展性以及拉伸性；镀银导电纱属于导电纤维的一种，具有优秀导电性能；黑钛粉是良好的新型电极材料，三种材料混合后可大幅度提高导电性能。此外3,4-二羟基肉桂酸协同作用大大提高了导电材料的导电性能。加入上述材料后，沥青混合料由绝缘体转化为导体，在通电情况下，电能转化为热能使沥青混凝土路面温度升高，达到融雪化冰的目的。
如无特别说明，本发明所述质量份可以为克、两、斤、公斤、吨等计量单位。下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
以下实施例导电改善剂采用3,4-二羟基肉桂酸。
实施例1
本实施例提供一种导电沥青混凝土，所采用的集料级配类型为AC-13型，所采用的沥青为SBS改性沥青，包括以下质量份的原料：
集料98份，矿粉填料2份，沥青8份，导电材料11份，3,4-二羟基肉桂酸导电改善剂2份，三甲氧基-2-叠氮苯磺酰乙基硅烷偶联剂0.01份，二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯分散剂0.5份；所采用的导电材料为纳米银溶液、镀银导电纱、黑钛粉混合组成。
按照如下制备方法制备：
步骤一、将黑钛粉加入到质量浓度为20％～40％的纳米银溶液中均匀搅拌并将镀银导电纱浸泡40～60min后加热至呈胶态悬浮状，然后自然冷却，制得导电材料。
步骤二、将沥青加热至140℃后，将步骤一制得的导电材料与偶联剂、分散剂以及导电改善剂，搅拌均匀后加入高速剪切机中，先在转速为1000r/min的条件下低速剪切10min，再在转速为4000r/min的条件下高速剪切30min，得到改性沥青；
步骤三、将集料加热到170℃，搅拌60s后将步骤一中的改性沥青加入其中再拌和90s，最后加入矿粉填料搅拌90s，即可得到导电沥青混凝土。
实施例2
本实施例提供一种导电沥青混凝土，原料配比如下：
集料91份，矿粉填料9份，沥青3份，导电材料0.7份，沥青导电改善剂0.01份，偶联剂2份，分散剂0.01份。
本实施例的制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例提供一种导电沥青混凝土，原料配比如下：
集料94.7份，矿粉填料5.3份，沥青4.9份，导电材料8份，沥青导电导电改善剂1.1份，偶联剂0.9份，分散剂0.18份。
本实施例的制备方法同实施例1。
对比例1
本对比例沥青混凝土与实施例1的不同之处仅在于：未添加黑钛粉、镀银导电纱与纳米银溶液。
对比例2
本对比例沥青混凝土与实施例1的不同之处仅在于：未添加黑钛粉。
对比例3
本对比例导电沥青混凝土与实施例1的不同之处仅在于：未添加镀银导电纱。
对比例4
本对比例导电沥青混凝土与实施例1的不同之处仅在于：未添加纳米银溶液。
对比例5
本对比例导电沥青混凝土与实施例1的不同之处仅在于：未添加导电改善剂。
对比例6
本对比例导电沥青混凝土与实施例1的不同之处仅在于：所用的导电材料为石墨粉。
为了验证本发明导电沥青混凝土具有良好的路用性能及导电性能，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJE20-2011)规定进行基本性能试验。参照《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)成型标准车辙板试件，采用图1所示方法测试电阻，并计算其电阻率。
测试时试件的接触表面应加以仔细清洁和抛光，此外，还可涂布导电粉末或导电胶来填充微小孔隙，使得试件与电极间有紧密接触，同时，对测试电极两端加压也可用来改善界面接触。
电阻率计算公式如下：
式中：ρ——导电沥青混凝土试件的电阻率；
R——试件的电阻值，
S——为试件的截面积，
H——为试件高度。
各实施例导电沥青混凝土的具体试验结果如下表1所示。
表1导电沥青混凝土试验测试结果
由表1的试验数据可知，本发明导电沥青混凝土的路用性能均大于《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中相关规定的要求，且电阻率均较小，导电性能良好。
对比例1～5中导电性能及路用性能较差，对比例6中虽具有一定导电性能及路用性能但效果仍低于实施例。说明本发明的导电沥青混凝土不仅能够改善混凝土的路用性能，延长其使用寿命，而且还具有优异的导电性能，满足其在沥青路面冬季融雪化冰、路面损坏检测、公路交通智能化管理应用要求。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种导电沥青混凝土，所述导电沥青混凝土包括以下原料,按质量份数计：集料91～98份，矿粉填料2～9份，沥青3～8份，偶联剂0.01～2份，分散剂0.01～0.5份，其特征在于，所述导电沥青混凝土还包括导电材料0.7～11份，3,4-二羟基肉桂酸0.01～2份，所述导电材料包括纳米银溶液、镀银导电纱及黑钛粉的混合物。
2.如权利要求1所述导电沥青混凝土，其特征在于，所述导电沥青混凝土包括以下质量份的原料：集料93～96份，矿粉填料4～7份，沥青3～7份，偶联剂0.5～1.2份，分散剂0.1～0.3份，3,4-二羟基肉桂酸2～9份，导电改善剂0.9～1.5份。
3.如权利要求1所述导电沥青混凝土，其特征在于，包括以下质量份的原料：集料94.7份，矿粉填料5.3份，沥青4.9份，偶联剂0.9份，分散剂0.18份，3,4-二羟基肉桂酸8份，导电改善剂1.1份。
4.如权利要求1、2或3所述导电沥青混凝土，其特征在于，所述偶联剂包括三甲氧基-2-叠氮苯磺酰乙基硅烷。
5.如权利要求1、2或3所述导电沥青混凝土，其特征在于，所述分散剂包括二(辛烷基苯酚聚氧乙烯醚)磷酯。
6.如权利要求1、2或3所述导电沥青混凝土，其特征在于，所述导电沥青混凝土的制备方法包括以下步骤：
将黑钛粉加入到质量浓度为20％～40％的纳米银溶液中搅拌后将镀银导电纱浸泡40～60min后加热至镀银导电纱呈胶态悬浮状，冷却后制得导电材料；
将配方量的沥青加热后，加入导电材料、3,4-二羟基肉桂酸、分散剂与偶联剂搅拌，进行剪切，得到改性沥青；
将集料加热并搅拌后加入改性沥青进行拌合，最后加入矿粉填料进行搅拌，即得所述导电沥青混凝土。
7.如权利要求6所述导电沥青混凝土，其特征在于，所述剪切包括：先在转速为1000r/min的条件下低速剪切10min，再在转速为4000r/min的条件下高速剪切30min。
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