CN110092611A - 一种沥青混合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种沥青混合料及其制备方法，包含SBS改性沥青、集料和多孔硅；其中，SBS改性沥青与集料的质量比为4.5‑6：95‑105，多孔硅在沥青混合料中的含量为0.2‑0.5wt%。本发明的沥青混合料的抗剪性能高，可减少沥青路面的裂缝与车辙病害的产生。本发明中的多孔硅为一种新型的一维纳米光子晶体材料，具有纳米硅原子簇为骨架的“量子海绵”状微结构，可以有效的吸附沥青中的轻质组分，使其团聚沉淀，减少轻质组分的挥发，形成良好的网状结构，提高沥青的内部刚度，有效的提高沥青混合料的抗剪性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种沥青混合料及其制备方法，尤其涉及一种具有高抗剪性能的沥青混合料及其制备方法。
背景技术
随着交通行业的发展，重载、超载情况急剧增加，路面裂缝、车辙问题层出不穷，这使得对沥青路面抗剪性能提出了更高的要求。为了延缓沥青路面裂缝、车辙等病害的产生，延长沥青路面的使用寿命。多孔硅是一种新型的一维纳米光子晶体材料，多孔硅的应用研究领域已经拓展到生物与化学传感器，光催化，能源、超级电容器，生物成像，药物递送等领域，目前多孔硅应用于改性沥青混合料中的工艺并未见到报道。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种具有高抗剪性能的沥青混合料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种沥青混合料，包含SBS改性沥青、集料和多孔硅；其中，SBS改性沥青与集料的质量比为4.5-6：95-105，多孔硅在沥青混合料中的含量为0.2-0.5wt%。
进一步地，所述多孔硅为纳米级多孔硅。
进一步地，SBS改性沥青与集料的质量比为4.9-5.4：98-102。
进一步地，所述多孔硅为经过表面改性的多孔硅，以提升多孔硅表面活性，使多孔硅能够更均匀地分散在SBS沥青中，不发生团聚现象。
进一步地，还包含矿粉，所述矿粉在沥青混合料中的含量为1-5wt%，进一步为1.5-3wt%。
如上所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将SBS改性沥青加热至熔融态，加入多孔硅，以3500-4500 r/min的速率剪切35-55min，获得熔融态的沥青混合物；
S2、将S1获得的沥青混合物与集料拌合均匀，优选地，拌合2-8min，获得沥青混合料。
进一步地，S1之前，还包括对多孔硅进行表面改性的步骤，即将多孔硅与表面活性剂混合均匀，然后洗涤，干燥后得到表面改性后的活化多孔硅；优选地，所述表面活性剂为硅烷偶联剂KH-560。
进一步地，S1中，加热温度为160-180℃，进一步为165-175℃。
进一步地，S2中，将沥青混合料与集料拌合均匀后，加入矿粉，再次拌合均匀，优选地，拌合60-120s，获得沥青混合料。
集料可根据需要选择，不局限于碎石；进一步地，集料可分为粗集料和细集料，细集料粒度为2-5mm，粗集料粒度为10-20mm，具体地，也可采用粗集料和细集料的复配料，作为集料。
矿粉可以选自粒度为0.1mm以下研磨后的石灰粉。
优选地，加入集料或矿粉前，对集料或矿粉进行预热处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明中，多孔硅加入到沥青混合料中分散均匀，对沥青混合料进行改性，能够有效的提高沥青混合料的抗剪性能，减少沥青路面的裂缝与车辙病害的产生。本发明中的多孔硅为一种新型的一维纳米光子晶体材料，具有纳米硅原子簇为骨架的“量子海绵”状微结构，可以有效的吸附沥青中的轻质组分，使其团聚沉淀，减少轻质组分的挥发，形成一种新的良好的网状结构，提高沥青的内部刚度，有效的提高沥青混合料的抗剪性能。
具体实施方式
本发明实施实例中沥青混合料按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011)制备。
实施例1
本实施例一种高抗剪性能的沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
1）、将多孔硅加入硅烷偶联剂KH-560中，进行搅拌，洗涤，干燥后得到表面改性后的活化多孔硅。
2）、将SBS改性沥青升温至160-180℃，加入上述活化多孔硅，高速剪切30min,剪切速度5000r/min，获得沥青混合物；
3）、控制温度在160-180℃，将集料加入步骤2）的沥青混合物中，拌合5分钟；然后再加入矿粉，拌合90s，得到高抗剪性能的沥青混合料；活化多孔硅的质量为沥青混合料的0.3wt%，沥青混合料的油石比（=SBS改性沥青质量/（集料质量+矿粉质量））为5.0%，矿粉的质量为沥青混合料总量的5wt%。
实施例2
本实施例一种高抗剪性能的沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
1）、将多孔硅加入表面活性剂中，进行搅拌，洗涤，干燥后得到表面改性后的活化多孔硅。
2）、将SBS改性沥青升温至160-180℃，加入上述活化多孔硅，高速剪切45min,剪切速度4000r/min，获得沥青混合物；
3）、控制温度在160-180℃，将集料加入步骤2）的沥青混合物中，拌合约5分钟；然后再加入矿粉，拌后90s，得到高抗剪性能的沥青混合料；其中，活化多孔硅的质量为沥青混合料的0.4wt%，沥青混合料的油石比为4.9%，矿粉的质量为沥青混合料总量的5wt%。
实施例3
本实施例一种高抗剪性能的沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
1）、将多孔硅加入表面活性剂中，进行搅拌，洗涤，干燥后得到表面改性后的活化多孔硅。
2）、将SBS沥青升温至160-180℃，加入上述活化多孔硅，高速剪切25min,剪切速度6000r/min，获得沥青混合物；
3）、控制温度在160-180℃，将集料加入步骤2）的沥青混合物中，拌合约5分钟；然后再加入矿粉，拌后90s，得到高抗剪性能的沥青混合料；活化多孔硅的质量为沥青混合料的0.4%，沥青混合料的油石比为5.2%，矿粉的质量为沥青混合料总量的5wt%。
实施例4
本实施例一种高抗剪性能的沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
1）、将多孔硅加入表面活性剂中，进行搅拌，洗涤，干燥后得到表面改性后的活化多孔硅。
2）、将SBS沥青升温至170-190℃，加入所述活化多孔硅，高速剪切45min,剪切速度6000r/min，获得沥青混合物；
3）、控制温度在160-180℃，将集料加入步骤2）的沥青混合物中，拌合约5分钟；然后再加入矿粉，拌后90s，得到高抗剪性能的沥青混合料；活化多孔硅的质量为沥青混合料的0.25%，沥青混合料的油石比为55.3%，矿粉的质量为沥青混合料总量的5wt%。
实施例5
本实施例一种高抗剪性能的沥青混合料的制备方法包括以下步骤：
1）、将多孔硅加入表面活性剂中，进行搅拌，洗涤，干燥后得到表面改性后的活化多孔硅。
2）、将SBS沥青升温至160-180℃，加入表面所述活化多孔硅，高速剪切45min,剪切速度6000r/min，获得沥青混合物；
3）、控制温度在160-180℃，将集料加入步骤1）的沥青混合物中，拌合5分钟；然后再加入矿粉，拌后90s，得到高抗剪性能的沥青混合料；活化多孔硅的质量为沥青混合料的0.4%，沥青混合料的油石比为5.4%，矿粉的质量为沥青混合料总量的5wt%。
<对比实施例>
本发明还具体设计了如下对比实施来验证本发明的效果。
对比例1
将活化多孔硅直接替换成矿粉，其它原料与制备工艺与实施例1完全相同。
<性能测试>
对本发明的实施例及对比例得到的沥青混合料进行相关的性能测试，结果如表1。
表1
| 样品 | 动稳定度/次/mm | 弯曲应变/με | 冻融劈裂强度比/% | 残留稳定度/% |
| 实施例1 | 10500 | 4425 | 90.4 | 92.0 |
| 实施例2 | 10600 | 4237 | 89.9 | 91.1 |
| 实施例3 | 8900 | 4411 | 89.7 | 91.3 |
| 实施例4 | 7600 | 4401 | 90.8 | 91.2 |
| 实施例5 | 8900 | 4532 | 89.6 | 90.2 |
| 对比例1 | 6767 | 3598 | 82.3 | 81.7 |
由表1数据可知，本发明得到的沥青混合料的路用性能均大于《公路沥青路面施工技术规范》中相关规定的要求。相比于未添加多孔硅的SBS沥青混合料，本发明各实例制备的高抗剪性能沥青混合料的高温抗车辙、低温抗开裂性能以及水稳定性能均有明显提高，说明本发明制备的高抗剪性能沥青混合料具有优良的路用性能。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种沥青混合料，其特征在于，包含SBS改性沥青、集料和多孔硅；其中，SBS改性沥青与集料的质量比为4.5-6：95-105，多孔硅在沥青混合料中的含量为0.2-0.5wt%。
2.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于，所述多孔硅为纳米级多孔硅。
3.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于，SBS改性沥青与集料的质量比为4.9-5.4：98-102。
4.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于，所述多孔硅为经过表面改性的多孔硅。
5.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于，还包含矿粉，所述矿粉在沥青混合料中的含量为1-5wt%。
6.如权利要求1-4任一项所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将SBS改性沥青加热至熔融态，加入多孔硅，以3500-4500r/min的速率剪切35-55min，获得熔融态的沥青混合物；
S2、将S1获得的沥青混合物与集料拌合均匀，获得沥青混合料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S1之前，还包括对多孔硅进行表面改性的步骤，即将多孔硅与表面活性剂混合均匀，然后洗涤，干燥后得到表面改性后的活化多孔硅。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为硅烷偶联剂KH-560。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S1中，加热温度为160-180℃。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，S2中，将沥青混合料与集料拌合均匀后，加入矿粉，再次拌合均匀，获得沥青混合料。
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