CN110593051B - 路面铺装材料及路面铺装材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种路面铺装材料及路面铺装材料制备方法，涉及道路施工技术领域。该路面铺装材料包括：矿物集料、改性沥青和自愈合颗粒；自愈合颗粒包括：愈合药剂和包裹膜层，愈合药剂包裹于包裹膜层中；愈合药剂包括：再生剂、分散剂及表面活性剂；再生剂在愈合药剂中的质量占比为70％‑80％；分散剂在愈合药剂中的质量占比为10％‑20％；表面活性剂在愈合药剂中的质量占比为：10％‑20％。通过该路面铺装材料对路面进行铺装，可以使得当路面出现开裂时，自愈合颗粒可以释放出愈合药剂，软化裂缝处的改性沥青，促使裂缝处的改性沥青具备较好的自愈合性能，从而可以通过实现裂缝自愈合的方式提升路面的抗裂性能，延长路面的使用寿命。
Description
技术领域
本申请涉及道路施工技术领域，具体而言，涉及一种路面铺装材料及路面铺装材料制备方法。
背景技术
沥青路面是将沥青混凝土加以摊铺、碾压成型而形成的各种类型的路面。其中，沥青混凝土是用具有一定黏度和适当用量的沥青材料与一定级配的矿物集料，经过充分拌合形成的混合物。沥青路面在使用过程中，会由于承受行使车辆荷载的反复作用、以及环境因素的长期影响而发生不同程度的损坏。
现有技术中，通过使用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Styreneic BlockCopolymers，SBS)改性沥青作为沥青材料对路面进行铺装，可以使得路面具有良好的抗疲劳能力(应变能力)、抗滑能力和承载力等，提高了沥青路面的使用性能。
但是，现有通过SBS改性沥青作为沥青材料铺装的路面，在抗裂性方面仍然存在较大的不足，导致沥青路面的使用寿命较短。
发明内容
本申请的目的在于，提供一种路面铺装材料及路面铺装材料制备方法，用于解决现有沥青材料铺装的路面抗裂性不足、导致沥青路面的使用寿命较短的问题。
第一方面，本申请实施例提供一种路面铺装材料，包括：矿物集料、改性沥青和自愈合颗粒；自愈合颗粒包括：愈合药剂和包裹膜层，愈合药剂包裹于包裹膜层中；愈合药剂包括：再生剂、分散剂及表面活性剂；其中，再生剂在愈合药剂中的质量占比为70％-80％；分散剂在愈合药剂中的质量占比为10％-20％；表面活性剂在愈合药剂中的质量占比为：10％-20％。
可选地，该路面铺装材料中，改性沥青与矿物集料的质量比为5％～6％；自愈合颗粒与改性沥青的质量比为0.3％～1％。
可选地，该路面铺装材料中，包裹膜层由温敏型高分子材料制成。
可选地，该路面铺装材料中，温敏型高分子材料为温敏型水凝胶。
可选地，该路面铺装材料还包括：增效剂，增效剂为多链聚烯烃材料；增效剂与矿物集料的质量比为0.3％～0.5％。
可选地，该路面铺装材料还包括：自发热颗粒，自发热颗粒包括具有导电性和导热性的外壳；
外壳内设有压力发电装置、电池和控制器，外壳上设置有接触式测温探头；压力发电装置与电池电连接；电池分别与控制器、接触式测温探头、以及外壳电连接；控制器分别与接触式测温探头及终端通信连接；
压力发电装置与外壳的内壁接触，用于根据外壳发生形变所产生的压力进行发电，并将电能存储至电池中；
接触式测温探头用于采集自发热颗粒所处位置的温度信息，并将温度信息发送至控制器，控制器用于将温度信息发送至终端；
控制器还用于接收终端发送的控制指令，并根据控制指令控制电池对外壳进行通电加热。
可选地，外壳内还设有定位器；
定位器与控制器电连接，用于获取自愈合颗粒的位置信息，并将位置信息发送至控制器；
控制器还用于将位置信息发送至终端。
可选地，自发热颗粒的粒径范围为4mm～6mm。
可选地，外壳的制备材料为改性树脂。
可选地，矿物集料的最大公称粒径为10mm。
可选地，矿物集料包括：玄武岩集料和石灰岩矿粉；玄武岩集料在矿物集料中的质量占比为94％～97％；石灰岩矿粉在所述矿物集料中的质量占比为3％～6％。
第二方面，本申请实施例提供一种路面铺装材料制备方法，该方法包括：
将矿物集料和自愈合颗粒的混合物在175℃～185℃的温度下搅拌，得到愈合混合物，其中，自愈合颗粒包括：愈合药剂和包裹膜层，愈合药剂包裹于包裹膜层中；愈合药剂包括：再生剂、分散剂及表面活性剂；再生剂在愈合药剂中的质量占比为70％-80％；分散剂在愈合药剂中的质量占比为10％-20％；表面活性剂在愈合药剂中的质量占比为：10％-20％；
将愈合混合物与改性沥青在175℃～185℃的温度下搅拌，得到路面铺装材料。
可选地，矿物集料包括：玄武岩集料和石灰岩矿粉，玄武岩集料在矿物集料中的质量占比为94％～97％，石灰岩矿粉在所述矿物集料中的质量占比为3％～6％；上述将矿物集料和自愈合颗粒的混合物在175℃～185℃的温度下搅拌，得到愈合混合物，包括：
将玄武岩集料在175℃～185℃温度下加热得到加热后的玄武岩集料；
向加热后的玄武岩集料中加入石灰岩矿粉和自愈合颗粒，并搅拌得到愈合混合物。
可选地，上述向加热后的玄武岩集料中加入石灰岩矿粉和自愈合颗粒，并搅拌得到愈合混合物，包括：
向加热后的玄武岩集料中加入增效剂、石灰岩矿粉和自愈合颗粒，并搅拌得到愈合混合物；其中，增效剂为多链聚烯烃材料，增效剂与矿物集料的质量比为0.3％～0.5％。
可选地，上述将矿物集料和自愈合颗粒的混合物在175℃～185℃的温度下搅拌，得到愈合混合物，包括：
将矿物集料、自发热颗粒、自愈合颗粒的混合物在175℃～185℃的温度下搅拌，得到愈合混合物；其中，自发热颗粒包括具有导电性和导热性的外壳；
外壳内设有压力发电装置、电池和控制器，外壳上设置有接触式测温探头；压力发电装置与电池电连接；电池分别与控制器、接触式测温探头、以及外壳电连接；控制器分别与接触式测温探头及终端通信连接；
压力发电装置与外壳的内壁接触，用于根据外壳发生形变所产生的压力进行发电，并将电能存储至电池中；
接触式测温探头用于采集自发热颗粒所处位置的温度信息，并将温度信息发送至控制器，控制器用于将温度信息发送至终端；
控制器还用于接收终端发送的控制指令，并根据控制指令控制电池对外壳进行通电加热。
可选地，矿物集料包括：玄武岩集料和石灰岩矿粉，玄武岩集料在矿物集料中的质量占比为94％～97％，石灰岩矿粉在矿物集料中的质量占比为3％～6％；上述将矿物集料、自发热颗粒、自愈合颗粒的混合物在175℃～185℃的温度下搅拌，得到愈合混合物，包括：
将玄武岩集料在175℃～185℃温度下加热得到加热后的玄武岩集料；
向加热后的玄武岩集料中加入石灰岩矿粉、自愈合颗粒和自发热颗粒，并搅拌得到愈合混合物。
可选地，上述向加热后的玄武岩集料中加入石灰岩矿粉、自愈合颗粒和自发热颗粒，并搅拌得到愈合混合物，包括：
向加热后的玄武岩集料中加入增效剂、石灰岩矿粉、自愈合颗粒和自发热颗粒，并搅拌得到愈合混合物；其中，增效剂为多链聚烯烃材料，增效剂与矿物集料的质量比为0.3％～0.5％。
本申请的有益效果是：
通过本申请实施例提供的该路面铺装材料对路面进行铺装，可以使得当路面出现开裂时，自愈合颗粒可以释放出愈合药剂，软化裂缝处的改性沥青，促使裂缝处的改性沥青具备较好的自愈合性能，从而可以通过实现裂缝自愈合的方式提升路面的抗裂性能，延长路面的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了本申请实施例提供的路面铺装材料制备方法的流程示意图；
图2示出了本申请实施例提供的路面铺装材料制备方法的另一流程示意图；
图3示出了自发热颗粒中各功能部件的连接示意图；
图4示出了本申请实施例提供的路面铺装材料制备方法的又一流程示意图；
图5示出了本申请实施例提供的路面铺装材料制备方法的再一流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，还需要说明的是，本申请实施例中将会用到术语“包括”，用于指出其后所声明的特征的存在，但并不排除增加其它的特征。
本申请实施例提供一种路面铺装材料，该路面铺装材料可以用于对公路路面、桥面等进行铺装。
以常见公路为例，公路通常包括自下而上铺设的垫层、基层和面层；其中，垫层通常选用粗砂、砂砾、碎石、煤渣、矿渣等松散颗粒材料，或采用水泥、石灰煤渣等进行铺设，可以起隔水(地下水、毛细水)、排水(渗入水)、隔温(防冻胀、翻浆)作用，并传递和扩散由基层传来的荷载应力，保证路基在容许应力范围内工作。基层位于面层与垫层之间，通常选择水泥、石灰、沥青等强度较高、刚度较大、并有足够水稳性的材料，可以承受面层传递的车轮垂直力的作用，并把它扩散到垫层和土基，基层还可能受到面层渗水以及地下水的侵蚀。而面层位于整个路面结构的最上层，与道路上的车辆、行人等直接接触。本申请实施例提供的该路面铺装材料可以应用于公路的面层，形成公路路面。可选地，面层的铺装厚度可以为2cm～4cm。
该路面铺装材料可以包括：矿物集料、改性沥青和自愈合颗粒。自愈合颗粒可以包括：愈合药剂和包裹膜层，愈合药剂包裹于包裹膜层中。愈合药剂包括：再生剂、分散剂及表面活性剂；其中，再生剂在愈合药剂中的质量占比为70％-80％；分散剂在愈合药剂中的质量占比为10％-20％；表面活性剂在愈合药剂中的质量占比为：10％-20％。
其中，再生剂与沥青接触时，可以使得沥青软化、恢复活性；分散剂可以作为再生剂的溶解介质；表面活性剂可以起到增溶作用，促进愈合药剂的溶解，并且可以保证再生剂的使活性。
例如，再生剂的组分可以为糠醛抽出油、芳烃油等轻质油分，沥青能吸收再生剂中的轻质油分来补充损失的轻质油分，恢复沥青的延展性和柔性。再生剂还能渗入沥青中，可以使已凝聚的沥青重新溶解分散，调节沥青的胶体结构，改善和还原沥青的流变性质；分散剂可以为苯乙烯马来酸苷，可以作为轻质油分的溶解介质。表面活性剂可以为壬基酚聚氧乙烯醚，保证轻质油分的使用活性。
自愈合颗粒的包裹膜层可以具有一定的强度和耐高温性能，当处于低温环境下，沥青路面开裂时，自愈合颗粒可以通过不断释放愈合药剂，愈合药剂与裂缝处的改性沥青接触时，可以软化改性沥青，改善裂缝处改性沥青的性质，促使裂缝处的改性沥青能够在低温环境下具备较好的自愈合性能，从而可以通过实现裂缝自愈合的方式抑制裂缝发展速度、减小裂缝深度及宽度，提升路面的抗裂性能。
可选地，愈合药剂中，再生剂的质量占比可以为70％-80％；分散剂的质量占比可以为10％-20％；表面活性剂的质量占比为：10％-20％。例如，愈合药剂中，再生剂、分散剂和表面活性剂的质量比可以为(7：1：2)、(7：2：1)、(8：1：1)，当再生剂、分散剂和表面活性剂分别满足前述质量占比时，愈合药剂的作用可以更明显，路面的抗裂性能可以更佳。
可选地，自愈合颗粒的粒径大小可以为1.18mm～2.36mm。例如，自愈合颗粒的最大粒径可以为2.36mm，最小粒径可以为1.18mm，或者也可以是1.2mm、1.5mm、2.18mm等其他中间范围内的值。通过将自愈合颗粒的粒径设置在上述范围内，可以在保证自愈合颗粒中可以容置足量的愈合药剂对附近范围内的改性沥青进行软化的同时，避免由于自愈合颗粒的存在而影响路面的整体结构。
例如，该路面铺装材料中自愈合颗粒的特性指标可以下述表1所示：
表1
| 性能指标 | 自愈合颗粒 |
| 粒径范围，mm | 1.18～2.36 |
| 愈合药剂含量，％ | ≥75 |
| 170℃下的质量损失，％ | ＜5 |
| 硬度，N | ≥15 |
如表1所示，自愈合颗粒的粒径范围可以为1.18～2.36mm之间，愈合药剂的含量可以大于或等于75％，当温度处于170℃以下时，愈合药剂的质量损失小于5％；自愈合颗粒的硬度可以达到15N(当量浓度)以上。
由上所述，通过本申请实施例提供的该路面铺装材料对路面进行铺装，可以使得当路面出现开裂时，自愈合颗粒可以释放出愈合药剂，软化裂缝处的改性沥青，促使裂缝处的改性沥青具备较好的自愈合性能，从而可以通过实现裂缝自愈合的方式提升路面的抗裂性能，延长路面的使用寿命。
可选地，该路面铺装材料中，改性沥青与矿物集料的质量比为5％～6％；自愈合颗粒与改性沥青的质量比为0.3％～1％。
例如，假设该路面铺装材料中，矿物集料的质量为M1，改性沥青的质量为M2，自愈合颗粒的质量为M3，则M2和M3可以分别满足下述条件：
M2＝(5％～6％)×M1；
如：M2可以为0.05M1、0.055M1、0.06M1等。
M3＝(0.3％～1％)×M2；
如：M3可以为0.003M2、0.005M2、0.01M2等。
当该路面铺装材料中，改性沥青与矿物集料的质量比满足5％～6％，自愈合颗粒与改性沥青的质量比满足0.3％～1％时，通过该路面铺装材料所铺装的路面可以在保证较好的抗裂性的同时，具备较低的材料成本。
可选地，该路面铺装材料中，包裹膜层可以由温敏型高分子材料制成。例如，温敏型高分子材料可以为温敏型水凝胶。
温敏型高分子材料存在着低临界溶解温度(Lower Critical SolutionTemperature，LCST)，温敏型高分子材料生成的水凝胶可感知外界温度的细微变化并产生体积相变。当使用温敏型水凝胶作为路面铺装材料中自愈合颗粒的包裹膜层时，自愈合颗粒可以通过感知温度的变化，控制温敏型水凝胶内部的愈合药剂向外释放的速度，如：温度越低时，释放速度越快，温度越高时，释放速度越慢。
当环境温度高于LCST时，温敏型水凝胶表面可以收缩形成一个薄的致密皮层，包裹膜层处于关闭状态，阻止自愈合颗粒内部的愈合药剂向外释放。当温度低于LCST时，温敏型水凝胶的致密皮层会由于溶胀作用而消失，包裹膜层处于开放状态，自愈合颗粒内部的愈合药剂可以向外自由扩散而释放。
可选地，本申请实施例中，该路面铺装材料所使用的温敏型高分子材料，可以使得自愈合颗粒在-5℃～5℃的温度条件下，自愈合颗粒内部的愈合药剂持续缓慢的向外释放，愈合药剂接触到沥青后使得沥青软化、达到填充裂缝的目的。
可选地，该路面铺装材料中所使用的自愈合颗粒可以通过如下方式进行制备：
首先将愈合药剂与氯化钠粉末混合，制备成缓释型愈合药剂芯材；然后在温敏型高分子材料聚合物(如：聚乙二醇)中加入少量水和交联固化剂，并加热进行搅拌形成乳液状共混物成膜剂；待乳液状共混物成膜剂反应一定时间后，将待乳液状共混物成膜剂喷涂于缓释型愈合药剂芯材表面，冷却后即可得到具有温敏型高分子材料包裹膜层的自愈合颗粒。
可选地，该路面铺装材料还包括：增效剂，增效剂为多链聚烯烃材料；增效剂与矿物集料的质量比为0.3％～0.5％。
该路面铺装材料中，增效剂的主要组分可以为多链聚烯烃，熔融温度可以为110～120℃。通过在路面铺装材料中加入增效剂，可以使得通过该路面铺装材料铺装的路面具有较好的高温性能，具备温拌抗车辙的效果。例如，多链聚烯烃可以为聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚丙烯(Polypropylene，PP)、EVA塑料(Ethylene Vinyl Acetate Copolymer，EVA)、无规聚丙烯(APP)、线性低密度聚乙烯(Linear Low Density Polyethylene，LLDPE)等。
可选地，该路面铺装材料中，矿物集料的最大公称粒径可以为10mm。矿物集料可以采用间断级配，空隙率可控制在4％～7％之间，矿物集料可以具有较强的骨架嵌挤结构，以保证胶浆的稳定性，从而使得通过该路面铺装材料铺装的路面具有较好的抗车辙性能、以及抗滑性能。
例如，矿物集料可以采用UTAP-10间断密级配，级配范围可以如下表2所示：
表2
| 方筛孔尺寸(mm) | 13.2 | 9.5 | 4.75 | 2.36 | 1.18 | 0.6 | 0.3 | 0.15 | 0.075 |
| 通过率(％) | 100 | 90～100 | 34～55 | 21～35 | 16～32 | 12～25 | 8～18 | 6～12 | 4～8 |
可选地，矿物集料可以包括：玄武岩集料和石灰岩矿粉；玄武岩集料在矿物集料中的质量占比可以为94％～97％；石灰岩矿粉在所述矿物集料中的质量占比可以为3％～6％。
例如，假设矿物集料的质量为M，若玄武岩集料的质量为0.94M，则石灰岩矿粉的质量可以为0.06M；若玄武岩集料的质量为0.95M，则石灰岩矿粉的质量可以为0.05M；若玄武岩集料的质量为0.97M，则石灰岩矿粉的质量可以为0.03M。
本申请实施例还提供一种路面铺装材料制备方法，该方法包括：
图1示出了本申请实施例提供的路面铺装材料制备方法的流程示意图。
S101、将矿物集料和自愈合颗粒的混合物在175℃～185℃的温度下搅拌，得到愈合混合物。
其中，自愈合颗粒包括：愈合药剂和包裹膜层，愈合药剂包裹于包裹膜层中；愈合药剂包括：再生剂、分散剂及表面活性剂；再生剂在愈合药剂中的质量占比为70％-80％；分散剂在愈合药剂中的质量占比为10％-20％；表面活性剂在愈合药剂中的质量占比为：10％-20％。
例如，可以将矿物集料在175～185℃温度下加热3h～5h，然后加入自愈合颗粒搅拌10s～15s，得到上述愈合混合物。
S102、将愈合混合物与改性沥青在175℃～185℃的温度下搅拌，得到路面铺装材料。
可选地，得到上述愈合混合物后，可以向上述愈合混合物中加入改性沥青(如：SBS改性沥青)并搅拌45s～50s，搅拌时的拌合温度可以为175℃～185℃，待搅拌均匀后即可得到该路面铺装材料。
图2示出了本申请实施例提供的路面铺装材料制备方法的另一流程示意图。
可选地，矿物集料可以包括：玄武岩集料和石灰岩矿粉，玄武岩集料在矿物集料中的质量占比为94％～97％，石灰岩矿粉在所述矿物集料中的质量占比为3％～6％。如图2所示，上述将矿物集料和自愈合颗粒的混合物在175℃～185℃的温度下搅拌，得到愈合混合物，可以包括：
S201、将玄武岩集料在175℃～185℃温度下加热得到加热后的玄武岩集料。
S202、向加热后的玄武岩集料中加入石灰岩矿粉和自愈合颗粒，并搅拌得到愈合混合物。
可选地，在制备上述愈合混合物时，还可以加入增效剂，以提高通过路面铺装材料所铺设路面的抗车辙性能。即，上述向加热后的玄武岩集料中加入石灰岩矿粉和自愈合颗粒，并搅拌得到愈合混合物，可以包括：向加热后的玄武岩集料中加入增效剂、石灰岩矿粉和自愈合颗粒，并搅拌得到愈合混合物。其中，增效剂为多链聚烯烃材料，增效剂与矿物集料的质量比可以为0.3％～0.5％。
可选地，本申请实施例在实际实施过程中，在将改性沥青加入到上述愈合混合物进行搅拌之前，可以预先将改性沥青加热至165℃～175℃，然后可以将改性沥青通过喷洒的方式加入上述愈合混合物中，并在175℃～185℃的拌合温度下搅拌45s～50s，得到路面铺装材料。
基于前述实施例，本申请实施例还提供一种路面铺装材料，该路面铺装材料的配方可以如下表3所示：
表3
该路面铺装材料的设计级配可以如下表4所示：
表4
实验表明，本申请实施例所提供的路面铺装材料的各项性能如下表5所示：
表5
现有技术中，普通沥青玛碲脂碎石(SMA-13)混合料(沥青、纤维稳定剂、粗集料、矿粉和少量的细集料组成的沥青混合料)的各项性能如下表6所示：
表6
通过对比上述表5和表6可知，本申请实施例所提供的路面铺装材料的各项路用性能均高于普通SMA-13混合料，其中，动稳定度指标可以达到SMA-13混合料的2.3倍。
表7示出了该路面铺装材料与普通SMA-13混合料自愈合性能对比：
表7
| 类别 | N<sub>1</sub> | N<sub>2</sub> | N<sub>sum</sub> | N<sub>f</sub> | P(％) |
| 复合改性超薄铺装 | 7145 | 35986 | 43131 | 36183 | 19.2 |
| SMA-13 | 4352 | 29574 | 33926 | 30730 | 10.4 |
如表7所示，通过对比可以看出，本申请实施例所提供的路面铺装材料的愈合率可以达到普通SMA-13混合料的2倍左右，具有更好的裂缝愈合效果和抗裂性能。
本申请实施例还提供一种路面铺装材料，该路面铺装材料的配方可以如下表8所示：
表8
该路面铺装材料的设计级配可以如下表9所示：
表9
本申请实施例所提供的路面铺装材料的各项性能如下表10所示：
表10
通过对比上述表10和前述实施例中所述的表6可知，本申请实施例所提供的路面铺装材料的各项路用性能均高于普通SMA-13混合料。
表11示出了该路面铺装材料与普通SMA-13混合料自愈合性能对比：
表11
| 类别 | N<sub>1</sub> | N<sub>2</sub> | N<sub>sum</sub> | N<sub>f</sub> | P(％) |
| 复合改性超薄铺装 | 14432 | 46742 | 61174 | 46975 | 30.2 |
| SMA-13 | 4352 | 29574 | 33926 | 30730 | 10.4 |
通过对比可以看出，本申请实施例所提供的路面铺装材料的愈合率可以达到普通SMA-13混合料的3倍左右，具有更好的裂缝愈合效果和抗裂性能。
本申请实施例还提供一种路面铺装材料，该路面铺装材料的配方可以如下表12所示：
表12
该路面铺装材料的设计级配可以如下表13所示：
表13
本申请实施例所提供的路面铺装材料的各项性能如下表14所示：
表14
通过对比上述表14和前述实施例中所述的表6可知，本申请实施例所提供的路面铺装材料的各项路用性能均高于普通SMA-13混合料。
表15示出了该路面铺装材料与普通SMA-13混合料自愈合性能对比：
表15
| 类别 | N<sub>1</sub> | N<sub>2</sub> | N<sub>sum</sub> | N<sub>f</sub> | P(％) |
| 复合改性超薄铺装 | 11432 | 39742 | 51174 | 44575 | 14.8 |
| SMA-13 | 4352 | 29574 | 33926 | 30730 | 10.4 |
通过对比可以看出，本申请实施例所提供的路面铺装材料的愈合率强于普通SMA-13混合料，具有较好的裂缝愈合效果和抗裂性能。
本申请实施例还提供一种路面铺装材料，该路面铺装材料的配方可以如下表16所示：
表16
该路面铺装材料的设计级配可以如下表17所示：
表17
本申请实施例所提供的路面铺装材料的各项性能如下表18所示：
表18
通过对比上述表18和前述实施例中所述的表6可知，本申请实施例所提供的路面铺装材料的各项路用性能均高于普通SMA-13混合料。
表19示出了该路面铺装材料与普通SMA-13混合料自愈合性能对比：
表19
| 类别 | N<sub>1</sub> | N<sub>2</sub> | N<sub>sum</sub> | N<sub>f</sub> | P(％) |
| 复合改性超薄铺装 | 11932 | 36742 | 48674 | 42575 | 14.3 |
| SMA-13 | 4352 | 29574 | 33926 | 30730 | 10.4 |
通过对比可以看出，本申请实施例所提供的路面铺装材料的愈合率可以达到普通SMA-13混合料的3倍左右，具有更好的裂缝愈合效果和抗裂性能。
本申请实施例还提供一种路面铺装材料，该路面铺装材料的配方可以如下表20所示：
表20
该路面铺装材料的设计级配可以如下表21所示：
表21
本申请实施例所提供的路面铺装材料的各项性能如下表22所示：
表22
通过对比上述表22和前述实施例中所述的表6可知，本申请实施例所提供的路面铺装材料的各项路用性能均高于普通SMA-13混合料。
表23示出了该路面铺装材料与普通SMA-13混合料自愈合性能对比：
表23
| 类别 | N<sub>1</sub> | N<sub>2</sub> | N<sub>sum</sub> | N<sub>f</sub> | P(％) |
| 复合改性超薄铺装 | 10932 | 35789 | 46721 | 41012 | 13.9 |
| SMA-13 | 4352 | 29574 | 33926 | 30730 | 10.4 |
通过对比可以看出，本申请实施例所提供的路面铺装材料的愈合率达到普通SMA-13混合料的2倍左右，具有更好的裂缝愈合效果和抗裂性能。
本申请实施例还提供一种路面铺装材料，该路面铺装材料的配方可以如下表24所示：
表24
该路面铺装材料的设计级配可以如下表25所示：
表25
本申请实施例所提供的路面铺装材料的各项性能如下表26所示：
表26
通过对比上述表26和前述实施例中所述的表6可知，本申请实施例所提供的路面铺装材料的各项路用性能均高于普通SMA-13混合料。
表27示出了该路面铺装材料与普通SMA-13混合料自愈合性能对比：
表27
| 类别 | N<sub>1</sub> | N<sub>2</sub> | N<sub>sum</sub> | N<sub>f</sub> | P(％) |
| 复合改性超薄铺装 | 12932 | 36789 | 49721 | 42012 | 18.3 |
| SMA-13 | 4352 | 29574 | 33926 | 30730 | 10.4 |
通过对比可以看出，本申请实施例所提供的路面铺装材料的愈合率优于普通SMA-13混合料。
当然，上述性能仅以部分实现数据作为示例说明，不作具体限制。
本申请实施例还提供一种路面铺装材料，在前述实施例中所述的路面铺装材料的基础上，该路面铺装材料还可以包括：自发热颗粒；自发热颗粒包括具有导电性和导热性的外壳；外壳内设有压力发电装置、电池和控制器，外壳上设置有接触式测温探头。
图3示出了自发热颗粒中各功能部件的连接示意图。
如图3所示，该自发热颗粒中，压力发电装置110与电池120电连接；电池120分别与控制器130、接触式测温探头140、以及外壳(图中未示出)电连接；控制器130分别与接触式测温探头140及终端通信连接。
压力发电装置110与外壳的内壁接触，用于根据外壳发生形变所产生的压力进行发电，并将电能存储至电池120中。接触式测温探头140用于采集自发热颗粒所处位置的温度信息，并将温度信息发送至控制器130，控制器130用于将温度信息发送至终端。控制器130还用于接收终端发送的控制指令，并根据控制指令控制电池120对外壳进行通电加热。
其中，外壳可以是由高强度耐高温导热导电材料经过增材制造的方式制成。例如，外壳的制备材料可以为具有导电性和导热性的改性树脂，如：可以是特种低密度高强度改性树脂，其主要成分为聚乳酸、氧化石墨烯，以及聚乙烯蜡、二氧化硅、滑石粉、蒙脱土中的一种或几种，最高发热温度可达到80℃，高于SBS改性沥青的软化点。
压力发电装置可以由压电陶瓷、压电晶体等材料制成，在机械应力的作用下，可以引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷。由于压力发电装置与外壳的内壁接触，而道路在运营过程中，车辆的碾压会使得路面结构内部产生应力，从而使得自发热颗粒的外壳产生微应变，在重复荷载作用下，外壳会不断按照“荷载产生微应变—变形恢复-荷载产生微应变”的过程进行循环，在循环过程中，压力发电装置可以将外壳由于形变所产生的机械能转换为电能，并将电能存储至电池中。可选地，该自发热颗粒中，电池可以是石墨烯电池，可为控制器和接触式测温探头供电。
接触式测温探头可以采集自发热颗粒所处位置的温度信息，并将温度信息发送至控制器，控制器可以将温度信息发送至终端。例如，终端可以是智能手机、电脑等，操作人员(如：路面养护人员)可以通过该终端查看控制器所发送的自愈合颗粒所处位置的温度信息。操作人员还可以通过该终端向控制器发送控制指令，如：控制指令可以指示控制器开始控制自发热颗粒对路面进行加热，则控制器接收到该控制指令后，可以控制电池对外壳进行通电加热。例如，若冰雪天气，路面有冰雪时，操作人员则可以按照上述方式控制自发热颗粒对路面进行加热，进而实现融化路面冰雪的功能。
可选地，控制器和终端之间可以通过4G通信、Wi-Fi、5G通信等方式通信连接，本申请在此不作限定。
可选地，该自发热颗粒的外壳内还设有定位器；定位器与控制器电连接，用于获取自愈合颗粒的位置信息，并将位置信息发送至控制器；控制器还用于将位置信息发送至终端。
例如，定位器可以是全球定位系统(Global Positioning System，GPS)定位器，位置信息可以是GPS坐标；GPS定位器可以将该自发热颗粒的GPS坐标发送给控制器，控制器可以将GPS坐标发送给终端，操作人员可通过终端查看自发热颗粒的当前位置。
可选地，控制器发送给终端的位置信息还可以包括路面运营过程中自发热颗粒的旋转角度、位移信息等，旋转角度和位移信息均可以由控制器根据自发热颗粒的GPS坐标进行计算得到。
可选地，自发热颗粒的粒径范围可以为4mm～6mm。例如，自发热颗粒的粒径可以是4mm、5mm或6mm等数值，本申请对此不作限定。
可选地，终端中也可以预设有加热条件，当终端根据控制器所发送的温度信息判断得知符合加热条件时，终端可以自动按照预设控制模式控制自发热颗粒开始加热。
例如，加热条件可以是：自发热颗粒所处位置的温度信息低于0摄氏度。当符合该加热条件时，终端按照预设控制模式控制自发热颗粒开始加热。预设控制模式可以包括下述一种或多种：
1)仅路表往下5mm范围内的自发热颗粒开始加热，将路表温度提高至0℃以上，适用于环境温度在0℃上下浮动的工况；
2)所有自发热颗粒均开始发热，按照深度从上往下，加热的功率可逐渐递减，使得路表的温度在0℃以上，适用于即将下雪，需要短时间内提高路面温度的工况；
3)按照从上到下将所有的自发热颗粒划分为三块区域，每次只有一个区域的自发热颗粒开始发热，另外两块区域的自发热颗粒进行充电，如此往复，适用于已开始下雪的工况。
可选地，本申请部分实施方式中，也可以是控制器中预设有上述加热条件，当控制器判断得知自发热颗粒所处位置的温度满足该加热条件时，可以向终端发出预警信号，终端接收到该预警信号后，可以选择上述其中一种控制模式控制自发热颗粒开始加热。
可选地，本申请实施例所提供的该路面铺装材料中，自发热颗粒和自愈合颗粒也可以融合到一起，例如，自愈合颗粒可以以非颗粒状的形式覆盖于自发热颗粒表面的部分区域，如：自愈合颗粒的愈合药剂可以附着于自发热颗粒的外壳表面，自愈合颗粒的包裹膜层可以沿着愈合药剂的附着形状覆盖于愈合药剂上对其进行包裹，自愈合颗粒所占自发热颗粒的表面积的比例范围可以为30％～40％。
可选地，该路面铺装材料中，改性沥青与矿物集料的质量比满足5％～6％，自愈合颗粒和自愈合颗粒共同与改性沥青之间的质量比可以满足0.3％～1％时，通过该路面铺装材料所铺装的路面可以在保证较好的抗裂性的同时，具备较低的材料成本，而且，还可以具有较好的融化冰雪的性能。其中，自愈合颗粒与自发热颗粒的比例可以为1：1、1：2、2：1等，本申请对此不作限制。
对应的，本申请实施例还提供一种路面铺装材料制备方法，图4示出了本申请实施例提供的路面铺装材料制备方法的又一流程示意图。
可选地，如图4所示，该路面材料制备方法中，当路面铺装材料中还包括该自愈合颗粒时，前述方法实施例中所述的将矿物集料和自愈合颗粒的混合物在175℃～185℃的温度下搅拌，得到愈合混合物，可以包括：
S401、将矿物集料、自发热颗粒、自愈合颗粒的混合物在175℃～185℃的温度下搅拌，得到愈合混合物。
例如，可以将矿物集料在175℃～185℃温度下加热3h～5h，然后加入自愈合颗粒和自发热颗粒搅拌10s～15s，得到上述愈合混合物。
其中，自发热颗粒包括具有导电性和导热性的外壳；外壳内设有压力发电装置、电池和控制器，外壳上设置有接触式测温探头；压力发电装置与电池电连接；电池分别与控制器、接触式测温探头、以及外壳电连接；控制器分别与接触式测温探头及终端通信连接；压力发电装置与外壳的内壁接触，用于根据外壳发生形变所产生的压力进行发电，并将电能存储至电池中；接触式测温探头用于采集自发热颗粒所处位置的温度信息，并将温度信息发送至控制器，控制器用于将温度信息发送至终端；控制器还用于接收终端发送的控制指令，并根据控制指令控制电池对外壳进行通电加热。
需要说明的是，自愈合颗粒和自发热颗粒可以同时加入，也可以不分顺序先手加入，对自愈合颗粒和自发热颗粒之间的添加顺序，本申请不作限定。可选地，自愈合颗粒还可以按照前述实施例中所述的方式以非颗粒状的形式覆盖于自发热颗粒表面的部分区域，即自发热颗粒和自愈合颗粒为融合到一起的整个颗粒，此时，制备该路面铺装材料时，自愈合颗粒和自发热颗粒以整个颗粒的形式同时加入矿物集料中。
S402、将愈合混合物与改性沥青在175℃～185℃的温度下搅拌，得到路面铺装材料。
图5示出了本申请实施例提供的路面铺装材料制备方法的再一流程示意图。
可选地，矿物集料包括：玄武岩集料和石灰岩矿粉，玄武岩集料在矿物集料中的质量占比为94％～97％，石灰岩矿粉在矿物集料中的质量占比为3％～6％。如图5所示，上述将矿物集料、自发热颗粒、自愈合颗粒的混合物在175℃～185℃的温度下搅拌，得到愈合混合物，可以包括：
S501、将玄武岩集料在175℃～185℃温度下加热得到加热后的玄武岩集料。
S502、向加热后的玄武岩集料中加入石灰岩矿粉、自愈合颗粒和自发热颗粒，并搅拌得到愈合混合物。
可选地，上述向加热后的玄武岩集料中加入石灰岩矿粉、自愈合颗粒和自发热颗粒，并搅拌得到愈合混合物，可以包括：
向加热后的玄武岩集料中加入增效剂、石灰岩矿粉、自愈合颗粒和自发热颗粒，并搅拌得到愈合混合物；其中，增效剂为多链聚烯烃材料，增效剂与矿物集料的质量比为0.3％～0.5％。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种路面铺装材料，其特征在于，包括：矿物集料、改性沥青和自愈合颗粒；
所述自愈合颗粒包括：愈合药剂和包裹膜层，所述愈合药剂包裹于所述包裹膜层中；所述愈合药剂包括：再生剂、分散剂及表面活性剂；其中，所述再生剂在所述愈合药剂中的质量占比为70％-80％；所述分散剂在所述愈合药剂中的质量占比为10％-20％；所述表面活性剂在所述愈合药剂中的质量占比为：10％-20％；
所述路面铺装材料还包括：自发热颗粒，所述自发热颗粒包括具有导电性和导热性的外壳；
所述外壳内设有压力发电装置、电池和控制器，所述外壳上设置有接触式测温探头；所述压力发电装置与所述电池电连接；所述电池分别与所述控制器、所述接触式测温探头、以及所述外壳电连接；所述控制器分别与所述接触式测温探头及终端通信连接；
所述压力发电装置与所述外壳的内壁接触，用于根据所述外壳发生形变所产生的压力进行发电，并将电能存储至所述电池中；
所述接触式测温探头用于采集所述自发热颗粒所处位置的温度信息，并将所述温度信息发送至所述控制器，所述控制器用于将所述温度信息发送至所述终端；
所述控制器还用于接收所述终端发送的控制指令，并根据所述控制指令控制所述电池对所述外壳进行通电加热。
2.根据权利要求1所述的路面铺装材料，其特征在于，所述改性沥青与所述矿物集料的质量比为5％～6％；所述自愈合颗粒与所述改性沥青的质量比为0.3％～1％。
3.根据权利要求1所述的路面铺装材料，其特征在于，所述包裹膜层由温敏型高分子材料制成。
4.根据权利要求3所述的路面铺装材料，其特征在于，所述温敏型高分子材料为温敏型水凝胶。
5.根据权利要求1所述的路面铺装材料，其特征在于，还包括：增效剂，所述增效剂为多链聚烯烃材料；
所述增效剂与所述矿物集料的质量比为0.3％～0.5％。
6.根据权利要求1所述的路面铺装材料，其特征在于，所述外壳内还设有定位器；
所述定位器与所述控制器电连接，用于获取所述自愈合颗粒的位置信息，并将所述位置信息发送至所述控制器；
所述控制器还用于将所述位置信息发送至终端。
7.根据权利要求1或6所述的路面铺装材料，其特征在于，所述自发热颗粒的粒径范围为4mm～6mm。
8.根据权利要求1或6所述的路面铺装材料，其特征在于，所述外壳的制备材料为改性树脂。
9.根据权利要求1所述的路面铺装材料，其特征在于，所述矿物集料的最大公称粒径为10mm。
10.根据权利要求1所述的路面铺装材料，其特征在于，所述矿物集料包括：玄武岩集料和石灰岩矿粉；
所述玄武岩集料在所述矿物集料中的质量占比为94％～97％；
所述石灰岩矿粉在所述矿物集料中的质量占比为3％～6％。
11.一种路面铺装材料制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将矿物集料和自愈合颗粒的混合物在175℃～185℃的温度下搅拌，得到愈合混合物，其中，所述自愈合颗粒包括：愈合药剂和包裹膜层，所述愈合药剂包裹于所述包裹膜层中；所述愈合药剂包括：再生剂、分散剂及表面活性剂；所述再生剂在所述愈合药剂中的质量占比为70％-80％；所述分散剂在所述愈合药剂中的质量占比为10％-20％；所述表面活性剂在所述愈合药剂中的质量占比为：10％-20％；
将所述愈合混合物与改性沥青在175℃～185℃的温度下搅拌，得到路面铺装材料；
所述将矿物集料和自愈合颗粒的混合物在175℃～185℃的温度下搅拌，得到愈合混合物，包括：
将矿物集料、自发热颗粒、自愈合颗粒的混合物在175℃～185℃的温度下搅拌，得到愈合混合物；其中，所述自发热颗粒包括具有导电性和导热性的外壳；
所述外壳内设有压力发电装置、电池和控制器，所述外壳上设置有接触式测温探头；所述压力发电装置与所述电池电连接；所述电池分别与所述控制器、所述接触式测温探头、以及所述外壳电连接；所述控制器分别与所述接触式测温探头及终端通信连接；
所述压力发电装置与所述外壳的内壁接触，用于根据所述外壳发生形变所产生的压力进行发电，并将电能存储至所述电池中；
所述接触式测温探头用于采集所述自发热颗粒所处位置的温度信息，并将所述温度信息发送至所述控制器，所述控制器用于将所述温度信息发送至所述终端；
所述控制器还用于接收所述终端发送的控制指令，并根据所述控制指令控制所述电池对所述外壳进行通电加热。
12.根据权利要求11所述的路面铺装材料制备方法，其特征在于，所述矿物集料包括：玄武岩集料和石灰岩矿粉，所述玄武岩集料在所述矿物集料中的质量占比为94％～97％，所述石灰岩矿粉在所述矿物集料中的质量占比为3％～6％；
所述将矿物集料、自发热颗粒、自愈合颗粒的混合物在175℃～185℃的温度下搅拌，得到愈合混合物，包括：
将玄武岩集料在175℃～185℃温度下加热得到加热后的玄武岩集料；
向所述加热后的玄武岩集料中加入石灰岩矿粉、自愈合颗粒和自发热颗粒，并搅拌得到愈合混合物。
13.根据权利要求12所述的路面铺装材料制备方法，其特征在于，所述向所述加热后的玄武岩集料中加入石灰岩矿粉、自愈合颗粒和自发热颗粒，并搅拌得到愈合混合物，包括：
向所述加热后的玄武岩集料中加入增效剂、石灰岩矿粉、自愈合颗粒和自发热颗粒，并搅拌得到愈合混合物；其中，所述增效剂为多链聚烯烃材料，所述增效剂与所述矿物集料的质量比为0.3％～0.5％。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Address after: Building 2, No.2, Zidong Road, Maqun street, Qixia District, Nanjing City, Jiangsu Province, 210000 Patentee after: Jiangsu Dongjiao Intelligent Control Technology Group Co.,Ltd. Address before: Building 2, No.2, Zidong Road, Maqun street, Qixia District, Nanjing City, Jiangsu Province, 210000 Patentee before: JIANGSU EASTTRANS ENGINEERING TESTING Co.,Ltd. |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Pan Fang Inventor after: Yu Wangyu Inventor after: Li Hua Inventor after: Zhang Sulong Inventor after: Mao Yijia Inventor after: Chen Guanghui Inventor after: Zhang Nantong Inventor after: Fang Fang Inventor after: Ye Wei Inventor after: Wang Jie Inventor before: Li Hua Inventor before: Yu Wangyu Inventor before: Zhang Sulong Inventor before: Mao Yijia Inventor before: Chen Guanghui Inventor before: Zhang Nantong Inventor before: Fang Fang Inventor before: Ye Wei Inventor before: Pan Fang Inventor before: Wang Jie |