CN111410441A - 玄武岩纤维表面改性剂及表面改性的玄武岩纤维 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种玄武岩纤维表面改性剂,包括如下组分:聚乙烯50‑70份、苯甲醇5‑25份、2‑甲基‑2‑羟基丙酸5‑25份、甲基丙烯酸环氧丙酯5‑25份、聚丙烯5‑15份、硅烷偶联剂0.1‑1份,各组分以重量份计。本发明制备出的玄武岩纤维用于增强AC沥青混合料,沥青混合料的抗车辙性能、抗疲劳性能均有大幅度提高。用此其抗车辙高温稳定性达到>12000次/mm、与不加纤维的基质沥青混合料相比,抗疲劳性能提高>20%,起到明显的抗车辙性能和抗疲劳性能。
Description
技术领域
本发明涉及公路建筑材料技术领域,具体是涉及一种具有高抗车辙性能的玄武岩纤维增强沥青混合料。
背景技术
随着我国交通基础设施的迅猛发展,沥青混合料在高速公路的用量越来越大,尤其是大跨径桥梁的逐渐增多,交通量增大、轴重增加、交通渠化等问题,对高等级沥青桥面、路面提出了较高的要求。为了能更好地改善沥青路面的使用品质,延长路面使用寿命是摆在我国道路工作者面前的重要课题。
沥青路面结构层在高温条件下承受着各种车辆荷载的直接作用,特别是在行车车速慢、流量大、重荷载多的路段,沥青路面处于复杂应力应变状态,在水平力、竖向力共同反复作用下,沥青路面在高温状态下就很容易产生流动变形,产生永久变形和塑性流动,从而引起了面层结构层凹凸变形,尤其是在渠化交通和大超负荷的轴载频繁作用下,其对沥青混凝土路面的永久变形起到推波助澜的作用,加快了沥青混凝土路面车辙的形成。
目前国内在改善沥青混合料的路用性能研究上出现了三个大的研究方向:一是从沥青混合料结构类型、设计方法入手,通过改善骨料的级配来提高沥青混合料的高温抗变形能力;二是通过改善沥青性能品质来提高沥青混合料的力学性能,增强抵抗永久变形能力并减小感温性;三是将纤维作为一种特殊的添加剂和增强材料加入到沥青混合料中以改善整体的物理力学性能和改善沥青混合料路用性能。现有数据显示:单独加抗车辙剂,沥青混合料的高温抗车辙效果较好,但低温稳定性差;单独加玄武岩纤维,低温稳定性好、高温抗车辙效果虽有提高,但效果低于抗车辙剂的效果。
因此对玄武岩纤维进行表面改性,对提高玄武岩纤维增强沥青混合料的抗车辙性能有着重大意义。
发明内容
发明目的:本发明目的在于针对现有技术的不足,提供一种表面改性剂,用于玄武岩纤维表面改性,按一定比例的掺量用于增强沥青混合料,用于高速公路新建和改扩建。
技术方案:本发明所述玄武岩纤维表面改性剂,包括如下组分:
各组分以重量份计。
优选地,所述玄武岩纤维表面改性剂包括如下组分:
优选地,所述玄武岩纤维表面改性剂包括如下组分:
本发明所述的玄武岩纤维表面改性剂的制备方法,包括如下步骤:
S11、按重量份称取各个组分;
S12、将苯甲醇、2-甲基-2-羟基丙酸、甲基丙烯酸环氧丙酯置于烧杯1中预先混合3-5min,再加入硅烷偶联剂继续混合10-20min;
S13、将聚乙烯和聚丙烯配制成乳液;
S14、将步骤二和步骤三的产物混合配制成玄武岩纤维表面改性剂。
本发明所述表面改性的玄武岩纤维,将上述制备的玄武岩纤维表面改性剂涂覆在玄武岩纤维表面,对玄武岩纤维表面进行改性。
本发明的玄武岩纤维的制备方法为:
S21、将玄武岩纤维表面改性剂加入到玄武岩纤维生产线的浸润剂储罐,随管道流向涂油器;
S22、在玄武岩纤维生产线上,通过涂油器将表面改性剂涂覆到玄武岩纤维表面,得到改性剂改性的原丝;
S23、将步骤S22得到的原丝,升温到110-170℃使得水分蒸发,同时使得表面改性剂在纤维表面成膜,制成表面改性的玄武岩纤维。
本发明所述的增强沥青混合料,将上述表面改性的玄武岩纤维,按长度为6mm或9mm进行短切,得到改性短切玄武岩纤维,按重量比2~4%加入到AC-20级配的沥青混合料中,用于沥青路面中面层的摊铺施工。
有益效果:本发明将苯甲醇、2-甲基-2-羟基丙酸,甲基丙烯酸环氧丙酯、聚丙烯、聚乙烯、硅烷偶联剂等试剂,经过化学反应,制备成表面改性剂,在玄武岩纤维制备过程中,将制备好的改性剂涂覆在纤维表面,并在玄武岩纤维表面形成表面改性剂层,在玄武岩纤维表面经过改性后,与沥青具有良好的相容性,将此玄武岩纤维掺入沥青混合料中,表面改性剂和纤维对沥青发生增粘、加筋桥连效应,对沥青混合料起到增强、增韧效果,将此制备出的玄武岩纤维用于增强AC沥青混合料,沥青混合料的抗车辙性能、抗疲劳性能均有大幅度提高,用此其抗车辙高温稳定性达到>12000次/mm、与不加纤维的基质沥青混合料相比,抗疲劳性能提高>20%,起到明显的抗车辙性能和抗疲劳性能。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1:将5份的苯甲醇、5份的2-甲基-2-羟基丙酸和5份甲基丙烯酸环氧丙酯置于烧杯1中预先混合3-5min,再加入0.1份的硅烷偶联剂继续混合10-20min,将50份的聚乙烯和5份的聚丙烯配置成乳液后,与烧杯1混合制成表面改性剂,将表面改性剂加入到玄武岩纤维生产线的浸润剂储罐,随管道流向涂油器,在玄武岩纤维生产线上,通过涂油器将表面改性剂涂覆到玄武岩纤维表面,得到改性剂改性的原丝;将改性的原丝在110-170℃进行程序升温,使得水分蒸发,同时使得表面改性剂在纤维表面成膜,长度为6mm或9mm进行短切,得到改性短切玄武岩纤维,按重量比2-4%加入到AC-20级配的沥青混合料中,制得成品。
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)中要求,成型马歇尔试件及车辙板,按照规程中规定的测试方法,对温拌抗车辙沥青混合料进行动稳定性测试,并与《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2017)中AC-20改性沥青混合料性能指标要求做对比,测试结果见表1
实施例2:将25份的苯甲醇、25份的2-甲基-2-羟基丙酸和25份甲基丙烯酸环氧丙酯置于烧杯1中预先混合3-5min,再加入1份的硅烷偶联剂继续混合10-20min,将70份的聚乙烯和15份的聚丙烯配置成乳液后,与烧杯1制成表面改性剂,将表面改性剂加入到玄武岩纤维生产线的浸润剂储罐,随管道流向涂油器,在玄武岩纤维生产线上,通过涂油器将表面改性剂涂覆到玄武岩纤维表面,得到改性剂改性的原丝;将改性的原丝在110-170℃进行程序升温,使得水分蒸发,同时使得表面改性剂在纤维表面成膜,长度为6mm或9mm进行短切,得到改性短切玄武岩纤维,按重量比2-4%加入到AC-20级配的沥青混合料中,制得成品。
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)中要求,成型马歇尔试件及车辙板,按照规程中规定的测试方法,对温拌抗车辙沥青混合料进行动稳定性测试,并与《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2017)中AC-20改性沥青混合料性能指标要求做对比,测试结果见表1。
实施例3:将12份的苯甲醇、12份的2-甲基-2-羟基丙酸和15份甲基丙烯酸环氧丙酯置于烧杯1中预先混合3-5min,再加入0.6份的硅烷偶联剂继续混合10-20min,将60份的聚乙烯和10份的聚丙烯配置成乳液后,与烧杯1制成表面改性剂,将表面改性剂加入到玄武岩纤维生产线的浸润剂储罐,随管道流向涂油器,在玄武岩纤维生产线上,通过涂油器将表面改性剂涂覆到玄武岩纤维表面,得到改性剂改性的原丝;将改性的原丝在110-170℃进行程序升温,使得水分蒸发,同时使得表面改性剂在纤维表面成膜,长度为6mm或9mm进行短切,得到改性短切玄武岩纤维,按重量比2-4%加入到AC-20级配的沥青混合料中,制得成品。
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)中要求,成型马歇尔试件及车辙板,按照规程中规定的测试方法,对温拌抗车辙沥青混合料进行动稳定性测试,并与《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2017)中AC-20改性沥青混合料性能指标要求做对比,测试结果见表1。
表1:实施例1、实施例2、实施例3制备的改性短切玄武岩纤维沥青混合料技术指标测试结果
混合料 | 动稳定性(次/mm) |
实施例1 | 12163 |
实施例2 | 12185 |
实施例3 | 12265 |
AC-20改性沥青混合料 | 5141 |
从表1可以看出,实施例1和实施例2中使用本发明的短切玄武岩纤维制备的沥青混合料的各项指标均由于AC-20改性沥青混合料的技术要求,满足重载交通的技术要求,具有良好的高温性能和较强的抗车辙性能。
同时表明该改性短切玄武岩纤维沥青混合料具有良好的性价比,根据工程实际需求,可以调整添加剂掺量,获得预期性能的短切玄武岩纤维沥青混合料。
如上所述,尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明,但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下,可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (7)
4.一种权利要求1所述的玄武岩纤维表面改性剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S11、按重量份称取各个组分;
S12、将苯甲醇、2-甲基-2-羟基丙酸、甲基丙烯酸环氧丙酯置于烧杯1中预先混合3-5min,再加入硅烷偶联剂继续混合10-20min;
S13、将聚乙烯和聚丙烯配制成乳液;
S14、将步骤二和步骤三的产物混合配制成玄武岩纤维表面改性剂。
5.一种表面改性的玄武岩纤维,其特征在于,将权利要求4制备的玄武岩纤维表面改性剂涂覆在玄武岩纤维表面,对玄武岩纤维表面进行改性。
6.根据权利要求5所述的表面改性的玄武岩纤维,其特征在于,玄武岩纤维的制备方法为:
S21、将玄武岩纤维表面改性剂加入到玄武岩纤维生产线的浸润剂储罐,随管道流向涂油器;
S22、在玄武岩纤维生产线上,通过涂油器将表面改性剂涂覆到玄武岩纤维表面,得到改性剂改性的原丝;
S23、将步骤S22得到的原丝,升温到110-170℃使得水分蒸发,同时使得表面改性剂在纤维表面成膜,制成表面改性的玄武岩纤维。
7.一种增强沥青混合料,其特征在于,将权利要求5所述表面改性的玄武岩纤维,按长度为6mm或9mm进行短切,得到改性短切玄武岩纤维,按重量比2~4%加入到AC-20级配的沥青混合料中,用于沥青路面中面层的摊铺施工。
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