CN112982081A - 一种用于道路的高耐磨材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本方案属于储能材料领域，具体涉及一种用于道路的高耐磨材料及其制备方法及其应用。包括：包括：材料本体；所述材料本体包括：按照质量份数选取：沥青170‑190份、石灰岩碎石1‑2份、机制砂1‑2份、水性环氧树脂1‑4份、水100‑120份、水泥2‑3份和石棉纤维30‑40份。本发明公开了一种用于道路的高耐磨材料及其制备方法，利用水性环氧树脂，制得泡沫沥青，使得用于铺设路面的沥青耐久性提高，而且利用已损路面的沥青进行制成泡沫沥青，不仅使得已损沥青废物利用，对生态环保，而且制造方便，便于广泛使用。若为铺设，铺设基质沥青后再进行铺设泡沫沥青，使得铺设沥青时原材料的用量减少，同时增强路面的耐久性。

Description

一种用于道路的高耐磨材料及其制备方法和应用
技术领域
本方案属于储能材料领域，具体涉及一种用于道路的高耐磨材料及其制备方法和应用。
背景技术
目前，受全球经济增长的影响，加拿大油砂沥青等非常规石油资源受到越来越多的关注。油砂沥青具有高密度、高粘度、高硫、高金属含量的特点。我国高速公路沥青路面由于交通量大、超载严重、车辆渠化交通、持续高温天气等因素影响，车辙病害已经成为沥青路面最严重的早期破坏形式。据统计，在高等级公路维修中，因车辙病害发生比例高达80％以上。
为提高沥青路面的抗车辙性能，目前常用的方式是采用低标号硬质沥青，主要为针入度20左右的沥青，或以岩沥青、湖沥青为改性剂制备低针入度的改性沥青，但此类沥青低温性能较差，无法满足我国北方地区沥青路面低温抗裂性能要求。而采用SBS等高聚物改性，通过增大SBS添加量的方式来提高改性沥青的高温性能，则存在SBS掺量大，价格昂贵，改性沥青储存稳定性差、施工和易性差的缺点。
如CN110183862A公开了一种高模量改性沥青其通过最优比例，多重成分相互作用，有效的提高了改性沥青的模量和存储稳定性，适用于重载交通道路及机场道面等领域使用。
但是对于已经铺设完成或正在使用的已损坏的路面，再另行铺设沥青不仅要拆除已损沥青，而后铺设新沥青，耗时耗力，而且浪费资源。
发明内容
本方案的目的在于提供一种用于道路的高耐磨材料及其制备方法和应用，以解决问题车辙对路面造成磨损的问题。
为了达到上述目的，本方案提供一种用于道路的高耐磨材料及其制备方法和应用，包括：材料本体；所述材料本体包括：按照质量份数选取：沥青170-190份、石灰岩碎石1-2份、机制砂1-2份、水性环氧树脂1-4份、水100-120份、水泥2-3份和石棉纤维30-40份。
进一步，所述石灰岩碎石的粒径10-25mm。
进一步，所述机制砂的粒径为1-5mm。
进一步，所述水性环氧树脂包括：GEM03 型水性环氧树脂主剂和 GCA02 型水性环氧固化剂，且环氧树脂主剂与胺类固化剂的质量比为 2.0：2.5。
进一步，步骤一：将沥青中加入水，高温下进行发泡；
步骤二；将步骤二中所得产物晒干制得RAP；
步骤三：将RAP、水泥一同加入到拌锅内，干拌60s；
步骤四：加入1-4份水性环氧树脂、水、石灰岩、机制砂和石棉纤维共混后，湿拌60s；
步骤五：接着喷入步骤五所得产物，再次搅拌60s，，制得泡沫沥青。
进一步，所述水泥用量为RAP用量的1.5%。
进一步，所述方法包括如下步骤：所述步骤一中发泡温度为160摄氏度；用水量为基质沥青的2%。
进一步，将所述材料本体用于铺设路面表面。
进一步，所述路面另设有基质沥青、水泥和瓦砾、材料本体、细粒沥青混凝土层和橡胶沥青混凝土层和珍珠岩板层。
进一步，将所述基质沥青、水泥和瓦砾混合制基层；所述细粒沥青混凝土层设置在基层上方；所述基质沥青设置在细粒沥青混凝土层的上方，且珍珠岩层设置在基质沥青之间；所述材料本体设置在橡胶沥青混凝土层的上方；所述橡胶沥青混凝土层设置在基层、细粒沥青混凝土层、基质沥青和材料本体的两侧；所述橡胶沥青混凝土层顶部设有用于围挡车辆的混凝土块，且混凝土块内设有塑胶发泡粒。同时由于橡胶沥青具有良好的延展性和缓冲性，在道路两端铺设，初始时在道路两边挤压设置，当汽车行驶冲击较大时，对路面造成的压力，使得路面挤压混凝土层，而后恢复，防止路面损坏。同时利用混凝土块挤压橡胶沥青混凝土表面，防止橡胶沥青混凝土变形，利用塑胶粒，使得增加混凝土块表面的粗糙程度，具有良好的吸音效果。珍珠岩由于具有空隙，在浇灌沥青后，空隙填满，经由沥青晾干后，体积缩小，进而使得空隙露出，进而使得空隙对路面具有吸引效果。同时珍珠岩板具有豹纹的效果，防止冬天路面开裂。
本方案有益效果：本发明公开了一种用于道路的高耐磨材料，利用水性环氧树脂，制
得的材料，使得用于铺设路面的沥青耐久性提高，而且利用已损路面的沥青进行制成材料本体，不仅使得已损沥青废物利用，对生态环保，而且制造方便，便于广泛使用。
石棉纤维加入沥青后，晾干后具有较强的刚性，同时石棉纤维在材料中具有填充效果，防止材料本体出现空隙。
附图说明
图1 为本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：基层1、细粒沥青混凝土层2、基质沥青3、材料本体4、橡胶沥青混凝土层5、碎石层6、混凝土块7、珍珠岩层8。
实施例：
步骤一：选取材料；按照质量份数选取：壳牌90#沥青170-190份、石灰岩碎石1份、机制砂1份、水性环氧树脂1-4份、水100-120份、水泥2-3份和石棉纤维30-40份；
步骤二：将X基质沥青中加入Y%的水量，高温下进行发泡；
步骤三；将步骤二中所得产物晒干制得RAP；
步骤四：将RAP、水泥、岩碎石、机制砂和石棉纤维共同加入到拌锅内，干拌60s；
步骤五：加入Z份水性环氧树脂与水共混液，湿拌60s；
步骤六：接着喷入步骤五所得产物，再搅拌60s，，制得泡沫沥青。
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表1
如表1所示：
对比例1：对比例1与实施例1的区别在不添加水性环氧树脂，其他条件均相同。
对比例2：对比例2与实施例1的区别在于水性环氧树脂份数为10，其他条件均相同。
对比例3：对比例3与实施例1的区别在于不经过步骤二的发泡过程，直接将水性环氧树脂加入基质沥青中，其他条件均相同。
对实施例与对比例所出产物进行劈裂强度与干湿劈裂强度的检测，如表2所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表2
采用对比例1所产出的材料，由于不添加水性环氧树脂，随同样具有劈裂强度和干湿劈裂强度，当明显较实施例中强度低，表明水性环氧树脂具有良好的耐久性。
采用对比例2所产出的材料，由于水性环氧树脂份数为10，水性环氧水树脂到的峰值后区域水平，该对比例结果与实施例差别相差较少，且有明显的下降趋势，因此使用水性环氧树脂份数为10时，不仅不能更好地提高耐久性，反而浪费资源，甚至造成其他损坏。
采用对比例3所产出的材料，由于不经过步骤二的发泡过程，直接将水性环氧树脂加入基质沥青中，导致不能产出泡沫沥青，说明该步骤唯一。
进而得出，实施例中劈裂强度和干湿劈裂强度均相对较高，对比例1和对比例2中的劈裂强度和干湿劈裂强度较低，且浪费资源，对比例3中，无法产出泡沫沥青。随着水性环氧树脂掺量增加，泡沫沥青冷的最佳拌合用水量降低，劈裂强度和干湿劈裂强度比增大。
对实施例与对比例所出产物在铺设后经Th养生时间后进行马歇尔稳定度和磨耗损失度检测，如表3所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
表3
（1）相同养生时间条件下，随着WEP掺量的增加，泡沫沥青劈裂强度、马歇尔稳定度均呈先显著增大后增大趋缓的变化趋势，磨耗损失率随水性环氧树脂掺量增大而减小，进而得处水性环氧树脂显著提高了泡沫沥青冷再生混合料的早期强度和抗松散性能。
（2）对比不同水性环氧树脂掺量下泡沫沥青养生期间强度发展规律可以发现，在0-3%WEP掺量内，随着WEP掺量增大，泡沫沥青冷再生混合料的劈裂强度、马歇尔稳定度显著提高，同时磨耗损失率减小幅度也较大；当水性环氧树脂掺量超过3%时，进一步增大WEP掺量，泡沫沥青的早期劈裂强度、马歇尔稳定度增幅减小。进而泡沫沥青冷再生混合料中水性环氧树脂的适宜掺量为2%-3%。
如图1所示：
具体操作时，将基质沥青3铺设在所需处，待至晾干后，铺设泡沫沥青。当泡沫沥青晾干后，经过养生时间后铺设新一层基质沥青3，再经至晾干后，在所需表面顶部铺设一层泡沫沥青，直至晾干。或将泡沫沥青直接铺设在已损沥青的表面，用于增强路面的耐久性。
述基质沥青3、水泥和瓦砾混合制基层1；细粒沥青混凝土层2设置在基层1上方；基质沥青3层设置在细粒沥青混凝土层2的上方，且珍珠岩板层8设置在基质沥青3之间；材料本体4设置在橡胶沥青混凝土的上方；橡胶沥青混凝土层5设置在基层1、细粒沥青混凝土层2、基质沥青3层和材料本体4的两侧；橡胶沥青混凝土层5顶部设有用于围挡车辆的混凝土块7，且混凝土块7内设有塑胶发泡粒。
由于珍珠岩层8内部设有间隙，进而铺设沥青时，沥青流进间隙，使得沥青堵住间隙，由于珍珠岩层8设有排水管，且排水管的直径为1-3mm，当沥青灌入时，在排水管管口处设置不粘挡板。在晾干过程，由于沥青重力使得间隙底部被沥青灌满，顶部为空隙，当晾干后，撤离挡板，使得排水管与间隙之间连通，进而当雨水流动时，沿顺流入间隙内，沿顺排水管流进下水管道中。
由于泡沫沥青层4在道路中呈中部凸起，进而可以使得与水不会在路面堆积，进而可以沿顺泡沫沥青层4使得雨水流入碎石层6，由于碎石之间的间隙，进而可以使得与水流入地下。同时碎石层6能够保证橡胶沥青混凝土层5不易发生形变。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种用于道路的高耐磨材料，包括：材料本体；所述材料本体按照质量份数选取：沥青170-190份、石灰岩碎石1-2份、机制砂1-2份、水性环氧树脂1-4份、水100-120份、水泥2-3份和石棉纤维30-40份。
2.根据权利要求1所述的一种用于道路的高耐磨材料，其特征在于：所述石灰岩碎石的粒径10-25mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于道路的高耐磨材料，其特征在于：所述机制砂的粒径为1-5mm。
4. 根据权利要求1所述的一种用于道路的高耐磨材料，其特征在于：所述水性环氧树脂包括：GEM03 型水性环氧树脂主剂和 GCA02 型水性环氧固化剂，且环氧树脂主剂与胺类固化剂的质量比为 2.0：2.5。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种用于道路的高耐磨材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤一：将沥青中加入水，高温下进行发泡；
步骤二；将步骤二中所得产物晒干制得RAP；
步骤三：将RAP、水泥一同加入到拌锅内，干拌60s；
步骤四：加入1-4份水性环氧树脂、水、石灰岩、机制砂和石棉纤维共混后，湿拌60s；
步骤五：接着喷入步骤五所得产物，再次搅拌60s，制得泡沫沥青。
6.根据权利要求5所述的一种用于道路的高耐磨材料的制备方法，其特征在于：所述水泥用量为RAP用量的1.5%。
7.根据权利要求5所述的一种用于道路的高耐磨材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中发泡温度为160摄氏度；用水量为沥青的2%。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种用于道路的高耐磨材料的应用：其特征在于，将所述材料本体用于铺设路面表面。
9.根据权利要求8所述的一种用于道路的高耐磨材料的应用，其特征在于，所述路面另设有基质沥青（3）、水泥和瓦砾、材料本体（4）、细粒沥青混凝土层（2）和橡胶沥青混凝土层（5）和珍珠岩板层（8）。
10.根据权利要求9所述的一种用于道路的高耐磨材料的应用，其特征在于，将所述基质沥青（3）、水泥和瓦砾混合制基层（1）；所述细粒沥青混凝土层（2）设置在基层（1）上方；所述基质沥青（3）设置在细粒沥青混凝土层（2）的上方，且珍珠岩层设置在基质沥青之间；所述材料本体（4）设置在橡胶沥青混凝土层（5）的上方；所述橡胶沥青混凝土层（5）设置在基层（1）、细粒沥青混凝土层（2）、基质沥青（3）和材料本体（4）的两侧；所述橡胶沥青混凝土层（5）顶部设有用于围挡车辆的混凝土块（7），且混凝土块（7）内设有塑胶发泡粒。
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