CN114477925B - 一种耐高低温沥青混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种耐高低温沥青混凝土及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114477925B
CN114477925B CN202111631001.2A CN202111631001A CN114477925B CN 114477925 B CN114477925 B CN 114477925B CN 202111631001 A CN202111631001 A CN 202111631001A CN 114477925 B CN114477925 B CN 114477925B
Authority
CN
China
Prior art keywords
parts
sbs
asphalt concrete
low temperature
asphalt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111631001.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114477925A (zh
Inventor
丁攀
高建安
井海龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Urumqi Convergence Pavement Engineering Co ltd
Original Assignee
Urumqi Convergence Pavement Engineering Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Urumqi Convergence Pavement Engineering Co ltd filed Critical Urumqi Convergence Pavement Engineering Co ltd
Priority to CN202111631001.2A priority Critical patent/CN114477925B/zh
Publication of CN114477925A publication Critical patent/CN114477925A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114477925B publication Critical patent/CN114477925B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06—Aluminous cements
    • C04B28/065—Calcium aluminosulfate cements, e.g. cements hydrating into ettringite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10—Coating or impregnating
    • C04B20/1018—Coating or impregnating with organic materials
    • C04B20/1029—Macromolecular compounds
    • C04B20/1037—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B24/2676—Polystyrenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F287/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to block polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0075—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for road construction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack

Abstract

本发明提出了一种耐高低温沥青混凝土及其制备方法，属于沥青混凝土技术领域，由以下原料按重量份制备而成：水50‑70份、改性SBS 7‑12份、沥青基料70‑80份、减水剂3‑5份、稳定剂1‑2份、耐寒改性剂1‑2份、耐高温改性剂1‑3份、糖醇3‑5份、水泥120‑150份、矿粉10‑15份、多孔陶瓷17‑25份、短切碳纤维5‑12份。本发明制得的耐高低温沥青混凝土，制得的耐高低温沥青混凝土在高温下抗流动变形，具有良好的耐高温性能，在低温下能防治沥青路面的早期破坏，改善沥青混凝土材料的使用品质、加强沥青混凝土路面路用能力、延长路面的使用寿命。

Description

一种耐高低温沥青混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及沥青混凝土技术领域，具体涉及一种耐高低温沥青混凝土及其制备方法。
背景技术
随着公路建设的发展，沥青混凝土以它的诸多优势被广泛采用。但随着现代交通的高速、重载、大流量和渠化明显的发展变化以及特殊地理环境的气候条件影响，沥青路面在长期的车辆载荷和温度载荷作用下，出现了不同形式的病害，影响了道路的通行能力和车辆行驶舒适性，缩短了道路的使用寿命。沥青路面最常见的病害有水损害、收缩开裂和车辙等。在我国北方季冻区，由于气候条件所致，气温大幅度变化，四季温差变化达到70℃，致使沥青路面的低温裂缝的发生极为普遍，尤其近年超载状况增多，车辙也已成为沥青路面严重的破坏形式。沥青面层始终处于冻融状态，水损害现象严重。夏季天气温度高、日照足，沥青路面易吸热融化，导致强度降低，车辆碾过后会造成沥青路面的不平整，影响沥青路面的使用寿命。
目前，改善沥青混凝土的力学性能指标产生了三大方向：
(1)通过改善骨料级配来改善沥青混凝土的抗变形力学参数，如开级配磨耗层、多碎石沥青混凝土、沥青玛蹄脂混凝土等；
(2)通过改善沥青胶浆的性能来提升沥青混凝土的粘聚力，增强骨料之间的粘结强度，提高抗剪切性能，从而提高其抵抗永久变形的能力并降低其对温度的敏感性；
(3)通过在沥青混凝土中加入纤维、橡胶粉等加筋材料改善沥青混凝土的中抗变形能力，提升弹性性能，减小粘性流动所造成的永久变形，并且随着加筋材料的加入，沥青混凝土的低温抗裂性能得到一定改善。
根据上述所述，现在急需一种在高温下抗流动变形，具有良好的耐高温性能，在低温下能防治沥青路面的早期破坏，改善沥青混凝土材料的使用品质、加强沥青混凝土路面路用能力、延长路面的使用寿命的改性沥青混凝土。
发明内容
本发明的目的在于提出一种耐高低温沥青混凝土及其制备方法，制备方法简单，原料来源广，制得的耐高低温沥青混凝土在高温下抗流动变形，具有良好的耐高温性能，在低温下能防治沥青路面的早期破坏，改善沥青混凝土材料的使用品质、加强沥青混凝土路面路用能力、延长路面的使用寿命，具有广阔的应用前景。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种耐高低温沥青混凝土，由以下原料按重量份制备而成：水 50-70份、聚多巴胺包覆改性SBS 7-12份、沥青基料70-80份、减水剂3-5份、稳定剂1-2份、耐寒改性剂1-2份、耐高温改性剂1-3份、糖醇3-5份、水泥120-150 份、矿粉10-15份、多孔陶瓷17-25份、短切碳纤维5-12份；所述改性SBS为聚多巴胺包覆MAH-g-SBS微粒。
所述聚多巴胺包覆改性SBS是马来酸酐接枝的SBS被聚多巴胺包覆得到。
进一步的，所述聚多巴胺包覆改性SBS由以下方法制备而成：
S1.MAH-g-SBS的制备：将SBS溶于甲苯中，加入离子液体中，向离子液体中通入CO2提高离子液体的极性，得到高极性离子液体，加入马来酸酐和引发剂，紫外光照射，反应3-5h，停止通入CO2，加热，高极性离子液体返回普通离子液体，充分振荡后，过滤，干燥，得到MAH-g-SBS；
S2.聚多巴胺包覆MAH-g-SBS微粒的制备：将步骤S1制得的MAH-g-SBS 进行球磨粉碎，分散在水中，加入多巴胺盐酸盐，加入Tris碱，加热反应4-7h，离心，洗涤，干燥，得到聚多巴胺包覆MAH-g-SBS微粒，即改性SBS。
作为本发明的进一步改进，所述离子液体为[Bmim]PF6、[Bmim]BF4和 [HSO3-pMIM]HSO4中的至少一种，优选地，为[Bmim]BF4和[HSO3-pMIM]HSO4的复配混合物，质量比为100：(5-10)。
其中，Bmim的结构如下：
Figure BDA0003440994090000031
pMIM的结构如下：
Figure BDA0003440994090000032
作为本发明的进一步改进，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮异丁氰基甲酰胺、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮中的至少一种。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中所述CO2的通气量为10-20mL/min；所述加热温度为45-50℃；所述SBS、马来酸酐和引发剂的质量比为100：(10-20)： (0.5-1)。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述球磨处理中，球料比为(25-35)：1；所述加热至温度为30-45℃；所述MAH-g-SBS、多巴胺盐酸盐和Tris碱的质量比为100：(35-50)：(1-3)。
作为本发明的进一步改进，所述耐寒改性剂选自聚乙烯、木质素、橡胶粉、丁苯橡胶、PSBR中的至少一种，优选地为丁苯橡胶和木质素的复配混合物，质量比为10：(2-5)。
作为本发明的进一步改进，所述耐高温改性剂选自酚醛树脂、聚氨酯、无规聚丙烯、丁苯橡胶、中的至少一种，优选地为丁苯橡胶和无规聚丙烯的复配混合物，质量比为5：(1-2)。
作为本发明的进一步改进，所述稳定剂选自硫磺、噻唑类、磺酰类至少一种；所述减水剂选自聚羧酸减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基磺酸减水剂中的至少一种。
本发明进一步保护一种上述耐高低温沥青混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将减水剂、稳定剂、糖醇、水混合均匀，得到外加剂溶液；
(2)将沥青基料、水泥、多孔陶瓷、矿粉混合均匀后，加入外加剂水溶液，得到沥青水泥浆；
(3)将改性SBS、耐寒改性剂、耐高温改性剂、短切碳纤维混合均匀，得到干料；
(4)将沥青水泥浆加入干料中，搅拌混合均匀，出料，倒入模具中成型，脱模，养护，得到耐高低温沥青混凝土。
苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，即SBS，是一种具有两相分离结构的优良热塑性弹性体，兼具塑料和橡胶的特性，是目前应用最广泛的聚合物沥青改性剂，对于沥青混凝土的高低温性能有明显的改善。然而，SBS作为沥青改性剂存在一些缺点：改性沥青中SBS与沥青混凝土之间只是机械地分散和包裹，属于物理共混，SBS没有真正地稳定分散在沥青中，从而影响了对沥青的改性效果。由于SBS与沥青混凝土的密度、极性、分子量及溶解度参数等性质的差异较大， SBS与沥青在热力学上不相容，二者难以形成稳定体系，如果配伍不当，极易导致SBS改性沥青在储存、运输和使用过程中发生分层、离析等现象。同时SBS 分子结构中的丁二烯链段含有C＝C双键，其化学性质较为活泼，对氧气、臭氧和紫外光的耐老化性能差。因此，改善SBS改性沥青的相容性和储存稳定性对于提高沥青路面性能具有重要意义。
本发明具有如下有益效果：SBS是一种弱极性的高聚物，不溶于水，本发明通过将马来酸酐接枝在SBS上，提高了SBS的极性，能较好的与沥青混凝土基质发生化学键连，提高其在基质中的相容性，由于SBS本身具有的两种链段结构，具有两个不同的玻璃化温度，表现为非常好的高温可塑性能和低温橡胶特性，从而能明显改善沥青混凝土的耐低温、耐高温性能，另外，由于马来酸酐将SBS 活泼的双键进行了反应，从而降低了SBS改性剂的活性，提高了其在基质中的稳定性；本发明采用离子液体进行接枝反应，向离子液体中通入CO2提高离子液体的极性，从而提高了对水溶性马来酸酐的溶解度，进一步提高马来酸酐在SBS上的接枝率，从而提高了改性SBS对沥青混凝土的改性效果，使得其在高温下抗流动变形，具有良好的耐高温性能，在低温下能防治沥青路面的早期破坏，改善沥青混凝土材料的使用品质、加强沥青混凝土路面路用能力、延长路面的使用寿命。
进一步，本发明将制得的MAH-g-SBS球磨粉碎后，用聚多巴胺包覆，聚多巴胺其特有的多羟基、氨基结构，使得制得的聚多巴胺包覆MAH-g-SBS微粒易于在富含硅羟基等极性基团的基质中分散，从而促进改性SBS的分散，进一步提高其相容性，改善改性效果。
丁苯橡胶的添加减少高温时的形变，使其抗车辙、抗疲劳、抗老化，以及抵抗低温开裂或增加低温时抗疲劳能力等方面的性能。丁苯橡胶和木质素的混合物具有很好的耐寒改性效果，而丁苯橡胶和无规聚丙烯的混合物具有良好的耐热改性效果，均具有协同增效的作用。
本发明制得的耐高低温沥青混凝土，制备方法简单，原料来源广，制得的耐高低温沥青混凝土在高温下抗流动变形，具有良好的耐高温性能，在低温下能防治沥青路面的早期破坏，改善沥青混凝土材料的使用品质、加强沥青混凝土路面路用能力、延长路面的使用寿命，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例所用原料试剂，若无特别说明，均可以从商业渠道购买。
本发明实施例中沥青基料为10#片状石油沥青，软化点为105-110℃，闪点为 240℃，针度为30mm，购于衡水泽浩橡胶化工有限公司；多孔陶瓷为羟基磷灰石 -磷酸三钙复合多孔陶瓷，HA/TCP质量比为1:1；短切碳纤维，纤维直径为9μm，标准长度3mm，购于江苏康达夫新材料科技有限公司；矿粉为高炉矿渣粉，购于唐山鑫征建材有限公司；水泥为世利牌快硬硫铝酸盐水泥，P.C 42.5R；糖醇为山梨糖醇；SBS，牌号为
Figure BDA0003440994090000071
416，购于美国Dynasol；丁苯橡胶的牌号为Ravaflex SBR 1712；无规聚丙烯，牌号为
Figure BDA0003440994090000072
PP5090T，购于台塑；木质素为“鹤翔”牌木质素，纤维素含量75％-80％。
实施例1
本实施例提供一种耐高低温沥青混凝土。
原料组成(重量份)：水50份、聚多巴胺包覆改性SBS 7份、沥青基料70 份、氨基磺酸减水剂3份、甲基磺酰甲烷1份、耐寒改性剂1-2份、耐高温改性剂1份、糖醇3份、水泥120份、矿粉10份、多孔陶瓷17份、短切碳纤维5份。耐寒改性剂为丁苯橡胶和木质素的复配混合物，质量比为10：2。耐高温改性剂为丁苯橡胶和无规聚丙烯的复配混合物，质量比为5：1。
聚多巴胺包覆改性SBS由以下方法制备而成：
S1.MAH-g-SBS的制备：将100g SBS溶于100mL甲苯中，加入200mL离子液体中，向离子液体中通入CO2提高离子液体的极性，CO2的通气量为15mL/min，得到高极性离子液体，加入10g马来酸酐和0.5g过氧化苯甲酰叔丁酯，紫外光照射，反应3h，停止通入CO2，加热至45℃，高极性离子液体返回普通离子液体，充分振荡后，过滤，干燥，得到MAH-g-SBS；离子液体为[Bmim]BF4和 [HSO3-pMIM]HSO4的复配混合物，质量比为100：5。
S2.聚多巴胺包覆MAH-g-SBS微粒的制备：将100g步骤S1制得的 MAH-g-SBS进行球磨粉碎2h，球料比为25：1，分散在水中，加入35g多巴胺盐酸盐，加入1g Tris碱，加热至30℃，反应4h，离心，洗涤，干燥，得到聚多巴胺包覆MAH-g-SBS微粒，即聚多巴胺包覆改性SBS。
耐高低温沥青混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将氨基磺酸减水剂、磺酰类硫化物、糖醇、水混合均匀，得到外加剂溶液；
(2)将沥青基料、水泥、多孔陶瓷、矿粉混合均匀后，加入外加剂水溶液，得到沥青水泥浆；
(3)将聚多巴胺包覆改性SBS、耐寒改性剂、耐高温改性剂、短切碳纤维混合均匀，得到干料；
(4)将沥青水泥浆加入干料中，搅拌混合均匀，出料，倒入模具中成型，脱模，养护，得到耐高低温沥青混凝土。
实施例2
本实施例提供一种耐高低温沥青混凝土。
原料组成(重量份)：水70份、聚多巴胺包覆改性SBS 12份、沥青基料80 份、萘系减水剂5份、甲基磺酰甲烷2份、耐寒改性剂2份、耐高温改性剂3 份、糖醇5份、水泥150份、矿粉15份、多孔陶瓷25份、短切碳纤维12份。耐寒改性剂为丁苯橡胶和木质素的复配混合物，质量比为10：5。耐高温改性剂为丁苯橡胶和无规聚丙烯的复配混合物，质量比为100：10。
聚多巴胺包覆改性SBS由以下方法制备而成：
S1.MAH-g-SBS的制备：将100g SBS溶于100mL甲苯中，加入200mL离子液体中，向离子液体中通入CO2提高离子液体的极性，CO2的通气量为15mL/min，得到高极性离子液体，加入20g马来酸酐和1g偶氮二异庚腈，紫外光照射，反应5h，停止通入CO2，加热至50℃，高极性离子液体返回普通离子液体，充分振荡后，过滤，干燥，得到MAH-g-SBS；离子液体为[Bmim]BF4和 [HSO3-pMIM]HSO4的复配混合物，质量比为1：2。
S2.聚多巴胺包覆MAH-g-SBS微粒的制备：将100g步骤S1制得的 MAH-g-SBS进行球磨粉碎2h，球料比为35：1，分散在水中，加入50g多巴胺盐酸盐，加入1-3g Tris碱，加热至45℃，反应7h，离心，洗涤，干燥，得到聚多巴胺包覆MAH-g-SBS微粒，即聚多巴胺包覆改性SBS。
耐高低温沥青混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将萘系减水剂、改性沥青专用稳定剂HMD-1、糖醇、水混合均匀，得到外加剂溶液；
(2)将沥青基料、水泥、多孔陶瓷、矿粉混合均匀后，加入外加剂水溶液，得到沥青水泥浆；
(3)将聚多巴胺包覆改性SBS、耐寒改性剂、耐高温改性剂、短切碳纤维混合均匀，得到干料；
(4)将沥青水泥浆加入干料中，搅拌混合均匀，出料，倒入模具中成型，脱模，养护，得到耐高低温沥青混凝土。
实施例3
本实施例提供一种耐高低温沥青混凝土。
原料组成(重量份)：水60份、聚多巴胺包覆改性SBS 9份、沥青基料75 份、聚羧酸减水剂4份、甲基磺酰甲烷1.5份、耐寒改性剂1.5份、耐高温改性剂2份、糖醇4份、水泥135份、矿粉12份、多孔陶瓷22份、短切碳纤维8份。耐寒改性剂为丁苯橡胶和木质素的复配混合物，质量比为10：3。耐高温改性剂为丁苯橡胶和无规聚丙烯的复配混合物，质量比为5：1.5。
聚多巴胺包覆改性SBS由以下方法制备而成：
S1.MAH-g-SBS的制备：将100g SBS溶于100mL甲苯中，加入200mL离子液体中，向离子液体中通入CO2提高离子液体的极性，CO2的通气量为15mL/min，得到高极性离子液体，加入15g马来酸酐和0.7g过氧化苯甲酰，紫外光照射，反应4h，停止通入CO2，加热至47℃，高极性离子液体返回普通离子液体，充分振荡后，过滤，干燥，得到MAH-g-SBS；离子液体为[Bmim]BF4和 [HSO3-pMIM]HSO4的复配混合物，质量比为100：10。
S2.聚多巴胺包覆MAH-g-SBS微粒的制备：将100g步骤S1制得的 MAH-g-SBS进行球磨粉碎2h，球料比为30：1，分散在水中，加入42g多巴胺盐酸盐，加入2g Tris碱，加热至38℃，反应5.5h，离心，洗涤，干燥，得到聚多巴胺包覆MAH-g-SBS微粒，即聚多巴胺包覆改性SBS。
耐高低温沥青混凝土的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚羧酸减水剂、改性沥青专用稳定剂HMD-1、糖醇、水混合均匀，得到外加剂溶液；
(2)将沥青基料、水泥、多孔陶瓷、矿粉混合均匀后，加入外加剂水溶液，得到沥青水泥浆；
(3)将聚多巴胺包覆改性SBS、耐寒改性剂、耐高温改性剂、短切碳纤维混合均匀，得到干料；
(4)将沥青水泥浆加入干料中，搅拌混合均匀，出料，倒入模具中成型，脱模，养护，得到耐高低温沥青混凝土。
实施例4
与实施例3相比，离子液体为[Bmim]BF4，其他条件均不改变。
实施例5
与实施例3相比，MAH-g-SBS的制备方法如下：
S1.MAH-g-SBS的制备：将100g SBS溶于300mL甲苯中，加入15g马来酸酐和0.7g过氧化苯甲酰，紫外光照射，反应4h，加入等体积无水乙醇沉淀，过滤，干燥，得到MAH-g-SBS。
实施例6
与实施例3相比，多巴胺盐酸盐的质量为60g，其他条件均不改变。
实施例7
与实施例3相比，多巴胺盐酸盐的质量为25g，其他条件均不改变。
对比例1
与实施例3相比，未经过步骤S2，其他条件均不改变，即SBS没有经过聚多巴胺包覆改性。
测试例1接枝率的测定
将本发明实施例1-6中制得MAH-g-SBS采用滴定法测定接枝率，方法如下：准确称取1.0g左右的接枝产物，置于250mL容量瓶中，加入50mL二甲苯，加热回流20min至接枝物完全溶解。冷却后加入过量的0.01mol/L NaOH/乙醇标准溶液，再加热回流20min，冷却后以溴百里酚作为指示剂，用0.01mol/L HCl/异丙醇标准溶液反滴过量的NaOH。溶液由蓝变黄时，停止滴定。具体方法参考文献：陆波，等.MAH溶液法接枝SBS的研究[J].辽宁化工，2011，40(4)：352-354.
计算公式如下：
G(MAH)＝9.806(v1c1-v2c2)/2m×100％
式中，G(MAH)为1gSBS接枝物上的MAH质量分数，即接枝率，％；c1为 NaOH/乙醇标准溶液浓度，mol/L；v1为过量NaOH/乙醇标准溶液的体积，mL；c2为HCl/异丙醇标准溶液浓度，mol/L；v2为反滴定中和碱所消耗的HCl/异丙醇标准溶液体积，mL；m为接枝物精品样品的质量，g。
结果见表1。
表1
组别 接枝率(％)
实施例1 4.5
实施例2 4.7
实施例3 4.8
实施例4 4.5
实施例5 3.6
由上表可知，本发明通过采用离子液体法制备MAH-g-SBS使得其具有较高的接枝率，明显优于普通方法。本发明采用离子液体进行接枝反应，向离子液体中通入CO2提高离子液体的极性，从而提高了对水溶性马来酸酐的溶解度，进一步提高马来酸酐在SBS上的接枝率。
实施例4中采用单一的离子液体[Bmim]BF4实施例5不使用离子液体配合 CO2制备MAH-g-SBS，接枝率均不如实施例3，可见，离子液体配合CO2可以促进马来酸酐的分散进而增加接枝率，而复配的离子液体中加入少量的 [HSO3-pMIM]HSO4能起到很好的酸催化接枝反应的效果，从而进一步促进接枝反应进行。
测试例2耐低温性能测试
将本发明实施例1-7和对比例1制得的耐高低温沥青混凝土进行耐低温性能测试。
1、低温抗裂性能测定：参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程 (JIT052-2000)中T0716-1993沥青混合料劈裂试验》进行。试验温度为-10℃，加载速率为1mm/min。采用的加载设备为上海百贺仪器科技有限公司提供的MTS 试验机，试验夹具为带压条的劈裂试验专用夹具，压条的宽度为12.7mm，内侧曲率半径为50.8mm。
破坏拉伸应变εT按下式计算：
εT＝XT×(0.0307+0.0936μ)/(1.35+5μ)
式中，εT-小马歇尔试件的破坏拉伸应变，mm；μ-泊松比，当试验温度为 -10℃，μ＝0.25；XT-相对于最大破坏载荷时的水平方向的总变形，mm；XT按照以下公式计算：XT＝YT×(0.0135+0.5μ)/(1.794-0.0314μ)；YT-小马歇尔试件的相应于最大破坏载荷时的垂直方向总变形，mm。
2、低温冲击韧度试验：采用车辙板切割的小梁试件，试件长度为250mm± 2.0mm，宽度为30mm±2.0mm，高度为35mm±2.0mm的棱柱体，在高度方向上承受冲击荷载，采用的试验温度为-10℃。冲击韧性ak按下式计算：
ak＝Ak/F； (2)
式中：ak-沥青混凝土的冲击韧性，J/cm2；Ak-试件被折断所消耗的冲击功， J；F-试件的横截面积，cm2。
结果见表2。
表2
组别 破坏拉伸应变(mm) 冲击韧性(J/cm<sup>2</sup>)
实施例1 4102 39.2
实施例2 4134 39.5
实施例3 4177 39.7
实施例4 3892 38.1
实施例5 3527 36.6
实施例6 4027 38.5
实施例7 3310 33.0
对比例1 3102 31.5
由上表可知，本发明制得的耐高低温沥青混凝土具有良好的低温抗裂性能和低温冲击韧性。
测试例3耐高温性能
将本发明实施例1-7和对比例1制得的耐高低温沥青混凝土进行耐高温性能测试。结果见表3。其中，动稳定度的测定温度为120℃。
表3
Figure BDA0003440994090000141
Figure BDA0003440994090000151
由上表可知，本发明实施例1-3制得的耐高低温沥青混凝土PAV老化温度均高于其他组，动稳定度均大于其他组，表明本发明提供的耐高低温沥青混凝土具有优异的耐温性能和承载力，不易发生脆裂、软化等现象，使用寿命长。
实施例4单一的离子液体[Bmim]BF4，其在制备MAH-g-SBS后，接枝率不如实施例3，因此，制得的改性SBS加入沥青混凝土体系后，对基质的耐高温、耐低温改性效果下降。
实施例5采用普通方法制得的MAH-g-SBS，接枝率最低，因此，对基质的耐高温、耐低温改性效果明显下降。
实施例6、7中，与实施例3相比，MAH-g-SBS、多巴胺盐酸盐的质量比太高或太低，造成聚多巴胺包覆过厚或者包覆不足，聚多巴胺包覆过厚对于改性 SBS的改性效果影响不大，只是韧性略有下降，但比较耗费原料，不经济；而聚多巴胺包裹过少，使得部分微粒没有完全包覆，从而使得改性SBS在基质中分散性下降，使得对沥青混凝土的耐高温、耐低温改性效果下降。
对比例1与实施例3相比，未经过聚多巴胺包覆改性，使得对沥青混凝土的耐高温、耐低温改性效果明显下降。

Claims (8)

1.一种耐高低温沥青混凝土，由以下原料按重量份制备而成：水50-70份、聚多巴胺包覆改性SBS 7-12份、沥青基料70-80份、减水剂3-5份、稳定剂1-2份、耐寒改性剂1-2份、耐高温改性剂1-3份、糖醇3-5份、水泥120-150份、矿粉10-15份、多孔陶瓷17-25份、短切碳纤维5-12份；所述聚多巴胺包覆改性SBS为聚多巴胺包覆MAH-g-SBS微粒，且由以下方法制备而成：
S1.MAH-g-SBS的制备：将SBS溶于甲苯中，加入离子液体中，向离子液体中通入CO2，加入马来酸酐和引发剂，紫外光照射，反应3-5h，停止通入CO2，加热，充分振荡后，过滤，干燥，得到MAH-g-SBS；
S2.聚多巴胺包覆MAH-g-SBS微粒的制备：将步骤S1制得的MAH-g-SBS进行球磨粉碎，分散在水中，加入多巴胺盐酸盐，加入Tris碱，加热反应4-7h，离心，洗涤，干燥，得到聚多巴胺包覆MAH-g-SBS微粒，即改性SBS。
2.根据权利要求1所述的耐高低温沥青混凝土，其特征在于，所述离子液体为[Bmim]PF6、[Bmim]BF4和[HSO3-pMIM]HSO4中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的耐高低温沥青混凝土，其特征在于，步骤S1中所述CO2的通气量为10-20mL/min；所述加热温度为45-50℃；所述SBS、马来酸酐和引发剂的质量比为100：（10-20）：（0.5-1）。
4.根据权利要求1所述的耐高低温沥青混凝土，其特征在于，步骤S2中所述球磨处理中，球料比为（25-35）：1；所述加热至温度为30-45℃；所述MAH-g-SBS、多巴胺盐酸盐和Tris碱的质量比为100：（35-50）：（1-3）。
5.根据权利要求1所述的耐高低温沥青混凝土，其特征在于，所述耐寒改性剂选自聚乙烯、木质素、橡胶粉、丁苯橡胶、PSBR中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的耐高低温沥青混凝土，其特征在于，所述耐高温改性剂选自酚醛树脂、聚氨酯、无规聚丙烯、丁苯橡胶、中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的耐高低温沥青混凝土，其特征在于，所述稳定剂选自硫磺、噻唑类、磺酰类至少一种；所述减水剂选自聚羧酸减水剂、萘系减水剂、脂肪族减水剂、氨基磺酸减水剂中的至少一种。
8.权利要求1-7任一项所述耐高低温沥青混凝土的制备方法，包括以下步骤：
（1）将减水剂、稳定剂、糖醇、水混合均匀，得到外加剂溶液；
（2）将沥青基料、水泥、多孔陶瓷、矿粉混合均匀后，加入外加剂水溶液，得到沥青水泥浆；
（3）将改性SBS、耐寒改性剂、耐高温改性剂、短切碳纤维混合均匀，得到干料；
（4）将沥青水泥浆加入干料中，搅拌混合均匀，出料，倒入模具中成型，脱模，养护，得到耐高低温沥青混凝土。
CN202111631001.2A 2021-12-28 2021-12-28 一种耐高低温沥青混凝土及其制备方法 Active CN114477925B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111631001.2A CN114477925B (zh) 2021-12-28 2021-12-28 一种耐高低温沥青混凝土及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111631001.2A CN114477925B (zh) 2021-12-28 2021-12-28 一种耐高低温沥青混凝土及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114477925A CN114477925A (zh) 2022-05-13
CN114477925B true CN114477925B (zh) 2022-10-21

Family

ID=81495782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111631001.2A Active CN114477925B (zh) 2021-12-28 2021-12-28 一种耐高低温沥青混凝土及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114477925B (zh)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103553511B (zh) * 2013-11-13 2015-09-09 江苏苏博特新材料股份有限公司 水泥胶浆及其用于制备快速开放交通的半柔性路面的方法
US9783940B2 (en) * 2017-04-05 2017-10-10 Southeast University Structure and method of pavement on steel deck bridge
CN112030655A (zh) * 2020-09-07 2020-12-04 中国路桥工程有限责任公司 混凝土路面裂缝修补方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114477925A (zh) 2022-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109650781B (zh) 一种中低温温拌高摩阻薄层罩面沥青混合料及其制备方法
WO2012103691A1 (zh) 一种复合改性剂改性道路沥青及其制备方法
CN111847973B (zh) 复配双改性沥青混合料添加剂
CN111196702A (zh) 一种聚丙烯纤维改性水泥稳定碎石及其制备方法
CN105859219B (zh) 一种半柔性路面用浆体材料及其制备方法
CN111117133B (zh) 环氧树脂/乙烯基共聚物改性水基乳化沥青的制备方法
CN109810522A (zh) 一种高粘性沥青及其制备方法
CN108033711A (zh) 一种乳化沥青冷补料
WO2021036093A1 (zh) 一种高性能硫基改性沥青及其制备方法
CN112299755B (zh) 一种水泥混凝土桥面用改性沥青混合料
CN112409806B (zh) 一种单组分水性环氧sbs复合改性乳化沥青的制备方法
CN114477925B (zh) 一种耐高低温沥青混凝土及其制备方法
KR102100421B1 (ko) Sis, sbs, 폐타이어 분말 및 개선된 미분말 골재를 포함하는 포장침하 방지 및 지지력 확보용 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이 조성물과 믹싱 시스템 투입 장비를 이용한 하부층 안정처리 시공방법
CN112280323A (zh) Rap大比例掺量的沥青再生剂的制备方法
CN110330269A (zh) 一种温拌沥青混合料及其制备方法
CN109294256A (zh) 一种高抗疲劳抗开裂的胶粉改性沥青
KR102100417B1 (ko) 에폭시 수지, sis, sbs 및 개선된 미분말 골재를 포함하는 포장침하 방지 및 지지력 확보용 아스팔트 콘크리트 조성물 및 이 조성물과 믹싱 시스템 투입 장비를 이용한 하부층 안정처리 시공방법
RU2730857C1 (ru) Низкотемпературный способ изготовления модифицированной резиновой крошки
CN116606088B (zh) 一种耐紫外沥青玛蹄脂碎石混合料及其制备方法
CN111548058B (zh) 一种基于酸性石料的高性能沥青冷补料及其制备方法
CN111253730B (zh) 一种用于提高微表处成型质量的改性材料及其使用方法
CN113800821B (zh) 一种阻尼减振降噪沥青混合料及其制备方法
CN115650637B (zh) 一种反应型冷修复沥青混合料及其制备方法
CN114672175B (zh) 一种改性沥青及其制备方法
CN113480240B (zh) 一种沥青混凝土及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant