CN114956668B - 一种常温半柔性复合材料的制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半柔性路面材料领域，公开了一种常温半柔性材料及其混合料的制备方法与应用，该常温半柔性混合料包含40‑50重量份植物沥青、30‑72重量份无机活性粉末、5‑7重量份三烯丙基异氰尿酸脂、2‑4重量份过氧化二异丙苯、3重量份生物碳、3‑25重量份软化剂和3‑15重量份水。本发明具有成本低、流动性好、强度高、强度发展快和低能耗的特点，而且施工方便，用途广泛，可用作防水材料、路面坑槽或裂缝修补、原路面加铺超薄磨耗层和新建道路铺筑的材料。

Description

一种常温半柔性复合材料的制备方法与应用
技术领域
本发明涉及道路建筑材料领域，更具体地的涉及一种常温半柔性复合材料及其混合料的制备方法与应用。
背景技术
虽然半柔性材料兼具水泥的刚性和沥青的柔性，但随着时间的延长，沥青的不断硬化，将会导致半柔性材料后期的低温性能下降，从而出现低温开裂的现象。在工程中，半柔性混合料多用于半柔性路面，水泥浆体的灌入使半柔性路面具有较好的刚度，可减少车辙病害的产生，但低温疲劳性能不良，严重影响其技术推广。现今的半柔性路面多使用热拌沥青混合料，而随着中国碳达峰碳中和目标的确立，热拌沥青技术必将受到限制。常温沥青混合料通过采用乳化沥青或溶剂沥青降低结合料的粘度，实现常温下的施工作业，一定程度上克服了热拌沥青混合料的相关问题，但国内外目前应用的常温沥青混合料普遍存在初始强度低、强度增长慢、温度敏感性大及储存稳定性差等问题。
传统的半柔性混合料均以大孔隙的沥青混合料为基础，再填筑水泥或半柔性复合材料，工序繁琐，需要多种设备协调运作，成本高，且难以控制灌浆材料的用量，导致混合料刚性较大，低温性能较差。CN 113816653 A 公开了一种灌注式柔性路面及其制备方法，孔隙率超过20%，并以乳化沥青/水泥复合材料配合快硬剂作为灌浆材料，但固化速度依旧缓慢，一天之内难以形成强度，且其依旧使用热拌沥青混合料，对环境污染较大，施工复杂。CN112174583 A公开了一种抗冻型乳化沥青水泥砂浆的制备方法，其对乳化沥青继续改性，虽然能提高水泥乳化沥青的粘弹性，但乳化沥青的改性过程极为复杂，改性后的乳化沥青稳定性较差，难以在工程上大规模运用，且成本极高。
植物沥青作为一种全新的材料，因其具有低碳、环保、可再生的优势，吸引了众多国内外专家、学者对其在道路工程上的应用进行研究。
公开号为CN102304289B的中国专利，公开了一种利用植物沥青添加至石油沥青作为道路用沥青及生产方法，其配比为：石油沥青100份、植物沥青20-100份、纤维素或淀粉：植物沥青份数为0.01-0.1、松香：植物沥青份数为0.01-0.03。
现有技术CN 112322058 A公开了一种改性植物沥青及其应用，其中改性植物沥青包括植物沥青、石油沥青、线性化活性橡胶、稳定剂。解决了植物沥青直接应用于道路铺筑存在抗水害能力差、高低温性能不理想等问题。但其中植物沥青的重量份最高还是只能到80%，且高温稳定性较差。但由于植物沥青在无固化剂的情况下，无法实现自然凝固。因此会软化石油沥青，降低其高温稳定性。
植物沥青作为路面粘接剂材料用于公路路面铺筑，一般都是部分替代石油沥青用作道路铺筑，目前可见公开报道的植物沥青替代石油沥青的最高比例为80％左右，因为植物沥青用于道路铺筑存在沥青的粘附性较差、耐老化性能较差，体现在沥青混合料的性能上主要为耐水损害性、抗老化性能及高低温性能偏差等；过高的替代比例对道路铺筑材料的使用安全性可能造成较大影响，完全用植物沥青来铺筑更是现有技术中不能实现的。
发明内容
本发明的目的是提供一种常温半柔性复合材料，以解决现目前植物沥青高温稳定性差，无法完全替代石油沥青的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种常温半柔性复合材料，按重量份计，包含40-50重量份植物沥青、30-72重量份无机活性粉末、5-7重量份三烯丙基异氰尿酸脂、2-4重量份过氧化二异丙苯、3重量份生物碳、3-25重量份软化剂和3-15重量份水。
本技术方案的原理如下：
所述无机活性粉末与植物沥青拌合后，能够有效提高材料的刚度，提高植物沥青的高温稳定性。
所述三烯丙基异氰尿酸脂能够提高植物沥青与无机活性粉末浆体的交联程度。无机活性粉末浆体会与植物沥青发生固化反应，并打开三烯丙基异氰尿酸脂的双键，使三烯丙基异氰尿酸脂的一端契合在浆体的表面，另一端则会与植物沥青中的油分组织发生氧化反应，而与植物沥青相契合，从而使无机活性粉末浆体能够更好地与植物沥青交融，增强无机活性粉末浆体与植物沥青之间的粘结，促进植物沥青与无机活性粉末浆体的固化程度，提高该半柔性材料的高温稳定性。
所述过氧化二异丙苯能够促进软化剂与植物沥青之间的结合，在软化剂与沥青混合的过程中，其所具有的苯环结构和酯基结构能够插入沥青各分子之间，便于软化剂流入沥青结构中，与沥青相容。
所述生物炭孔质较为疏松，在水泥中能够吸附水泥浆，减少水泥中气泡的产生，使半柔性材料的结构更为紧密，减少使用过程中裂缝的产生，从而提高该半柔性材料的耐久性。
优选的，所述植物沥青的含量为20-30重量份；含量过高会使材料柔性过大。
优选的，所述植物沥青选自蓖麻植物沥青、玉米秸秆植物沥青和水稻秸秆植物沥青中的至少1种。
更优选的，所选植物沥青为蓖麻植物沥青，其酸值更佳，为150-170mg/g之间，能够更好的与无机活性粉末浆体发生固化反应，实现植物沥青的较快速度和较好程度的固化，弥补了缺少石油沥青的固化速度慢和固化程度不够的缺陷。
优选的，所述无机活性粉末含量为30-61重量份。
优选的，所述无机活性粉末选自硫铝酸盐水泥、高炉矿渣、石膏、硅灰、磷酸镁水泥、氢氧化镁和氧化镁中的至少2种，多种无机活性粉末相配合能够更好地控制施工时间，满足施工要求。
更优选地，所选无机活性粉末为硅酸盐水泥、氧化镁和石膏三种混合物。
硫铝酸盐、石膏、硅灰、高炉矿渣中，硫铝酸盐、石膏、高炉矿渣三者间的相互影响程度较大，容易影响各自性能的发挥；而硫铝酸盐属于快硬型水泥，早期强度较好，但在后期会出现强度下降的情况，产生裂缝，从而削弱其技术性能。
而硅酸盐水泥、氧化镁和石膏三者的混合物能够较好的改善蓖麻植物沥青的固化，提高前期和后期的稳定性。
更优选地，所述无机活性粉末由硅酸盐水泥、石膏、氧化镁按重量比（4-8）：1：（1-5）调制而成。
优选的，所述生物炭选自小麦秸秆类、椰壳类、玉米秸秆类和水稻秸秆类中的至少1种，且粒径均小于0.075mm，使其更够更好地吸附多余的无机活性粉末浆体，减少气泡的产生。
优选的，所述软化剂含量为3-20重量份，过多的软件剂会使得对固化后的植物沥青进行过度软化。
优选的，所述软化剂选自蓖麻油、大豆油、椰子油、玉米油、蓖麻油酸、大豆油酸和棕榈油酸中的至少2种。不同软化剂的酸值不同，将不同酸值的软化剂相混合，更容易调节软化剂的酸值，使其与植物沥青的酸值接近。软化剂的酸值和植物沥青的酸值越接近，越有利于调整植物沥青的刚性和柔性，从而使得半柔性材料的刚性和柔性都在最佳范围内。
所述软化剂与半柔性材料混合后，能够提高材料的柔性，中和无机活性粉末所带来的刚度，达到刚柔并济。
更优选的，所述软化剂为大豆油和蓖麻油酸的混合物，大豆油和蓖麻油酸的质量比为1：（3-5），二者混合后的酸值能超过150mg/g，且达到与蓖麻植物沥青接近的水平。
优选的，所述三烯丙基异氰尿酸脂含量为5重量份。
优选的，所述过氧化二异丙苯含量为2重量份。
优选的，所述水含量为5-12重量份；所述水能够促使无机活性粉末发生水化反应和火山灰反应，形成强度，并且能够稀释植物沥青，提高沥青的流动性，从而提高材料的和易性，具有较好的施工性能。
本发明的第二方面，提供了一种所述常温半柔性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
依次加入无机活性粉末、生物炭、水、植物沥青、三烯丙基异氰尿酸脂、过氧化二异丙苯和软化剂，混合均匀，即得。
优选的，所述常温半柔性复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将无机活性粉末、生物炭与水进行第一混合，以转速70-100r/min的速度搅拌1-2分钟，得到混合料1；
（2）将步骤二中的混合料1与植物沥青和软化剂的混合物进行第二混合，以转速90-130r/min的速度搅拌1-3分钟，得到混合料2；
（2）将步骤一中的混合料2与三烯丙基异氰尿酸脂和过氧化二异丙苯的混合物进行第三混合，以转速90-120r/min的速度搅拌1-2分钟，即得新型常温半柔性复合材料。
本发明的第三方面，提供了一种常温半柔性混合料，按重量份计，包含12-50份上述的常温半柔性复合材料和100重量份级配碎石。
本发明的第四方面，提供了一种所述常温半柔性混合料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将级配碎石加热到60-70℃，除尘，常温放置备用；
（2）用无机活性粉末替代矿粉，向（1）中的级配碎石投放无机活性粉末和生物炭，以40-70r/min的搅拌速度常温搅拌20-30s，得到混合料1；
（3）向混合料1中添加水，以60-70r/min的搅拌速度常温搅拌30-50s，得混合料2；
（4）向混合料3中添加植物沥青和软化剂的混合物，以50-70r/min的搅拌速度常温搅拌35-60s，得混合料3；
（5）向混合料3中添加三烯丙基异氰尿酸脂和过氧化二异丙苯的混合物，以80-100r/min的搅拌速度常温搅拌30-50s，即得新型常温半柔性混合料。
其中，级配碎石满足《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011和《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2017中对于碎石和级配的要求。
本发明的级配类型可使用AC-10、SAC-10、SMA-10、LB-10。具体如下表1所示。
表1各级配类型的粒径
Figure 120129DEST_PATH_IMAGE002
本发明还要求保护所述的新型常温半柔性复合材料和所述的新型常温半柔性混合料在路面和/或道路修建中的应用。
下面对本发明做进一步的解释：
本发明利用植物沥青常温下能够流动的特性完全替代石油沥青，实现了半柔性路面材料的冷态施工。同时，将植物沥青与无机活性粉末浆体相混合，以实现植物沥青的固化，使得本发明制备的新型常温半柔性复合材料能够在短时间内固化，但也能保证有6个小时左右的施工时间。无机活性粉末会与植物沥青发生耦合作用，使该半柔性复合材料具有触变性，极大地提高了半柔性路面的低温抗裂性和使用寿命。
本发明通过添加合适酸值范围内的软化剂，中和无机活性粉末的刚度，提高材料的柔性。另外，无机活性粉末、沥青和软化剂在固化过程中相互交联，形成网状结构，使其在完全固化后，具有一定刚性的同时，也保有一定的延展性，真正地实现刚柔并济；生物炭的添加能够吸附多余的无机活性粉末浆体，减少气泡的产生，使无机活性粉末浆体与植物沥青的交联更为均匀；三烯丙基异氰尿酸脂能够提高植物沥青与无机活性粉末浆体的交联程度。无机活性粉末浆体会与植物沥青发生固化反应，并打开三烯丙基异氰尿酸脂的双键，使三烯丙基异氰尿酸脂的一端契合在浆体的表面，另一端则会与植物沥青中的油分组织发生氧化反应，而与植物沥青相契合，从而使无机活性粉末浆体能够更好地与植物沥青交融，增强无机活性粉末浆体与植物沥青之间的粘结，促进植物沥青与无机活性粉末浆体的固化程度，提高该半柔性材料的高温稳定性；过氧化二异丙苯能够促进软化剂与植物沥青之间的结合，在软化剂与沥青混合的过程中，其所具有的苯环结构和酯基结构能够插入沥青各分子之间，便于软化剂流入沥青结构中，与沥青相容，从而增强半柔性材料的低温抗裂性，提高其使用寿命。
从而，通过本发明的整体配方的调整和优化，将植物沥青完全替代传统的石油沥青，并于无机活性粉末相混合，以实现植物沥青的固化。另一方面，植物沥青的使用，也提高了半柔性路面的粘弹性，减少了低温开裂的可能性，弥补了半柔性路面低温易开裂的缺陷。同时，植物沥青的使用实现了半柔性路面的冷态施工，减少了碳排放，具有显著的环境效益。植物沥青和无机活性粉末的一体化施工方式也精简了施工工序，具有很好的工程价值。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）使植物沥青完全替代石油沥青，利用植物沥青常温下流动性佳的特点，实现半柔性材料的冷态施工，极大地降低了碳排放量，具有极佳的环境效益。
（2）本发明的半柔性路面材料，摒弃了传统的以沥青混合料为基底，再灌注水泥浆的施工方式，将沥青与水泥相结合，将半柔性赋予材料本身，精简了施工工序，具有显著的工程意义。
（3）相较于传统的半柔性混合料，本发明的新型半柔性混合料具有更佳的抗水损性能、耐久性以及低温性能，且高温性能完全满足技术要求。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
需要说明的是，在本发明的各方面中，针对各方面中的相同的组分，本发明仅在其中一方面中描述一次而不重复进行描述，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
需要说明的是，在本发明中，未说明的原料均可由商购获得，本领域技术人员可以根据需要进行采购，在本发明中，不再一一赘述。
本发明的“常温流动性”是指在25±5℃温度下具有流动性。该性质可通过目视观察明显判断。优选情况下，当根据T0625-2000沥青布氏旋转粘度试验测量时，所述沥青的60℃的布氏粘度为3.0Pa·s以下，优选2.5Pa·s以下，更优选2.0Pa·s以下。另一方面，通常为1.0Pa·s以上，优选1.5Pa·s以上。本发明的“常温流动性”是指在25±5℃温度下具有流动。
为进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明所述新型常温半柔性复合材料及其混合料进行详细叙述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
新型常温半柔性复合材料制备方法如下所示：
按重量份计分别称取植物沥青22份，无机活性粉末35份，三烯丙基异氰尿酸脂5份，过氧化二异丙苯2份，小麦秸秆类生物炭3份，软化剂（大豆油：蓖麻油酸混合物=1：4）5份和水6份。所述沥青由植物沥青为蓖麻植物沥青；所述无机活性粉末由硅酸盐水泥、石膏、氧化镁按重量比6：1：3配合调制而成。
并以以下方式制备：
（1）将上述按重量份称取的无机活性、生物炭和水进行第一混合，以转速70r/min的速度搅拌1分钟，得到混合料1；
（2）将上述按重量份称取的植物沥青和软化剂的混合物加入混合料1中进行第二混合，以转速90r/min的速度搅拌1分钟，得到混合料2；
（3）将上述按重量份称取的三烯丙基异氰尿酸脂和过氧化二异丙苯的混合物加入混合料1中进行第二混合，以转速100r/min的速度搅拌2分钟，即得新型常温半柔性复合材料。
新型常温半柔性混合料制备工艺如下所示：
新型常温半柔性混合料将上述植物沥青、三烯丙基异氰尿酸脂、过氧化二异丙苯、无机活性粉末、小麦秸秆类生物炭、软化剂（大豆油：蓖麻油酸=1：4，酸值为161mg/g）、水和级配碎石（AC-10级配中值）按照重量份4：1：1：6：0.5：1：1.5：100进行配置：
（1）将级配碎石加热到60℃，除尘，常温放置备用；
（2）用无机活性粉末替代矿粉，向（1）中的级配碎石投放无机活性粉末和生物炭，以60r/min的搅拌速度常温搅拌30s，得到混合料1；
（3）向混合料1中添加水，以60r/min的搅拌速度常温搅拌30s，得混合料2；
（4）向混合料2中添加植物沥青和软化剂的混合物，以60r/min的搅拌速度常温搅拌30s，得混合料3；
（5）向混合料2中添加三烯丙基异氰尿酸脂和过氧化二异丙苯的混合物，以90r/min的搅拌速度常温搅拌50s，即得新型常温半柔性混合料。
对比例1
半柔性复合材料制备方法如下所示：
按重量份计分别称取植物沥青11份，70#基质沥青11份，无机活性粉末35份，三烯丙基异氰尿酸脂5份，过氧化二异丙苯2份，小麦秸秆类生物炭3份，软化剂（大豆油：蓖麻油酸=1：4，酸值为161mg/g）5份和水6份。所述沥青由植物沥青为蓖麻植物沥青；所述无机活性粉末由硅酸盐水泥、石膏、氧化镁按重量比6：1：3配合调制而成。制备方法与实施例1相同。
半柔性混合料制备方法如下所示：
半柔性混合料将上述植物沥青、70#基质沥青、三烯丙基异氰尿酸脂、过氧化二异丙苯、无机活性粉末、生物炭、软化剂、水和级配碎石（AC-10级配中值）按照重量份2：2：1：1：6：0.5：1：1.5：100进行配置。制备工艺与实施例1相同。
对比例2
半柔性复合材料制备方法如下所示：
按重量份计分别称取植物沥青5份，70#基质沥青17份，无机活性粉末35份，三烯丙基异氰尿酸脂5份，过氧化二异丙苯2份，小麦秸秆类生物炭3份，软化剂（大豆油：蓖麻油酸=1：4，酸值为161mg/g）5份和水6份。所述沥青由植物沥青为蓖麻植物沥青；所述无机活性粉末由硅酸盐水泥、石膏、氧化镁按重量比6：1：3配合调制而成。制备方法与实施例1相同。
半柔性混合料制备方法如下所示：
半柔性混合料将上述植物沥青、70#基质沥青、三烯丙基异氰尿酸脂、过氧化二异丙苯、无机活性粉末、生物炭、软化剂、水和级配碎石（AC-10级配中值）按照重量份1：3.2：1：1：6：0.5：1：1.5：100进行配置。制备工艺与实施例1相同。
对比例3
半柔性复合材料制备方法如下所示：
按重量份计分别称取植物沥青22份，无机活性粉末35份，过氧化二异丙苯2份，小麦秸秆类生物炭3份，软化剂（大豆油：蓖麻油酸=1：4，酸值为161mg/g）5份和水6份。所述沥青由植物沥青为蓖麻植物沥青；所述无机活性粉末由硅酸盐水泥、石膏、氧化镁按重量比6：1：3配合调制而成。制备方法与实施例1相同。
半柔性混合料制备方法如下所示：
半柔性混合料将上述植物沥青、过氧化二异丙苯、无机活性粉末、生物炭、软化剂、水和级配碎石（AC-10级配中值）按照重量份4：1：6：0.5：1：1.5：100进行配置。制备工艺与实施例1相同。
对比例4
按重量份计分别称取植物沥青22份，无机活性粉末35份，三烯丙基异氰尿酸脂5份，小麦秸秆类生物炭3份，软化剂（大豆油：蓖麻油酸=1：4，酸值为161mg/g）5份和水6份。所述沥青由植物沥青为蓖麻植物沥青；所述无机活性粉末由硅酸盐水泥、石膏、氧化镁按重量比6：1：3配合调制而成。制备方法与实施例1相同。
半柔性混合料制备方法如下所示：
半柔性混合料将上述植物沥青、三烯丙基异氰尿酸脂、无机活性粉末、生物炭、软化剂、水和级配碎石（AC-10级配中值）按照重量份4：1：6：0.5：1：1.5：100进行配置。制备工艺与实施例1相同。
对比例5
半柔性复合材料制备方法如下所示：
按重量份计分别称取植物沥青22份，无机活性粉末35份，三烯丙基异氰尿酸脂5份，过氧化二异丙苯2份，软化剂（大豆油：蓖麻油酸=1：4，酸值为161mg/g）5份和水6份。所述沥青由植物沥青为蓖麻植物沥青；所述无机活性粉末由硅酸盐水泥、石膏、氧化镁按重量比6：1：3配合调制而成。制备方法与实施例1相同。
半柔性混合料制备方法如下所示：
半柔性混合料将上述植物沥青、三烯丙基异氰尿酸脂、过氧化二异丙苯、无机活性粉末、软化剂、水和级配碎石（AC-10级配中值）按照重量份4：1：1：6：1：1.5：100进行配置。制备工艺与实施例1相同。
对比例6
半柔性复合材料制备方法如下所示：
按重量份计分别称取植物沥青22份，无机活性粉末35份，三烯丙基异氰尿酸脂5份，过氧化二异丙苯2份，小麦秸秆类生物炭3份和水6份。所述沥青由植物沥青为蓖麻植物沥青；所述无机活性粉末由硅酸盐水泥、石膏、氧化镁按重量比6：1：3配合调制而成。制备方法与实施例1相同。
半柔性混合料制备方法如下所示：
半柔性混合料将上述植物沥青、三烯丙基异氰尿酸脂、过氧化二异丙苯、无机活性粉末、生物炭、水和级配碎石（AC-10级配中值）按照重量份4：1：1：6：0.5：1.5：100进行配置。制备工艺与实施例1相同。
对比例7
按重量份计分别称取植物沥青22份，无机活性粉末35份，三烯丙基异氰尿酸脂5份，过氧化二异丙苯2份，小麦秸秆类生物炭3份，软化剂（大豆油：大豆油酸=1：4，酸值为97mg/g）5份和水6份。所述沥青由植物沥青为玉米秸秆植物沥青（酸值为90-120mg/g）；所述无机活性粉末由硅酸盐水泥、石膏、氧化镁按重量比6：1：3配合调制而成。制备方法与实施例1相同。
半柔性混合料制备方法如下所示：
半柔性混合料将上述植物沥青、三烯丙基异氰尿酸脂、过氧化二异丙苯、无机活性粉末、生物炭、软化剂、水和级配碎石（AC-10级配中值）按照重量份2：1：1：6：0.5：1：1.5：100进行配置。制备工艺与实施例1相同。
对比例8
按重量份计分别称取植物沥青40份，无机活性粉末35份，三烯丙基异氰尿酸脂5份，过氧化二异丙苯2份，小麦秸秆类生物炭3份，软化剂5份（大豆油：蓖麻油酸=1：4，酸值为161mg/g）和水6份。所述沥青由植物沥青为蓖麻植物沥青；所述无机活性粉末由硫铝酸盐、硅灰、高炉矿渣按重量比3：3：4配合调制而成。制备方法与实施例1相同。
半柔性混合料将上述植物沥青、三烯丙基异氰尿酸脂、过氧化二异丙苯、无机活性粉末、生物炭、软化剂、水和级配碎石（AC-10级配中值）按照重量份2：1：1：6：0.5：1：1.5：100进行配置。制备工艺与实施例1相同。
对比例9
按重量份计分别称取植物沥青40份，无机活性粉末35份，三烯丙基异氰尿酸脂5份，过氧化二异丙苯2份，小麦秸秆类生物炭3份，软化剂5份（椰子油：大豆油酸=1：4，酸值为95mg/g）和水6份。所述沥青由植物沥青为蓖麻植物沥青；所述无机活性粉末由硅酸盐水泥、石膏、氧化镁按重量比6：1：3配合调制而成。制备方法与实施例1相同。
半柔性混合料将上述植物沥青、三烯丙基异氰尿酸脂、过氧化二异丙苯、无机活性粉末、生物炭、软化剂、水和级配碎石（AC-10级配中值）按照重量份2：1：1：6：0.5：1：1.5：100进行配置。制备工艺与实施例1相同。
为测试上述实施例和对比例的性能，采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的试验方法进行测试，测试结果如下：
表2测试结果
试验项目 实施例1 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4 对比例5 对比例6 对比例7 对比例8 对比例9 技术要求
初始马歇尔稳定度(25℃水浴,3h 龄期，KN) 21 20.7 21.2 20.1 19.2 17.2 23.2 18.2 17.2 15.1 ≥6
浸水马歇尔稳定度(60℃水浴，2d龄期，KN) 19.8 18.6 18.2 18.1 17.7 15.1 19.7 16.1 15.2 11.2 -
动稳定度, 次/mm 9765 9230 9301 9010 8879 8552 9987 8842 8520 7787 >3000
流值, mm 2.1 4.5 3.5 2.9 3.0 4.2 1.1 2.2 3.1 4.7 -
残留稳定度,% 94.3 89.9 85.8 90.0 92.2 87.8 84.9 88.5 88.4 74.2 ≥80
冻融劈裂试验残留强度比,% 90.2 88.7 85.2 86.7 87.2 82.7 80.7 88.2 81.2 71.2 ≥80
5℃延度,cm 22.1 11.2 8.6 5.4 7.7 17.2 0 12.7 26.1 1.1 -
由表2可看出，实施例1相比于对比例1和2（由于对比例1和2添加了基质沥青）延度提升了近一倍，极大地改善了低温性能，说明植物沥青能够完全替代石油沥青。实施例1相比于对比例3，4，高温稳定性、水稳性能和低温性能均有明显提高，说明三烯丙基异氰尿酸脂和过氧化二异丙苯对于改半柔性材料的提升较为明显。三烯丙基异氰尿酸脂的添加能够显著提升水泥与沥青之间的粘结性能，而过氧化二异丙苯能够促进软化剂与沥青之间的交联，使得所制得的半柔性材料柔性更大，低温性能更佳。实施例1相比于对比例5，高温性能具有显著提升，说明生物炭能使无机活性粉末浆体与沥青分布更为均匀，提高半柔性材料的高温性能。实施例1相比于对比例6，低温性能具有极大地提升，说明软化剂能够降低无机活性粉末对植物沥青的固化程度，基于半柔性材料一定的柔性。实施例1相比于对比例7、9，高、低温性能均有明显改善，说明当植物沥青酸值在150-170mg/g时，植物沥青能够与无机活性粉末更好地交联，粘结性更强，从而提高半柔性材料的强度。而从比例9的性能的大幅下降可知，当软化剂的酸值与植物沥青的酸值不匹配时，软化剂与植物沥青难以相融，软化剂的添加会损害该半柔性材料的性能。实施例1相比于对比例8，高温性能显著下降，低温性能略有提升，说明及硅酸盐水泥、石膏和氧化镁所组成的无机活性粉末能够给予此植物沥青制备的半柔性材料最佳的性能。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

Claims (12)

1.一种常温半柔性复合材料，其特征在于，按重量份计，由40-50重量份植物沥青、30-72重量份无机活性粉末、5-7重量份三烯丙基异氰尿酸酯、2-4重量份过氧化二异丙苯、3重量份生物碳、3-25重量份软化剂和3-15重量份水组成。
2.根据权利要求1所述的常温半柔性复合材料，其特征在于，所述植物沥青选自蓖麻植物沥青、玉米秸秆植物沥青和水稻秸秆植物沥青中的至少1种。
3.根据权利要求2所述的常温半柔性复合材料，其特征在于，所选植物沥青为蓖麻植物沥青，其酸值为150-170mg/g。
4.根据权利要求1所述的常温半柔性复合材料，其特征在于，所述无机活性粉末选自硫铝酸盐水泥、高炉矿渣、石膏、硅灰、磷酸镁水泥、氢氧化镁和氧化镁中的至少2种。
5.根据权利要求4所述的常温半柔性复合材料，其特征在于，所选无机活性粉末为硅酸盐水泥、氧化镁和石膏三种混合物。
6.根据权利要求1所述的常温半柔性复合材料，其特征在于，所述生物炭选自小麦秸秆类、椰壳类、玉米秸秆类和水稻秸秆类中的至少1种，且粒径均小于0.075mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的常温半柔性复合材料，其特征在于，所述软化剂选自蓖麻油、大豆油、椰子油、玉米油、蓖麻油酸、大豆油酸和棕榈油酸中的至少2种。
8.根据权利要求7所述的常温半柔性复合材料，其特征在于，所述软化剂为大豆油和蓖麻油酸的混合物，大豆油和蓖麻油酸的质量比为1：（3-5）。
9.根据权利要求1-8任一项所述的常温半柔性复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：依次加入无机活性粉末、生物炭、水、植物沥青、三烯丙基异氰尿酸酯、过氧化二异丙苯和软化剂，混合均匀，即得。
10.一种常温半柔性混合料，其特征在于，按重量份计，包含12-50份如权利要求1-7任一项所述的常温半柔性复合材料和100重量份级配碎石。
11.根据权利要求10所述的常温半柔性混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将级配碎石加热到60-70℃，除尘，常温放置备用；
（2）向级配碎石投放无机活性粉末和生物炭以40-70r/min的搅拌速度常温搅拌20-30s，得到混合料1；
（3）向混合料1中添加水，以60-70r/min的搅拌速度常温搅拌30-50s，得混合料2；
（4）向混合料3中添加植物沥青和软化剂的混合物，以50-70r/min的搅拌速度常温搅拌35-60s，得混合料3；
（5）向混合料3中添加三烯丙基异氰尿酸酯和过氧化二异丙苯的混合物，以80-100r/min的搅拌速度常温搅拌30-50s，即得常温半柔性混合料。
12.根据权利要求1-8任一项所述的常温半柔性复合材料或权利要求10所述的常温半柔性混合料在路面或道路修建中的应用。
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