CN116751461A - 一种环境友好型沥青路面材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及沥青路面材料技术领域，且公开了一种环境友好型沥青路面材料及其制备方法，包括改性主剂、负离子释放剂、硅藻土、增粘剂、增塑剂稀释剂和稳定剂；其质量比为100:4‑10:5‑10:5‑10:1‑5:1‑5:4‑8:0.2‑0.8。本发明提出一种环境友好型沥青路面材料及其制备方法，本发明能够将空气中的CO进行吸附并反应，从而起到固碳作用；当路表面沥青膜磨损后露出固碳细骨料，由于细骨料固碳功能完成后，其表面带有一定量的负电荷，可以进一步吸附PM2.5中的正电荷，达到静电吸附的效果。
Description
技术领域
本发明涉及沥青路面材料领域，尤其涉及一种环境友好型沥青路面材料及其制备方法。
背景技术
雾霾天气的主要成因在于工业废气、汽车尾气与大气中饱和的水蒸气结合形成具有一定尺寸的颗粒悬浮于大气之中。另，雾霾组成物中的PM2.5特指直径小于或等于2.5μm的颗粒物，它们的主要成分包括粉尘、无机盐颗粒、烟雾颗粒等，其具有粒径微小、比表面积大、活性强、停留时间长等特点，同时往往附带有一些重金属离子、微生物细菌等对人体有毒有害的组分。由此可见，雾霾天气(尤其是PM2.5)已经严重影响到人们的生活水平及生活质量，如何有效改善环境、缓解雾霾雾霾天气是众多学者、工作者都在思考的问题。室内处理尘埃、金属离子等微小颗粒物的主要成功手段包括：负离子释放技术、水溶性技术、光催化技术、静电吸附技术等，其中最为成功的当属负离子技术，除了能够净化空气外，负离子还具有消毒杀菌、促进人体血液循环、提高人体免疫机能、调节人体离子平衡等显著优点。水溶性技术、光催化技术和静电吸附技术相比负离子释放技术都有一定的局限性，仅能选择性处理部分微小颗粒物，但是也有较好的应用效果。
此外，在双碳背景下，如何减少生产制造中的碳排放、如何吸收已经产生的碳排放成为主要痛点需求。
本发明结合室内处理微小颗粒物的成功方法，从沥青路面材料开发角度出发，综合固碳技术、负离子释放技术、水溶性技术、静电吸附技术及沥青改性技术制备一种环境友好型沥青路面材料及其制备方法。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种环境友好型沥青路面材料及其制备方法，本发明能够将空气中的CO进行吸附并反应，从而起到固碳作用；当路表面沥青膜磨损后露出固碳细骨料，由于细骨料固碳功能完成后，其表面带有一定量的负电荷，可以进一步吸附PM2.5中的正电荷，达到静电吸附的效果。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种环境友好型沥青路面材料，包括
改性主剂、负离子释放剂、硅藻土、增粘剂、增塑剂、稀释剂和稳定剂；其质量比为100:4-10:5-10:5-10:1-5:1-5:4-8:0.2-0.8。
优选的，所述的改性主剂为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)。
优选的，所述的负离子释放剂为高纯度电气石。
优选的，所述的硅藻土为精制硅藻土。
优选的，所述的增粘剂为C5石油树脂、C9石油树脂或萜烯树脂。
优选的，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯。
优选的，所述的稀释剂为二甲苯。
优选的，所述的粗集料为辉绿岩或闪长岩，最大公称粒径16mm。
优选的，所述的填料为石灰岩矿粉，粒度范围是0.15mm的通过率大于90％，0.075mm通过率大于75％。
一种环境友好型沥青路面材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、负离子改性沥青的制备
选取基质沥青、改性主剂、负离子释放剂、硅藻土、增粘剂、增塑剂、稀释剂及稳定剂，备用；
先将负离子释放剂与硅藻土混合均匀得粉末混合物，在容器中将基质沥青加热至140-150℃至熔融状态，开启高速剪切机进行低速剪切搅拌(控制剪切搅拌速度800-1200转/min)，随之加入改性主剂、粉末混合物、增粘剂、增塑剂、稀释剂及稳定剂边搅拌30-40min后，采用高速剪切搅拌(控制剪切搅拌速度3000-5000转/min)，剪切45～60min即可制得负离子改性沥青。
S2、环境友好型沥青路面材料的制备
按质量比粗集料:
固碳细骨料:填料:负离子改性沥青＝100:3-7:2-8:3-5，选取粗集料、固碳细骨料、填料及负离子改性沥青，备用；
将粗集料和固碳细骨料加入搅拌锅中搅拌60s，添加负离子改性沥青再搅拌90s，最后加入填料搅拌90s，其中粗集料、固碳细骨料与填料加热至170～190℃，负离子改性沥青加热温度170～190℃，搅拌锅设定温度170～180℃，得空气净化型高耐久排水路面材料。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
利用硅藻土多孔特性，通过硅藻土与电气石粉末混合复配，使得电气石粉末吸附于硅藻土孔隙之中，充分利用硅藻土对沥青的改性功效，进而改善单纯电气石与沥青相容性差的问题，后通过SBS主剂、增粘剂、增韧剂等组分合成制备用于排水路面的负离子改性沥青。本发明充分利用负离子释放技术、水溶性技术及静电吸附技术实现其特殊功能性。制备的空气净化型高耐久排水路面材料在服役早期，路面在车辆轮胎摩擦过程中不断释放负离子，达到净化空气、吸收PM2.5的目的，所吸附的PM2.5中的大部分颗粒具有水溶性特点，通过排水路面的透水特性，将负离子吸附的PM2.5中部分颗粒溶解于水中，利用排水路面的连通孔隙排出路表。采用生活垃圾焚烧灰渣取代传统细骨料，其含有大量石灰成分，且兼具多孔特性，结合排水路面多孔特点，能够将空气中的CO进行吸附并反应，从而起到固碳作用；服役后期，当路表面沥青膜磨损后露出固碳细骨料，由于细骨料固碳功能完成后，其表面带有一定量的负电荷，可以进一步吸附PM2.5中的正电荷，达到静电吸附的效果。
附图说明
图1为本发明提出的一种环境友好型沥青路面材料的制备方法图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例1：
1)负离子改性沥青的制备
按质量比基质沥青:改性主剂:负离子释放剂:硅藻土:增粘剂:增塑剂:稀释剂:稳定剂＝100:4:5:5:1:1:4:0.2，选取基质沥青、改性主剂、负离子释放剂、硅藻土、增粘剂、增塑剂、稀释剂及稳定剂，备用。
先将负离子释放剂与硅藻土混合均匀得粉末混合物，在容器中将基质沥青加热至140℃至熔融状态，开启高速剪切机进行低速剪切搅拌(控制剪切搅拌速度800转/min)，边加入改性主剂、粉末混合物、增粘剂、增塑剂、稀释剂及稳定剂边搅拌30min后，采用高速剪切搅拌(控制剪切搅拌速度3000转/min)，剪切45min即可制得负离子改性沥青。
2)环境友好型沥青路面材料的制备
按质量比粗集料:固碳细骨料:填料:负离子改性沥青＝100:3:2:3，选取粗集料、固碳细骨料、填料及负离子改性沥青，备用。将粗集料和固碳细骨料加入搅拌锅中搅拌60s，添加负离子改性沥青再搅拌90s，最后加入填料搅拌90s，其中粗集料、固碳细骨料与填料加热至170℃，负离子改性沥青加热温度170℃，搅拌锅设定温度170℃，得空气净化型高耐久排水路面材料。
所述的基质沥青为70号普通沥青。
所述的改性主剂为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)。
所述的负离子释放剂为高纯度电气石(分子式:NaFe3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4。
所述的硅藻土为精制硅藻土。
所述的增粘剂为C5石油树脂。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
所述的稀释剂为二甲苯。
所述的稳定剂为硫磺。
所述的粗集料为辉绿岩，最大公称粒径16mm。
所述的固碳细骨料为生活垃圾焚烧灰渣，最大公称粒径4.75mm。
所述的填料为石灰岩矿粉。
实施例2：
1)负离子改性沥青的制备
按质量比基质沥青:改性主剂:负离子释放剂:硅藻土:增粘剂:增塑剂:稀释剂:稳定剂＝100:5:6:6:2:2:5:0.3，选取基质沥青、改性主剂、负离子释放剂、硅藻土、增粘剂、增塑剂、稀释剂及稳定剂，备用。
先将负离子释放剂与硅藻土混合均匀得粉末混合物，在容器中将基质沥青加热至145℃至熔融状态，开启高速剪切机进行低速剪切搅拌(控制剪切搅拌速度900转/min)，边加入改性主剂、粉末混合物、增粘剂、增塑剂、稀释剂及稳定剂边搅拌35min后，采用高速剪切搅拌(控制剪切搅拌速度3500转/min)，剪切50min即可制得负离子改性沥青。
2)环境友好型沥青路面材料的制备
按质量比粗集料:固碳细骨料:填料:负离子改性沥青＝100:4:3:3.5，选取粗集料、固碳细骨料、填料及负离子改性沥青，备用。将粗集料和固碳细骨料加入搅拌锅中搅拌60s，添加负离子改性沥青再搅拌90s，最后加入填料搅拌90s，其中粗集料、固碳细骨料与填料加热至175℃，负离子改性沥青加热温度175℃，搅拌锅设定温度175℃，得空气净化型高耐久排水路面材料。
所述的基质沥青为70号普通沥青青。
所述的改性主剂为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)。
所述的负离子释放剂为高纯度电气石(分子式:NaFe3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4。
所述的硅藻土为精制硅藻土。
所述的增粘剂为C9石油树脂。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
所述的稀释剂为二甲苯。
所述的稳定剂为硫磺。
所述的粗集料为辉绿岩或闪长岩，最大公称粒径16mm。
所述的固碳细骨料为生活垃圾焚烧灰渣，最大公称粒径4.75mm。
所述的填料为石灰岩矿粉。
实施例3：
1)负离子改性沥青的制备
按质量比基质沥青:改性主剂:负离子释放剂:硅藻土:增粘剂:增塑剂:稀释剂:稳定剂＝100:6:7:7:3:3:6:0.4，选取基质沥青、改性主剂、负离子释放剂、硅藻土、增粘剂、增塑剂、稀释剂及稳定剂，备用。
先将负离子释放剂与硅藻土混合均匀得粉末混合物，在容器中将基质沥青加热至145℃至熔融状态，开启高速剪切机进行低速剪切搅拌(控制剪切搅拌速度1000转/min)，边加入改性主剂、粉末混合物、增粘剂、增塑剂、稀释剂及稳定剂边搅拌35min后，采用高速剪切搅拌(控制剪切搅拌速度4000转/min)，剪切55min即可制得负离子改性沥青。
2)环境友好型沥青路面材料的制备
按质量比粗集料:固碳细骨料:填料:负离子改性沥青＝100:5:4:4.0，选取粗集料、固碳细骨料、填料及负离子改性沥青，备用。将粗集料和固碳细骨料加入搅拌锅中搅拌60s，添加负离子改性沥青再搅拌90s，最后加入填料搅拌90s，其中粗集料、固碳细骨料与填料加热至180℃，负离子改性沥青加热温度180℃，搅拌锅设定温度175℃，得空气净化型高耐久排水路面材料。
所述的基质沥青为90号普通沥青。
所述的改性主剂为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)。
所述的负离子释放剂为高纯度电气石(分子式:NaFe3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4)。
所述的硅藻土为精制硅藻土。
所述的增粘剂为萜烯树脂。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
所述的稀释剂为二甲苯。
所述的稳定剂为硫磺。
所述的粗集料为辉绿岩或闪长岩，最大公称粒径16mm。
所述的固碳细骨料为生活垃圾焚烧灰渣，最大公称粒径4.75mm。
所述的填料为石灰岩矿粉。
实施例4：
1)负离子改性沥青的制备
按质量比基质沥青:改性主剂:负离子释放剂:硅藻土:增粘剂:增塑剂:稀释剂:稳定剂＝100:7:8:8:4:4:7:0.5，选取基质沥青、改性主剂、负离子释放剂、硅藻土、增粘剂、增塑剂、稀释剂及稳定剂，备用。
先将负离子释放剂与硅藻土混合均匀得粉末混合物，在容器中将基质沥青加热至150℃至熔融状态，开启高速剪切机进行低速剪切搅拌(控制剪切搅拌速度1100转/min)，边加入改性主剂、粉末混合物、增粘剂、增塑剂、稀释剂及稳定剂边搅拌40min后，采用高速剪切搅拌(控制剪切搅拌速度5000转/min)，剪切50min即可制得负离子改性沥青。
2)环境友好型沥青路面材料的制备
按质量比粗集料:固碳细骨料:填料:负离子改性沥青＝100:6:6:4.5，选取粗集料、固碳细骨料、填料及负离子改性沥青，备用。将粗集料和固碳细骨料加入搅拌锅中搅拌60s，添加负离子改性沥青再搅拌90s，最后加入填料搅拌90s，其中粗集料、固碳细骨料与填料加热至180℃，负离子改性沥青加热温度180℃，搅拌锅设定温度180℃，得空气净化型高耐久排水路面材料。
所述的基质沥青为90号普通沥青。
所述的改性主剂为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)。
所述的负离子释放剂为高纯度电气石(分子式:NaFe3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4。
所述的硅藻土为精制硅藻土。
所述的增粘剂为C5石油树脂。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
所述的稀释剂为二甲苯。
所述的稳定剂为硫磺。
所述的粗集料为辉绿岩或闪长岩，最大公称粒径16mm。
所述的固碳细骨料为生活垃圾焚烧灰渣，最大公称粒径4.75mm。
所述的填料为石灰岩矿粉。
实施例5：
1)负离子改性沥青的制备
按质量比基质沥青:改性主剂:负离子释放剂:硅藻土:增粘剂:增塑剂:稀释剂:稳定剂＝100:10:10:10:5:5:8:0.8，选取基质沥青、改性主剂、负离子释放剂、硅藻土、增粘剂、增塑剂、稀释剂及稳定剂，备用。
先将负离子释放剂与硅藻土混合均匀得粉末混合物，在容器中将基质沥青加热至150℃至熔融状态，开启高速剪切机进行低速剪切搅拌(控制剪切搅拌速度1200转/min)，边加入改性主剂、粉末混合物、增粘剂、增塑剂、稀释剂及稳定剂边搅拌40min后，采用高速剪切搅拌(控制剪切搅拌速度5000转/min)，剪切60min即可制得负离子改性沥青。
2)环境友好型沥青路面材料的制备
按质量比粗集料:固碳细骨料:填料:负离子改性沥青＝100:7:8:5.0，选取粗集料、固碳细骨料、填料及负离子改性沥青，备用。将粗集料和固碳细骨料加入搅拌锅中搅拌60s，添加负离子改性沥青再搅拌90s，最后加入填料搅拌90s，其中粗集料、固碳细骨料与填料加热至190℃，负离子改性沥青加热温度190℃，搅拌锅设定温度180℃，得空气净化型高耐久排水路面材料。
所述的基质沥青为70号普通沥青。
所述的改性主剂为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物(SBS)。
所述的负离子释放剂为高纯度电气石(分子式:NaFe3Al6(BO3)3Si6O18(OH)4)。
所述的硅藻土为精制硅藻土。
所述的增粘剂为萜烯树脂。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
所述的稀释剂为二甲苯。
所述的稳定剂为硫磺。
所述的粗集料为辉绿岩或闪长岩，最大公称粒径16mm。
所述的固碳细骨料为生活垃圾焚烧灰渣，最大公称粒径4.75mm。
所述的填料为石灰岩矿粉。
试验
实施例1至实施例5所制备得到的空气净化型高耐久排水路面材料的各参数的性能测试参考以下标准，参数值见下表：
①车辙试验：《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011(T0719-2011)；
②水稳定性能试验，测试浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比：《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011(T0709-2011、T0729-2000)；
③低温弯曲试验，测试-10℃极限弯曲应变：《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011(T 0715-2011)；
④抗剪强度：采用同济大学毕玉峰的单轴贯入试验，试验条件：①试样成型：Φ100mm×100mm；②试验温度：60℃，保温6h；③加载速率：1mm/min。
⑤孔隙率及连通孔隙率：《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011(T0708-2011)。
⑥渗水系数：《公路路基路面现场测试规程》JTG E60-2008(T 0971-2008)。
⑦负离子释放浓度：采用负离子检测器测试。
性能测试
由上表可知本发明具有良好的性能。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (10)
1.一种环境友好型沥青路面材料，其特征在于，包括
改性主剂、负离子释放剂、硅藻土、增粘剂、增塑剂、稀释剂和稳定剂；其质量比为100:4-10:5-10:5-10:1-5:1-5:4-8:0.2-0.8。
2.根据权利要求2所述的一种环境友好型沥青路面材料，其特征在于，所述的改性主剂为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物。
3.根据权利要求3所述的一种环境友好型沥青路面材料，其特征在于，所述的负离子释放剂为高纯度电气石。
4.根据权利要求1所述的一种环境友好型沥青路面材料，其特征在于，所述的硅藻土为精制硅藻土。
5.根据权利要求2所述的一种环境友好型沥青路面材料，其特征在于，所述的增粘剂为C5石油树脂、C9石油树脂或萜烯树脂。
6.根据权利要求1所述的一种环境友好型沥青路面材料，其特征在于，所述的增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯。
7.根据权利要求1所述的一种环境友好型沥青路面材料，其特征在于，所述的稀释剂为二甲苯。
8.根据权利要求1所述的一种环境友好型沥青路面材料，其特征在于，所述的粗集料为辉绿岩或闪长岩，最大公称粒径16mm。
9.根据权利要求1所述的一种环境友好型沥青路面材料，其特征在于，所述的填料为石灰岩矿粉，粒度范围是0.15mm的通过率大于90％，0.075mm通过率大于75％。
10.一种环境友好型沥青路面材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、负离子改性沥青的制备
选取基质沥青、改性主剂、负离子释放剂、硅藻土、增粘剂、增塑剂、稀释剂及稳定剂，备用；
先将负离子释放剂与硅藻土混合均匀得粉末混合物，在容器中将基质沥青加热至140-150℃至熔融状态，开启高速剪切机进行低速剪切搅拌，随之加入改性主剂、粉末混合物、增粘剂、增塑剂、稀释剂及稳定剂边搅拌30-40min后，采用高速剪切搅拌，剪切45～60min即可制得负离子改性沥青。
S2、环境友好型沥青路面材料的制备
按质量比粗集料:
固碳细骨料:填料:负离子改性沥青＝100:3-7:2-8:3-5，选取粗集料、固碳细骨料、填料及负离子改性沥青，备用；
将粗集料和固碳细骨料加入搅拌锅中搅拌60s，添加负离子改性沥青再搅拌90s，最后加入填料搅拌90s，其中粗集料、固碳细骨料与填料加热至170～190℃，负离子改性沥青加热温度170～190℃，搅拌锅设定温度170～180℃，得空气净化型高耐久排水路面材料。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| KR100872896B1 (ko) * | 2008-09-23 | 2008-12-10 | 진산아스콘(주) | 친환경 저소음 배수성 아스팔트 콘크리트 |
| CN101445338A (zh) * | 2008-11-27 | 2009-06-03 | 武汉理工大学 | 一种温拌抗滑、降噪沥青路面材料的制备方法 |
| CN104479381A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-01 | 孙政 | 一种沥青改性剂及其制备方法 |
| CN104529262A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-04-22 | 深圳市公路交通工程试验检测中心 | 一种树脂灌入式透水路面材料及其制备方法 |
-
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|---|
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