CN117142810B - 一种高强度透水型沥青混凝土及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高强度透水型沥青混凝土及制备方法，其中沥青混凝土由下列质量份物质组成：石灰岩70～80份、矿粉2～3份、水泥5～10份、改性沥青5～10份、增强材料0.2～0.3份；改性沥青的制备方案包括（1）将基质沥青加热至熔融状态（2）均匀加入SBS改性剂（3）搅拌（4）充分发育后，将硫磺加入到SBS改性沥青中（5）加入聚乙烯醇与甲苯二异氰酸酯的预聚物和氯化锆，持续搅拌（6）再调节温度至150℃，发育30min，制备完成。本发明沥青混凝土具有优秀的抗压强度以及力学性能，同时具有较好的透水性能，能够有效解决现有技术中透水沥青混凝土抗压强度低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及沥青混凝土技术领域，具体涉及的是一种高强度透水型沥青混凝土及制备方法。
背景技术
随着我国经济和基础建设的发展，我国公路交通总里程已位居世界第一，交通量迅速增长，重型车辆日益增多，大部分沥青路面已经处于超负荷工作状态，未来5-10年以沥青混凝土为主的路面材料也将逐步达到使用寿命，我国将进入一个道路维修、养护、翻修重建的高峰。
如专利号为202010072062.9的发明专利公开的一种再生胶粒透水沥青混凝土及其制备方法，采用再生胶粒来替换一部分细集料，虽然提高了集料与沥青之间的粘聚力，但是相对减小了材料的孔隙尺寸，从而对沥青混凝土的透水性能会存在影响，并且再生胶粒的材料强度略低于细集料的强度，使得制备的沥青混凝土的抗压强度降低，力学性能和抗车辙性能较差，这样在炎热的夏天，受到重压和挤压时，沥青混凝土不仅容易发生变形，还会失去透水功能，因此需要频繁维修和养护，进而增加了道路的保养成本。
有鉴于此，本申请人针对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种高强度透水型沥青混凝土及制备方法，能够有效解决现有技术中存在的透水沥青混凝土强度较差的缺点。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种高强度透水型沥青混凝土，包括下列质量份物质组成：石灰岩70～80份、矿粉2～3份、水泥5～10份、改性沥青5～10份、增强材料0.2～0.3份；
所述改性沥青的制备方案如下：
（1）将基质沥青加热至熔融状态；
（2）在165℃的温度和500 r/min的速率进行旋转剪切25 min，均匀加入SBS改性剂；
（3）完成SBS改性剂的加入后，将转速调节至4000r/min，继续旋转剪切30min；
（4）充分发育后，将转速调节至3000 r/min, 并将硫磺加入到SBS改性沥青中，以此转速持续搅拌30min；
（5）充分搅拌后，将转速调节至2000 r/min，温度调节至 120℃，加入聚乙烯醇与甲苯二异氰酸酯的预聚物和氯化锆，持续搅拌60min;
（6）再调节温度至150℃，发育30 min，制备完成。
进一步的，所述预聚物与氯化锆的质量比为1：0.01。
进一步的，所述聚乙烯醇与甲苯二异氰酸酯的预聚物采用的制备方案：
按照NCO/OH的摩尔比为2.5～3的比例加入甲苯二异氰酸酯和聚乙烯醇，在70～80℃的温度下预聚反应2h。
采用上述方案后，本发明通过改性沥青与集料混合，提高沥青与集料之间的黏结性能，使得集料骨架更加稳定，沥青混凝土的内部空隙尺寸更大，进一步提升沥青混凝土的透水性能。并且本发明通过SBS改性剂对基质沥青进行初步改性，提高沥青的耐高温、抗低温和抗疲劳能力，同时提高沥青的粘结能力。并且采用硫磺对SBS改性沥青进行二次改性，进一步提高改性沥青的抗疲劳能力，从而提高沥青混凝土的强度和韧性。
然而SBS改性沥青经过硫磺改性后，可能会存在交联网络降解的现象，虽然提高了改性沥青的相容性，但是也会略微降低改性沥青的耐高温性能和粘结能力。为此本发明中还加入了聚乙烯醇与甲苯二异氰酸酯的预聚物，预聚物能够与沥青中的羟基反应进一步交联，具有较好的粘结作用，提升了改性沥青的粘结性能，使改性沥青能够同时拥有较好的相容性、耐高温性能和粘结性能。进一步增强了改性沥青与集料的粘结牢固性，提升了沥青混凝土的耐久性能和力学强度。
此外，本发明中还加入了氯化锆组分，氯化锆中的金属离子与预聚物中聚乙烯醇的羟基和改性沥青中的羟基能形成氢键作用或交联，有利于改性沥青形成更强的物理交联网络，使改性沥青具有更加优秀的拉伸强度和杨氏模量，进一步提升沥青混凝土的韧性和结构强度。
进一步的，所述增强材料为改性聚丙烯腈纤维和三氧化二铝晶须。
采用上方案后，改性聚丙烯腈纤维和三氧化二铝晶须能够起到较好的填充和支撑效果，进一步提升沥青混凝土的韧性强度和抗压性能。
进一步的，改性聚丙烯腈纤维和三氧化二铝晶须的质量比为10:1。能够使改性沥青具有较好的韧性和粘性，同时避免发生晶须集聚的现象。
进一步的，所述改性聚丙烯腈纤维的制备方案如下：
（1）将丙烯腈、N-乙烯基吡咯烷酮以及马来酸酐加入二甲基亚砜溶剂中混合，其中二甲基亚砜溶剂与丙烯腈、N-乙烯基吡咯烷酮以及马来酸酐的总量的比例为1:1，并加热至70～80℃；
（2）加入过氧化苯甲酰，过氧化苯甲酰的用量为丙烯腈、N-乙烯基吡咯烷酮以及马来酸酐的总量的1%，保持在70～80℃搅拌8～10h；
（3）升温至80～85℃，继续搅拌5～10h，得到粗原液；
（4）所述粗原液经脱单体脱泡处理和过滤处理后，即得纺丝原液；
（5）将纺丝原液通过湿法纺丝处理，得到改性聚丙烯腈纤维。
进一步的，所述将丙烯腈、N-乙烯基吡咯烷酮和马来酸酐质量比为8:1:1。
进一步的，所述改性聚丙烯腈纤维的长度为60～80mm。
采用上述方案后，改性聚丙烯腈纤维拥有优异的耐水解性能，能够有效避免水分子的入侵，使得改性沥青具有更好的疏水效果，当水进入沥青混凝土的孔隙后能够迅速沿着孔隙排出，大大提升了沥青混凝土的透水性能。并且，马来酸酐和N-乙烯基吡咯烷酮能够使聚丙烯腈纤维具有更好的粘附性能，使改性沥青与集料粘结更加牢固，进一步提升改性沥青与集料的粘结性能，大大增强了沥青混凝土的力学强度和抗疲劳能力。
一种基于上述高强度透水型沥青混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照质量份数比将改性沥青加入加热搅拌装置中预热至125～135℃，然后升温至160~170℃,再按照质量份数比加入增强材料，充分搅拌5min；
S2、按照质量份数比在加热搅拌装置内加入石灰岩、矿粉和水泥，加热至170～180℃，并充分搅拌30min，得到高强度透水型沥青混凝土。
与现有技术相比，有益效果在于，本发明中主要以10~25mm石灰岩为集料，集料骨架内的孔隙尺寸较大，具有较好的透水性能。并且本发明对基质沥青进行改性得到改性沥青，改性沥青具有较好的粘度以及耐水解性能，从而提高了改性沥青与集料之间的粘结牢固性以及韧性强度，进一步提升了沥青混凝土的耐久性能、力学强度以及抗疲劳能力。
实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
实施例
S1、将8份丙烯腈、1份N-乙烯基吡咯烷酮和1份马来酸酐三种混料加入到二甲基亚砜溶剂中进行混合，并且加热至75℃，二甲基亚砜溶剂的份量与三种混料份量的总量比例为1:1。然后加入过氧化苯甲酰，并保持在75℃搅拌8h，过氧化苯甲酰的用量为三种混料总量的1%；将混合液升温至83℃，继续搅拌5h，得到粗原液；所述粗原液经脱单体脱泡处理和过滤处理后，即得纺丝原液；将纺丝原液通过湿法纺丝处理，得到改性聚丙烯腈纤维；对改性聚丙烯腈纤维进行裁剪，得到长度为80mm的改性聚丙烯腈纤维。
S2、 将改性聚丙烯腈纤维和三氧化二铝晶须按照质量比10:1进行混合，得到增强材料。
S3、按照NCO/OH的摩尔比为3的比例加入甲苯二异氰酸酯和聚乙烯醇，在75℃的温度下预聚反应2h，得到预聚物。
S4、将10份基质沥青加热至熔融状态，在165℃的温度和500r/min的速率进行旋转剪切25min，均匀加入SBS改性剂；完成SBS改性剂的加入后，将转速调节至4000r/min，继续旋转剪切30min；充分发育后，将转速调节至3000r/min, 并将硫磺加入到SBS改性沥青中，以此转速持续搅拌30min；充分搅拌后，将转速调节至2000r/min，温度调节至 120℃，加入1份步骤S3中制成的预聚物和0.01份氯化锆，持续搅拌60min;再调节温度至150℃，发育30min，制备完成，得到改性沥青，其中SBS改性剂与硫磺的掺量分别为10%和20%。
S5、将10份改性沥青加入加热搅拌装置中预热至130℃，然后升温至165℃，再加入0.3份增强材料，充分搅拌5min；之后再将80份石灰岩、3份矿粉和10份水泥加入到搅拌装置中，加热至175℃，并充分搅拌30min；得到高强度透水型沥青混凝土。
实施例
S1、将8份丙烯腈、1份N-乙烯基吡咯烷酮和1份马来酸酐三种混料加入到二甲基亚砜溶剂中进行混合，并且加热至75℃，二甲基亚砜溶剂的份量与三种混料份量的总量比例为1:1。然后加入过氧化苯甲酰，并保持在75℃搅拌8h，过氧化苯甲酰的用量为三种混料总量的1%；将混合液升温至83℃，继续搅拌5h，得到粗原液；所述粗原液经脱单体脱泡处理和过滤处理后，即得纺丝原液；将纺丝原液通过湿法纺丝处理，得到改性聚丙烯腈纤维；对改性聚丙烯腈纤维进行裁剪，得到长度为80mm的改性聚丙烯腈纤维。
S2、 将改性聚丙烯腈纤维和三氧化二铝晶须按照质量比10:1进行混合，得到增强材料。
S3、按照NCO/OH的摩尔比为3的比例加入甲苯二异氰酸酯和聚乙烯醇，在75℃的温度下预聚反应2h，得到预聚物。
S4、将5份基质沥青加热至熔融状态，在165℃的温度和500r/min的速率进行旋转剪切25min，均匀加入SBS改性剂；完成SBS改性剂的加入后，将转速调节至4000r/min，继续旋转剪切30min；充分发育后，将转速调节至3000r/min, 并将硫磺加入到SBS改性沥青中，以此转速持续搅拌30min；充分搅拌后，将转速调节至2000r/min，温度调节至 120℃，加入1份步骤S3中制成的预聚物和0.01份氯化锆，持续搅拌60min;再调节温度至150℃，发育30min，制备完成，得到改性沥青，其中SBS改性剂与硫磺的掺量分别为10%和20%。
S5、将5份改性沥青加入加热搅拌装置中预热至130℃，然后升温至165℃，再加入0.3份增强材料，充分搅拌5min；之后再将80份石灰岩、3份矿粉和10份水泥加入到搅拌装置中，加热至175℃，并充分搅拌30min；得到高强度透水型沥青混凝土。
实施例
S1、将8份丙烯腈、1份N-乙烯基吡咯烷酮和1份马来酸酐三种混料加入到二甲基亚砜溶剂中进行混合，并且加热至75℃，二甲基亚砜溶剂的份量与三种混料份量的总量比例为1:1。然后加入过氧化苯甲酰，并保持在75℃搅拌8h，过氧化苯甲酰的用量为三种混料总量的1%；将混合液升温至83℃，继续搅拌5h，得到粗原液；所述粗原液经脱单体脱泡处理和过滤处理后，即得纺丝原液；将纺丝原液通过湿法纺丝处理，得到改性聚丙烯腈纤维；对改性聚丙烯腈纤维进行裁剪，得到长度为80mm的改性聚丙烯腈纤维。
S2、 将改性聚丙烯腈纤维和三氧化二铝晶须按照质量比10:1进行混合，得到增强材料。
S3、按照NCO/OH的摩尔比为3的比例加入甲苯二异氰酸酯和聚乙烯醇，在75℃的温度下预聚反应2h，得到预聚物。
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S5、将10份改性沥青加入加热搅拌装置中预热至130℃，然后升温至165℃，再加入0.2份增强材料，充分搅拌5min；之后再将80份石灰岩、3份矿粉和10份水泥加入到搅拌装置中，加热至175℃，并充分搅拌30min；得到高强度透水型沥青混凝土。
实施例
S1、将8份丙烯腈、1份N-乙烯基吡咯烷酮和1份马来酸酐三种混料加入到二甲基亚砜溶剂中进行混合，并且加热至75℃，二甲基亚砜溶剂的份量与三种混料份量的总量比例为1:1。然后加入过氧化苯甲酰，并保持在75℃搅拌8h，过氧化苯甲酰的用量为三种混料总量的1%；将混合液升温至83℃，继续搅拌5h，得到粗原液；所述粗原液经脱单体脱泡处理和过滤处理后，即得纺丝原液；将纺丝原液通过湿法纺丝处理，得到改性聚丙烯腈纤维；对改性聚丙烯腈纤维进行裁剪，得到长度为80mm的改性聚丙烯腈纤维。
S2、 将改性聚丙烯腈纤维和三氧化二铝晶须按照质量比5:1进行混合，得到增强材料。
S3、按照NCO/OH的摩尔比为3的比例加入甲苯二异氰酸酯和聚乙烯醇，在75℃的温度下预聚反应2h，得到预聚物。
S4、将10份基质沥青加热至熔融状态，在165℃的温度和500r/min的速率进行旋转剪切25min，均匀加入SBS改性剂；完成SBS改性剂的加入后，将转速调节至4000r/min，继续旋转剪切30min；充分发育后，将转速调节至3000r/min, 并将硫磺加入到SBS改性沥青中，以此转速持续搅拌30min；充分搅拌后，将转速调节至2000r/min，温度调节至 120℃，加入1份步骤S3中制成的预聚物和0.01份氯化锆，持续搅拌60min;再调节温度至150℃，发育30min，制备完成，得到改性沥青，其中SBS改性剂与硫磺的掺量分别为10%和20%。
S5、将10份改性沥青加入加热搅拌装置中预热至130℃，然后升温至165℃，再加入0.3份增强材料，充分搅拌5min；之后再将80份石灰岩、3份矿粉和10份水泥加入到搅拌装置中，加热至175℃，并充分搅拌30min；得到高强度透水型沥青混凝土。
实施例
S1、将8份丙烯腈、1份N-乙烯基吡咯烷酮和1份马来酸酐三种混料加入到二甲基亚砜溶剂中进行混合，并且加热至75℃，二甲基亚砜溶剂的份量与三种混料份量的总量比例为1:1。然后加入过氧化苯甲酰，并保持在75℃搅拌8h，过氧化苯甲酰的用量为三种混料总量的1%；将混合液升温至83℃，继续搅拌5h，得到粗原液；所述粗原液经脱单体脱泡处理和过滤处理后，即得纺丝原液；将纺丝原液通过湿法纺丝处理，得到改性聚丙烯腈纤维；对改性聚丙烯腈纤维进行裁剪，得到长度为80mm的改性聚丙烯腈纤维。
S2、 将改性聚丙烯腈纤维和三氧化二铝晶须按照质量比10:0.5进行混合，得到增强材料。
S3、按照NCO/OH的摩尔比为3的比例加入甲苯二异氰酸酯和聚乙烯醇，在75℃的温度下预聚反应2h，得到预聚物。
S4、将10份基质沥青加热至熔融状态，在165℃的温度和500r/min的速率进行旋转剪切25min，均匀加入SBS改性剂；完成SBS改性剂的加入后，将转速调节至4000r/min，继续旋转剪切30min；充分发育后，将转速调节至3000r/min, 并将硫磺加入到SBS改性沥青中，以此转速持续搅拌30min；充分搅拌后，将转速调节至2000r/min，温度调节至 120℃，加入1份步骤S3中制成的预聚物和0.01份氯化锆，持续搅拌60min;再调节温度至150℃，发育30min，制备完成，得到改性沥青，其中SBS改性剂与硫磺的掺量分别为10%和20%。
S5、将10份改性沥青加入加热搅拌装置中预热至130℃，然后升温至165℃，再加入0.3份增强材料，充分搅拌5min；之后再将80份石灰岩、3份矿粉和10份水泥加入到搅拌装置中，加热至175℃，并充分搅拌30min；得到高强度透水型沥青混凝土。
实施例
S1、将8份丙烯腈、1份N-乙烯基吡咯烷酮和1份马来酸酐三种混料加入到二甲基亚砜溶剂中进行混合，并且加热至75℃，二甲基亚砜溶剂的份量与三种混料份量的总量比例为1:1。然后加入过氧化苯甲酰，并保持在75℃搅拌8h，过氧化苯甲酰的用量为三种混料总量的1%；将混合液升温至83℃，继续搅拌5h，得到粗原液；所述粗原液经脱单体脱泡处理和过滤处理后，即得纺丝原液；将纺丝原液通过湿法纺丝处理，得到改性聚丙烯腈纤维；对改性聚丙烯腈纤维进行裁剪，得到长度为60mm的改性聚丙烯腈纤维。
S2、 将改性聚丙烯腈纤维和三氧化二铝晶须按照质量比10:1进行混合，得到增强材料。
S3、按照NCO/OH的摩尔比为3的比例加入甲苯二异氰酸酯和聚乙烯醇，在75℃的温度下预聚反应2h，得到预聚物。
S4、将10份基质沥青加热至熔融状态，在165℃的温度和500r/min的速率进行旋转剪切25min，均匀加入SBS改性剂；完成SBS改性剂的加入后，将转速调节至4000r/min，继续旋转剪切30min；充分发育后，将转速调节至3000r/min, 并将硫磺加入到SBS改性沥青中，以此转速持续搅拌30min；充分搅拌后，将转速调节至2000r/min，温度调节至 120℃，加入1份步骤S3中制成的预聚物和0.01份氯化锆，持续搅拌60min;再调节温度至150℃，发育30min，制备完成，得到改性沥青，其中SBS改性剂与硫磺的掺量分别为10%和20%。
S5、将10份改性沥青加入加热搅拌装置中预热至130℃，然后升温至165℃，再加入0.3份增强材料，充分搅拌5min；之后再将80份石灰岩、3份矿粉和10份水泥加入到搅拌装置中，加热至175℃，并充分搅拌30min；得到高强度透水型沥青混凝土。
实施例
S1、将8份丙烯腈、1份N-乙烯基吡咯烷酮和1份马来酸酐三种混料加入到二甲基亚砜溶剂中进行混合，并且加热至75℃，二甲基亚砜溶剂的份量与三种混料份量的总量比例为1:1。然后加入过氧化苯甲酰，并保持在75℃搅拌8h，过氧化苯甲酰的用量为三种混料总量的1%；将混合液升温至83℃，继续搅拌5h，得到粗原液；所述粗原液经脱单体脱泡处理和过滤处理后，即得纺丝原液；将纺丝原液通过湿法纺丝处理，得到改性聚丙烯腈纤维；对改性聚丙烯腈纤维进行裁剪，得到长度为80mm的改性聚丙烯腈纤维。
S2、 将改性聚丙烯腈纤维和三氧化二铝晶须按照质量比10:1进行混合，得到增强材料。
S3、按照NCO/OH的摩尔比为2.6的比例加入甲苯二异氰酸酯和聚乙烯醇，在75℃的温度下预聚反应2h，得到预聚物。
S4、将10份基质沥青加热至熔融状态，在165℃的温度和500r/min的速率进行旋转剪切25min，均匀加入SBS改性剂；完成SBS改性剂的加入后，将转速调节至4000r/min，继续旋转剪切30min；充分发育后，将转速调节至3000r/min, 并将硫磺加入到SBS改性沥青中，以此转速持续搅拌30min；充分搅拌后，将转速调节至2000r/min，温度调节至 120℃，加入1份步骤S3中制成的预聚物和0.01份氯化锆，持续搅拌60min;再调节温度至150℃，发育30min，制备完成，得到改性沥青，其中SBS改性剂与硫磺的掺量分别为10%和20%。
S5、将10份改性沥青加入加热搅拌装置中预热至130℃，然后升温至165℃，再加入0.3份增强材料，充分搅拌5min；之后再将80份石灰岩、3份矿粉和10份水泥加入到搅拌装置中，加热至175℃，并充分搅拌30min；得到高强度透水型沥青混凝土。
对比例1
S1、将8份丙烯腈、1份N-乙烯基吡咯烷酮和1份马来酸酐三种混料加入到二甲基亚砜溶剂中进行混合，并且加热至75℃，二甲基亚砜溶剂的份量与三种混料份量的总量比例为1:1。然后加入过氧化苯甲酰，并保持在75℃搅拌8h，过氧化苯甲酰的用量为三种混料总量的1%；将混合液升温至83℃，继续搅拌5h，得到粗原液；所述粗原液经脱单体脱泡处理和过滤处理后，即得纺丝原液；将纺丝原液通过湿法纺丝处理，得到改性聚丙烯腈纤维；对改性聚丙烯腈纤维进行裁剪，得到长度为80mm的改性聚丙烯腈纤维。
S2、 将改性聚丙烯腈纤维和三氧化二铝晶须按照质量比10:1进行混合，得到增强材料。
S3、按照NCO/OH的摩尔比为3的比例加入甲苯二异氰酸酯和聚乙烯醇，在75℃的温度下预聚反应2h，得到预聚物。
S4、将10份基质沥青加热至熔融状态，在165℃的温度和500r/min的速率进行旋转剪切25min，均匀加入SBS改性剂；完成SBS改性剂的加入后，将转速调节至4000r/min，继续旋转剪切30min；加入1份步骤S3中制成的预聚物和0.01份氯化锆，持续搅拌60min;再调节温度至150℃，发育30min，制备完成，得到SBS改性沥青，其中SBS改性剂掺量为10%。
S5、将10份改性沥青加入加热搅拌装置中预热至130℃，然后升温至165℃，再加入0.3份增强材料，充分搅拌5min；之后再将80份石灰岩、3份矿粉和10份水泥加入到搅拌装置中，加热至175℃，并充分搅拌30min；得到高强度透水型沥青混凝土。
对比例2
S1、按照NCO/OH的摩尔比为3的比例加入甲苯二异氰酸酯和聚乙烯醇，在75℃的温度下预聚反应2h，得到预聚物。
S2、将10份基质沥青加热至熔融状态，在165℃的温度和500r/min的速率进行旋转剪切25min，均匀加入SBS改性剂；完成SBS改性剂的加入后，将转速调节至4000r/min，继续旋转剪切30min；充分发育后，将转速调节至3000r/min, 并将硫磺加入到SBS改性沥青中，以此转速持续搅拌30min；充分搅拌后，将转速调节至2000r/min，温度调节至 120℃，加入1份步骤S1中制成的预聚物和0.01份氯化锆，持续搅拌60min;再调节温度至150℃，发育30min，制备完成，得到改性沥青，其中SBS改性剂与硫磺的掺量分别为10%和20%。
S3、将10份改性沥青加入加热搅拌装置中预热至130℃；之后再将80份石灰岩、3份矿粉和10份水泥加入到搅拌装置中，加热至175℃，并充分搅拌30min；得到高强度透水型沥青混凝土。
对比例3
S1、按照NCO/OH的摩尔比为3的比例加入甲苯二异氰酸酯和聚乙烯醇，在75℃的温度下预聚反应2h，得到预聚物。
S2、将10份基质沥青加热至熔融状态，在165℃的温度和500r/min的速率进行旋转剪切25min，均匀加入SBS改性剂；完成SBS改性剂的加入后，将转速调节至4000r/min，继续旋转剪切30min；充分发育后，将转速调节至3000r/min, 并将硫磺加入到SBS改性沥青中，以此转速持续搅拌30min；充分搅拌后，将转速调节至2000r/min，温度调节至 120℃，加入1份步骤S1中制成的预聚物和0.01份氯化锆，持续搅拌60min;再调节温度至150℃，发育30min，制备完成，得到改性沥青，其中SBS改性剂与硫磺的掺量分别为10%和20%。
S3、将10份改性沥青加入加热搅拌装置中预热至130℃，然后升温至165℃，再加入0.3份三氧化二铝晶须，充分搅拌5min；之后再将80份石灰岩、3份矿粉和10份水泥加入到搅拌装置中，加热至175℃，并充分搅拌30min；得到高强度透水型沥青混凝土。
对比例4
S1、将8份丙烯腈、1份N-乙烯基吡咯烷酮和1份马来酸酐三种混料加入到二甲基亚砜溶剂中进行混合，并且加热至75℃，二甲基亚砜溶剂的份量与三种混料份量的总量比例为1:1。然后加入过氧化苯甲酰，并保持在75℃搅拌8h，过氧化苯甲酰的用量为三种混料总量的1%；将混合液升温至83℃，继续搅拌5h，得到粗原液；所述粗原液经脱单体脱泡处理和过滤处理后，即得纺丝原液；将纺丝原液通过湿法纺丝处理，得到改性聚丙烯腈纤维；对改性聚丙烯腈纤维进行裁剪，得到长度为80mm的改性聚丙烯腈纤维。
S2、按照NCO/OH的摩尔比为3的比例加入甲苯二异氰酸酯和聚乙烯醇，在75℃的温度下预聚反应2h，得到预聚物。
S3、将10份基质沥青加热至熔融状态，在165℃的温度和500r/min的速率进行旋转剪切25min，均匀加入SBS改性剂；完成SBS改性剂的加入后，将转速调节至4000r/min，继续旋转剪切30min；充分发育后，将转速调节至3000r/min, 并将硫磺加入到SBS改性沥青中，以此转速持续搅拌30min；充分搅拌后，将转速调节至2000r/min，温度调节至 120℃，加入1份步骤S2中制成的预聚物和0.01份氯化锆，持续搅拌60min;再调节温度至150℃，发育30min，制备完成，得到改性沥青，其中SBS改性剂与硫磺的掺量分别为10%和20%。
S4、将10份改性沥青加入加热搅拌装置中预热至130℃，然后升温至165℃，再加入0.3份改性聚丙烯腈纤维，充分搅拌5min；之后再将80份石灰岩、3份矿粉和10份水泥加入到搅拌装置中，加热至175℃，并充分搅拌30min；得到高强度透水型沥青混凝土。
对比例5
S1、将8份丙烯腈、1份N-乙烯基吡咯烷酮和1份马来酸酐三种混料加入到二甲基亚砜溶剂中进行混合，并且加热至75℃，二甲基亚砜溶剂的份量与三种混料份量的总量比例为1:1。然后加入过氧化苯甲酰，并保持在75℃搅拌8h，过氧化苯甲酰的用量为三种混料总量的1%；将混合液升温至83℃，继续搅拌5h，得到粗原液；所述粗原液经脱单体脱泡处理和过滤处理后，即得纺丝原液；将纺丝原液通过湿法纺丝处理，得到改性聚丙烯腈纤维；对改性聚丙烯腈纤维进行裁剪，得到长度为80mm的改性聚丙烯腈纤维。
S2、 将改性聚丙烯腈纤维和三氧化二铝晶须按照质量比10:1进行混合，得到增强材料。
S3、将10份基质沥青加热至熔融状态，在165℃的温度和500r/min的速率进行旋转剪切25min，均匀加入SBS改性剂；完成SBS改性剂的加入后，将转速调节至4000r/min，继续旋转剪切30min；充分发育后，将转速调节至3000r/min, 并将硫磺加入到SBS改性沥青中，以此转速持续搅拌30min；充分搅拌后，将转速调节至2000r/min，温度调节至 120℃，加入0.01份氯化锆，持续搅拌60min;再调节温度至150℃，发育30min，制备完成，得到改性沥青，其中SBS改性剂与硫磺的掺量分别为10%和20%。
S4、将10份改性沥青加入加热搅拌装置中预热至130℃，然后升温至165℃，再加入0.3份增强材料，充分搅拌5min；之后再将80份石灰岩、3份矿粉和10份水泥加入到搅拌装置中，加热至175℃，并充分搅拌30min；得到高强度透水型沥青混凝土。
对比例6
S1、将8份丙烯腈、1份N-乙烯基吡咯烷酮和1份马来酸酐三种混料加入到二甲基亚砜溶剂中进行混合，并且加热至75℃，二甲基亚砜溶剂的份量与三种混料份量的总量比例为1:1。然后加入过氧化苯甲酰，并保持在75℃搅拌8h，过氧化苯甲酰的用量为三种混料总量的1%；将混合液升温至83℃，继续搅拌5h，得到粗原液；所述粗原液经脱单体脱泡处理和过滤处理后，即得纺丝原液；将纺丝原液通过湿法纺丝处理，得到改性聚丙烯腈纤维；对改性聚丙烯腈纤维进行裁剪，得到长度为80mm的改性聚丙烯腈纤维。
S2、 将改性聚丙烯腈纤维和三氧化二铝晶须按照质量比10:1进行混合，得到增强材料。
S3、按照NCO/OH的摩尔比为3的比例加入甲苯二异氰酸酯和聚乙烯醇，在75℃的温度下预聚反应2h，得到预聚物。
S4、将10份基质沥青加热至熔融状态，在165℃的温度和500r/min的速率进行旋转剪切25min，均匀加入SBS改性剂；完成SBS改性剂的加入后，将转速调节至4000r/min，继续旋转剪切30min；充分发育后，将转速调节至3000r/min, 并将硫磺加入到SBS改性沥青中，以此转速持续搅拌30min；充分搅拌后，将转速调节至2000r/min，温度调节至 120℃，加入1份步骤S3中制成的预聚物，持续搅拌60min;再调节温度至150℃，发育30min，制备完成，得到改性沥青，其中SBS改性剂与硫磺的掺量分别为10%和20%。
S5、将10份改性沥青加入加热搅拌装置中预热至130℃，然后升温至165℃，再加入0.3份增强材料，充分搅拌5min；之后再将80份石灰岩、3份矿粉和10份水泥加入到搅拌装置中，加热至175℃，并充分搅拌30min；得到高强度透水型沥青混凝土。
将根据实施例1-7以及对比例1-6制备而成的透水型沥青混凝土通过实验测定马歇尔稳定度以及透水系数等数据，并将检测结果记录于下方的表格1中：
表1 透水型沥青混凝土的马歇尔稳定度和透水系数
结合表1中的实验数据，比较实施例1-7以及对比例1可以看出，对比例中的SBS改性沥青并未使用硫磺进行改性，而实施例1-7中通过硫磺对SBS改性沥青进一步改性，从而提高沥青的抗疲劳能力，进一步提升沥青混凝土的强度和韧性。因此对比例1中的沥青混凝土强度远远低于实施例1-7中的沥青混凝土强度。通过比较实施例1-7可以看出，由于实施例2中加入的改性沥青份量远少于其他实施例中加入的改性沥青份量，因此实施例2沥青混凝土的粘结能力较差，使得集料之间的间隙较大，实施例2中制备的沥青混凝土的孔隙率以及透水系数会有略微提升，但是却大大降低了沥青混凝土的强度。
结合表1中的实验数据，比较实施例1以及对比例2可以看出，对比例2中未加入增强材料，而实施例1中加入了改性聚丙烯腈纤维和三氧化二铝晶须，起到了较好的填充和支撑效果，有效提高了沥青混凝土的力学性能，此外，改性聚丙烯腈纤维具有良好的耐水解性能，当水流入沥青混凝土时能够起到较好的疏水效果，降低了沥青混凝土的吸水量，继而进一步提升沥青混凝土的透水性能。比较实施例1与实施例3可以看出，实施例3中略微降低了增强材料的份量，沥青混凝土的力学强度以及透水性能都略有下降。
结合表1中的实验数据，比较实施例1、实施例4以及对比例3可以看出，对比例3中未加入改性聚丙烯腈纤维，使得对比例3中沥青混凝土的粘结性和混凝土骨架支撑效果都有所降低，导致沥青混凝土的力学性能和孔隙率都略有下降，并且由于未加入改性聚丙烯腈纤维，沥青混凝土中集料的吸水量较大，因此透水系数对比实施例1也略有降低。而实施例4中降低了改性聚丙烯腈纤维的加入份量，制备的沥青混凝土的力学性能和透水系数也略有下降。
结合表1中的实验数据，比较实施例1、实施例5以及对比例4可以看出，对比例4中未加入三氧化二铝晶须，其制备的沥青混凝土强度对比实施例1大幅下降，而实施例5减少了三氧化二铝晶须的加入份量，导致沥青混凝土骨架支撑效果降低，使得实施例5中制备的沥青混凝土的结构强度也有所下降。
结合表1中的实验数据，比较实施例1和实施例6可以看出，当掺入的改性聚丙烯腈纤维的长度减小时，改性聚丙烯腈纤维与三氧化二铝晶须、石灰岩集料的缠绕交联性能降低，使得实施例6中制备的沥青混凝土的力学性能和孔隙率都略有下降。并且沥青混凝土的疏水性能以及透水系数也呈降低趋势。
结合表1中的实验数据，比较实施例1和实施例7可以看出，制备预聚物时，NCO/OH的摩尔比在2.5～3的范围内时，当NCO/OH的摩尔比越高，预聚物与沥青中的羟基交联反应越好，能够进一步提升改性沥青的粘结性能，使改性沥青与集料粘结更加牢固，继而进一步提高沥青混凝土的强度。
结合表1中的实验数据，比较实施例1、对比例5以及对比例6中可以看出，对比例5中未加入预聚物，使得对比例5中改性沥青的粘结性能有所下降，其制备的沥青混凝土的力学强度也大幅降低。而对比例6中未加入氯化锆组分，使得改性沥青的交联性能略有下降，降低了改性沥青的拉伸强度，继而降低了沥青混凝土的力学强度。
上述实施例和结果并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
Claims (7)
1.一种高强度透水型沥青混凝土，其特征在于，包括下列质量份物质组成：石灰岩70～80份、矿粉2～3份、水泥5～10份、改性沥青5～10份、增强材料0.2～0.3份；
所述改性沥青的制备方案如下：
（1）将基质沥青加热至熔融状态；
（2）在165℃的温度和500r/min的速率进行旋转剪切25min，均匀加入SBS改性剂；
（3）完成SBS改性剂的加入后，将转速调节至4000r/min，继续旋转剪切30min；
（4）充分发育后，将转速调节至3000r/min, 并将硫磺加入到SBS改性沥青中，以此转速持续搅拌30min；
（5）充分搅拌后，将转速调节至2000r/min，温度调节至 120℃，加入聚乙烯醇与甲苯二异氰酸酯的预聚物和氯化锆，持续搅拌60min;
（6）再调节温度至150℃，发育30min，制备完成；
所述预聚物与氯化锆的质量比为1：0.01，所述聚乙烯醇与甲苯二异氰酸酯的预聚物采用的制备方案为：按照NCO/OH的摩尔比为2.5～3的比例加入甲苯二异氰酸酯和聚乙烯醇，在70～80℃的温度下预聚反应2h。
2.如权利要求1所述的一种高强度透水型沥青混凝土，其特征在于，所述增强材料为改性聚丙烯腈纤维和三氧化二铝晶须。
3.如权利要求2所述的一种高强度透水型沥青混凝土，其特征在于，改性聚丙烯腈纤维和三氧化二铝晶须的质量比为10:1。
4.如权利要求2所述的一种高强度透水型沥青混凝土，其特征在于，
所述改性聚丙烯腈纤维的制备方案如下：
（1）将丙烯腈、N-乙烯基吡咯烷酮以及马来酸酐加入二甲基亚砜溶剂中混合，并加热至70～80℃；
（2）加入过氧化苯甲酰，保持在70～80℃；
（3）升温至80～85℃，继续搅拌5～10h，得到粗原液；
（4）所述粗原液经脱单体脱泡处理和过滤处理后，即得纺丝原液；
（5）将纺丝原液通过湿法纺丝处理，得到改性聚丙烯腈纤维。
5.如权利要求4所述的一种高强度透水型沥青混凝土，其特征在于，所述将丙烯腈、N-乙烯基吡咯烷酮和马来酸酐质量比为8:1:1。
6.如权利要求2所述的一种高强度透水型沥青混凝土，其特征在于，所述改性聚丙烯腈纤维的长度为60～80mm。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的高强度透水型沥青混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按照质量份数比将改性沥青加入加热搅拌装置中预热至125～135℃，然后升温至160~170℃,再按照质量份数比加入增强材料，充分搅拌5min；
S2、按照质量份数比在加热搅拌装置内加入石灰岩、矿粉和水泥，并加热至170～180℃，并充分搅拌30min，得到高强度透水型沥青混凝土。
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