CN117361940B - 基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料及其制备方法，该抗盐侵蚀型沥青混合料中各物质的掺加量为，抗水损害改性沥青占4‑6wt％、石料占86‑90wt％、矿粉占2‑4wt％、缓释离子添加剂占3‑5wt％。该制备方法包括以下步骤：将石料进行预加热处理，将矿粉和缓释离子添加剂的混合物进行预加热处理，将抗水损害改性沥青进行预加热处理；将预加热后的抗水损害改性沥青与降温后的石料进行搅拌，得到抗盐侵蚀型沥青混合料的半成品；将降温后的矿粉和缓释离子添加剂的混合物与抗盐侵蚀型沥青混合料的半成品进行搅拌，即可制得抗盐侵蚀型沥青混合料。本发明所制备的抗盐侵蚀型沥青混合料，基于扩散梯度原理在其全生命周期内都能够抵抗外部盐分离子的侵入。
Description
技术领域
本发明属于道路工程材料制备技术领域，具体涉及一种基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料及其制备方法。
背景技术
冬季降雪会造成道面结冰，阻碍道路正常通行，这也是冬季交通事故频发的重要因素。目前通常采用机械-人工除雪、撒布融雪剂、自融雪路面等方法对道面进行化雪除冰，然而在所有的道面化雪除冰措施中，自融雪路面的造价昂贵，推广应用难度较大；机械-人工除雪的效率低，但容易对路面造成损坏，通常将其作为辅助的融雪措施。
相比之下，在道面上撒布融雪剂是效率较高、成本低廉且使用便捷的方法，目前仍是道路养护及路政作业常用的除雪方式，但研究表明撒布融雪剂会对道面产生不利影响。
常见的融雪剂分为有机融雪剂和无机融雪剂两大类。无机融雪剂的主要成分是氯盐，其中的氯离子会对道面材料的性能产生不利影响，盐离子会侵入沥青混合料中沥青-集料的界面处，进而降低沥青与集料之间的粘附性；同时无机融雪剂中的盐分遇水还会产生“盐涨”现象，该现象会影响路基整体的稳定性。有机融雪剂中的醋酸根离子含有亲油性有机非极性链CH—和亲水性极性端COO——，具有乳化作用，而沥青中的饱和分呈非极性油性，这会导致沥青部分溶于融雪剂，使路表出现坑洞，长此以往会导致沥青混合料的路面出现较大坑槽破坏，从而丧失路面的功能性。
为了提升沥青混合料道面材料的抗融雪剂冻融损伤能力，减少融雪剂(包括无机融雪剂和有机融雪剂)离子对道面材料和结构的侵蚀损伤，需迫切开发一种基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料及其制备方法。
申请公布号为CN102173656A的发明专利公开了一种降低冰雪对路面粘结的沥青混凝土材料及制备方法，该沥青混凝土材料由有机硅橡胶改性沥青、疏水矿石集料和疏水矿粉组成，有机硅橡胶改性沥青由107有机硅橡胶、补强剂、填料、催化剂、交联剂、增粘剂和基质沥青组成。该制备方法包括以下步骤：按重量份数比称取80-86份疏水改性的矿石集料、4-6份有机硅改性沥青、4-10份矿粉；将矿石集料加热至160-195℃，加入155-165℃的有机硅橡胶拌和90s，加入室温的矿粉拌和90s，制得有机硅橡胶沥青混合料。该技术方案利用低表面能有机硅橡胶在集料表面及集料缝隙内部所形成的高疏水性沥青膜来降低冰雪对路面的粘附性，易于铲除冰雪，但是冰雪依然覆盖在路面上，依然需要借助机械-人工除雪或撒布融雪剂等方式进行后续除雪，而这些除雪方式都会对路面产生不利影响，尤其是撒布融雪剂，会对路面产生侵蚀，降低道路使用寿命。
申请公布号为CN111793370A的发明专利公开了一种耐盐型沥青混合料及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：将AMPS倒入三口烧瓶，加入N,N-二甲基甲酰胺，在室温下搅拌溶解至透明状态；把恒温水浴加热装置调到固定温度85℃，使反应混合物与水箱共热至85℃；加入过氧化苯甲酰，并滴加苯乙烯，在85℃恒温下匀速搅拌5h；反应完成后，冷却至室温，通过蒸馏分离溶剂，得到St/AMPS二元聚合物；将SBS改性沥青混合料与AMPS聚合物进行干拌成型，制得耐盐型沥青混合料。该技术方案虽然提高了沥青与集料之间的粘结力以及沥青混合料的动稳定度，在盐冻融条件下缓解了沥青混合料路用性能的下降趋势，但是这种方法仍然无法使沥青混合料在整个生命周期内都能够防止融雪盐侵入。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料，所述抗盐侵蚀型沥青混合料中各物质的掺加量占所述抗盐侵蚀型沥青混合料的质量百分比为，抗水损害改性沥青占4-6wt％、石料占86-90wt％、矿粉占2-4wt％、缓释离子添加剂占3-5wt％。
优选的是，所述抗水损害改性沥青中各物质的掺加量占所述抗水损害改性沥青的质量百分比为，基质沥青占70-80wt％、混合橡胶粉占15-25wt％、除味剂占1.5-2.5wt％、增溶剂占2.5-3.5wt％；所述混合橡胶粉中各粒径橡胶粉的掺加量占所述混合橡胶粉的质量百分比为，粒径为550μm的橡胶粉占35-45wt％、粒径为375μm的橡胶粉占35-45wt％、粒径为188μm的橡胶粉占15-20wt％；所述除味剂为苯二酚和/或凹土；所述增溶剂为季铵盐和/或三氯乙烯；所述基质沥青为70号道路石油沥青。
在上述任一方案中优选的是，所述石料中各档粒径的物料占所述石料的质量百分比为，粒径为10mm档的石料占20-25wt％、粒径为5mm档的石料占25-30wt％、粒径为0.075mm档的石料占45-50wt％，所述石料为玄武岩；所述矿粉的粒径小于0.075mm。
本发明中，石料涉及的粒径为10mm档、5mm档和0.075mm档，即粒径为10-15mm、5-10mm和0.075-5mm，比如：粒径为10mm档，即石料依次经过15mm筛孔和10mm筛孔后获得的粒径在10-15mm之间的石料。
在上述任一方案中优选的是，所述缓释离子添加剂中各物质的掺加量占所述缓释离子添加剂的质量百分比为，化学制剂占80-82wt％、多孔矿物占18-20wt％；所述化学制剂为氯化钠(NaCl)和/或碳酸钙(CaCO3)；所述多孔矿物为蒙脱石、沸石粉和云母粉中的任一种或几种。
本发明还提供一种基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料的制备方法，用于制备上述任一项所述的基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤一：按照设计要求分别配制缓释离子添加剂和抗水损害改性沥青备用；
步骤二：按照设计要求分别称取石料、矿粉、缓释离子添加剂和抗水损害改性沥青备用；
步骤三：将粒径为10mm档的石料、粒径为5mm档的石料和粒径为0.075mm档的石料混合在一起，并将混合后的石料放入烘箱内进行预加热处理；将矿粉和缓释离子添加剂混合在一起，并进行人工搅拌，待人工搅拌结束后，将矿粉和缓释离子添加剂的混合物放入烘箱内进行预加热处理；将抗水损害改性沥青放入烘箱内进行预加热处理，加热至抗水损害改性沥青保持流动状态；
步骤四：将预加热处理后的石料放入拌合锅内，并进行降温，待降温至一定温度后，将预加热处理后的抗水损害改性沥青放入拌合锅内，并与石料进行搅拌，待搅拌结束后，得到抗盐侵蚀型沥青混合料的半成品；
步骤五：将预加热处理后的矿粉和缓释离子添加剂的混合物进行降温，待降温至一定温度后，将矿粉和缓释离子添加剂的混合物放入拌合锅内，并与抗盐侵蚀型沥青混合料的半成品进行搅拌，待搅拌结束后，即可制得抗盐侵蚀型沥青混合料。
优选的是，步骤一中，所述缓释离子添加剂的配制方法，按照先后顺序包括以下步骤：步骤A：按照设计要求分别称取化学制剂和多孔矿物备用；
步骤B：将化学制剂和多孔矿物在常温下混合均匀，同时向二者的混合物中加入蒸馏水，充分搅拌形成饱和溶液；
步骤C：将饱和溶液放入烘干炉中进行烘干处理，形成糊状物，然后将糊状物倒入研磨机中进行研磨，即可制得缓释离子添加剂。
在上述任一方案中优选的是，步骤B中，蒸馏水的质量为化学制剂和多孔矿物的混合物质量的5-7倍；步骤C中，饱和溶液的烘干温度为120-130℃、烘干时间为1.5-2h，将糊状物倒入研磨机中进行研磨，研磨至不低于90％的糊状物能够通过0.15mm的筛孔。
在上述任一方案中优选的是，步骤一中，所述抗水损害改性沥青的配制方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤a：按照设计要求分别称取基质沥青、混合橡胶粉、除味剂和增溶剂备用；
步骤b：将基质沥青放入烘箱内进行预加热处理，加热至基质沥青保持熔融状态，待预加热处理结束后，将熔融状态的基质沥青倒入拌合容器内；
步骤c：将混合橡胶粉放入拌合容器内，并与熔融状态的基质沥青进行剪切搅拌，待剪切搅拌结束后，得到抗水损害改性沥青的预制品；
步骤d：将增溶剂放入拌合容器内，并与抗水损害改性沥青的预制品进行剪切搅拌，待剪切搅拌结束后，得到抗水损害改性沥青的半成品；
步骤e：将除味剂放入拌合容器内，并与抗水损害改性沥青的半成品进行搅拌，待搅拌结束后，冷却至常温，并在常温下静置一定时间，即可制得抗水损害改性沥青。
在上述任一方案中优选的是，步骤b中，基质沥青的预加热温度为160-170℃、预加热时间为50-60min；步骤c中，混合橡胶粉与熔融状态的基质沥青的剪切搅拌温度为120-130℃、剪切搅拌速度为3000-5000r/min、剪切搅拌时间为4-6h；步骤d中，增溶剂与抗水损害改性沥青的预制品的剪切搅拌温度为120-130℃、剪切搅拌速度为3000-5000r/min、剪切搅拌时间为1-2h；步骤e中，除味剂与抗水损害改性沥青的半成品的搅拌温度为120-130℃、搅拌速度为500-800r/min、搅拌时间为0.5-1h，静置时间为10-20h。
在上述任一方案中优选的是，步骤三中，石料的预加热温度为180-200℃、预加热时间为3.5-5h；矿粉与缓释离子添加剂的人工搅拌时间为3-5min，矿粉和缓释离子添加剂的混合物的预加热温度为180-200℃、预加热时间为3.5-5h；抗水损害改性沥青的预加热温度为170-180℃、预加热时间为50-60min；
步骤四中，将预加热处理后的石料放入拌合锅内，降温至160-170℃；抗水损害改性沥青与石料的搅拌参数为，搅拌器桨叶的自转速度为70-80r/min、搅拌器桨叶的公转速度为40-50r/min、搅拌时间为80-100s；
步骤五中，将预加热处理后的矿粉和缓释离子添加剂的混合物降温至160-170℃；矿粉和缓释离子添加剂的混合物与抗盐侵蚀型沥青混合料的半成品的搅拌参数为，搅拌器桨叶的自转速度为70-80r/min、搅拌器桨叶的公转速度为40-50r/min、搅拌时间为80-100s。
本发明中，所使用的拌合锅、搅拌器、剪切器、研磨机、烘箱、烘干炉等试验设备，根据实际使用情况选择现有的设备即可，对设备型号不做特殊要求。搅拌器桨叶围绕桨叶轴做圆周运动，即为桨叶自转；搅拌器桨叶在靠近拌合锅内壁做圆周运动，即为桨叶公转。在制备抗盐侵蚀型沥青混合料的整个过程中，各组分的质量百分比、各组分的添加顺序、各步骤的工艺参数等非常关键，只有将各个参数进行协同作用，才能达到本发明所预期的技术效果。
采用本发明的抗水损害改性剂(由混合橡胶粉、除味剂和增溶剂组成)对基质沥青进行改性后，能够增加基质沥青的黏聚力以及基质沥青对石料和矿粉的黏附力，同时提升了沥青混合料的结构强度以及抗水损害性能；在沥青混合料中掺加缓释离子添加剂，在遇水情况下缓释离子添加剂中的离子缓慢析出，进而提高了沥青路面表层的离子浓度，利用扩散梯度原理抵抗了外部盐分离子的侵入，在融雪盐环境下沥青混合料的抗冻融性能大幅度提高。
本发明基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料及其制备方法，具有如下有益效果：
(1)在沥青混合料的全生命周期内提供了离子抗性，防止了融雪盐的侵入，基于扩散梯度原理抵抗外部盐分离子的侵入。
(2)沥青混合料经过数次盐冻循环后依然保持很高的强度，在融雪盐环境下沥青混合料的抗冻融性能大幅度提高，只会出现极小的道面病害，甚至不会出现道面病害。
(3)增加了基质沥青的黏聚力以及基质沥青对石料和矿粉的黏附力，提升了沥青混合料的结构强度以及抗水损害性能。
(4)所制备的抗盐侵蚀型沥青混合料对无机融雪剂和有机融雪剂均适用。
附图说明
图1为按照本发明基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料及其制备方法的一优选实施例的工艺流程图；
图2为图1所示实施例配制的缓释离子添加剂的实物照片；
图3为图1所示实施例配制的抗水损害改性沥青的实物照片；
图4为图1所示实施例制得的抗盐侵蚀型沥青混合料半成品的实物照片；
图5为图1所示实施例制得的抗盐侵蚀型沥青混合料的实物照片。
具体实施方式
为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。
实施例一：
按照本发明基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料的一优选实施例，所述抗盐侵蚀型沥青混合料中各物质的掺加量占所述抗盐侵蚀型沥青混合料的质量百分比为，抗水损害改性沥青占5wt％、石料占88wt％、矿粉占3wt％、缓释离子添加剂占4wt％。
所述抗水损害改性沥青中各物质的掺加量占所述抗水损害改性沥青的质量百分比为，基质沥青占75wt％、混合橡胶粉占20wt％、除味剂占2wt％、增溶剂占3wt％；所述混合橡胶粉中各粒径橡胶粉的掺加量占所述混合橡胶粉的质量百分比为，粒径为550μm的橡胶粉占40wt％、粒径为375μm的橡胶粉占40wt％、粒径为188μm的橡胶粉占20wt％；所述除味剂为苯二酚，所述增溶剂为季铵盐，所述基质沥青为70号道路石油沥青。
所述石料中各档粒径的物料占所述石料的质量百分比为，粒径为10mm档的石料占22wt％、粒径为5mm档的石料占28wt％、粒径为0.075mm档的石料占50wt％，所述石料为玄武岩；所述矿粉的粒径小于0.075mm。本实施例中，石料涉及的粒径为10mm档、5mm档和0.075mm档，即粒径为10-15mm、5-10mm和0.075-5mm，比如：粒径为10mm档，即石料依次经过15mm筛孔和10mm筛孔后获得的粒径在10-15mm之间的石料。
所述缓释离子添加剂中各物质的掺加量占所述缓释离子添加剂的质量百分比为，化学制剂占81wt％、多孔矿物占19wt％；所述化学制剂为氯化钠，所述多孔矿物为蒙脱石。
如图1所示，本实施例还提供一种基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料的制备方法，用于制备上述基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤一：按照设计要求分别配制缓释离子添加剂和抗水损害改性沥青备用；
步骤二：按照设计要求分别称取石料、矿粉、缓释离子添加剂和抗水损害改性沥青备用；
步骤三：将粒径为10mm档的石料、粒径为5mm档的石料和粒径为0.075mm档的石料混合在一起，并将混合后的石料放入烘箱内进行预加热处理；将矿粉和缓释离子添加剂混合在一起，并进行人工搅拌，待人工搅拌结束后，将矿粉和缓释离子添加剂的混合物放入烘箱内进行预加热处理；将抗水损害改性沥青放入烘箱内进行预加热处理，加热至抗水损害改性沥青保持流动状态；
步骤四：将预加热处理后的石料放入拌合锅内，并进行降温，待降温至一定温度后，将预加热处理后的抗水损害改性沥青放入拌合锅内，并与石料进行搅拌，待搅拌结束后，得到抗盐侵蚀型沥青混合料的半成品；
步骤五：将预加热处理后的矿粉和缓释离子添加剂的混合物进行降温，待降温至一定温度后，将矿粉和缓释离子添加剂的混合物放入拌合锅内，并与抗盐侵蚀型沥青混合料的半成品进行搅拌，待搅拌结束后，即可制得抗盐侵蚀型沥青混合料。
步骤一中，所述缓释离子添加剂的配制方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤A：按照设计要求分别称取化学制剂和多孔矿物备用；
步骤B：将化学制剂和多孔矿物在常温下混合均匀，同时向二者的混合物中加入蒸馏水，充分搅拌形成饱和溶液；
步骤C：将饱和溶液放入烘干炉中进行烘干处理，形成糊状物，然后将糊状物倒入研磨机中进行研磨，即可制得缓释离子添加剂。
步骤B中，蒸馏水的质量为化学制剂和多孔矿物的混合物质量的6倍；步骤C中，饱和溶液的烘干温度为125℃、烘干时间为1.8h，将糊状物倒入研磨机中进行研磨，研磨至不低于90％的糊状物能够通过0.15mm的筛孔。本实施例配制的缓释离子添加剂如图2所示。
步骤一中，所述抗水损害改性沥青的配制方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤a：按照设计要求分别称取基质沥青、混合橡胶粉、除味剂和增溶剂备用；
步骤b：将基质沥青放入烘箱内进行预加热处理，加热至基质沥青保持熔融状态，待预加热处理结束后，将熔融状态的基质沥青倒入拌合容器内；
步骤c：将混合橡胶粉放入拌合容器内，并与熔融状态的基质沥青进行剪切搅拌，待剪切搅拌结束后，得到抗水损害改性沥青的预制品；
步骤d：将增溶剂放入拌合容器内，并与抗水损害改性沥青的预制品进行剪切搅拌，待剪切搅拌结束后，得到抗水损害改性沥青的半成品；
步骤e：将除味剂放入拌合容器内，并与抗水损害改性沥青的半成品进行搅拌，待搅拌结束后，冷却至常温，并在常温下静置一定时间，即可制得抗水损害改性沥青。
步骤b中，基质沥青的预加热温度为165℃、预加热时间为55min；步骤c中，混合橡胶粉与熔融状态的基质沥青的剪切搅拌温度为125℃、剪切搅拌速度为4000r/min、剪切搅拌时间为5h；步骤d中，增溶剂与抗水损害改性沥青的预制品的剪切搅拌温度为125℃、剪切搅拌速度为4000r/min、剪切搅拌时间为1.5h；步骤e中，除味剂与抗水损害改性沥青的半成品的搅拌温度为125℃、搅拌速度为650r/min、搅拌时间为0.8h，静置时间为15h。本实施例配制的抗水损害改性沥青如图3所示。
步骤三中，石料的预加热温度为190℃、预加热时间为4.2h；矿粉与缓释离子添加剂的人工搅拌时间为4min，矿粉和缓释离子添加剂的混合物的预加热温度为190℃、预加热时间为4.2h；抗水损害改性沥青的预加热温度为175℃、预加热时间为55min；
步骤四中，将预加热处理后的石料放入拌合锅内，降温至165℃；抗水损害改性沥青与石料的搅拌参数为，搅拌器桨叶的自转速度为75r/min、搅拌器桨叶的公转速度为45r/min、搅拌时间为90s；
步骤五中，将预加热处理后的矿粉和缓释离子添加剂的混合物降温至165℃；矿粉和缓释离子添加剂的混合物与抗盐侵蚀型沥青混合料的半成品的搅拌参数为，搅拌器桨叶的自转速度为75r/min、搅拌器桨叶的公转速度为45r/min、搅拌时间为90s。本实施例制得的抗盐侵蚀型沥青混合料的半成品如图4所示，制得的抗盐侵蚀型沥青混合料如图5所示。
本实施例中，所使用的拌合锅、搅拌器、剪切器、研磨机、烘箱、烘干炉等试验设备，根据实际使用情况选择现有的设备即可，对设备型号不做特殊要求。搅拌器桨叶围绕桨叶轴做圆周运动，即为桨叶自转；搅拌器桨叶在靠近拌合锅内壁做圆周运动，即为桨叶公转。在制备抗盐侵蚀型沥青混合料的整个过程中，各组分的质量百分比、各组分的添加顺序、各步骤的工艺参数等非常关键，只有将各个参数进行协同作用，才能达到本实施例所预期的技术效果。
本实施例基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料及其制备方法，具有如下有益效果：在沥青混合料的全生命周期内提供了离子抗性，防止了融雪盐的侵入，基于扩散梯度原理抵抗外部盐分离子的侵入；沥青混合料经过数次盐冻循环后依然保持很高的强度，在融雪盐环境下沥青混合料的抗冻融性能大幅度提高，只会出现极小的道面病害，甚至不会出现道面病害；增加了基质沥青的黏聚力以及基质沥青对石料和矿粉的黏附力，提升了沥青混合料的结构强度以及抗水损害性能；所制备的抗盐侵蚀型沥青混合料对无机融雪剂和有机融雪剂均适用。
实施例二：
按照本发明基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料及其制备方法的另一优选实施例，沥青混合料的配方、制备步骤、所使用的设备、技术原理和有益效果等均与实施例一相同，不同的是：
(一)对于抗盐侵蚀型沥青混合料的配方
所述抗盐侵蚀型沥青混合料中各物质的掺加量占所述抗盐侵蚀型沥青混合料的质量百分比为，抗水损害改性沥青占4wt％、石料占90wt％、矿粉占3wt％、缓释离子添加剂占3wt％。
所述抗水损害改性沥青中各物质的掺加量占所述抗水损害改性沥青的质量百分比为，基质沥青占70wt％、混合橡胶粉占25wt％、除味剂占2.5wt％、增溶剂占2.5wt％；所述混合橡胶粉中各粒径橡胶粉的掺加量占所述混合橡胶粉的质量百分比为，粒径为550μm的橡胶粉占35wt％、粒径为375μm的橡胶粉占45wt％、粒径为188μm的橡胶粉占20wt％；所述除味剂为凹土，所述增溶剂为三氯乙烯，所述基质沥青为70号道路石油沥青。
所述石料中各档粒径的物料占所述石料的质量百分比为，粒径为10mm档的石料占20wt％、粒径为5mm档的石料占30wt％、粒径为0.075mm档的石料占50wt％，所述石料为玄武岩；所述矿粉的粒径小于0.075mm。
所述缓释离子添加剂中各物质的掺加量占所述缓释离子添加剂的质量百分比为，化学制剂占80wt％、多孔矿物占20wt％；所述化学制剂为碳酸钙，所述多孔矿物为沸石粉。
(二)对于抗盐侵蚀型沥青混合料的制备方法
步骤一中，在配制缓释离子添加剂时：步骤B中，蒸馏水的质量为化学制剂和多孔矿物的混合物质量的5倍；步骤C中，饱和溶液的烘干温度为120℃、烘干时间为2h，将糊状物倒入研磨机中进行研磨，研磨至不低于90％的糊状物能够通过0.15mm的筛孔。
步骤一中，在配制抗水损害改性沥青时：步骤b中，基质沥青的预加热温度为160℃、预加热时间为60min；步骤c中，混合橡胶粉与熔融状态的基质沥青的剪切搅拌温度为120℃、剪切搅拌速度为5000r/min、剪切搅拌时间为6h；步骤d中，增溶剂与抗水损害改性沥青的预制品的剪切搅拌温度为120℃、剪切搅拌速度为5000r/min、剪切搅拌时间为2h；步骤e中，除味剂与抗水损害改性沥青的半成品的搅拌温度为120℃、搅拌速度为800r/min、搅拌时间为1h，静置时间为20h。
步骤三中，石料的预加热温度为180℃、预加热时间为5h；矿粉与缓释离子添加剂的人工搅拌时间为3min，矿粉和缓释离子添加剂的混合物的预加热温度为180℃、预加热时间为5h；抗水损害改性沥青的预加热温度为170℃、预加热时间为60min。
步骤四中，将预加热处理后的石料放入拌合锅内，降温至160℃；抗水损害改性沥青与石料的搅拌参数为，搅拌器桨叶的自转速度为70r/min、搅拌器桨叶的公转速度为40r/min、搅拌时间为100s。
步骤五中，将预加热处理后的矿粉和缓释离子添加剂的混合物降温至160℃；矿粉和缓释离子添加剂的混合物与抗盐侵蚀型沥青混合料的半成品的搅拌参数为，搅拌器桨叶的自转速度为70r/min、搅拌器桨叶的公转速度为40r/min、搅拌时间为100s。
实施例三：
按照本发明基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料及其制备方法的另一优选实施例，沥青混合料的配方、制备步骤、所使用的设备、技术原理和有益效果等均与实施例一相同，不同的是：
(一)对于抗盐侵蚀型沥青混合料的配方
所述抗盐侵蚀型沥青混合料中各物质的掺加量占所述抗盐侵蚀型沥青混合料的质量百分比为，抗水损害改性沥青占6wt％、石料占86wt％、矿粉占3wt％、缓释离子添加剂占5wt％。
所述抗水损害改性沥青中各物质的掺加量占所述抗水损害改性沥青的质量百分比为，基质沥青占80wt％、混合橡胶粉占15wt％、除味剂占1.5wt％、增溶剂占3.5wt％；所述混合橡胶粉中各粒径橡胶粉的掺加量占所述混合橡胶粉的质量百分比为，粒径为550μm的橡胶粉占45wt％、粒径为375μm的橡胶粉占40wt％、粒径为188μm的橡胶粉占15wt％；所述除味剂为凹土，所述增溶剂为三氯乙烯，所述基质沥青为70号道路石油沥青。
所述石料中各档粒径的物料占所述石料的质量百分比为，粒径为10mm档的石料占25wt％、粒径为5mm档的石料占30wt％、粒径为0.075mm档的石料占45wt％，所述石料为玄武岩；所述矿粉的粒径小于0.075mm。
所述缓释离子添加剂中各物质的掺加量占所述缓释离子添加剂的质量百分比为，化学制剂占82wt％、多孔矿物占18wt％；所述化学制剂为碳酸钙，所述多孔矿物为沸石粉。
(二)对于抗盐侵蚀型沥青混合料的制备方法
步骤一中，在配制缓释离子添加剂时：步骤B中，蒸馏水的质量为化学制剂和多孔矿物的混合物质量的7倍；步骤C中，饱和溶液的烘干温度为130℃、烘干时间为1.5h，将糊状物倒入研磨机中进行研磨，研磨至不低于90％的糊状物能够通过0.15mm的筛孔。
步骤一中，在配制抗水损害改性沥青时：步骤b中，基质沥青的预加热温度为170℃、预加热时间为50min；步骤c中，混合橡胶粉与熔融状态的基质沥青的剪切搅拌温度为130℃、剪切搅拌速度为3000r/min、剪切搅拌时间为4h；步骤d中，增溶剂与抗水损害改性沥青的预制品的剪切搅拌温度为130℃、剪切搅拌速度为3000r/min、剪切搅拌时间为1h；步骤e中，除味剂与抗水损害改性沥青的半成品的搅拌温度为130℃、搅拌速度为500r/min、搅拌时间为0.5h，静置时间为10h。
步骤三中，石料的预加热温度为200℃、预加热时间为3.5h；矿粉与缓释离子添加剂的人工搅拌时间为5min，矿粉和缓释离子添加剂的混合物的预加热温度为200℃、预加热时间为3.5h；抗水损害改性沥青的预加热温度为180℃、预加热时间为50min。
步骤四中，将预加热处理后的石料放入拌合锅内，降温至170℃；抗水损害改性沥青与石料的搅拌参数为，搅拌器桨叶的自转速度为80r/min、搅拌器桨叶的公转速度为50r/min、搅拌时间为80s。
步骤五中，将预加热处理后的矿粉和缓释离子添加剂的混合物降温至170℃；矿粉和缓释离子添加剂的混合物与抗盐侵蚀型沥青混合料的半成品的搅拌参数为，搅拌器桨叶的自转速度为80r/min、搅拌器桨叶的公转速度为50r/min、搅拌时间为80s。
对比例一：
本对比例为普通沥青混合料，由基质沥青、石料和矿粉组成，不掺加缓释离子添加剂，也不对基质沥青进行抗水损害改性。普通沥青混合料中各物质的质量百分比为，基质沥青占6wt％、石料占90wt％、矿粉占4wt％，其中选择的具体物质、石料的级配等均与实施例一相同。
对比例二：
本对比例为沥青混合料，由抗水损害改性沥青、石料和矿粉组成，不掺加缓释离子添加剂。沥青混合料中各物质的质量百分比为，抗水损害改性沥青占6wt％、石料占90wt％、矿粉占4wt％；抗水损害改性沥青中各物质的质量百分比为，基质沥青占75wt％、混合橡胶粉占20wt％、除味剂占2wt％、增溶剂占3wt％。其中选择的具体物质、石料的级配、除味剂、增溶剂、混合橡胶粉、抗水损害改性沥青的制备工艺等均与实施例一相同。
对比例三：
本对比例为沥青混合料，由基质沥青、石料、矿粉和缓释离子添加剂组成，不对基质沥青进行抗水损害改性。沥青混合料中各物质的质量百分比为，基质沥青占6wt％、石料占86wt％、矿粉占4wt％、缓释离子添加剂占4wt％；缓释离子添加剂中各物质的质量百分比为，化学制剂占81wt％、多孔矿物占19wt％。其中选择的具体物质、石料的级配、化学制剂、多孔矿物、缓释离子添加剂的制备工艺等均与实施例一相同。
对上述三个实施例和三个对比例进行冻融循环试验和浸水马歇尔试验，所使用的试验设备、试验环境、试验条件、试样形状及尺寸均相同，试验方法遵循相关试验规范的要求。表1为不同冻融循环次数下的肯塔堡飞散损失测试结果，表2为不同冻融循环次数下的劈裂强度比测试结果，表3为不同浸盐水时间后的马歇尔测试结果。
表1不同冻融循环次数下的肯塔堡飞散损失测试结果
表2不同冻融循环次数下的劈裂强度比测试结果
表3不同浸盐水时间后的马歇尔测试结果
表1表明，三个实施例中，由于对基质沥青进行了抗水损害改性，所以增加了基质沥青的黏聚力以及基质沥青对石料和矿粉的黏附力，减少了沥青混合料的飞散损失；同时由于掺加了缓释离子添加剂，使沥青混合料在盐冻循环下，依旧保持良好的粘聚力。
表2表明，三个实施例中，由于掺加了缓释离子添加剂以及对基质沥青进行了抗水损害改性，所以大幅度提升了沥青混合料在融雪盐环境下的抗冻融性能，减少了融雪剂对沥青混合料的性能影响。
表3表明，三个实施例中，由于掺加了缓释离子添加剂和抗水损害改性剂，所以使沥青混合料在浸盐水情况下保持很好的水稳定性。
上述实施例和对比例所使用的石料、矿粉、基质沥青、除味剂和增溶剂等原料以及配制缓释离子添加剂所使用的原料购买于北京市政路桥建材集团有限公司，所使用的各粒径的橡胶粉购买于东营市宏瑞橡胶有限公司。
特别说明：本发明的技术方案中涉及了诸多参数，需要综合考虑各个参数之间的协同作用，才能获得本发明的有益效果和显著进步。而且技术方案中各个参数的取值范围都是经过大量试验才获得的，针对每一个参数以及各个参数的相互组合，发明人都记录了大量试验数据，限于篇幅，在此不公开具体试验数据。
本领域技术人员不难理解，本发明的基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料及其制备方法包括上述本发明说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，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。
Claims (6)
1.一种基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料，其特征在于：所述抗盐侵蚀型沥青混合料中各物质的掺加量占所述抗盐侵蚀型沥青混合料的质量百分比为，抗水损害改性沥青占4-6wt％、石料占86-90wt％、矿粉占2-4wt％、缓释离子添加剂占3-5wt％；
所述抗水损害改性沥青中各物质的掺加量占所述抗水损害改性沥青的质量百分比为，基质沥青占70-80wt％、混合橡胶粉占15-25wt％、除味剂占1.5-2.5wt％、增溶剂占2.5-3.5wt％；所述混合橡胶粉中各粒径橡胶粉的掺加量占所述混合橡胶粉的质量百分比为，粒径为550μm的橡胶粉占35-45wt％、粒径为375μm的橡胶粉占35-45wt％、粒径为188μm的橡胶粉占15-20wt％；所述除味剂为苯二酚和/或凹土；所述增溶剂为季铵盐和/或三氯乙烯；所述基质沥青为70号道路石油沥青；
基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料的制备方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤一：按照设计要求分别配制缓释离子添加剂和抗水损害改性沥青备用；
步骤二：按照设计要求分别称取石料、矿粉、缓释离子添加剂和抗水损害改性沥青备用；
步骤三：将粒径为10mm档的石料、粒径为5mm档的石料和粒径为0.075mm档的石料混合在一起，并将混合后的石料放入烘箱内进行预加热处理；将矿粉和缓释离子添加剂混合在一起，并进行人工搅拌，待人工搅拌结束后，将矿粉和缓释离子添加剂的混合物放入烘箱内进行预加热处理；将抗水损害改性沥青放入烘箱内进行预加热处理，加热至抗水损害改性沥青保持流动状态；
步骤四：将预加热处理后的石料放入拌合锅内，并进行降温，待降温至一定温度后，将预加热处理后的抗水损害改性沥青放入拌合锅内，并与石料进行搅拌，待搅拌结束后，得到抗盐侵蚀型沥青混合料的半成品；
步骤五：将预加热处理后的矿粉和缓释离子添加剂的混合物进行降温，待降温至一定温度后，将矿粉和缓释离子添加剂的混合物放入拌合锅内，并与抗盐侵蚀型沥青混合料的半成品进行搅拌，待搅拌结束后，即可制得抗盐侵蚀型沥青混合料；
步骤一中，所述抗水损害改性沥青的配制方法，按照先后顺序包括以下步骤：
步骤a：按照设计要求分别称取基质沥青、混合橡胶粉、除味剂和增溶剂备用；
步骤b：将基质沥青放入烘箱内进行预加热处理，加热至基质沥青保持熔融状态，待预加热处理结束后，将熔融状态的基质沥青倒入拌合容器内；
步骤c：将混合橡胶粉放入拌合容器内，并与熔融状态的基质沥青进行剪切搅拌，待剪切搅拌结束后，得到抗水损害改性沥青的预制品；
步骤d：将增溶剂放入拌合容器内，并与抗水损害改性沥青的预制品进行剪切搅拌，待剪切搅拌结束后，得到抗水损害改性沥青的半成品；
步骤e：将除味剂放入拌合容器内，并与抗水损害改性沥青的半成品进行搅拌，待搅拌结束后，冷却至常温，并在常温下静置一定时间，即可制得抗水损害改性沥青；
步骤b中，基质沥青的预加热温度为160-170℃、预加热时间为50-60min；步骤c中，混合橡胶粉与熔融状态的基质沥青的剪切搅拌温度为120-130℃、剪切搅拌速度为3000-5000r/min、剪切搅拌时间为4-6h；步骤d中，增溶剂与抗水损害改性沥青的预制品的剪切搅拌温度为120-130℃、剪切搅拌速度为3000-5000r/min、剪切搅拌时间为1-2h；步骤e中，除味剂与抗水损害改性沥青的半成品的搅拌温度为120-130℃、搅拌速度为500-800r/min、搅拌时间为0.5-1h；静置时间为10-20h。
2.根据权利要求1所述的基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料，其特征在于：所述石料中各档粒径的物料占所述石料的质量百分比为，粒径为10mm档的石料占20-25wt％、粒径为5mm档的石料占25-30wt％、粒径为0.075mm档的石料占45-50wt％，所述石料为玄武岩；所述矿粉的粒径小于0.075mm。
3.根据权利要求2所述的基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料，其特征在于：所述缓释离子添加剂中各物质的掺加量占所述缓释离子添加剂的质量百分比为，化学制剂占80-82wt％、多孔矿物占18-20wt％；所述化学制剂为氯化钠和/或碳酸钙；所述多孔矿物为蒙脱石、沸石粉和云母粉中的任一种或几种。
4.根据权利要求1所述的基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料，其特征在于：步骤一中，所述缓释离子添加剂的配制方法，按照先后顺序包括以下步骤，
步骤A：按照设计要求分别称取化学制剂和多孔矿物备用；
步骤B：将化学制剂和多孔矿物在常温下混合均匀，同时向二者的混合物中加入蒸馏水，充分搅拌形成饱和溶液；
步骤C：将饱和溶液放入烘干炉中进行烘干处理，形成糊状物，然后将糊状物倒入研磨机中进行研磨，即可制得缓释离子添加剂。
5.根据权利要求4所述的基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料，其特征在于：
步骤B中，蒸馏水的质量为化学制剂和多孔矿物的混合物质量的5-7倍；
步骤C中，饱和溶液的烘干温度为120-130℃、烘干时间为1.5-2h；将糊状物倒入研磨机中进行研磨，研磨至不低于90％的糊状物能够通过0.15mm的筛孔。
6.根据权利要求1所述的基于离子干扰的抗盐侵蚀型沥青混合料，其特征在于：步骤三中，石料的预加热温度为180-200℃、预加热时间为3.5-5h；矿粉与缓释离子添加剂的人工搅拌时间为3-5min，矿粉和缓释离子添加剂的混合物的预加热温度为180-200℃、预加热时间为3.5-5h；抗水损害改性沥青的预加热温度为170-180℃、预加热时间为50-60min；
步骤四中，将预加热处理后的石料放入拌合锅内，降温至160-170℃；抗水损害改性沥青与石料的搅拌参数为，搅拌器桨叶的自转速度为70-80r/min、搅拌器桨叶的公转速度为40-50r/min、搅拌时间为80-100s；
步骤五中，将预加热处理后的矿粉和缓释离子添加剂的混合物降温至160-170℃；矿粉和缓释离子添加剂的混合物与抗盐侵蚀型沥青混合料的半成品的搅拌参数为，搅拌器桨叶的自转速度为70-80r/min、搅拌器桨叶的公转速度为40-50r/min、搅拌时间为80-100s。
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