CN1526767A - 异型截面聚酯聚酰胺纤维改性沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

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王依民
倪建华
潘湘庆
王燕萍
邹黎明
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Abstract

本发明公开了一种异型截面聚酯聚酰胺纤维改性沥青混合料及其制备方法。本发明的异型截面聚酯纤维改性沥青混合料由常规的SMA和异型截面单中空或/和多中空聚酯聚酰胺纤维组成，纤维的含量为总重量的0.01～15％。本发明具有明显的优点，聚酯纤维为石油下游产品，有较好的亲油性、耐高温性、柔软性以及与沥青混合料的相容性，单中空或多中空纤维由于具有较大的表面积和中空腔的存在，因此对沥青具有较强的浸润和吸附作用，能够更大量地吸附沥青，防止沥青在混合料中的析漏，提高混合料的力学性能，特别能够降低混合料的脆化点温度，提高SMA沥青混合料的低温抗裂性能，起到增韧作用。实施方法简单易行，可在原有的沥青混合料制备设备上直接制备。

Description

异型截面聚酯聚酰胺纤维改性沥青混合料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用中空化学纤维增强的沥青混合料及其制备方法。该混合料通过掺加异型截面单中空或多中空聚酯纤维加工而成，属于建筑材料领域。
背景技术
众所周知，沥青混合料是现代高等级道路应用的主要路面材料之一，是一种粘弹性塑性材料，具有良奸的力学性质，有一定的高温稳定性和低温柔韧性，铺设的路面平整，而有一定粗糙度，有利行车安全，减震、吸音，行车舒适，施工方便，并可再生利用。但随着交通量增长，车辆大型化超载，使沥青混凝土出现了受到高温车辙及变形，沥青路面松散剥落，寒冷地区路面温缩开裂，高速公路表面功能劣化等问题。
七十年代以来，许多国家对如何加强沥青材料的强度进行了大量基础利应用研究。目前关于用纤维加强沥青混合料主要是沥青玛碲脂混合料(stone mastic asphalt，简称SMA)和多孔性沥青混凝土(porousasphalt)。其中SMA以其优良的抗车辙性和抗滑性而闻名于世。
SMA是一种由沥青、纤维添加剂、矿粉和少量的细集料混合而成的沥青玛碲脂填充间断级粗集料骨架而组成的沥青混合料。
目前采用的纤维大多数是木质索纤维或矿物纤维(松散或颗粒纤维)，但木质素纤维的一个主要缺点是易吸水腐烂，不耐磨，不耐热；矿物纤维中最多采用的是石棉纤维，石棉纤维相对于其他纤维来说虽然价格便宜，但由于环保以及危害人体健康的原因，一些发达国家已禁止使用。国内有掺加尼龙纤维的报道，使混合料的初裂强度和极限强度分别提高了61％和40％，疲劳强度提高了1.76-2.43倍，但尼龙纤维的耐热性差(熔点215℃左右)，且价格较高。美国PETROFLEX聚酯纤维也被应用于沥青混合料中，疲劳寿命可提高25-45％，车辙减少了45-53％。但与普通沥青混合料不同，SMA性能和耐久性与沥青用量有很大的关系，对SMA还有最小沥青用量的限制。高的沥青用量是SMA的一个特色，较多的沥青充填了SMA较大的骨架空隙率，使混合料具有空隙率小，沥青膜厚等优点，由此赋于SMA多优良的性能。但沥青用量过多，则会出现泛油的普通化学纤维为圆型截面，吸油性仍不足，无法继续提高沥青混凝土的性能。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种用异型截面聚酯聚酰胺纤维改性沥青混合料及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的技术构思是这样的：
沥青SMA是德国在浇筑式沥青混凝土的基础上，为解决车辙问题而发展起来的新型筑路材料，它通过掺加纤维、增加矿粉用量，增大沥青用量等组成玛碲脂，以填充碎石组成的级料骨架的空隙，从而使混合料既具有大空隙排水性路表面功能的优点，又可克服耐久性差的缺点，兼具嵌挤性和密实性的长处。
聚酯聚酰胺纤维是石油的下游产品，与沥青的相容性很好，将聚酯聚酰胺采用常规的方法制备成为异型截面单中空或多中空纤维，并将其掺入沥青混凝土中，将能够大量吸附沥青，可有效地防止沥青析漏，既可改善纤维和沥青混凝上的亲合性和均匀混合性，还可在温缩过程中起到吸收由于收缩而产生的应力，进而防止或阻止裂缝的产生和发展，而且还有助于改善混凝土的抗冲击，抗裂性能和抗冻性。
本发明的技术方案：
本发明的异型截面聚酯纤维改性沥青混合料由常规的SMA和异型截面单中空或/和多中空聚酯聚酰胺纤维组成，其中：单中空或多中空纤维的含量为总重量的0.01～15％，优选0.4～5％。
所述及的异型截面指的是，纤维的横截面具有规则或不规则的几何形状，包括圆形、十字形、三叶形、井字形、星形、梅花形或其它各种形状。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)聚酯纤维为石油下游产品，有较好的亲油性、耐高温性、柔软性以及与沥青混合料的相容性，单中孔或多中孔纤维由于具有较大的表面积和中空腔的存在，因此对沥青具有较强的浸润和吸附作用，能够更大量地吸附沥青，防止沥青在混合料中的析漏，提高混合料的力学性能，特别能够降低混合料的脆化点温度，提高SMA沥青混合料的低温抗裂性能，起到增韧作用。与木质素纤维或颗粒相比，更具有相容性和耐久性好的特点。
(2)实施方法简单易行，可在原有的沥青混合料制备设备上直接制备。
几种纤维的性能比较见下表：
    纤维种类 木质素纤维 普通聚酯纤维 中空聚酯纤维 异形截面多中空聚酯纤维
    纤维长度(mm)   1.2   6   6     6
    纤维纤度(dTex)   9   10   10     10
    熔点℃   265   265     265
    颜色   淡灰   白色   白色     白色
  耐热性(165℃，3小时   颜色变化   变黄   无   无     无
体积变化   缩小   无   无     无
  吸油率(％)   3.5   3.3   4.9     5.1
将纤维充分浸润于矿物油后取出，置于1000rpm离心机中，离心脱油2分钟，按w(％)＝(w0-w1)/w0×100％计算吸油率，其中，w0为脱油前试样，w1为脱油后试样重量。
本发明的纤维的制备方法包括如下步骤：
将制备常规的SMA的各种原料和所说的异形截面中空聚酯纤维置于拌合机中，拌和均匀，然后再加入已加热至拌和温度的沥青，拌和均匀，即获得本发明的异型截面聚酯聚酰胺纤维改性沥青混合料。
附图说明
图1为十字形单中空纤维示意图。
图2为梅花形多中空纤维示意图。
具体实施方式
                     实施例1
采用常规的SMA配方：其中，沥青6％，纤维与沥青的重量比为1∶20，纤维与石料的重量比为0.4％，纤维为图2所示的异形多中空聚酯聚酰胺纤维。
按上述配比，将几种原料置于拌合机中，充分拌和均匀，再加入纤维，干拌1分钟，加入已加热至拌和温度的沥青，湿拌1分钟，最后加入矿粉，继续拌和至均匀为止，即获得本发明的异型截面聚酯聚酰胺纤维改性沥青混合料。
将拌和好的沥青混合料加入已经预热的模具中，用自动击实仪双面击实50次，然后在室温下冷却(不少于12小时)。自模具上脱出试样。测试性能如表1所示。
                      实施例2
将实施例1的异形多中空聚酯聚酰胺纤维改为图1所示的异形单中空聚酯聚酰胺纤维，其他与实施例1的步骤相同，测试性能如表1所示。
对比例1
按实施例1所述的制备步骤，但不加纤维，制备沥青混合料，测试性能如表1所示。
对比例2
按实施例1所述的制备步骤，以木质素纤维取代异形多中空聚酯聚酰胺纤维，制备沥青混合料，测试性能如表1所示。
对比例3
按实施例1所述的制备步骤，以普通聚酯纤维取代异形多中空聚酯聚酰胺纤维，制备沥青混合料，测试性能如表1所示。
马歇尔 脆化点温度(℃) 低温(-10℃)飞散损失(％) 谢伦堡抗析漏(％)
高温稳定度(KN) 流  值(mm)
实施例1  11.2  2.2 ＞-20  9.8  0.18
实施例2  11.0  2.2 ＞-20    10.2  0.18
对比例1  9.8  2.1  6  18.2  5.1
对比例2  9.7  2.0 -11  16.7  0.42
对比例3  10.5  2.2 -14  12.8  0.31
                              表1
从以上结果可看出，由于所述及的纤维与沥青的相容性和亲和性较好，增大了表面积和凹处的物理、力学作用，能够稳定地吸附和保留更大量的沥青，形成了更多的结构沥青。

Claims (6)

1.一种异型截面聚酯聚酰胺纤维改性沥青混合料，其特征在于由常规的SMA和异型截面单中空或/和多中空聚酯聚酰胺纤维组成。
2.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于单中空或/和多中空纤维的含量为总重量的0.01～15％。
3.根据权利要求2所述的沥青混合料，其特征在于单中空或/和多中空纤维的含量为0.4～5％。
4.根据权利要求1、2或3所述所述的沥青混合料，其特征在于，纤维的横截面具有规则或不规则的几何形状。
5.根据权利要求4所述所述的沥青混合料，其特征在于，纤维横截面的形状包括圆形、三叶形、井字形、星形、梅花形或其它各种形状。
6.根据权利要求1～5任一项所述的沥青混合料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
将制备常规的SMA的各种原料和所说的异形截面中空聚酯纤维置于拌合机中，拌和均匀，然后再加入已加热至拌和温度的沥青，拌和均匀，即获得异型截面聚酯聚酰胺纤维改性沥青混合料。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1330707C (zh) * 2005-10-13 2007-08-08 武汉理工大学 一种防火降噪防滑隧道路面材料的制备方法
CN1908069B (zh) * 2005-08-01 2010-11-03 深圳市海川实业股份有限公司 一种异型截面中空聚合物纤维改性沥青混合料
CN109574552A (zh) * 2019-01-28 2019-04-05 上海时申工贸有限公司 一种高强度沥青混凝土及其制备工艺
CN114292051A (zh) * 2021-12-31 2022-04-08 江苏港通路桥集团有限公司 厂拌热再生沥青混合料及其制备方法

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