CN108314359A - 一种高强沥青混凝土材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强沥青混凝土材料，由以下重量份的组分制备而成：沥青结合料80‑90份、钢渣集料18‑22份、粉煤灰微珠25‑38份、硅粉13‑15份、纳米二氧化硅改性丙烯酸酯13‑15份、辛基酚醛增粘树脂13‑18份、羧甲基纤维素0.5‑1.5份、核壳丙烯酸弹性乳液23‑47份、耐化学品改性剂5‑10份、石墨烯改性的玻璃纤维14‑18份、纳米硅颗粒2.5‑8.5份、纳米碳酸钙7‑13份、有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂3‑5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵3.7‑8.3份、聚乙二醇丙烯酸酯0.4‑1份。本发明所得沥青混凝土具有高抗压强度、高抗拉强度，具备良好的耗能能力及弹性模量。
Description
技术领域
本发明涉及沥青材料领域，具体涉及一种高强沥青混凝土材料及其制备方法。
背景技术
沥青混凝土配方是人工选配具有一定级配组成的矿料，碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等，与一定比例的路用沥青材料，在严格控制条件下拌制而成的混合料。沥青混凝土常用来铺设公路。现有的沥青混凝土原料比较简单，导致其粘性一般，使用传统沥青混凝土铺设的公路路面在受到阳光暴晒和风化作用常常会提前开裂，导致路面的使用寿命降低，增加了修路的成本；同时现有沥青混凝土的抗压弹模低，抗压强度以及弯拉强度也具有进一步提升的空间。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种高强沥青混凝土材料及其制备方法，所得沥青混凝土具有高抗压强度、高抗拉强度，并能保持超高延性，具备良好的耗能能力及弹性模量，有效防止使用该沥青混凝土铺设的道路开裂，提高路面的使用寿命。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种高强沥青混凝土材料，由以下重量份的组分制备而成：
沥青结合料80-90份、钢渣集料18-22份、粉煤灰微珠25-38份、硅粉13-15份、纳米二氧化硅改性丙烯酸酯13-15份、辛基酚醛增粘树脂13-18份、羧甲基纤维素0.5-1.5份、核壳丙烯酸弹性乳液23-47份、耐化学品改性剂5-10份、石墨烯改性的玻璃纤维14-18份、纳米硅颗粒2.5-8.5份、纳米碳酸钙7-13份、有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂3-5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵3.7-8.3份、聚乙二醇丙烯酸酯0.4-1份。
优选地，由以下重量份的组分制备而成：
沥青结合料80份、钢渣集料18份、粉煤灰微珠25份、硅粉13份、纳米二氧化硅改性丙烯酸酯13份、辛基酚醛增粘树脂13份、羧甲基纤维素0.5份、核壳丙烯酸弹性乳液23份、耐化学品改性剂5份、石墨烯改性的玻璃纤维14份、纳米硅颗粒2.5份、纳米碳酸钙7份、有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂3份、聚二甲基二烯丙基氯化铵3.7份、聚乙二醇丙烯酸酯0.4份。
优选地，由以下重量份的组分制备而成：
沥青结合料90份、钢渣集料22份、粉煤灰微珠38份、硅粉15份、纳米二氧化硅改性丙烯酸酯15份、辛基酚醛增粘树脂18份、羧甲基纤维素1.5份、核壳丙烯酸弹性乳液47份、耐化学品改性剂10份、石墨烯改性的玻璃纤维18份、纳米硅颗粒8.5份、纳米碳酸钙13份、有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵8.3份、聚乙二醇丙烯酸酯1份。
优选地，由以下重量份的组分制备而成：
沥青结合料85份、钢渣集料20份、粉煤灰微珠31.5份、硅粉14份、纳米二氧化硅改性丙烯酸酯14份、辛基酚醛增粘树脂15.5份、羧甲基纤维素1份、核壳丙烯酸弹性乳液35份、耐化学品改性剂7.5份、石墨烯改性的玻璃纤维16份、纳米硅颗粒5.5份、纳米碳酸钙10份、有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂4份、聚二甲基二烯丙基氯化铵6份、聚乙二醇丙烯酸酯0.7份。
优选地，所述耐化学品改性剂为含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂。
优选地，所述石墨烯改性的玻璃纤维由长纤维、短纤维和中纤维构成，其中，长纤维、短纤维和中纤维的质量比为1∶3∶2。
优选地，所述短纤维的长度为5-10毫米，中纤维的长度10-15毫米，长纤维15-20毫米。
本发明还提供了上述一种高强沥青混凝土材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、按上述的配方称取各组分，并加入到双螺杆挤出机中；在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出，冷却，得混合物料；所述的双螺杆挤出机的挤出温度为160-190℃之间，螺杆转速为200-500转/分钟；
S2、用提升机将所得的混合物料输送入成品匀化仓中，通过匀化仓底部产生的空气均化后即得。
本发明具有以下有益效果：
通过纳米二氧化硅改性丙烯酸酯和辛基酚醛增粘树脂的添加，可以大大增大沥青混凝土的粘性，从而可以有效防止使用该沥青混凝土铺设的道路开裂，提高路面的使用寿命；纳米硅颗粒具有特殊的网状结构，与纳米碳酸钙配合，在混凝土浆体原有的网状结构的基础上建立一个新的网状结构，有效阻止了混凝土内部微裂纹的扩展，提高了沥青混凝土的抗弯拉强度；石墨烯改性的玻璃纤维掺入到沥青混凝土中呈乱向分布且相互搭接，起到加筋作用，承托骨料，防止骨料下沉出现离析，同时减少因泌水形成的连通孔隙，降低孔隙率，其次，在沥青混凝土硬化过程中，各纤维乱向分布状态，可切断毛细孔通道，减小基体的失水面积以及毛细管失水收缩张力，阻碍水分的迁移，改善孔结构，从而提高沥青混凝土的强度和抗渗性；核壳丙烯酸弹性乳液本身具备的高韧性赋予沥青混凝土较强的耐机械力性能；引入全氟烷基的丙烯酸系添加剂作为耐化学品改性剂，该添加剂的迁移效率极高，在制备过程中即可完全迁移到表面形成一种保护膜，这层保护膜和水不相容且具有较强的耐酸碱的性能。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中的所使用的石墨烯改性的玻璃纤维由长纤维、短纤维和中纤维构成，其中，长纤维、短纤维和中纤维的质量比为1∶3∶2。所述短纤维的长度为5-10毫米，中纤维的长度10-15毫米，长纤维15-20毫米。所述耐化学品改性剂为含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂。
实施例1
一种高强沥青混凝土材料，由以下重量份的组分制备而成：
沥青结合料80份、钢渣集料18份、粉煤灰微珠25份、硅粉13份、纳米二氧化硅改性丙烯酸酯13份、辛基酚醛增粘树脂13份、羧甲基纤维素0.5份、核壳丙烯酸弹性乳液23份、耐化学品改性剂5份、石墨烯改性的玻璃纤维14份、纳米硅颗粒2.5份、纳米碳酸钙7份、有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂3份、聚二甲基二烯丙基氯化铵3.7份、聚乙二醇丙烯酸酯0.4份。
实施例2
一种高强沥青混凝土材料，由以下重量份的组分制备而成：
沥青结合料90份、钢渣集料22份、粉煤灰微珠38份、硅粉15份、纳米二氧化硅改性丙烯酸酯15份、辛基酚醛增粘树脂18份、羧甲基纤维素1.5份、核壳丙烯酸弹性乳液47份、耐化学品改性剂10份、石墨烯改性的玻璃纤维18份、纳米硅颗粒8.5份、纳米碳酸钙13份、有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵8.3份、聚乙二醇丙烯酸酯1份。
实施例3
一种高强沥青混凝土材料，由以下重量份的组分制备而成：
沥青结合料85份、钢渣集料20份、粉煤灰微珠31.5份、硅粉14份、纳米二氧化硅改性丙烯酸酯14份、辛基酚醛增粘树脂15.5份、羧甲基纤维素1份、核壳丙烯酸弹性乳液35份、耐化学品改性剂7.5份、石墨烯改性的玻璃纤维16份、纳米硅颗粒5.5份、纳米碳酸钙10份、有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂4份、聚二甲基二烯丙基氯化铵6份、聚乙二醇丙烯酸酯0.7份。
本发明实施例还提供了一种高强沥青混凝土材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、按实施例1-实施例3所述的配方称取各组分，并加入到双螺杆挤出机中；在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出，冷却，得混合物料；所述的双螺杆挤出机的挤出温度为160-190℃之间，螺杆转速为200-500转/分钟；
S2、用提升机将所得的混合物料输送入成品匀化仓中，通过匀化仓底部产生的空气均化后即得。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高强沥青混凝土材料，其特征在于，由以下重量份的组分制备而成：
沥青结合料80-90份、钢渣集料18-22份、粉煤灰微珠25-38份、硅粉13-15份、纳米二氧化硅改性丙烯酸酯13-15份、辛基酚醛增粘树脂13-18份、羧甲基纤维素0.5-1.5份、核壳丙烯酸弹性乳液23-47份、耐化学品改性剂5-10份、石墨烯改性的玻璃纤维14-18份、纳米硅颗粒2.5-8.5份、纳米碳酸钙7-13份、有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂3-5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵3.7-8.3份、聚乙二醇丙烯酸酯0.4-1份。
2.如权利要求1所述的一种高强沥青混凝土材料，其特征在于，由以下重量份的组分制备而成：
沥青结合料80份、钢渣集料18份、粉煤灰微珠25份、硅粉13份、纳米二氧化硅改性丙烯酸酯13份、辛基酚醛增粘树脂13份、羧甲基纤维素0.5份、核壳丙烯酸弹性乳液23份、耐化学品改性剂5份、石墨烯改性的玻璃纤维14份、纳米硅颗粒2.5份、纳米碳酸钙7份、有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂3份、聚二甲基二烯丙基氯化铵3.7份、聚乙二醇丙烯酸酯0.4份。
3.如权利要求1所述的一种高强沥青混凝土材料，其特征在于，由以下重量份的组分制备而成：
沥青结合料90份、钢渣集料22份、粉煤灰微珠38份、硅粉15份、纳米二氧化硅改性丙烯酸酯15份、辛基酚醛增粘树脂18份、羧甲基纤维素1.5份、核壳丙烯酸弹性乳液47份、耐化学品改性剂10份、石墨烯改性的玻璃纤维18份、纳米硅颗粒8.5份、纳米碳酸钙13份、有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵8.3份、聚乙二醇丙烯酸酯1份。
4.如权利要求1所述的一种高强沥青混凝土材料，其特征在于，由以下重量份的组分制备而成：
沥青结合料85份、钢渣集料20份、粉煤灰微珠31.5份、硅粉14份、纳米二氧化硅改性丙烯酸酯14份、辛基酚醛增粘树脂15.5份、羧甲基纤维素1份、核壳丙烯酸弹性乳液35份、耐化学品改性剂7.5份、石墨烯改性的玻璃纤维16份、纳米硅颗粒5.5份、纳米碳酸钙10份、有机硅改性酚醛环氧乙烯基酯树脂4份、聚二甲基二烯丙基氯化铵6份、聚乙二醇丙烯酸酯0.7份。
5.如权利要求1所述的一种高强沥青混凝土材料，其特征在于，所述耐化学品改性剂为含有全氟烷基的丙烯酸系添加剂。
6.如权利要求1所述的一种高强沥青混凝土材料，其特征在于，所述石墨烯改性的玻璃纤维由长纤维、短纤维和中纤维构成，其中，长纤维、短纤维和中纤维的质量比为1∶3∶2。
7.如权利要求7所述的一种高强沥青混凝土材料，其特征在于，所述短纤维的长度为5-10毫米，中纤维的长度10-15毫米，长纤维15-20毫米。
8.一种高强沥青混凝土材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按权利要求1-8任一项所述的配方称取各组分，并加入到双螺杆挤出机中；在螺杆的输送、剪切和混炼下，物料熔化、复合，再经挤出，冷却，得混合物料；所述的双螺杆挤出机的挤出温度为160-190℃之间，螺杆转速为200-500转/分钟；
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