CN111908835A - 一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沥青技术领域，公开了一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料及其制备方法。包括按质量百分比计的下述组分：SBS改性沥青4.2‑4.6%，改性玄武岩纤维0.26‑0.43%，余量为矿料；所述矿料由集料和矿粉组成，所述矿粉占矿料质量的1.5‑3.0%；将SBS改性沥青加热至165‑175℃至熔融状态得到熔融态的SBS改性沥青，然后将矿料置于烘箱中烘干至恒重，将烘干后的矿料和改性玄武岩纤维加入熔融态的SBS改性沥青在160‑170℃下进行搅拌混合2‑5min，即得。本发明在SBS改性沥青混合料中掺入改性玄武岩纤维与SBS改性沥青之间具有较好粘结性能，从而提高沥青混合料的抗开裂性能。

Description

一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料及其制备方法

技术领域

本发明涉及沥青技术领域，尤其是涉及一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料及其制备方法。

背景技术

受现代交通流量的迅猛增长、货车轴载大大增加、交通渠化行驶和自然气候变化等因素影响，沥青路面早期损坏较为严重，影响了沥青路面的长期使用性能。低温开裂使沥青路面常见的病害之一，而沥青胶浆及沥青混合料的低温性能是影响沥青路面低温开裂的重要因素。玄武岩纤维(BF)被誉为21世纪的新材料，在生产过程中无污染，使经破碎的天然玄武岩石料在1450-1500℃的高温熔窑中熔融后，再经快速拉制和涂覆表面浸润剂而形成的连续型矿物纤维。玄武岩纤维具有强度高、良好的耐酸碱性能、耐高温性能和分散性以及健康无害的优点。玄武岩纤维应用沥青混合料后，材料的高温抗车辙性能、低温抗开裂性能、抗冻融性能以及抗疲劳性能均有一定程度的提高，特别是重载、高温的环境下呈现出其他材料无法比拟的抗疲劳性能，加之其可再生性，使得玄武岩纤维取代其他种类纤维应用于沥青混合料拥有广阔的前景。

中国专利文献公开号CN105819751公开了一种抗疲劳开裂性能的复合改性沥青混合料的制备方法，先将道路油沥青加热，再将胶粉与SBS改性剂均匀加入，经过高速旋转搅拌，剪切乳化，静置溶胀，得到胶粉/SBS改性沥青，再与矿料、玄武岩纤维拌合支撑掺杂胶粉/SBS复合改性沥青混合料；又如中国专利文献公开号CN107759139公开了一种高抗疲劳抗开裂透水沥青混合料及其制备方法，混合料的组成为：SBS改性沥青、短切玄武岩纤维、矿料、HVA高粘剂，先将成品SBS沥青在烘箱中熔融。然后将矿料和集料进行预热，最后依次将粗细集料、短切玄武岩纤维、HVA高粘剂、SBS改性沥青、矿粉加入拌合锅内进行拌合均匀，得到沥青混合料；再如中国专利公开号CN105859191公开了一种高抗疲劳开裂性能的复合改性沥青混合料，包括以下组成：道路石油沥青、胶粉、SBS改性剂、玄武岩纤维、矿料，该混合料采用胶粉替代部分SBS改性剂，通过掺入玄武岩纤维大幅度提高其抗疲劳开裂性能。上述专利文献中均采用在SBS改性沥青混合料中掺入玄武岩纤维来提高沥青混合料的抗疲劳开裂性能，但是由于玄武岩纤维为无机材料，SBS改性沥青为有机材料，而且玄武岩纤维表面较为光滑，导致玄武岩纤维与SBS改性沥青之间的粘结性能较差，从而影响玄武岩纤维对沥青混合料的抗开裂性能的改善。

发明内容

本发明是为了克服以上现有技术问题，提供一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料。本发明在SBS改性沥青混合料中掺入改性玄武岩纤维与SBS改性沥青之间具有较好粘结性能，从而提高沥青混合料的抗开裂性能。

本发明还提供了一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，包括按质量百分比计的下述组分：SBS改性沥青4.2-4.6％，改性玄武岩纤维0.26-0.43％，余量为矿料；所述矿料由集料和矿粉组成，所述矿粉占矿料质量的1.5-3.0％。

作为优选，所述集料为玄武岩；所述集料包括1#料、2#料、3#料和4#料，其中1#料粒径为14-18mm，2#料粒径为8-12mm，3#料粒径为5-7mm，4#料粒径为1-3mm。

作为优选，所述1#料占集料重量的35-45％，2#料占集料重量的25-30％，3#料占集料重量的10-20％，余量为4#料。

作为优选，所述矿粉为粒度小于0.075mm的石灰岩。

作为优选，所述改性玄武岩纤维的制备方法包括以下步骤：

将玄武岩纤维和环氧基硅烷偶联剂加入去离子水中，搅拌混合均匀，滴加盐酸溶液调节体系pH至3-5，水浴加热至50-60℃，搅拌反应1-2h，过滤，洗涤，干燥，得到烷基化改性玄武岩纤维；将烷基化改性玄武岩纤维加入羧甲基壳聚糖水溶液中，然后加入四氯化锡催化剂，水浴加热至75-85℃，搅拌反应2-5h，然后加入中空介孔二氧化硅微球，搅拌混合均匀，静置10-15h，过滤分离，洗涤，干燥，得到改性玄武岩纤维。

本发明采用环氧基硅烷偶联剂对玄武岩纤维进行表面改性处理，将环氧基硅烷偶联剂接枝到玄武岩纤维表面，使玄武岩纤维表面负载环氧基团，然后利用玄武岩纤维表面负载的环氧基团与羧甲基壳聚糖分子上的羟基发生开环反应，从而将羧甲基壳聚糖接枝到玄武岩纤维表面，利用羧甲基壳聚糖自身的物理粘附作用将中空介孔二氧化硅微球固定结合到玄武岩纤维表面，得到改性玄武岩纤维。中空介孔二氧化硅微球结合在玄武岩纤维表面一方面提高玄武岩纤维光滑表面的粗糙度，提高改性玄武岩纤维与SBS改性沥青之间粘结强度；另一方面，改性玄武岩掺入SBS改性沥青混合料中后SBS改性沥青从中空介孔二氧化硅微球的表面介孔渗入微球内部固化，进而增加SBS改性沥青与中空介孔二氧化硅微球之间粘结强度，进而提高两者结合稳定性。

作为优选，所述烷基化改性玄武岩纤维与羧甲基壳聚糖的质量比为1:0.5-1。

作为优选，所述中空介孔二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：

将正硅酸乙酯加入乙酸乙酯中搅拌均匀得到油相溶液，将十六烷基三甲基氯化铵乳化剂加入去离子水中搅拌均匀得到水相溶液，将油相溶液缓慢滴加到水相溶液中，搅拌10-20min，然后置于乳化机中进行乳化，得到乳化液，向乳化液中加入三乙醇胺催化剂，在温度20-25℃下搅拌进行水解缩合反应30-40h，进行喷雾干燥，得到初生态中空介孔二氧化硅微球；将乙烯基三乙氧基硅烷加入乙醇与水的混合溶液中，滴加盐酸溶液调节溶液pH至3-5，水浴加热至40-50℃，搅拌水解30-50min，得到水解液，将初生态中空介孔二氧化硅微球加入水解液中搅拌反应1-3h，离心分离，洗涤，干燥，得到中空介孔二氧化硅微球。

本发明利用正硅酸乙酯为前驱体制备中空介孔二氧化硅微球，由于有机SBS改性沥青与无机中空介孔二氧化硅微球之间存在的界面相容性差，阻碍SBS改性沥青渗入中空介孔二氧化硅微球内部，本发明进一步利用乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂对初生态中空介孔二氧化硅微球进行表面改性处理，将乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂接枝在中空介孔二氧化硅微球表面，使中空介孔二氧化硅微球表面有机化，从而提高中空介孔二氧化硅微球与SBS改性沥青之间的界面相容性能，促进SBS改性沥青渗入中空介孔二氧化硅微球内部，进而提高SBS改性沥青与中空介孔二氧化硅微球之间的粘结强度，提高两者结合稳定性。

作为优先，所述初生态中空介孔二氧化硅微球与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:0.2-0.5。

抗开裂玄武岩纤维沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：将SBS改性沥青加热至165-175℃至熔融状态得到熔融态的SBS改性沥青，然后将矿料置于烘箱中烘干至恒重，将烘干后的矿料和改性玄武岩纤维加入熔融态的SBS改性沥青在160-170℃下进行搅拌混合2-5min，即得。

因此，本发明相对于现有技术具有以下优点：

1.本发明对玄武岩纤维进行改性处理，中空介孔二氧化硅微球结合在玄武岩纤维表面一方面提高玄武岩纤维光滑表面的粗糙度，提高改性玄武岩纤维与SBS改性沥青之间粘结强度；另一方面，改性玄武岩掺入SBS改性沥青混合料中后SBS改性沥青从中空介孔二氧化硅微球的表面介孔渗入微球内部固化，进而增加SBS改性沥青与中空介孔二氧化硅微球之间结合的稳定性，从而提高玄武岩纤维对SBS改性沥青混合料的增强抗开裂性能的改善。

2.本发明利用乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂对初生态中空介孔二氧化硅微球进行表面改性处理，将乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂接枝在中空介孔二氧化硅微球表面，使中空介孔二氧化硅微球表面有机化，从而提高中空介孔二氧化硅微球与SBS改性沥青之间的界面相容性能，促进SBS改性沥青渗入中空介孔二氧化硅微球内部，进而提高SBS改性沥青与中空介孔二氧化硅微球之间的结合稳定性能。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。本发明中若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明均为本领域的常规方法。

具体实施例中所使用的SBS改性沥青：针入度(25℃)7.1mm，软化点64℃，延度(5cm/min，5℃)48cm，针入度指数0.5，溶解度(三氯乙烯)99.8，运动粘度(234℃)1.8Pa.s，淄博化工有限公司；玄武岩纤维：型号CBF13-6，单纤直径13μm，长度6mm，含水率0.1％，浙江石金玄武岩纤维有限公司；羧甲基壳聚糖：粘度10-100mpa.s，羧化度≥80％，水不溶物≤1.0％，博美生物科技有限公司。

具体实施例中集料为玄武岩，集料包括1#料、2#料、3#料和4#料，其中1#料粒径为14-18mm，2#料粒径为8-12mm，3#料粒径为5-7mm，4#料粒径为1-3mm；矿粉为粒度小于0.075mm的石灰岩。

实施例1

中空介孔二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：

按照正硅酸乙酯与乙酸乙酯的质量比1:2的比例，将正硅酸乙酯加入乙酸乙酯中搅拌均匀得到油相溶液，将十六烷基三甲基氯化铵乳化剂加入去离子水中搅拌均匀得到水相溶液，十六烷基三甲基氯化铵占去离子水的质量百分比为10％，将油相溶液缓慢滴加到水相溶液中，油相溶液与水相溶液的体积比为1:10，搅拌20min，然后置于乳化机中以16000rmp转速进行乳化10min，得到乳化液，向乳化液中加入三乙醇胺催化剂，三乙醇胺催化剂添加量为正硅酸乙酯质量的5.0％，在温度23℃下搅拌进行水解缩合反应35h，进行喷雾干燥，得到初生态中空介孔二氧化硅微球；将乙烯基三乙氧基硅烷加入乙醇与水的混合溶液中，乙烯基三乙氧基硅烷、乙醇、水的体积比为1:10:1，滴加浓度为0.5mol/L的盐酸溶液调节溶液pH至3，水浴加热至50℃，搅拌水解30min，得到水解液，将初生态中空介孔二氧化硅微球加入水解液中搅拌反应2.5h，初生态中空介孔二氧化硅微球与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:0.4，离心分离，洗涤，干燥，得到中空介孔二氧化硅微球。

改性玄武岩纤维的制备方法包括以下步骤：

将玄武岩纤维和环氧基硅烷偶联剂KH560加入去离子水中，玄武岩纤维、环氧基硅烷偶联剂KH560、去离子水的质量比为1:0.2:10，搅拌混合均匀，滴加浓度为0.5mol/L盐酸溶液调节体系pH至5，水浴加热至60℃，搅拌反应1.5h，过滤，洗涤，干燥，得到烷基化改性玄武岩纤维；将羧甲基壳聚糖加入去离子水中搅拌溶解配制成浓度为2.5wt％的羧甲基壳聚糖水溶液，将烷基化改性玄武岩纤维加入羧甲基壳聚糖水溶液中，烷基化改性玄武岩纤维与羧甲基壳聚糖的质量比为1:0.8，然后加入四氯化锡催化剂，四氯化锡催化剂添加量为羧甲基壳聚糖质量的6％，水浴加热至80℃，搅拌反应4h，然后加入中空介孔二氧化硅微球，中空介孔二氧化硅微球与烷基化改性玄武岩纤维的质量比为1:5，搅拌混合均匀，静置13h，过滤分离，洗涤，干燥，得到改性玄武岩纤维。

抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，包括按质量百分比计的下述组分：

SBS改性沥青4.3％，改性玄武岩纤维0.4％，余量为矿料；所述矿料由集料和矿粉组成，所述矿粉占矿料质量的3.0％，余量为集料；集料包括1#料、2#料、3#料和4#料，所述1#料占集料重量的43％，2#料占集料重量的28％，3#料占集料重量的18％，余量为4#料。

抗开裂玄武岩纤维沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：

将SBS改性沥青加热至175℃至熔融状态得到熔融态的SBS改性沥青，然后将矿料置于烘箱中烘干至恒重，将烘干后的矿料和改性玄武岩纤维加入熔融态的SBS改性沥青在170℃下进行搅拌混合2min，即得。

实施例2

中空介孔二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：

按照正硅酸乙酯与乙酸乙酯的质量比1:2的比例，将正硅酸乙酯加入乙酸乙酯中搅拌均匀得到油相溶液，将十六烷基三甲基氯化铵乳化剂加入去离子水中搅拌均匀得到水相溶液，十六烷基三甲基氯化铵占去离子水的质量百分比为10％，将油相溶液缓慢滴加到水相溶液中，油相溶液与水相溶液的体积比为1:10，搅拌10min，然后置于乳化机中以16000rmp转速进行乳化10min，得到乳化液，向乳化液中加入三乙醇胺催化剂，三乙醇胺催化剂添加量为正硅酸乙酯质量的5.0％，在温度22℃下搅拌进行水解缩合反应32h，进行喷雾干燥，得到初生态中空介孔二氧化硅微球；将乙烯基三乙氧基硅烷加入乙醇与水的混合溶液中，乙烯基三乙氧基硅烷、乙醇、水的体积比为1:10:1，滴加浓度为0.5mol/L的盐酸溶液调节溶液pH至5，水浴加热至40℃，搅拌水解50min，得到水解液，将初生态中空介孔二氧化硅微球加入水解液中搅拌反应1.5h，初生态中空介孔二氧化硅微球与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:0.3，离心分离，洗涤，干燥，得到中空介孔二氧化硅微球。

改性玄武岩纤维的制备方法包括以下步骤：

将玄武岩纤维和环氧基硅烷偶联剂KH560加入去离子水中，玄武岩纤维、环氧基硅烷偶联剂KH560、去离子水的质量比为1:0.2:10，搅拌混合均匀，滴加浓度为0.5mol/L盐酸溶液调节体系pH至3，水浴加热至50℃，搅拌反应1.5h，过滤，洗涤，干燥，得到烷基化改性玄武岩纤维；将羧甲基壳聚糖加入去离子水中搅拌溶解配制成浓度为2.5wt％的羧甲基壳聚糖水溶液，将烷基化改性玄武岩纤维加入羧甲基壳聚糖水溶液中，烷基化改性玄武岩纤维与羧甲基壳聚糖的质量比为1:0.6，然后加入四氯化锡催化剂，四氯化锡催化剂添加量为羧甲基壳聚糖质量的6％，水浴加热至80℃，搅拌反应3h，然后加入中空介孔二氧化硅微球，中空介孔二氧化硅微球与烷基化改性玄武岩纤维的质量比为1:5，搅拌混合均匀，静置12h，过滤分离，洗涤，干燥，得到改性玄武岩纤维。

抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，包括按质量百分比计的下述组分：

SBS改性沥青4.5％，改性玄武岩纤维0.3％，余量为矿料；所述矿料由集料和矿粉组成，所述矿粉占矿料质量的1.5％，余量为集料；集料包括1#料、2#料、3#料和4#料，所述1#料占集料重量的36％，2#料占集料重量的28％，3#料占集料重量的12％，余量为4#料。

抗开裂玄武岩纤维沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：

将SBS改性沥青加热至165℃至熔融状态得到熔融态的SBS改性沥青，然后将矿料置于烘箱中烘干至恒重，将烘干后的矿料和改性玄武岩纤维加入熔融态的SBS改性沥青在160℃下进行搅拌混合5min，即得。

实施例3

中空介孔二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：

按照正硅酸乙酯与乙酸乙酯的质量比1:2的比例，将正硅酸乙酯加入乙酸乙酯中搅拌均匀得到油相溶液，将十六烷基三甲基氯化铵乳化剂加入去离子水中搅拌均匀得到水相溶液，十六烷基三甲基氯化铵占去离子水的质量百分比为10％，将油相溶液缓慢滴加到水相溶液中，油相溶液与水相溶液的体积比为1:10，搅拌15min，然后置于乳化机中以16000rmp转速进行乳化10min，得到乳化液，向乳化液中加入三乙醇胺催化剂，三乙醇胺催化剂添加量为正硅酸乙酯质量的5.0％，在温度25℃下搅拌进行水解缩合反应40h，进行喷雾干燥，得到初生态中空介孔二氧化硅微球；将乙烯基三乙氧基硅烷加入乙醇与水的混合溶液中，乙烯基三乙氧基硅烷、乙醇、水的体积比为1:10:1，滴加浓度为0.5mol/L的盐酸溶液调节溶液pH至4，水浴加热至45℃，搅拌水解40min，得到水解液，将初生态中空介孔二氧化硅微球加入水解液中搅拌反应3h，初生态中空介孔二氧化硅微球与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:0.5，离心分离，洗涤，干燥，得到中空介孔二氧化硅微球。

改性玄武岩纤维的制备方法包括以下步骤：

将玄武岩纤维和环氧基硅烷偶联剂KH560加入去离子水中，玄武岩纤维、环氧基硅烷偶联剂KH560、去离子水的质量比为1:0.2:10，搅拌混合均匀，滴加浓度为0.5mol/L盐酸溶液调节体系pH至4，水浴加热至55℃，搅拌反应2h，过滤，洗涤，干燥，得到烷基化改性玄武岩纤维；将羧甲基壳聚糖加入去离子水中搅拌溶解配制成浓度为2.5wt％的羧甲基壳聚糖水溶液，将烷基化改性玄武岩纤维加入羧甲基壳聚糖水溶液中，烷基化改性玄武岩纤维与羧甲基壳聚糖的质量比为1:1，然后加入四氯化锡催化剂，四氯化锡催化剂添加量为羧甲基壳聚糖质量的6％，水浴加热至85℃，搅拌反应5h，然后加入中空介孔二氧化硅微球，中空介孔二氧化硅微球与烷基化改性玄武岩纤维的质量比为1:5，搅拌混合均匀，静置15h，过滤分离，洗涤，干燥，得到改性玄武岩纤维。

抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，包括按质量百分比计的下述组分：

SBS改性沥青4.2％，改性玄武岩纤维0.43％，余量为矿料；所述矿料由集料和矿粉组成，所述矿粉占矿料质量的2.0％，余量为集料；集料包括1#料、2#料、3#料和4#料，所述1#料占集料重量的45％，2#料占集料重量的30％，3#料占集料重量的20％，余量为4#料。

抗开裂玄武岩纤维沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：

将SBS改性沥青加热至170℃至熔融状态得到熔融态的SBS改性沥青，然后将矿料置于烘箱中烘干至恒重，将烘干后的矿料和改性玄武岩纤维加入熔融态的SBS改性沥青在165℃下进行搅拌混合3min，即得。

实施例4

中空介孔二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：

按照正硅酸乙酯与乙酸乙酯的质量比1:2的比例，将正硅酸乙酯加入乙酸乙酯中搅拌均匀得到油相溶液，将十六烷基三甲基氯化铵乳化剂加入去离子水中搅拌均匀得到水相溶液，十六烷基三甲基氯化铵占去离子水的质量百分比为10％，将油相溶液缓慢滴加到水相溶液中，油相溶液与水相溶液的体积比为1:10，搅拌15min，然后置于乳化机中以16000rmp转速进行乳化10min，得到乳化液，向乳化液中加入三乙醇胺催化剂，三乙醇胺催化剂添加量为正硅酸乙酯质量的5.0％，在温度20℃下搅拌进行水解缩合反应30h，进行喷雾干燥，得到初生态中空介孔二氧化硅微球；将乙烯基三乙氧基硅烷加入乙醇与水的混合溶液中，乙烯基三乙氧基硅烷、乙醇、水的体积比为1:10:1，滴加浓度为0.5mol/L的盐酸溶液调节溶液pH至4，水浴加热至45℃，搅拌水解40min，得到水解液，将初生态中空介孔二氧化硅微球加入水解液中搅拌反应1h，初生态中空介孔二氧化硅微球与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:0.2，离心分离，洗涤，干燥，得到中空介孔二氧化硅微球。

改性玄武岩纤维的制备方法包括以下步骤：

将玄武岩纤维和环氧基硅烷偶联剂KH560加入去离子水中，玄武岩纤维、环氧基硅烷偶联剂KH560、去离子水的质量比为1:0.2:10，搅拌混合均匀，滴加浓度为0.5mol/L盐酸溶液调节体系pH至4，水浴加热至55℃，搅拌反应1h，过滤，洗涤，干燥，得到烷基化改性玄武岩纤维；将羧甲基壳聚糖加入去离子水中搅拌溶解配制成浓度为2.5wt％的羧甲基壳聚糖水溶液，将烷基化改性玄武岩纤维加入羧甲基壳聚糖水溶液中，烷基化改性玄武岩纤维与羧甲基壳聚糖的质量比为1:0.5，然后加入四氯化锡催化剂，四氯化锡催化剂添加量为羧甲基壳聚糖质量的6％，水浴加热至75℃，搅拌反应2h，然后加入中空介孔二氧化硅微球，中空介孔二氧化硅微球与烷基化改性玄武岩纤维的质量比为1:5，搅拌混合均匀，静置10h，过滤分离，洗涤，干燥，得到改性玄武岩纤维。

抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，包括按质量百分比计的下述组分：

SBS改性沥青4.2％，改性玄武岩纤维0.43％，余量为矿料；所述矿料由集料和矿粉组成，所述矿粉占矿料质量的2.0％，余量为集料；集料包括1#料、2#料、3#料和4#料，所述1#料占集料重量的35％，2#料占集料重量的25％，3#料占集料重量的10％，余量为4#料。

抗开裂玄武岩纤维沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：

将SBS改性沥青加热至170℃至熔融状态得到熔融态的SBS改性沥青，然后将矿料置于烘箱中烘干至恒重，将烘干后的矿料和改性玄武岩纤维加入熔融态的SBS改性沥青在165℃下进行搅拌混合3min，即得。

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于玄武岩纤维未经过改性处理。

对比例2

对比例2与实施例1的区别在于中空介孔二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：

按照正硅酸乙酯与乙酸乙酯的质量比1:2的比例，将正硅酸乙酯加入乙酸乙酯中搅拌均匀得到油相溶液，将十六烷基三甲基氯化铵乳化剂加入去离子水中搅拌均匀得到水相溶液，十六烷基三甲基氯化铵占去离子水的质量百分比为10％，将油相溶液缓慢滴加到水相溶液中，油相溶液与水相溶液的体积比为1:10，搅拌20min，然后置于乳化机中以16000rmp转速进行乳化10min，得到乳化液，向乳化液中加入三乙醇胺催化剂，三乙醇胺催化剂添加量为正硅酸乙酯质量的5.0％，在温度23℃下搅拌进行水解缩合反应35h，进行喷雾干燥，得到中空介孔二氧化硅微球。

性能检测：

玄武岩纤维与SBS改性沥青混合料界面粘结力测定：

将SBS改性沥青4.3％和矿料95.7％相混合均匀后加热至170℃至熔融状态得到沥青基料，然后向沥青模具中倒入熔融态的沥青基料，先向试模中浇入一半的沥青基料，将玄武岩纤维缓慢穿入试模两端的缝隙中，轻放于沥青材料的上表面保持水平，并在两端施以细微拉力拉直纤维，然后将另一半沥青材料从试模的一端至另一端缓慢浇注，使试样略高出试样，静置试样，冷却使室温，用热刮刀刮除表面凸出的沥青材料，玄武岩纤维分别埋置段和外置段，剪去测试试件边缘处非拉伸端的纤维，将待测试样置于固定桩上该固定于试验环境仓内，通过控制面板调节夹具的位置，使夹具夹持端归于零位置，然后将试样一端的自由段玄武岩纤维穿过加载装置小孔，与夹具相连；盖上有机玻璃盖，接通电源启动试验机，打开温度控制器，至装置被达到试验温度恒温保持1h，开始拉拔试验，使连接玄武岩纤维的夹具随拉拔试验机以10mm/min的恒定速率向右移动，对玄武岩纤维施加拉力，直至玄武岩纤维完全拔出，停止试验，读取数据采集系输出的拉力与对应的位移数据变化值，记录纤维埋深4mm、8mm和16mm玄武岩纤维的最大荷载(N)，玄武岩纤维的最大负荷越大，玄武岩纤维与沥青的粘结强度越高，依次表征玄武岩纤维与SBS改性沥青混合料界面粘结力。

2.SBS改性沥青混合料抗开裂性能测试：

在玻璃板上成型厚度均匀的玄武岩纤维沥青混合料板状试样，试件尺寸为15cm×12cm，试验前将试件分别在-10℃和-20℃下保温3h后，在低温环境箱内进行拉伸试验，MTS试验机拉伸速度为10mm/min，当拉力衰减为极限拉力的50％时，停止试验，试验全程采集试件的受力和变形。通过拉伸试验测试玄武岩纤维沥青混合料的极限拉力，以此表征玄武岩沥青混合料在不同低温环境下的抗裂变性能，玄武岩纤维沥青混合料的拉伸断裂能的计算方法如下：

其中，W表示拉伸断裂能J；F表示试件所受的拉力N；a表示试件变形量m；a₀表示极限拉力对应的试件变形量m。

由上述测试结果表明实施例1-4制备得到的沥青混合料的拉伸断裂能以及玄武岩纤维与沥青基料之间的界面粘结均优于对比例1，证明本发明对玄武岩纤维进行改性，能够明显提高玄武岩纤维对沥青混合料抗开裂性能的改善。实施例1-4制备得到的沥青混合料的拉伸断裂能以及玄武岩纤维与沥青基料之间的界面粘结均优于对比例2，证明利用乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂对初生态中空介孔二氧化硅微球进行表面改性处理，将乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂接枝在中空介孔二氧化硅微球表面，使中空介孔二氧化硅微球表面有机化，能够提高中空介孔二氧化硅微球与SBS改性沥青之间的界面相容性能，促进SBS改性沥青渗入中空介孔二氧化硅微球内部，进而提高SBS改性沥青与中空介孔二氧化硅微球之间的粘结强度。

以上所述仅是本发明优选实施方式，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改性，这些改进也应当视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，其特征在于，包括按质量百分比计的下述组分：

SBS改性沥青4.2-4.6%，改性玄武岩纤维0.26-0.43%，余量为矿料；

所述矿料由集料和矿粉组成，所述矿粉占矿料质量的1.5-3.0%。

2.根据权利要求1所述的一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，其特征在于，所述集料为玄武岩；所述集料包括1 #料、2 #料、3 #料和4 #料，其中1 #料粒径为14-18mm，2 #料粒径为8-12mm，3 #料粒径为5-7mm，4 #料粒径为1-3mm。

3.根据权利要求2所述的一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，其特征在于，所述1 #料占集料重量的35-45%，2 #料占集料重量的25-30%，3 #料占集料重量的10-20%，余量为4 #料。

4.根据权利要求1所述的一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，其特征在于，所述矿粉为粒度小于0.075mm的石灰岩。

5.根据权利要求1所述的一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，其特征在于，所述改性玄武岩纤维的制备方法包括以下步骤：

将玄武岩纤维和环氧基硅烷偶联剂加入去离子水中，搅拌混合均匀，滴加盐酸溶液调节体系pH至3-5，水浴加热至50-60℃，搅拌反应1-2h，过滤，洗涤，干燥，得到烷基化改性玄武岩纤维；将烷基化改性玄武岩纤维加入羧甲基壳聚糖水溶液中，然后加入四氯化锡催化剂，水浴加热至75-85℃，搅拌反应2-5h，然后加入中空介孔二氧化硅微球，搅拌混合均匀，静置10-15h，过滤分离，洗涤，干燥，得到改性玄武岩纤维。

6.根据权利要求5所述的一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，其特征在于，所述烷基化改性玄武岩纤维与羧甲基壳聚糖的质量比为1:0.5-1。

7.根据权利要求5所述的一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，其特征在于，所述中空介孔二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：

将正硅酸乙酯加入乙酸乙酯中搅拌均匀得到油相溶液，将十六烷基三甲基氯化铵乳化剂加入去离子水中搅拌均匀得到水相溶液，将油相溶液缓慢滴加到水相溶液中，搅拌10-20min，然后置于乳化机中进行乳化，得到乳化液，向乳化液中加入三乙醇胺催化剂，在温度20-25℃下搅拌进行水解缩合反应30-40h，进行喷雾干燥，得到初生态中空介孔二氧化硅微球；将乙烯基三乙氧基硅烷加入乙醇与水的混合溶液中，滴加盐酸溶液调节溶液pH至3-5，水浴加热至40-50℃，搅拌水解30-50min，得到水解液，将初生态中空介孔二氧化硅微球加入水解液中搅拌反应1-3h，离心分离，洗涤，干燥，得到中空介孔二氧化硅微球。

8.根据权利要求7所述的一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，其特征在于，所述油相溶液与水相溶液的体积比为1:10。

9.根据权利要求7所述的一种抗开裂玄武岩纤维沥青混合料，其特征在于，所述初生态中空介孔二氧化硅微球与乙烯基三乙氧基硅烷的质量比为1:0.2-0.5。

10.一种如权利要求1-9任一权利要求所述的抗开裂玄武岩纤维沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将SBS改性沥青加热至165-175℃至熔融状态得到熔融态的SBS改性沥青，然后将矿料置于烘箱中烘干至恒重，将烘干后的矿料和改性玄武岩纤维加入熔融态的SBS改性沥青在160-170℃下进行搅拌混合2-5min，即得。