[發明專利]基于界面改性灌注式有機-無機復合路面材料的制備方法

有效

• 申請號: 200910272815.4
• 申請日: 2009-11-19
• 公開（公告）號: CN101700968A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發明（設計）人: 丁慶軍;胡曙光;孫政;黃紹龍;沈凡;李潛;葉家軍
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B26/26
• 分類號: C04B26/26;C04B28/00;C04B28/04;C04B24/40;C04B14/06;C04B18/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明涉及一種路面材料的制備方法。

技術背景

半柔性瀝青路面材料屬于密實-骨架嵌擠型結構，其高溫穩定性能大大優于普通瀝青混凝土路面，又由于其以具有一定柔性的瀝青混凝土作為骨架結構，其低溫抗裂性能也優于普通水泥混凝土，同時具備瀝青路面和水泥路面的優點，且屏蔽了兩者的缺點。這種新型的復合路面材料能夠解決瀝青混凝土路面的車轍、水損壞以及水泥混凝土路面的斷板、脫空和唧泥等病害。

通常所說的半柔性路面，根據其施工工藝和材料可以分為三種類型：水泥灌漿瀝青混凝土、水泥瀝青混凝土和乳化瀝青水泥混凝土。由于水泥灌漿瀝青混凝土工藝相對簡單，因此應用廣泛。但是從目前應用的情況來看，該種路面結構在實際工程應用中存在路面容易開裂、抗疲勞能力差等問題。出現這樣的問題的主要原因在于半柔性路面材料是一種有機和無機相結合的復合材料。根據表面能效應理論可知瀝青和水泥的極性相差很遠，因此難以在兩者界面形成良好的粘接和過渡層，只是在粘接的界面形成物理交聯。根據浸潤理論可知液體粘度越低，浸潤時間越短，浸潤速度越快，普通的灌漿法制備的半柔性路面材料在形成瀝青-水泥界面的時候，瀝青處于常溫狀態，粘度很大，浸潤時間長，難以達到好的效果。目前來說，由于普通瀝青制備的基體瀝青混合料結構松散，內聚力不夠，可以用高粘度改性瀝青來改善，但是高粘度改性瀝青粘度大，更難浸潤，可以一定程度上改善干縮開裂，但是對于抗疲勞能力差的問題始終不能很好的解決。根據復合材料界面效應，相互交接的界面處能量高，并且是應力集中的地方，因此，界面是疲勞破壞和開裂的根本原因。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于界面改性灌注式有機-無機復合路面材料的制備方法，該方法制備的路面材料具有抗疲勞性能和抗裂性能好的特點。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：基于界面改性灌注式有機-無機復合路面材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟：

1)界面改性劑的制備：

①按質量比為硅烷偶聯劑∶溶劑∶催化劑∶穩定劑：＝100∶18～32∶10～40∶2～8，選取硅烷偶聯劑、溶劑、催化劑和穩定劑，備用；

所述的溶劑為下述四種之一：

a)按質量百分數為：乙醇85％～95％、水5％～15％，選取乙醇和水，將乙醇與水混合，得到溶劑；

b)按質量百分數為：乙醇85％～95％、水5％～15％，選取乙醇和水，將乙醇與水混合，得到醇-水溶液；醇-水溶液中加入非離子表面活性劑，非離子表面活性劑的加入量為醇-水溶液質量的0.1％，得到溶劑；

c)乙醇；

d)異丙醇；

所述的催化劑為水楊酸鑭、硬脂酸鈰或三堿硫酸鉛催化劑；

所述的穩定劑為乙烯基類穩定劑、丙烯?；惙€定劑或氨基類穩定劑；

②裝有溶劑的容器中加入催化劑，用醋酸調節pH為5.5～6.5，得到乳液；然后將調節好的乳液在-10℃～10℃恒溫箱中靜置6h～8h，再將靜置后的裝有乳液的容器放置在-10℃～10℃的恒溫水浴中，接著邊攪拌邊加入硅烷偶聯劑，最后在加入穩定劑，持續低速攪拌5～15min(所述低速攪拌為攪拌轉速300-500轉/分鐘)，使其充分完成水解縮合反應，即得界面改性劑；(注：配置好的界面改性劑應置于棕色容器中常溫保存)

2)基于界面改性灌注式有機-無機復合路面材料的制備：

①基體瀝青混合料的制備：按質量比為粗集料∶細集料∶填料∶瀝青＝100∶0～6∶4～8∶2～10，選取粗集料、細集料、填料和瀝青，備用；將粗集料和細集料在攪拌鍋中攪拌30～60s，添加瀝青再攪拌60～90s，最后加入填料拌和60～90s，其中粗集料、細集料與填料加熱至150～190℃，瀝青加熱溫度150～170℃，攪拌鍋設定溫度160～180℃，得基體瀝青混合料；(注：基體瀝青混合料的空隙率指標：空隙率24％～35％，連通空隙率18％～28％)

②界面改性水泥砂漿的制備：按照質量比為水泥∶粉煤灰∶水∶砂子∶外加劑∶界面改性劑＝100∶6～15∶40～60∶20～40∶5～13∶0.4～0.9，選取水泥、粉煤灰、水、砂子、外加劑和界面改性劑，外加劑為膨脹劑和減水劑，膨脹劑與減水劑質量比為2～3.5∶1，備用；先將水泥、粉煤灰、砂子和膨脹劑在攪拌鍋里攪拌3min～5min，添加界面改性劑繼續攪拌3min～5min，最后添加水和減水劑攪拌3min～5min，得到界面改性水泥砂漿；(注：界面改性水泥砂漿的指標要求：流動度10～14s，28d抗折強度大于6.0MPa，28d抗壓強度15～50MPa)