一种多功能透水沥青混合料及其制备方法

摘要

本发明公开一种多功能透水沥青混合料及其制备方法，包括如下质量份的各组分，100份矿料，4~6份改性沥青和0.1~0.5份纤维稳定剂；矿料由粗集料、细集料、渗滤材料和矿粉构成；改性沥青由100份基质沥青，4~8份SBS，8~12份废胶粉，0.4~0.9份MWCNT和2~5份增粘剂组成；纤维稳定剂为木质素纤维、矿物纤维或聚酯纤维其中的一种本发明提出的多功能透水沥青混合料，其中矿料含有渗滤材料，渗滤材料采用火山岩、活性炭、陶粒、沸石或蟹壳‑文蛤壳粉等成本低廉、容易获得的材料，不仅能实现对雨水径流污染的有效控制，达到充分利用雨水资源，补给地下水资源的目的，还能有效地降低制备成本，使用的改性沥青采用MWCNT和SBS复合，可以使沥青的抗剪切变形能力得到显著提升。

权利要求

1.一种多功能透水沥青混合料，其特征在于：包括如下质量份的各组分，

100份矿料，4 6份改性沥青和0.1 0.5份纤维稳定剂；

~ ~

所述矿料由粗集料、细集料、渗滤材料和矿粉构成；

所述改性沥青由100份基质沥青，4 8份SBS，8 12份废胶粉，0.4 0.9份MWCNT和2 5份增~ ~ ~ ~粘剂制备而成；

所述纤维稳定剂为木质素纤维、矿物纤维或聚酯纤维其中的一种或两种及以上的混合物，所述改性沥青采用如下方法制备，将基质沥青加热到180℃，加入1% 3%的SBS和1% 3%增~ ~粘剂，先搅拌30min，然后在190℃下以6000rpm剪切1h，160℃发育1h，加入MWCNT0.1% 0.3%，~在160℃下以5000rpm剪切30min，160℃发育1h，得到改性沥青。

2.根据权利要求1所述的多功能透水沥青混合料，其特征在于：所述的渗滤材料为火山岩、活性炭、陶粒、沸石或蟹壳-文蛤壳粉其中一种或两种及以上的混合物。

3.根据权利要求2所述的多功能透水沥青混合料，其特征在于：所述渗滤材料的粒度为

0 4.75mm。

~

4.根据权利要求1所述的多功能透水沥青混合料，其特征在于：所述SBS为星型，S/B为

35/65，分子量为25万 35万。

~

5.根据权利要求1所述的多功能透水沥青混合料，其特征在于：所述废胶粉粒度为30~

50目，由天然橡胶的橡胶屑和废旧轮胎生产的废胶粉组合而成。

6.根据权利要求1所述的多功能透水沥青混合料，其特征在于：所述MWCNT直径为25~

35nm，长度为5 15μm，比表面积为100 120m2/g。

~ ~

7.根据权利要求1所述的多功能透水沥青混合料，其特征在于：所述增粘剂为萜烯树脂、辛基酚醛增粘树脂或改性间苯二酚树脂其中的任意一种。

说明书

一种多功能透水沥青混合料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种道路交通用路面材料，尤其涉及一种多功能透水沥青混合料及其制备方法。

背景技术

[0002] 我国在城镇化快速发展过程中存在开发强度高、硬质铺装多等问题，目前已建成的沥青路面中90％以上按密实级配原理设计而成，属设计空隙率较小的密集配沥青混凝土路面。这种路面结构具有密实、不容易透水的特点，且强度较高，水稳定性能、低温抗裂性能、耐久性能都比较好，但高温稳定性能较差、噪音大，并且密集配沥青混凝土作为抗滑表层，路面积水来不及排走，易引起水雾、眩光，汽车高速行驶易出现水漂，严重影响路面抗滑性能和行车安全。另一方面，城市70％以上区域被硬化构筑物(建筑物、城市道路、广场等)覆盖，大大增加了污染物的来源，进一步加重了雨水径流污染的程度。研究表明，城市地表径流是仅次于城市生活污水与工业废水的城市水环境污染源。

[0003] 透水性沥青路面或多孔沥青路面，指压实后空隙率15％～25％左右、能够在混合料内部形成排水通道的新型沥青混凝土面层，其实质为单一粒径碎石按照嵌挤机理形成骨架-空隙结构的开级配沥青混合料，采用大空隙沥青混合料作表层，将降雨透入到排水功能层，并通过层内将雨水横向排出，从而消除了带来诸多行车不利作用的路表水膜，显著提高雨天行车的安全性、舒适性。

[0004] 然而，目前我国透水沥青混合料采用的高粘沥青往往依靠进口日本TPS高粘沥青或TPS高粘改性剂，造价昂贵。我国许多专家学者也对高粘沥青进行了深入研究，虽然这些技术可使沥青60℃粘度达到20000Pa.s以上，但是采用的沥青改性剂或沥青改性方法，未能充分解决改性沥青低温稳定性差的问题。另外，尚未见渗滤材料成功应用于透水沥青混合料中用以净化污染水质的报道。

[0005] 有鉴于上述现有的透水沥青材料存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种多功能透水沥青混合料及其制备方法，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

[0006] 本发明的主要目的在于，克服现有的透水沥青材料存在的缺陷，而提供一种多功能透水沥青混合料及其制备方法，具有排水、净水、降噪功能的改性沥青混合料，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。

[0007] 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的多功能透水沥青混合料，包括如下质量份的各组分，

[0008] 100份矿料，4～6份改性沥青和0.1～0.5份纤维稳定剂；

[0009] 所述矿料由粗集料、细集料、渗滤材料和矿粉构成；

[0010] 所述改性沥青由100份基质沥青，4～8份SBS，8～12份废胶粉，0.4～0.9份MWCNT和2～5份增粘剂制备而成；

[0011] 所述纤维稳定剂为木质素纤维、矿物纤维或聚酯纤维其中的一种或两种及以上的混合物。

[0012] 更进一步的，前述的多功能透水沥青混合料，所述的渗滤材料为火山岩、活性炭、陶粒、沸石或蟹壳-文蛤壳粉其中一种或两种及以上的混合物。选择以上几种材料，而不去选用黑土、江沙、亚砂土或草甸土，是考虑到混合料的强度和耐久性，所选用的渗滤材料具有一定的颗粒性和坚固性。

[0013] 更进一步的，前述的多功能透水沥青混合料，所述渗滤材料的粒度为0～4.75mm。大空隙的沥青混合料骨架结构主要由4.75mm以上粒径的粗集料组成，细集料4.75mm以下起填充作用，虽然渗滤材料有一定的坚固性，但还是比不上玄武岩等粗集料结实，为了混合料的强度，本发明仅采用0～4.75mm。

[0014] 更进一步的，前述的多功能透水沥青混合料，所述SBS为星型，S/B为35/65，分子量为25万～35万。线形SBS相对分子量低，溶解性好，粘度小，内聚强度较低。星型SBS相对分子量高，内聚强度大，物理交联密度大，耐热性和弹性模量比线形SBS高。

[0015] 更进一步的，前述的多功能透水沥青混合料，所述废胶粉粒度为30～50目，由天然橡胶的橡胶屑和废旧轮胎生产的废胶粉组合而成，它与更细的橡胶粉一样都能剪切，价格更便宜。

[0016] 更进一步的，前述的多功能透水沥青混合料，所述MWCNT直径为25～35nm，长度为5～15μm，比表面积为100～120m2/g。MWCNT在沥青中的分布呈多向性，这样就在沥青中错综交织形成网状分布，发挥了网络填充的作用，加之其比表面积和长径比都很大，使其具有良好的吸附作用，并且在长度方向上与沥青的粘结面积大，其单位面积上的内摩擦力就大大提高，从宏观表现成粘度大。

[0017] 更进一步的，前述的多功能透水沥青混合料，所述增粘剂为萜烯树脂、辛基酚醛增粘树脂或改性间苯二酚树脂其中的任意一种，在SBS系热熔胶体的相容性较好。

[0018] 制备前述的多功能透水沥青混合料，所述改性沥青采用如下方法制备，将基质沥青加热到180℃，加入占基质沥青1％～3％的SBS和1％～3％增粘剂，废胶粉加8％～10％先搅拌30min，然后在190℃下以6000rpm剪切1h，160℃发育1h，加入MWCNT0.1％～0.3％，在160℃下以5000rpm剪切30min，160℃发育1h，得到改性沥青。按照JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中OGFC沥青混合料制备方法进行多功能沥青混合料的制备即可。

[0019] 借由上述技术方案，本发明的多功能透水沥青混合料及其制备方法至少具有下列优点：

[0020] 1.本发明提出的多功能透水沥青混合料，其中矿料含有渗滤材料，渗滤材料采用火山岩、活性炭、陶粒、沸石或蟹壳-文蛤壳粉等成本低廉、容易获得的材料，不仅能实现对雨水径流污染的有效控制，达到充分利用雨水资源，补给地下水资源的目的，还能有效地降低制备成本。

[0021] 2.制备多功能透水沥青混合料使用的改性沥青采用MWCNT和SBS复合，可以使沥青的抗剪切变形能力得到显著提升，进而增加排水沥青混合料的结构耐久性，即低温稳定性；这是因为MWCNT与沥青界面结合较好，其单位面积上的内摩擦力就大大提高，从其粘度的定义出发，其抗剪切的能力随着内摩擦力的增大而大幅度增加，进而宏观表现出较好的抗剪切能力。从微观角度讲，网络间的相互作用约束了沥青相之间的移动，限制了沥青胶体结构的流动性，使其很难产生相对位移，抵抗外力的能力大大增强，进而宏观上表现为其粘度和抗高温变形能力的提高。采用自制的改性沥青能够显著的降低多功能透水沥青混合料的制备成本。

[0022] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式

[0023] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,对依据本发明提出的多功能透水沥青混合料及其制备方法其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

[0024] 实施例1

[0025] 制备改性沥青：

[0026] 将成品70#基质沥青加热到180℃，加入2％的SBS和2％增粘剂萜烯树脂，8％废胶粉，先搅拌30min，然后在190℃下以6000rpm剪切1h，160℃发育1h，加入MWCNT0.2％，在160℃下以5000rpm剪切30min，160℃发育1h，得到改性沥青。

[0027] 制备多功能透水沥青混合料：

[0028] (1)级配如下，油石比为4.8％，渗滤材料等体积取代50％细集料。

[0029]

[0030]

[0031] (2)制备工艺

[0032]矿料加热温度 190～200℃
沥青加热温度 180℃
沥青混合料拌和温度 185-190℃
击实成型温度 170℃

[0033] 实施例2：

[0034] 制备改性沥青：

[0035] 将成品70#基质沥青加热到180℃，加入3％的SBS和1.5％增粘剂萜烯树脂，8％废胶粉，先搅拌30min,然后在190℃下以6000rpm剪切1h，160℃发育1h，加入MWCNT0.3％，在160℃下以5000rpm剪切30min，160℃发育1h，得到改性沥青。

[0036] 制备多功能透水沥青混合料：

[0037] (1)级配如下，油石比为4.8％，渗滤材料等体积取代30％细集料。

[0038]

[0039] (2)制备工艺

[0040] 矿料加热温度 190～200℃沥青加热温度 180℃
沥青混合料拌和温度 185-190℃
击实成型温度 170℃

[0041] 实施例3：

[0042] 制备改性沥青：

[0043] 将成品70#基质沥青加热到180℃，加入3％的SBS和2％增粘剂萜烯树脂，8％废胶粉，先搅拌30min,然后在190℃下以6000rpm剪切1h，160℃发育1h，加入MWCNT0.2％，在160℃下以5000rpm剪切30min，160℃发育1h，得到改性沥青。

[0044] 制备多功能透水沥青混合料：

[0045] (1)级配如下，油石比为4.8％，渗滤材料等体积取代10％细集料。

[0046]

[0047] (2)制备工艺

[0048] 矿料加热温度 190～200℃沥青加热温度 180℃
沥青混合料拌和温度 185-190℃
击实成型温度 170℃

[0049] 对比例：

[0050] 采用日本TPS高粘沥青，制备透水沥青混合料：

[0051] (1)级配如下，油石比为4.8％，不添加渗滤材料。

[0052]

[0053] (2)制备工艺

[0054] 矿料加热温度 190～200℃沥青加热温度 180℃
沥青混合料拌和温度 185-190℃
击实成型温度 170℃

[0055] 对实施例1～3中各材料的性能进行测试，结果如下表所示：

[0056]

[0057]

[0058] 从上表中可以看出，应用实施例1～3制备的多功能透水沥青混合料其各项技术指标均满足技术要求，且对SS、COD的吸附率比未添加渗滤材料的沥青混合料有明显提升，可起到净水作用。

[0059] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，

[0060] 但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。