本發(fā)明屬于路基路面設(shè)計(jì)，具體涉及一種功能性半柔性路面材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、半柔性路面是在大空隙瀝青混合料中灌注具有高流態(tài)的水泥基灌漿料而固化形成的一種復(fù)合路面材料，兼具剛性水泥砂漿與柔性瀝青混合料的特點(diǎn)。高流態(tài)的水泥基灌漿材料填充在瀝青混合料內(nèi)部的空隙中，與瀝青混合料相互嵌合，形成雙骨架結(jié)構(gòu)，極大提高了高溫條件下瀝青混合料的變形能力，兼具有瀝青路面柔性好、抗裂能力強(qiáng)、無(wú)接縫和水泥混凝土路面剛性大、承載能力強(qiáng)、抗車轍性能好的優(yōu)點(diǎn)。

2、。預(yù)防冬季道路積雪結(jié)冰，提高冰雪天氣道路的通行能力和安全性成為了冬季道路養(yǎng)護(hù)部門的首要工作。

3、由于半柔性路面灌注水泥基灌漿材料后，表面構(gòu)造深度受到一定的影響，由普通路面細(xì)而多的構(gòu)造表觀變成粗而深的構(gòu)造表觀。因此，在積雪天氣容易產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，威脅行車安全。另外，半柔性路面材料中瀝青混合料集料顆粒粗，集料表面瀝青膜較薄，在運(yùn)輸過程中極易發(fā)生熱氧老化，從而嚴(yán)重影響半柔性路面材料的路用性能。并且，半柔性路面由于具有優(yōu)異的抗車轍性能，常被用于紫外光較強(qiáng)的地區(qū)，瀝青內(nèi)部的光氧老化導(dǎo)致其易發(fā)生集料脫粘、掉粒，從而喪失表面功能。

4、基于此，有必要開發(fā)一種功能性半柔性路面材料，以擴(kuò)大其使用領(lǐng)域，延長(zhǎng)其服役壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、解決的技術(shù)問題：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種功能性半柔性路面材料及其制備方法和應(yīng)用，解決了現(xiàn)有技術(shù)中半柔性路面冬季抗滑性能差、夏季紫外光老化、運(yùn)輸過程中熱氧老化的問題。

2、技術(shù)方案：一種功能性半柔性路面材料，包括瀝青、專用灌漿料、抗老化界面劑、融雪顆粒和骨料，其中，專用灌漿料按質(zhì)量份計(jì)，包括30~90份水泥、5~30份粉煤灰、10~40份硅灰、1~5份減水劑、1~4份早強(qiáng)劑和1~6份緩凝劑；抗老化界面劑為負(fù)載改性劑的層狀硅酸鹽或多層石墨烯，用量為瀝青質(zhì)量的2~10%；融雪顆粒為負(fù)載有融雪劑的多孔材料，用量為專用灌漿料質(zhì)量的1~5%。

3、優(yōu)選的，所述瀝青選自高粘瀝青、膠粉瀝青、sbs瀝青和基質(zhì)瀝青中的一種或幾種組合。

4、優(yōu)選的，所述改性劑為紫外光吸收劑，所述紫外光吸收劑為有機(jī)二氧化鈦、二苯甲酮、苯并三唑、三嗪、受阻胺中的一種或多種組合。

5、優(yōu)選的，所述融雪劑選自氯鹽、有機(jī)酸鹽中的一種或幾種組合。

6、優(yōu)選的，所述多孔材料為沸石、多孔陶粒、多孔二氧化硅、殼聚糖基多孔材料、活性炭、多孔金屬氧化物、生物基多孔材料、金屬框架材料中的一種或多種組合。

7、優(yōu)選的，所述層狀硅酸鹽粒度為100~300目，多層石墨烯層數(shù)為6~15層，多孔材料粒度為40~200目。

8、優(yōu)選的，所述骨料為玄武巖、石灰?guī)r或輝綠巖。

9、上述功能性半柔性路面材料的制備方法，包括步驟如下：

10、s1.將層狀硅酸鹽或多層石墨烯分散于去離子水中形成分散液，向分散液中加入改性劑，在超聲條件下處理30~60min，再通過離心、洗滌、干燥得到抗老化界面劑；

11、s2.將多孔材料浸泡在融雪劑溶液中12~24h，再通過洗滌、干燥得到融雪顆粒；

12、s3.將瀝青加熱至150~190℃，再加入抗老化界面劑，300~4000rpm攪拌30~120min，得到改性瀝青；

13、s4.將水泥、粉煤灰、硅灰、減水劑、早強(qiáng)劑和緩凝劑攪拌5~30min得到專用灌漿料，再加入融雪顆粒，繼續(xù)攪拌10~20min；

14、s5.用骨料以一定級(jí)配與改性瀝青制備成瀝青混合料，將添加有融雪顆粒的專用灌漿料與水混合得到液態(tài)灌漿料，灌注到瀝青混合料中，固化后即為所述半柔性路面材料。

15、優(yōu)選的，所述抗老化界面劑在瀝青加熱至160~190℃時(shí)，以霧化噴射的方式摻入。這種方式強(qiáng)化了抗老化界面劑與瀝青的相互作用，顯著提升材料的抗老化性能。

16、優(yōu)選的，所述融雪顆粒通過高速分散工藝加入專用灌漿料，確保融雪顆粒均勻分布于材料體系中，有效提高了融雪效率和路面材料整體性能。

17、上述功能性半柔性路面材料在高寒高海拔地區(qū)路面的應(yīng)用，可有效適應(yīng)于高寒高海拔地區(qū)晝夜溫差大、氣候干燥且紫外線輻射強(qiáng)的特點(diǎn)。

18、有益效果：本發(fā)明通過對(duì)材料進(jìn)行功能性改善，多種功效協(xié)同作用，達(dá)到顯著的技術(shù)效果，為材料增加了功能性，極大地?cái)U(kuò)大了應(yīng)用區(qū)域，具有較好的實(shí)用性，滿足普通材料無(wú)法實(shí)現(xiàn)的極端應(yīng)用領(lǐng)域性能要求。

19、抗老化界面劑通過層狀硅酸鹽材料或多層石墨烯材料增加界面氧氣的通過路徑，延緩老化發(fā)生歷程。此外，層狀體系能負(fù)載紫外光吸收劑，在瀝青表面形成抗光氧老化的保護(hù)層，從而起到抵抗熱氧老化和光氧老化的效果。

20、采用霧化噴射法加入到瀝青中，使抗老化界面劑在瀝青中分散更均勻，作用位點(diǎn)達(dá)到了數(shù)量級(jí)增長(zhǎng)，有效阻斷了氧氣在瀝青內(nèi)部的傳播。另外，有效分散還能防止抗老化界面劑因團(tuán)聚而失去尺寸效應(yīng)，降低作用效果；同時(shí)均勻性也保證了水泥-瀝青界面接觸力分布合理，粘附性更強(qiáng)，應(yīng)力傳遞更順暢，提高材料整體穩(wěn)定性，促進(jìn)功效高效發(fā)揮。這種方法對(duì)于顆粒型改性劑在瀝青中的分散有意想不到的技術(shù)效果，有助于提高改性劑在瀝青中的穩(wěn)定性，減少改性劑在混合過程中的團(tuán)聚或沉淀現(xiàn)象。霧化噴射可以在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)完成改性劑的添加和混合，減少了施工人員在高溫環(huán)境下的暴露時(shí)間，提高了施工的安全性；可以更精確地控制改性劑的添加量，減少了改性劑的浪費(fèi)和過量使用，從而降低了對(duì)環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn)和材料成本。

21、融雪顆粒易與同為無(wú)機(jī)材料體系的專用灌漿料融合。融雪劑被多孔材料負(fù)載，起到一定的緩釋效果。融雪顆粒均勻分散于灌漿料中，隨著使用的磨損會(huì)暴露出新的材料，因此，其融雪功能是能延長(zhǎng)至整個(gè)服役期間的，具有較好的功能耐久性。

22、通過在專用灌漿料中添加功能性組分，并實(shí)現(xiàn)界面的良好結(jié)合，功能性能路面服役壽命增長(zhǎng)，區(qū)別于傳統(tǒng)的涂覆法和噴灑法的短期作用，具有較好的耐久性，極大了節(jié)約了人、財(cái)、物力投入。

23、材料體系內(nèi)抗老化界面劑、融雪顆粒、專用灌漿料起到協(xié)同作用的效果，與單獨(dú)作用效果有顯著提高。專用灌漿料填充在瀝青混合料內(nèi)部的空隙中，與瀝青混合料相互嵌合，形成雙骨架結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不僅提高了材料的整體強(qiáng)度，還減少了瀝青與氧氣的接觸面積，從而間接增強(qiáng)了抗老化性能。含有抗老化界面劑的瀝青與專用灌漿料的結(jié)合，形成了一個(gè)內(nèi)外協(xié)同的防護(hù)體系?？估匣缑鎰┰趦?nèi)部形成保護(hù)層，而灌漿料在外部提供結(jié)構(gòu)支撐，共同延緩了材料的老化過程，顯著提升耐久性，具有適用于極端環(huán)境的性能優(yōu)勢(shì)。

24、將本發(fā)明材料用于半柔性路面，簡(jiǎn)單易行，方便實(shí)施。針對(duì)高寒地區(qū)冬季長(zhǎng)、積雪厚的特點(diǎn)，本發(fā)明能夠在低溫下高效融雪，且由于其獨(dú)特的緩釋機(jī)制，減少了融雪劑對(duì)脆弱高寒生態(tài)環(huán)境的污染，在該特定環(huán)境下具有顯著優(yōu)于傳統(tǒng)路面材料的性能表現(xiàn)。

技術(shù)特征：

1.一種功能性半柔性路面材料，其特征在于，包括瀝青、專用灌漿料、抗老化界面劑、融雪顆粒和骨料，其中，專用灌漿料按質(zhì)量份計(jì)，包括30~90份水泥、5~30份粉煤灰、10~40份硅灰、1~5份減水劑、1~4份早強(qiáng)劑和1~6份緩凝劑；抗老化界面劑為負(fù)載改性劑的層狀硅酸鹽或多層石墨烯，用量為瀝青質(zhì)量的2~10%；融雪顆粒為負(fù)載有融雪劑的多孔材料，用量為專用灌漿料質(zhì)量的1~5%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能性半柔性路面材料，其特征在于，所述瀝青選自高粘瀝青、膠粉瀝青、sbs瀝青和基質(zhì)瀝青中的一種或幾種組合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能性半柔性路面材料，其特征在于，所述改性劑為紫外光吸收劑，所述紫外光吸收劑為有機(jī)二氧化鈦、二苯甲酮、苯并三唑、三嗪、受阻胺中的一種或多種組合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能性半柔性路面材料，其特征在于，所述融雪劑選自氯鹽、有機(jī)酸鹽中的一種或幾種組合。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能性半柔性路面材料，其特征在于，所述多孔材料為沸石、多孔陶粒、多孔二氧化硅、殼聚糖基多孔材料、活性炭、多孔金屬氧化物、生物基多孔材料、金屬框架材料中的一種或多種組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能性半柔性路面材料，其特征在于，所述層狀硅酸鹽粒度為100~300目，多層石墨烯層數(shù)為6~15層，多孔材料粒度為40~200目。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能性半柔性路面材料，其特征在于，所述骨料為玄武巖、石灰?guī)r或輝綠巖。

8.權(quán)利要求1所述的功能性半柔性路面材料的制備方法，其特征在于，包括步驟如下：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的功能性半柔性路面材料的制備方法，其特征在于，所述抗老化界面劑在瀝青加熱至160~190℃時(shí)，以霧化噴射的方式摻入；所述融雪顆粒通過高速分散工藝加入專用灌漿料。

10.權(quán)利要求1所述的功能性半柔性路面材料在高寒高海拔地區(qū)路面的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種功能性半柔性路面材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于路基路面設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。該材料包括瀝青、專用灌漿料、抗老化界面劑、融雪顆粒和骨料，其中，專用灌漿料按質(zhì)量份計(jì)，包括30~90份水泥、5~30份粉煤灰、10~40份硅灰、1~5份減水劑、1~4份早強(qiáng)劑和1~6份緩凝劑；抗老化界面劑為負(fù)載改性劑的層狀硅酸鹽或多層石墨烯，用量為瀝青質(zhì)量的2~10%；融雪顆粒為負(fù)載有融雪劑的多孔材料，用量為專用灌漿料質(zhì)量的1~5%。本發(fā)明通過對(duì)材料進(jìn)行功能性改善，解決了現(xiàn)有技術(shù)中半柔性路面冬季抗滑性能差、夏季紫外光老化、運(yùn)輸過程中熱氧老化的問題，極大地?cái)U(kuò)大了應(yīng)用區(qū)域，具有較好的實(shí)用性。

技術(shù)研發(fā)人員：洪錦祥,熊子佳,龔明輝,徐正宏,程金梁,鄧成,江磊,趙柯飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇蘇博特新材料股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15