本发明涉及道路工程中的沥青路面技术领域，具体是一种排水性特种沥青混合料及其制备方法。
背景技术：
排水沥青路面一般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；同时排水沥青路面的多孔特征可以大幅降低交通噪音，也被称为低噪音沥青路面。
随着科技和社会的快速发展，我们对道路工程的要求越来越高，具有大空隙特征的排水沥青路面铺装因为具有抗滑性能高、噪声低、抑制水雾、防止水漂、减轻眩光等突出优点，可以说达到了现有沥青路面技术中的顶端，成为实现道路表面特性品质飞跃的最佳路面形式。
而现有的排水沥青路面一般用岩沥青作为粘结剂，加入橡胶粉来提高沥青混合料的粘弹性和减震能力，以保证排水路面的减震能力和机械强度，但是由于岩沥青的抗高温、抗低温性能较差，在低温地区使用时，沥青路面的使用寿命低，而sbs沥青虽然具有兼顾抗高温、抗低温性能，但在sbs沥青中添加橡胶粉会大大降低sbs沥青的粘结性，这个问题给我们带来极大的不便。
针对上述问题，我们设计了一种排水性特种沥青混合料及其制备方法，不仅需要使沥青混合料适用于低温地区，保证沥青混合料的减震作用，同时还要解决sbs沥青与橡胶粉交互带来的不利影响，这是我们亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种排水性特种沥青混合料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种排水性特种沥青混合料，所述沥青混合料各原料组分如下：以重量计，集料880-910份、第一填料35-50份、沥青55-80份、第二填料2-6份、粘结剂30-60份、橡胶粉60-85份。
本发明中提供了一种排水性特种沥青混合料及其制备方法，其中包括集料、第一填料、第二填料、沥青等组分，在本技术方案中，集料我们选择了玄武岩和石灰岩中的一种或多种，以集料为骨架、第一填料、第二填料起到填充作用，沥青、粘结剂起到胶结作用，配合制备得到具有排水性的特种沥青混合料。
本发明在沥青中掺杂了橡胶粉，使得制备的沥青混合料的粘弹性、粘度、软化点和针入度都得到了明显的提高，同时抗断裂能力更高；利用橡胶粉来改性沥青，制备得到的沥青混合料还具有较高的减震能力，适用于重压路面的建设，降低路面损伤。
在本发明的技术方案中，橡胶粉利用废旧丁腈橡胶制品回收加工，将橡胶粉掺入沥青中，不仅能够有效提高沥青混合料的模量，使沥青混合料的动稳定度提高，同时能够一定程度改善沥青混合料的低温性能，而且降低了使用成本，经济环保、实现废旧资源的回收利用，具有较高实用性
但是本文中选择了sbs沥青，橡胶粉加入沥青中后，在高温和机械力的作用下，橡胶粉会吸收沥青中的轻质油分子，在煤焦油的作用下，橡胶颗粒逐渐软化，网络结构被逐渐撑开，部分交联点和分子链发生断裂，这也是橡胶颗粒的“溶胀”作用；由于橡胶粉和sbs沥青发生上述交互作用，导致制备的沥青混合料的粘结性降低，为此，我们制备了一种粘结剂来中和橡胶粉，提高沥青混合料的粘结性。
较为优化地，所述粘结剂各原料组分如下：以重量计，三元乙丙橡胶25-35份、防老剂1-1.5份、硫化剂2-3份、交联剂2-3份、增容剂5-10份、氧化锌5-6份、炭黑45-55份。
较为优化地，所述防老剂为防老剂rd；所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯；所述增容剂为甲基丙烯酸锌。
较为优化地，所述硫化剂各原料组分如下：以重量计，过氧化二异丙苯2.5-3份、硫磺1-1.2份、促进剂0.8-1.6份。
较为优化地，所述促进剂包括促进剂tmtd和促进剂cz，所述促进剂tmtd和促进剂cz的重量比为（0.5-1）：（0.3-0.6）。
本发明提供了一种粘结剂，其中包括三元乙丙橡胶、防老剂、硫化剂和增容剂等组分，通过三元乙丙橡胶和橡胶粉共混来制备粘结剂，粘结剂具有较高的粘结性，能够有效提高沥青混合料各组分之间的粘结性，保证整个沥青混合料能够更加紧密结合。
本发明中，由于橡胶粉是带有极性集团的不饱和橡胶，而三元乙丙橡胶属于高饱和橡胶，两者的相容性较差，所以在使用时，我们添加了增容剂甲基丙烯酸锌（zdma），甲基丙烯酸锌属于不饱和羧酸金属盐，它是一种多功能活性助剂，在甲基补强和改性方面具有较好的效果；甲基丙烯酸锌中的易与各类橡胶混合，具有良好的高温稳定性和耐溶剂性能，在橡胶硫化过程中，甲基丙烯酸锌不仅能够与橡胶结合，本身又能够均聚，同时分子结构中具有由金属阳离子和羧酸根阴离子形成的离子键，对微观界面起到了缝合作用，界面结合比较紧密，结构和外观更加均匀，极大的改善了橡胶粉和三元乙丙橡胶的相容性。
本发明中，当橡胶粉和三元乙丙橡胶共混后进行硫化时，我们选择了过氧化二异丙苯、硫磺和促进剂来作为硫化剂，能够有效提高橡胶粉和三元乙丙橡胶的相界面间的交联机会，交联密度增大，使得粘结剂的性综合性能达到最佳，通过粘结剂来粘结各组分，制备的沥青混合料之间的连接也更加紧密。
一般来说，橡胶粉和三元乙丙橡胶共炼时，橡胶粉和三元乙丙橡胶所需的质量比为7:3，本发明中称取的橡胶粉的分量远远大于这个比例，意味着橡胶粉在与三元乙丙橡胶共混后，剩余的橡胶粉会和沥青发生交互作用，提高沥青混合料的粘弹性、软化点等性质。
较为优化地，所述集料为玄武岩和石灰岩中的一种或多种；所述第一填料为石灰石矿粉；所述第二填料为细金属丝；所述沥青为sbs沥青。
本发明中，沥青选择为sbs沥青，sbs沥青以基质沥青为原料，加入一定比例的sbs改性剂，通过剪切、搅拌等方法使sbs均匀地分散于沥青中，同时，加入一定比例的专属稳定剂，形成sbs共混材料，利用sbs良好的物理性能对沥青做改性处理，能够在兼顾改性沥青混合料的高、低温性能，同时应用较广，成本低；而岩沥青无法兼顾沥青混合料的高温、低温性能，所以不适用于低温地区，为了制备适用于低温环境中的排水性混合料，我们选择使用sbs沥青。
本发明中第二填料选择了细金属丝，细金属丝可以起到一定的支撑和连接作用，可以避免沥青混合料出现对石料飞散问题，同时细金属丝的长度为8mm-16mm，横截面直径为0.1mm-0.2mm，不会填堵骨架空间而导致空隙率减小，同样也不会影响整个沥青混合料的排水性能和降噪性能。
较为优化地，所述橡胶粉由废旧丁腈橡胶制品加工而成，所述橡胶粉粒径为50-80目；所述细金属丝的长度为8mm-16mm，横截面直径为0.1mm-0.2mm。
较为优化地，一种排水性特种沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：
1)准备原料；
2)制备混合料a：
3)将步骤2）中制备的混合料a投入反应釜，依次加入集料、第二填料和第一填料，加热搅拌，得到所述沥青混合料。
较为优化地，包括以下步骤：
1)准备原料：
a)按比例称取集料、第一填料、沥青、第二填料、橡胶粉、三元乙丙橡胶、防老剂、交联剂、增容剂、氧化锌和炭黑，备用；
b)按比例称取过氧化二异丙苯、硫磺、促进剂，混合均匀，制得硫化剂；
2)制备混合料a：
a)将步骤1）中准备的橡胶粉放入开炼机中塑炼，停放；再分别取一半的氧化锌、炭黑、防老剂、交联剂和硫化剂，依次投入开炼机，混炼均匀，制备得到母胶a；
b)将步骤1）中准备的三元乙丙橡胶放入开炼机中塑炼，再将剩下的氧化锌、炭黑、防老剂、交联剂和硫化剂依次投入开炼机，混炼均匀，制备得到母胶b；
c)将步骤a）制备的母胶a停放一段时间，停放后投入开炼机中，再将步骤b）制备的母胶b、沥青和增容剂依次投入开炼机中，混炼均匀，硫化，得到混合料a；
3)将步骤2）中制备的混合料a投入反应釜，加热搅拌；再投入集料，搅拌；再依次投入第二填料和第一填料，搅拌均匀，得到所述沥青混合料。
较为优化地，包括以下步骤：
1)准备原料：
a)按比例称取集料、第一填料、沥青、第二填料、橡胶粉、三元乙丙橡胶、防老剂、交联剂、增容剂、氧化锌和炭黑，备用；
b)按比例称取过氧化二异丙苯、硫磺、促进剂，混合均匀，制得硫化剂；本发明中步骤1）进行原料的准备，并利用过氧化二异丙苯、硫磺、促进剂制备硫化剂；
2)制备混合料a：
a)将步骤1）中准备的橡胶粉放入开炼机中塑炼，温度为40-45℃，10-20min至包辊，停放3-5h；再分别称取一半的氧化锌、炭黑、防老剂、交联剂和硫化剂，依次投入开炼机，混炼均匀，制备得到母胶a；
b)将步骤1）中准备的三元乙丙橡胶放入开炼机中塑炼，温度为50℃-70℃，10-15min至包辊；再将剩下的氧化锌、炭黑、防老剂、交联剂和硫化剂依次投入开炼机，混炼均匀，制备得到母胶b；
c)将步骤a）制备的母胶a停放5-20h，停放后投入开炼机中，再将步骤b）制备的母胶b、沥青和增容剂依次投入开炼机中，加热至90-120℃，混炼均匀，在10-20mpa、160-170℃条件硫化，硫化时间为15-20min，得到混合料a；本发明步骤2）中通过制备母胶a、母胶b再进行混炼的制备工艺来制备粘结剂，同时在制备粘结剂的过程中，完成粘结剂与沥青的结合，保证沥青的粘结性，提高沥青的粘弹性、软化点等性能，同时提高粘结剂的综合性能；本发明步骤2）中利用母炼法制备得到的沥青粘结剂的拉伸强度和撕裂强度均高于普通混炼法，在粘结剂耐热空气老化、耐油性方面也都优于普通混炼法；氧化锌、炭黑、防老剂、交联剂等组分能够均匀地在母胶a、母胶b中分散，并且在母胶a、母胶b共炼之前就已经与被填入的胶种结合，因此当母胶a、母胶b共炼时，转移到对方的胶种中的组分较少，有利于各组分在混炼胶中均匀分散，能够提高粘结剂的综合性能。
3)将步骤2）中制备的混合料a投入反应釜，加热至170-175℃，搅拌0.5-1h；再投入集料，搅拌1-2h；再依次投入第二填料和第一填料，搅拌0.5-1.2h，得到所述沥青混合料；本发明步骤3）中通过将混合料a、集料、第一填料、第二填料进行拌和，制备得到沥青混合料，其中以集料为骨架，以第一填料、第二填料进行填充，在保证集料之间的空隙的同时提高整个沥青混合料的紧密性、机械强度和动稳定度等力学性能，混合料a起到粘结作用，保证沥青混合料中各个组分之间能够紧密交联。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明首先将三元乙丙橡胶、橡胶粉，分别混炼制得母胶a、母胶b，再通过增容剂提高二者之间的相容性，同时在制备得到共混胶的同时与沥青紧密结合，随即通过与集料、第一填料、第二填料拌和，制备得到具有排水性的特种沥青混合料。
本发明在沥青中添加橡胶粉，提高沥青混合料的减震能力，可降低路面的损伤；本发明利用橡胶粉和三元乙丙橡胶共混，制备得到共混胶，能够提高沥青混合料各组分之间的粘结性，解决了橡胶粉与sbs沥青交互造成的不利影响，同时提高沥青混合料的排水性和力学性能；本发明中添加了细金属丝，可以起到一定的支撑和连接作用，可以避免沥青混合料出现对石料飞散问题。
本发明提供了一种排水性特种沥青混合料及其制备方法，组分配比有效合理，利用废旧丁腈橡胶制品回收橡胶粉，降低了操作成本，经济环保；同时提高了沥青混合料的粘结性、排水性等力学性能，具有较好的抗高温、低温性能，具有较高的实用性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实验1：
首先准备原料，按比例称取集料、第一填料、沥青、第二填料、橡胶粉、三元乙丙橡胶、防老剂、交联剂、增容剂、氧化锌和炭黑，备用，再按比例称取过氧化二异丙苯、硫磺、促进剂，混合均匀，制得硫化剂；
接着制备混合料a，将准备的橡胶粉放入开炼机中塑炼，温度为40℃，10min至包辊，停放3h；再分别称取一半的氧化锌、炭黑、防老剂、交联剂和硫化剂，依次投入开炼机，混炼均匀，制备得到母胶a；再将准备的三元乙丙橡胶放入开炼机中塑炼，温度为50℃℃，10min至包辊；再将剩下的氧化锌、炭黑、防老剂、交联剂和硫化剂依次投入开炼机，混炼均匀，制备得到母胶b；接着制备的母胶a停放5h，停放后投入开炼机中，再将制备的母胶b、沥青和增容剂依次投入开炼机中，加热至90℃，混炼均匀，在10mpa、160℃条件硫化，硫化时间为15min，得到混合料a；
最后将制备的混合料a投入反应釜，加热至170℃，搅拌0.5h；再投入集料，搅拌1h；再依次投入第二填料和第一填料，搅拌0.5h，得到所述沥青混合料。
本实施例中，沥青混合料各原料组分如下：以重量计，集料880份、第一填料35份、沥青55份、第二填料2份、粘结剂30份、橡胶粉60份；其中粘结剂各原料组分如下：以重量计，三元乙丙橡胶25份、防老剂1份、硫化剂2份、交联剂2份、增容剂5份、氧化锌5份、炭黑45份。
本实施例中，防老剂为防老剂rd；交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯；增容剂为甲基丙烯酸锌；硫化剂各原料组分如下：以重量计，过氧化二异丙苯2.5份、硫磺1份、促进剂0.8份，其中促进剂包括促进剂tmtd和促进剂cz，所述促进剂tmtd和促进剂cz的重量比为0.5：0.3。
本实施例中，集料为玄武岩；第一填料为石灰石矿粉；第二填料为细金属丝，细金属丝的长度为8mm，横截面直径为0.1mm；沥青为sbs沥青；橡胶粉粒径为50目。
实验2：
首先准备原料，按比例称取集料、第一填料、沥青、第二填料、橡胶粉、三元乙丙橡胶、防老剂、交联剂、增容剂、氧化锌和炭黑，备用，再按比例称取过氧化二异丙苯、硫磺、促进剂，混合均匀，制得硫化剂；
接着制备混合料a，将准备的橡胶粉放入开炼机中塑炼，温度为43℃，15min至包辊，停放4h；再分别称取一半的氧化锌、炭黑、防老剂、交联剂和硫化剂，依次投入开炼机，混炼均匀，制备得到母胶a；再将准备的三元乙丙橡胶放入开炼机中塑炼，温度为60℃，13min至包辊；再将剩下的氧化锌、炭黑、防老剂、交联剂和硫化剂依次投入开炼机，混炼均匀，制备得到母胶b；接着将制备的母胶a停放12h，停放后投入开炼机中，再将制备的母胶b、沥青和增容剂依次投入开炼机中，加热至105℃，混炼均匀，在15mpa、165℃条件硫化，硫化时间为18min，得到混合料a；
最后将制备的混合料a投入反应釜，加热至173℃，搅拌0.8h；再投入集料，搅拌1.5h；再依次投入第二填料和第一填料，搅拌0.8h，得到所述沥青混合料。
本实施例中，沥青混合料各原料组分如下：以重量计，集料895份、第一填料40份、沥青65份、第二填料4份、粘结剂45份、橡胶粉70份；其中粘结剂各原料组分如下：以重量计，三元乙丙橡胶30份、防老剂1.2份、硫化剂2.5份、交联剂2.5份、增容剂8份、氧化锌5.5份、炭黑50份。
本实施例中，防老剂为防老剂rd；交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯；增容剂为甲基丙烯酸锌；硫化剂各原料组分如下：以重量计，过氧化二异丙苯2.8份、硫磺1.1份、促进剂1.2份，其中促进剂包括促进剂tmtd和促进剂cz，所述促进剂tmtd和促进剂cz的重量比为0.5：0.6。
本实施例中，集料为玄武岩和石灰岩；第一填料为石灰石矿粉；第二填料为细金属丝，细金属丝的长度为12mm，横截面直径为0.15mm；沥青为sbs沥青；橡胶粉粒径为65目。
实验3：
首先准备原料，按比例称取集料、第一填料、沥青、第二填料、橡胶粉、三元乙丙橡胶、防老剂、交联剂、增容剂、氧化锌和炭黑，备用，再按比例称取过氧化二异丙苯、硫磺、促进剂，混合均匀，制得硫化剂；
接着制备混合料a，将准备的橡胶粉放入开炼机中塑炼，温度为45℃，20min至包辊，停放5h；再分别称取一半的氧化锌、炭黑、防老剂、交联剂和硫化剂，依次投入开炼机，混炼均匀，制备得到母胶a；再将准备的三元乙丙橡胶放入开炼机中塑炼，温度为70℃，15min至包辊；再将剩下的氧化锌、炭黑、防老剂、交联剂和硫化剂依次投入开炼机，混炼均匀，制备得到母胶b；接着将制备的母胶a停放20h，停放后投入开炼机中，再将制备的母胶b、沥青和增容剂依次投入开炼机中，加热至120℃，混炼均匀，在20mpa、170℃条件硫化，硫化时间为20min，得到混合料a；
最后将制备的混合料a投入反应釜，加热至175℃，搅拌1h；再投入集料，搅拌2h；再依次投入第二填料和第一填料，搅拌1.2h，得到所述沥青混合料。
本实施例中，沥青混合料各原料组分如下：以重量计，集料910份、第一填料50份、沥青80份、第二填料6份、粘结剂60份、橡胶粉85份；其中粘结剂各原料组分如下：以重量计，三元乙丙橡胶35份、防老剂1.5份、硫化剂3份、交联剂3份、增容剂10份、氧化锌6份、炭黑55份。
本实施例中，防老剂为防老剂rd；交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯；增容剂为甲基丙烯酸锌；硫化剂各原料组分如下：以重量计，过氧化二异丙苯3份、硫磺1.2份、促进剂1.6份，其中促进剂包括促进剂tmtd和促进剂cz，所述促进剂tmtd和促进剂cz的重量比为1：0.5。
本实施例中，集料为石灰岩；第一填料为石灰石矿粉；第二填料为细金属丝，细金属丝的长度为16mm，横截面直径为0.2mm；沥青为sbs沥青；橡胶粉粒径为80目。
实验4：
首先准备原料，按比例称取集料、第一填料、沥青、第二填料和橡胶粉；
将沥青依次投入反应釜，加热至173℃，搅拌0.8h；再投入集料和橡胶粉，搅拌1.5h；再依次投入第二填料和第一填料，搅拌0.8h，得到所述沥青混合料。
本实施例中，沥青混合料各原料组分如下：以重量计，集料895份、第一填料40份、沥青65份、第二填料4份、橡胶粉70份。
本实施例中，集料为玄武岩和石灰岩；第一填料为石灰石矿粉；第二填料为细金属丝，细金属丝的长度为12mm，横截面直径为0.15mm；沥青为sbs沥青；橡胶粉粒径为65目。
实验5：
首先准备原料，按比例称取集料、第一填料、沥青和第二填料；
将沥青投入反应釜，加热至173℃，搅拌0.8h；再投入集料，搅拌1.5h；再依次投入第二填料和第一填料，搅拌0.8h，得到所述沥青混合料。
本实施例中，沥青混合料各原料组分如下：以重量计，集料895份、第一填料40份、沥青65份、第二填料4份。
本实施例中，集料为玄武岩和石灰岩；第一填料为石灰石矿粉；第二填料为细金属丝，细金属丝的长度为12mm，横截面直径为0.15mm；沥青为岩沥青。
实施例1-3均为本发明的技术方案，实施例4中未曾添加粘结剂，实施例5为普通沥青的制备方法，实施例1-3与实施例4、实施例5形成对照实验，进行以下检测，记录数据。
实验1：高温稳定性车辙实验
取实施例1-5中制备的沥青混合料，进行高温稳定性车辙实验，实验按照jtj052-2000、t0719-1993进行，记录实验结果，数据如下表所示：
实验2：水稳定性抗融劈裂实验
取实施例1-5中制备的沥青混合料，进行水稳定性抗融劈裂实验，实验按照jtj052-2000、t0729-2000进行，记录实验结果，数据如下表所示：
实验3：肯特堡飞散损失实验
实验4：空隙率检测
实施例1-3中的高温稳定性、抗裂性、水稳定性都有了明显的提高，同时空隙率减小，碎石飞散率降低，沥青混合料的综合性能得到较大的改善。
实施例1-3中制备的沥青混合料与实施例4中制备的沥青混合料形成对照实验，实施例1-3中的各项性能均优于实施例4，同时由于实施例中没有设计粘结剂，对于抗裂性、水稳性、空隙率等数据均有明显下降。
实施例1-4与实施例5形成对照实验，实施例5中利用岩沥青制备沥青混合料，高温稳定性和抗裂性较差，同时水温性等数据也有明显下降。
由上述数据可知，发明提供了一种排水性特种沥青混合料及其制备方法，组分配比有效合理，利用废旧丁腈橡胶制品回收橡胶粉，降低了操作成本，经济环保；同时提高了沥青混合料的粘结性、排水性等力学性能，具有较好的抗高温、低温性能，具有较高的实用性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。