一种超薄罩面复合改性沥青混凝土及其制备方法与流程

本发明属于沥青混凝土制备，具体涉及一种超薄罩面复合改性沥青混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、随着路面功能性设计理念逐渐提升，道路功能成为国际道路领域的研究热点，人们对道面安全性、舒适性、耐久性要求更高。针对机场道面而言，水泥混凝土机场道面具有高强度、良好稳定性与耐久性的优点。因此，我国主流的机场道面铺装都是选用水泥混凝土，约占机场道面总数的90％以上。目前民航常见机型主起落架轮胎胎压一般在0.89～1.6mpa之间，随着航空运输业的快速发展，新一代大型飞机被广泛应用，a380-800、b787-800等常见大型客机胎压通常达到1.4～1.6mpa，飞机着陆下沉速度为3m/s时，动载系数可达1.4，导致道面承受超强冲击荷载的作用。我国民用机场水泥道面基本处于超期服役的状态，受高频超强冲击荷载出现了道面裂缝、板块错台拱起、露石、骨料掉粒等病害，直接影响飞机起降的舒适度和安全性。

2、目前，公路道面功能提升技术较多，如含砂雾封层、微表处、开普封层、沥青超薄罩面等。其中，沥青类超薄罩面对道面功能提升效果明显，已成为现阶段公路管养部门预防养护技术的首选。然而，机场道面的服役条件苛刻，飞机高胎压、超强冲击荷载作用下，导致沥青类超薄罩面无法适应该要求，耐久性有限。环氧树脂类超薄铺装具有高强、耐磨等优点，对于机场水泥道面有着较强的适应能力，但其材料成本高、冲击韧性较差、抗磨耗性能耐久度低、表面抗滑性衰减快，极大程度地限制了其应用前景。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种超薄罩面复合改性沥青混凝土，旨在解决现有机场道面罩面高温稳定性及抗冲击性能不足、抗磨耗性能耐久度低、表面抗滑性衰减快等问题。本发明还提供了该超薄罩面复合改性沥青混凝土的制备方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种超薄罩面复合改性沥青混凝土，以重量份计，其由100份矿料、5.3～6.6份橡胶粉-环氧树脂复合改性沥青胶结料和0.3～0.6份纤维组成；其中橡胶粉-环氧树脂复合改性沥青胶结料由100份石油沥青、10～25份活化橡胶粉、2～6份高弹剂、25～55份改性环氧树脂和固化剂的混合物组成，其中改性环氧树脂和固化剂的质量比为3～5：2～4。

4、优选地，其中所述活化橡胶粉通过如下制备方法获得：

5、1)将橡胶粉放置于质量浓度为1～3％的氢氧化钠溶液中，搅拌30～60min，用蒸馏水冲洗后烘干，除去橡胶粉表面附着的灰尘和油脂；

6、2)将处理后的橡胶粉置于甲苯溶液中分散均匀后，按比例加入橡胶粉质量2.0～8.0％的马来酸酐和橡胶粉质量0.3～1.0％的引发剂，70～80℃下恒温反应3～5h；反应结束后，将产物洗涤、干燥，得到活化橡胶粉。

7、进一步，所述橡胶粉的平均粒径为60～100目。

8、进一步，该橡胶粉为以汽车斜交整胎为原料生产的橡胶粉。

9、进一步，所述引发剂为质量比为1:1的过氧化苯甲酰和过氧化二异丙苯的混合物。

10、优选地，其中以质量份计，所述改性环氧树脂由45～70份双酚a型环氧树脂、15～30份聚氨酯改性环氧树脂和15～25份环氧树脂活性稀释剂组成。

11、进一步，所述双酚a型环氧树脂为e44、e51中的一种或其复配物；所述环氧树脂活性稀释剂为丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、环己二醇二缩水甘油醚中的一种或任意两种及以上的混合物；所述聚氨酯改性环氧树脂为epu-133、epu-133l、epu-133s中的一种或任意两种及以上的混合物。

12、优选地，其中以重量份计，所述固化剂由75～90份长链脂肪胺固化剂和20～35份潜伏型固化剂组成。

13、进一步，所述长链脂肪胺固化剂为十八烷基胺、十六烷基胺、十四烷基胺、十二烷基胺中的一种或者任意两种及以上的混合物；所述潜伏性固化剂为聚醚胺。

14、优选地，其中所述矿料由粗集料、细集料及矿粉组成，且所述粗集料、细集料及矿粉的比例为65～80：10～30：5～10。

15、进一步的，矿料的级配为间断骨架密实型级配，其级配范围如下所示：

16、

17、进一步，所述细集料为玄武岩、石灰岩或凝灰岩中的一种或者任意两种及以上的混合物；所述矿粉为石灰岩矿粉。

18、优选地，其中所述石油沥青为70#石油沥青、90#石油沥青中的一种或其复配物。

19、优选地，其中所述高弹剂为糠醛抽出油、芳香基橡胶油、环烷基橡胶油、生物油中的一种或者任意两种及以上的混合物。

20、优选地，其中所述粗集料为低磨耗集料，其洛杉矶磨耗值≤15％，磨光值≥45。

21、优选地，其中所述纤维为玄武岩纤维，断裂强度>1250mpa，单丝公称直径10～20μm，公称长度5～20mm。

22、一种前述超薄罩面复合改性沥青混凝土的制备方法，包括如下步骤：

23、1)活化橡胶粉的制备；

24、2)将石油沥青加热至160～180℃，按比例加入活化橡胶粉，采用高速剪切机进行剪切，剪切速率为3000～5000r/min，剪切时间为90～120min，然后加入高弹剂，以500～700转/min的转速，持续搅拌15～30min直至均匀，于温度160～180℃下维持发育20～30min，得橡胶改性沥青胶结料；

25、3)将改性环氧树脂和固化剂加热至50～60℃，按比例混合，搅拌均匀，制得环氧树脂胶结料；

26、4)将橡胶改性沥青胶结料加热至160～180℃，加入环氧树脂胶结料，维持温度160～180℃，搅拌均匀，制得复合改性沥青胶结料；

27、5)将矿料加热至160～180℃，而后加入纤维混合搅拌20～30s，然后加入复合改性沥青胶结料，保持拌和温度160～180℃，搅拌120～180s，即得超薄罩面复合改性沥青混凝土。

28、与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

29、1)本发明所提供的超薄罩面复合改性沥青混凝土，其属于热固性材料，可提升超薄铺装层的高温抗车辙性能；复合改性沥青混凝土为间断骨架密实型级配，抗滑性能优异；低磨耗集料能提升超薄铺装层的抗磨耗性能和长效抗滑性能；同时，纤维能提升混凝土的冲击韧性和抗冲击性能。因此，该超薄罩面复合改性沥青混凝土不仅能提升舒适度，增强抗冲击性能、抗磨耗安全性能，实现抗滑性能长效保持，延长服役寿命，还能保护机场道面结构，实现机场水泥混凝土道面设施功能寿命和道面设施结构寿命协同增强。

30、2)本发明通过采用马来酸酐活化后的橡胶粉，不仅可以提升环氧沥青混凝土的韧性和耐久性，还可以降低成本；改性环氧树脂与石油沥青具有更好的相容性，同时橡胶粉经过活化后，其表面能形成更多的活性官能团，可以提升橡胶粉、改性环氧树脂及石油沥青的相容性，并调控体系的相结构，更有利于形成均一的稳定体系，进而形成网络结构。因此，在树脂和固化剂的混合物较低用量的情况下，改性环氧树脂和活化橡胶粉能在一定程度上协同提升超薄罩面复合改性沥青混凝土的高温抗车辙性能、冲击韧性和抗冲击性能，在保证超薄罩面混凝土良好路用性能的基础上，进一步降低成本；超薄罩面复合改性沥青混凝土厚度仅为1.5～2.5cm，养护费用低；因此，本发明经济效益显著。

31、3)本发明所提供的一种超薄罩面复合改性沥青混凝土的制备方法，原材料易得，步骤简单，试验参数控制方便，可移植性强，可在我国的道路建设中广泛采用。