本发明属于沥青路面预防性养护，具体涉及一种高耐久性薄层罩面修复材料及其制备方法。
背景技术：
1、21世纪以来，我国公路建设由“以建代养”进入“养建并重”的新时期。公路养护市场逐步完善，养护需求与日俱增，庞大的公路总里程决定了养护行业的巨大市场需求。在此背景下，路面预防性养护顺应时代发展与行业需求，应时而生且在各等级路面养护工程中得到广泛使用。路面预防养护技术包括雾封层、稀浆封层、碎石封层、微表处、薄层罩面、封层罩面等。近年来，薄层罩面技术备受研究者关注。
2、薄层罩面最早出现在上个世纪四五十年代，具有提高路面抗滑能力、减小噪音、增加路面强度等功能。此外，由于其厚度薄、施工时间短和交通干扰小、筑路材料用量少，对保持或改进路面功能状况、延缓损坏和延长原路面的使用寿命、节约养护维修成本有积极作用，已成为现阶段公路管养部门预防养护技术的首选。尽管薄层罩面层在我国的道路建设中已被广泛采用，但仍然存在以下不足。随着我国公路运输需求不断增长，对薄层罩面路用性能，如高温抗车辙性能、低温抗裂性能、抗水损害和耐久性等的要求逐渐提高，常规薄层罩面修复材料无法满足要求，需要开发性能及耐久性更优异的薄层罩面修复材料。
3、环氧沥青材料由于其优异的力学性能、高温稳定性和耐化学腐蚀性等优势，近年来在特种道面铺装领域得到了越来越广泛的推广和工程应用。将其应用于薄层罩面修复材料可以显著提升路面的力学强度和高温稳定性，减少车辙病害。但是由于其主体成分环氧树脂属于热固性材料，且较高的温度会使得环氧沥青交联更为致密，形成的固化物强度和模量较高，脆性增大，因此变形能力及韧性较差，低温抗弯拉应变只有仅3.0×10-3με，疲劳寿命不足100万次，易引起混合料开裂，开裂后对铺装的整体性影响较大，综合性能衰减，耐久性降低。
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力学性能、高温抗车撤性能、低温抗裂性及水稳定性能良好的高耐久性薄层罩面修复材料。本发明还提供了该高耐久性薄层罩面修复材料的制备方法。
2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
3、第一方面，一种高耐久性薄层罩面修复材料，其由碳纳米管-聚合物复合改性环氧沥青、集料、矿粉和纤维组成；其中所述碳纳米管-聚合物复合改性环氧沥青以重量份计包括如下组分：道路沥青100份，碳纳米管0.05-0.15份，热塑性弹性体2-5份，改性环氧树脂25-60份，固化剂20-40份，固化促进剂0.1-0.8份。
4、在某些具体实施例中，所述碳纳米管为氨基化多壁碳纳米管、羧酸化多壁碳纳米管或羟基化多壁碳纳米管中的一种或者任意两种及以上的混合物。
5、在某些具体实施例中，所述道路沥青为顺酐化沥青。
6、在某些具体实施例中，所述接枝改性热塑性弹性体为马来酸酐接枝sbs、马来酸酐接枝sebs、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝sbs、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝sebs或甲基丙烯酸甲酯接枝sbs中的一种或者任意两种及以上的混合物。
7、在某些具体实施例中，所述改性环氧树脂通过如下方法制备：
8、分别将聚醚二醇、双酚a型环氧树脂e51、超支化环氧树脂hyper e103和1,4-丁二醇二缩水甘油醚脱水处理；在氮气保护下，将聚醚二醇和甲苯二异氰酸酯在70-90℃搅拌反应2-3h后得到聚氨酯预聚体，然后继续加入双酚a型环氧树脂e51和超支化环氧树脂hypere103的混合物，并滴加2-3滴有机锡催化剂，70-90℃维持反应2-4h，真空脱水后，再加入1,4-丁二醇二缩水甘油醚，混合均匀，得到所述改性环氧树脂。
9、在某些具体实施例中，所述固化剂为胺类固化剂或酸酐类固化剂，所述胺类固化剂包括十四烷基胺、十八烷基胺和聚醚胺的混合物，所述酸酐类固化剂包括邻苯二甲酸酐、聚壬二酸酐和甲基六氢苯酐的混合物。
10、在某些具体实施例中，所述固化促进剂为2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、邻羟基苄基二甲胺、苄基二甲胺或壬基苯酚中的至少一种。
11、在某些具体实施例中，所述纤维为木质素纤维、矿物纤维、聚酯纤维或玻璃纤维中的至少一种。纤维用量为高耐久性薄层罩面修复材料质量的0.2-0.5％。
12、在某些具体实施例中，所述集料为玄武岩或辉绿岩中的至少一种，包括5-10mm、3-5mm和0-3mm三档料，所述矿粉为石灰岩矿粉，所述集料中5-10mm、3-5mm、0-3mm三档料和矿粉的质量比为50-70：10-30：8-14：6-12；且油石比为5.5-6.5％。
13、一种前述高耐久性薄层罩面修复材料的制备方法，包括如下步骤：
14、1)将接枝改性热塑性弹性体打碎成粉末(40-80目)，之后将碳纳米管与打碎的接枝改性热塑性弹性体机械搅拌均匀，制得碳纳米管-聚合物复合改性剂；
15、2)将基质沥青加热至150-180℃，然后按比例加入碳纳米管-聚合物复合改性剂，用高速剪切试验机剪切，剪切速率3000±500r/min，剪切时间60-120min，持续搅拌，制得碳纳米管-聚合物复合改性沥青；
16、3)将改性环氧树脂和固化剂及固化促进剂加热至50-60℃，按比例混合，搅拌均匀，制得改性环氧树脂胶结料；
17、4)将碳纳米管-聚合物复合改性沥青加热至130-180℃，加入改性环氧树脂胶结料，维持温度在120-180℃下搅拌均匀，制得碳纳米管-聚合物复合改性环氧树脂；
18、5)将集料和矿粉混合后加热至130-180℃后，加入纤维混合搅拌20-30s，然后加入碳纳米管-聚合物复合改性环氧树脂搅拌150-180s，保持拌和温度120-180℃，在此温度下成型试件，得到所述高耐久性薄层罩面修复材料。
19、本发明提供了本发明所述高耐久性薄层罩面修复材料用于公路沥青路面预养护的用途。
20、与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
21、1)本发明所提供的一种高耐久性薄层罩面修复材料，利用聚氨酯、超支化环氧树脂hyper e103和1,4-丁二醇二缩水甘油醚共同增韧环氧树脂，可以提升环氧沥青的柔韧性；环氧沥青的热固特性赋予高耐久性薄层罩面修复材料优异的力学性能和高温抗车辙性能；在高温条件下，接枝改性热塑性弹性体能调控环氧树脂和道路沥青的相结构，进一步提升环氧树脂与沥青基体的相容性和韧性；碳纳米管有大量共轭π键和环状结构，且表面的活性基团能与环氧沥青发生化学结合，可以显著增加各个组分间的π-π相互作用程度，进一步提升改性沥青的整体性能，特别是材料的韧性和抗裂性。因此，在接枝改性热塑性弹性体和碳纳米管的协同作用下，可以进一步调控环氧沥青的三维网络结构，提升高耐久性薄层罩面修复材料的低温抗裂性能、水稳定性能和疲劳抗裂性能。由此可见，本发明能够有效解决薄层罩面高温车辙、推移、开裂、水损害等病害，提升薄层罩面的耐久性，延长其使用寿命。
22、2)本发明所提供的一种高耐久性薄层罩面修复材料的制备方法，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。