一种聚脲沥青混凝土及其制备方法

本发明属于特种沥青混凝土，具体涉及一种聚脲沥青混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、沥青混凝土是一种由人工配制的级配矿料和路用沥青材料按一定比例混合而成的路面材料。沥青混凝土的强度取决于沥青与矿料的粘结性能和集料的力学性能，这些性能受沥青的质量和矿料的配合影响。传统的沥青混凝土使用石油沥青作为沥青材料，但由于社会经济和交通运输的发展，路面承受的荷载增加，导致传统沥青混凝土路面的耐久性降低。

2、为解决上述技术问题，目前常使用在沥青混凝土中掺加各类纤维及橡胶的方式改善沥青混凝土的抗拉、抗压、抗裂等各项性能，但这些材料无法较好的同时从多方面稳定提升沥青混凝土的多项性能。

3、因此，为实现稳定提升沥青混凝土抗拉、抗压及抗裂等性能，需选用具有多种性能优势的材料加入其中改善其性能。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种聚脲沥青混凝土及其制备方法，以增强沥青混凝土的抗拉、抗压及抗裂性能。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种聚脲沥青混凝土，包括如下重量份数的原料：

4、石灰岩45～75份；聚脲颗粒5～10份；沥青18～26份；矿粉10～15份；聚脲纤维2～4份；增粘树脂1～2份；胶黏剂0.8～1.8份；聚酯纤维0.5～0.7份；羟丙基甲基纤维素0.05～0.07份。

5、通过采用上述技术方案，石灰岩作为粗骨料，有加工性、磨光性、胶结性和填充性等优点，可以提高聚脲沥青混凝土的抗压性能；在石灰岩粗骨料中加入矿粉能降低空隙，使聚脲沥青混凝土内部紧实。

6、聚脲是以多元醇、端氨基聚醚等优质原料为主，经过高温脱水、喷涂等步骤制备出的一种具有良好抗拉、抗压、抗裂、耐磨及高弹性的环境友好型材料。

7、加入沥青混凝土的聚脲纤维通过胶黏剂可以在聚脲沥青混凝土的内部形成一定的网状结构，使聚脲沥青混凝土的各组分之间形成模块，提高聚脲沥青混凝土的抗拉、抗裂性能。

8、加入沥青混凝土的聚脲颗粒可以填充在沥青混凝土的空隙中，提高沥青混凝土的抗压强度及弹性性能。

9、胶黏剂加入沥青中，通过扩散湿润粘接表面，提高粘接强度；胶黏剂渗透到被粘物表面，固化后产生啮合力，能提高组分结合力。

10、增粘树脂能提高聚脲材料黏性，使各组分粘附在聚脲纤维上，聚脲沥青混凝土整体的粘接性和粘合度大大提高，抗裂能力随之增强。

11、进一步，所述聚脲颗粒和聚脲纤维的制备方法，包括以下步骤：

12、步骤一，在玻璃反应釜中进行聚醚多元醇(ppg2000)和异氰酸酯(mdi-50)的预聚反应，反应温度为90～100℃，真空脱水2～3h。当原料含水率≤0.05％，且异氰酸根含量达到预定值α＝1.05时，停止反应，将反应釜冷却至60℃，并进行0.5h的真空脱泡处理。待反应物冷却至室温后，即得到聚脲的a组分，将其密封储存于化学桶内；

13、步骤二，在高速搅拌机中进行聚脲b组分的混合，b组分由端氨基聚醚(d2000和t5000)、胺类扩链剂(e100和w6200)和5种助剂(分散剂、偶联剂、流平剂、消泡剂、抗氧化剂)组成，按一定重量比例依次加入搅拌机，搅拌时间为0.5h左右，以确保各组分充分混合；

14、步骤三，将上述混合料转移至反应釜，温度设置为90～100℃，真空脱水2～3h，当混合料含水率≤0.05％时，停止加热和真空脱水，将反应釜冷却至室温，得到聚脲的b组分，将其储存在密闭的化学桶内；

15、步骤四，使用双组分喷涂设备，将a、b组分均匀地喷涂在聚四氟乙烯板上，厚度为2mm，室温养护7d后，形成聚脲，并加工出粒径为0.36～5mm的聚脲颗粒及长6mm的聚脲纤维。

16、有益效果：通过上述方法能使原料之间充分融合，相溶性达到最佳，使合成的聚脲在该配方下的抗拉、抗压、抗裂等力学性能达到最佳。

17、进一步，所述石灰岩分别为粒径0～5mm、5～7mm、7～10mm、10～16mm的连续级配石灰岩颗粒，并按(1～2):(4～5.5):(3～3.5):(15～16)的重量份数比混合而成。

18、有益效果：石灰岩颗粒相互之间具有均匀稳定的空隙，和聚脲颗粒、聚脲纤维及其他组分充分混合、填充，使聚脲沥青混凝土整体的稳定性和强度大大提高。

19、进一步，所述沥青选用sbs改性沥青。

20、有益效果：该sbs改性沥青采取了轻度氧化加工措施，对沥青的性能进行了改善，能使聚脲沥青混凝土具有良好的弹性。

21、进一步，所述增粘树脂选用松香树脂和石油树脂按2:1的重量份数比混合。

22、有益效果：增粘树脂具有良好的粘接强度，且与胶黏剂一起达到更佳的复配效果，使胶黏剂对聚脲沥青混凝土中各组分的黏合力更强。

23、进一步，所述胶黏剂选用聚乙烯醇或聚丙烯酸酯。

24、有益效果：胶黏剂能使聚脲沥青混凝土中的其他各组分之间紧密粘附，使高性能聚脲沥青混凝土的内部不易出现空隙，整体结构更加均匀密实，不易发生开裂。

25、进一步，所述聚脲沥青混凝土中加入了重量份数为0.5～0.7份的聚酯纤维。

26、有益效果：聚酯纤维具有较高的抗拉强度，可以很好的与各组分贴合，增强聚脲沥青混凝土的抗拉性能。

27、进一步，所述聚脲沥青混凝土中加入了重量份数为0.05～0.07份的羟丙基甲基纤维素。

28、有益效果：加入羟丙基甲基纤维素，能使聚酯纤维均匀分散，并覆盖在聚脲纤维表面，填充在聚脲沥青混凝土各组分的缝隙间，使聚脲沥青混凝土整体的抗拉强度大大提高。

技术特征：

1.一种聚脲沥青混凝土，其特征在于，以重量份数计，该聚脲沥青混凝土的原料包括：石灰岩45～75份；聚脲颗粒5～10份；沥青18～26份；矿粉10～15份；聚脲纤维2～4份；增粘树脂1～2份；胶黏剂0.8～1.8份；聚酯纤维0.5～0.7份；羟丙基甲基纤维素0.05～0.07份。

2.根据权利要求1所述的一种聚脲沥青混凝土，其特征在于，所述石灰岩分别为粒径0～5mm、5～7mm、7～10mm和10～16mm四种掺配而成的连续级配石灰岩，所述粒径为0～5mm、5～7mm、7～10mm和10～16mm的石灰岩的重量份数比为(1～2):(4～5.5):(3～3.5):(15～16)。

3.根据权利要求1所述的一种聚脲沥青混凝土，其特征在于，所述聚脲颗粒的粒径为0.36～5mm，所述聚脲颗粒的粒径级配为0.36～1.5mm、1.5～3mm、3～5mm，三种粒径的聚脲颗粒的重量份数比为(27～28):(20～21):(1～2)。

4.根据权利要求1所述的一种聚脲沥青混凝土，其特征在于，所述沥青选用sbs改性沥青。

5.根据权利要求1所述的一种聚脲沥青混凝土，其特征在于，所述聚脲纤维长6mm。

6.根据权利要求1所述的一种聚脲沥青混凝土，其特征在于，所述增粘树脂选用松香树脂和石油树脂，并按2:1的重量份数比混合。

7.根据权利要求1所述的一种聚脲沥青混凝土，其特征在于，所述胶黏剂选用聚乙烯醇或聚丙烯酸酯。

8.一种权利要求1～7任一项所述的聚脲沥青混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明属于特种沥青混凝土技术领域，公开了一种聚脲沥青混凝土及其制备方法。一种聚脲沥青混凝土，包括如下重量份数的组分：石灰岩45～75份；聚脲颗粒5～10份；沥青18～26份；矿粉10～15份；聚脲纤维2～4份；增粘树脂1～2份；胶黏剂0.8～1.8份；聚酯纤维0.5～0.7份；羟丙基甲基纤维素(HPMC)0.05～0.07份。本发明所得到的聚脲沥青混凝土，其内部的各组分之间粘接良好，结构强度高，在使用过程中不易发生开裂，具有良好的抗拉、抗压、抗裂强度及高弹性性能。

技术研发人员：郭辉,冯晶晶,孙亚斌,陈玉,冯晓伟
受保护的技术使用者：西南科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15