本发明属于道路建设领域，具体涉及用于重交通道路的沥青混合料及其制备方法。
背景技术：
重交通道路存在如下现象：车辆超重、大交通量导致道路重负载，在道路使用几年就出现路面损坏的情况。随着国民经济和公路交通运输事业的发展，运输车辆中重型货运车辆的比重不断增加，汽车的总载质量和轴重质量不断提高，越来越大型化，且更新换代速度很快。单轴超过10t，双轴超过18t，双轴超过22t的重载车辆已成为交通运输的主体。而且，由于公路等级的提高和高额利润的驱动，车辆超载、超限运输已成为非常普遍的现象，当前的沥青路面应如何改变才能适应新的公路交通形势是当前我国公路建设中一个急需解决的问题。和我国相比，国外沥青路面的设计和使用寿命越来越长。继全厚式沥青混凝土路面和高强度厚沥青路面之后又出现了永久性路面或者长寿命路面。欧洲最先提出长寿命沥青路面结构，实践表明这种结构在设计年限40年内，无需结构性维修，降低了道路维修费用，减少了道路交通延误。美国长寿命沥青路面是在欧洲长寿命沥青路面上的基础上进行改进，设计使用年限在50年以上，采用较厚的沥青层柔性路面，降低传统沥青层层底开裂和避免结构性车辙，由于此路面的损坏仅限于路面顶部(25～100mm)，因此只需要定期的表面铣刨、罩面修复，使得沥青路面在使用年限内不需要大的结构性重建。目前随着水泥混合料路面所占比例的减少，沥青路面已占有绝对优势。沥青混合料路面具有无接缝、表面平整性好、行车滑行平稳、舒适性强、对车辆振动影响小等优点，而且施工机械化程度高、进度快、质量好、维护简单，因此，沥青混合料路面越来越受到重视，沥青混合料越来越广泛地被用来修建高速公路、桥面铺装和飞机跑道。现有的沥青路面存在使用寿命短的问题，主要体现在路面的磨损情况严重，抗车辙能力差，沥青路面磨损将严重影响路面结构的服务能力，不但直接影响到路面的平整度和行车安全性，而且由于沥青层厚度减薄，削弱了面层及路面结构的整体强度，将会进一步诱发其它病害，影响沥青路面的使用品质和使用寿命。目前，为了解决存在的问题，主要有以下几种措施来解决：从沥青路面原材料及设计角度，一方面重点从优质集料选择、具有功能性的改性沥青使用方面进行改进，但是这无疑增加了造价；另一方面，调整传统的混合料设计方法，比如调粗级配来提高抗磨性能，但是这会对沥青路面的抗水损坏性能有所破坏。从路面结构改良角度，出现了大粒径透水性沥青混凝土结构、高模量沥青混凝土等一系列新型路面结构及其组合体系，对抗磨有了一定的作用，但是其应用却受到地域和环境的限制。从路面添加剂角度，国内外出现了种类繁多的不同形态、不同作用机理、不同使用掺量、不同使用效果的添加剂。这些添加剂种类繁多，起到了一定的抗磨、抗车辙效果，但是还是存在抗磨和抗车辙效果不是十分理想的问题。
技术实现要素：
针对目前存在的问题，本发明提供一种用于重交通道路的沥青混合料，能够有效的提高路面的抗磨损能力和抗车辙能力，提高道路的使用年限。本发明还提供一种用于重交通道路的沥青混合料的制备方法，制得的沥青混合料具有较高的抗磨性能和抗车辙能力。为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于重交通道路的沥青混合料，包括以下重量份的原料：沥青50～100份、矿粉200～350份、集料50～100份、无机纤维5～10份、超高分子量聚乙烯10～20份、胶粉20～40份、硅藻土10～20份。其中，所述沥青的技术指标如下：(1)载重100克在5秒钟内沉入保温在25℃时的润滑脂试样中的针入度为2～4mm；针入度指数≥-0.4；(2)在135℃下的运动粘度≤2.8Pa·s；在60℃下的动力粘度≥4500Pa·s；(3)粘韧性≥5N·m；韧性≥2.5N·m；闪点≥230℃；溶解度≥99％；软化点≥60℃；(4)储存稳定性离析试验时，储存48h后的软化点差≤2.5℃；(5)在25℃下的弹性恢复≥70％；(6)在35℃下的动态剪切≥1000kPa，在60℃下的动态剪切≥20kPa；(7)加热温度为163℃的旋转薄膜加热试验中，加热5h后残留物的质量变化为-1.0～1.0％，残留物在25℃下的针入度比≥65％。优选地，所述无机纤维为玄武岩纤维或碳纤维；并且所述无机纤维的直径为0.8～1.2mm，长度为50～80mm。优选地，所述胶粉为轮胎橡胶粉；所述轮胎橡胶粉为废旧轮胎破碎并除去钢丝和纤维后的粉末，粉末粒度为20～70目。其中，所述集料包括粗集料和细集料，优选地，所述粗集料和细集料的重量比为1:2～4。其中，集料包括碎石、破碎砾石、筛选砾石和矿渣等。其中，所述用于重交通道路的沥青混合料，还包括2～4份含磷有机物。优选地，所述含磷有机物为亚磷酸酯或亚甲基三烃基膦。含磷有机物的主要作用使沥青的软化点、黏度、针入度及耐老化能力明显提高，类似于沥青的轻度氧化，但不会影响沥青的脆点。含磷有机物特别是亚磷酸酯的加入，使改性沥青体系的高温贮存稳定性、耐永久变形能力提高，原因在于含磷有机物促使沥青组分由溶胶结构向凝胶结构转变，沥青质含量越大、平均相对分子质量越大，越易于形成均相体系。但是需要注意的是，磷含量过量后，会导致产生果冻状现象。因此，含磷有机物添加量须受限制，若含磷有机物的添加量小于2重量份，则无法促使沥青组分由溶胶结构向凝胶结构转变；若含磷有机物的添加量大于4重量份，则易造成乳化沥青的会产生果冻状现象，造成一定的浪费。本发明还公开了上述用于重交通道路的沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：(1)首先将沥青放入搅拌机中加热至130℃～150℃后加入胶粉，搅拌机继续加热至165℃～175℃并持续搅拌50～60min，再在170℃下静置溶胀60min，得到橡胶沥青；(2)将硅藻土缓慢倒入步骤(1)所得的橡胶沥青中，然后用机械搅拌机进行搅拌，持续10～20分钟，即得到硅改性橡胶沥青；(硅藻土在沥青中属于物理分散，其多孔结构将沥青牢牢的吸附在其表面与孔内形成稳定统一的整体，意味着硅藻土改性沥青工艺比较简单。形成的沥青混合料在高温载荷以及水损害情况下，硅藻土以其优异的高温稳定性以及耐腐蚀性可作为受力粒子承受破坏，从而提高沥青路面的高温稳定性和水稳性能。并且我国硅藻土储量丰富、价格便宜，适合推广)；(3)将矿粉放入烘箱中加热至140℃～180℃，恒温2.5～6小时；将集料放入另外一个烘箱中加热至160℃～200℃，恒温3～5小时；(4)将步骤(2)制得的硅改性橡胶沥青与步骤(3)所得矿粉和集料混合，然后继续加入无机纤维和超高分子量聚乙烯(如果添加有含磷有机物，在此步骤中加入)，加热至160℃～200℃，混合搅拌5～10分钟，即得沥青混合料。本发明的有益效果是：(1)本发明的沥青混合料，路用性能优异，耐磨、防水、抗车辙性能优良，具有重大的社会意义和行业价值。(2)通过对在沥青中加入胶料，明显提高了改性沥青产品的抗高温性能和抗疲劳性能；在此基础上再对其进行硅改性处理，这样比直接对沥青进行硅改性处理后的沥青路面的耐高温和抗水害性能更优，并且也比只对沥青进行胶料处理的改性沥青产品的抗高温性能和抗疲劳性能更优。(3)通过加入含磷有机物，使沥青的软化点、黏度、针入度及耐老化能力明显提高，在高温的条件下，沥青变化小，不熔化，提高了其抗车辙能力。(4)本发明各种成分经过合理的配比，制得的沥青混合料的各种性能得到大的提高，尤其提高了道路的耐磨性和抗车辙性，提高了道路的使用年限，减少道路事故的发生。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。本发明提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。实施例1一种用于重交通道路的沥青混合料，包括以下重量份的原料：沥青50份、矿粉200份、集料50份、无机纤维5份、超高分子量聚乙烯10份、胶粉20份、硅藻土10份。其中，所采用的沥青技术指标如下：(1)载重100克在5秒钟内沉入保温在25℃时的润滑脂试样中的针入度为2～4mm；针入度指数≥-0.4；(2)在135℃下的运动粘度≤2.8Pa·s；在60℃下的动力粘度≥4500Pa·s；(3)粘韧性≥5N·m；韧性≥2.5N·m；闪点≥230℃；溶解度≥99％；软化点≥60℃；(4)储存稳定性离析试验时，储存48h后的软化点差≤2.5℃；(5)在25℃下的弹性恢复≥70％；(6)在35℃下的动态剪切≥1000kPa，在60℃下的动态剪切≥20kPa；(7)加热温度为163℃的旋转薄膜加热试验中，加热5h后残留物的质量变化为-1.0～1.0％，残留物在25℃下的针入度比≥65％。所述无机纤维为玄武岩纤维；并且所述无机纤维的直径为0.8mm，长度为80mm。所述胶粉为轮胎橡胶粉；所述轮胎橡胶粉为废旧轮胎破碎并除去钢丝和纤维后的粉末，粉末粒度为20目。其中，所述集料包括粗集料和细集料，优选地，所述粗集料和细集料的重量比为1:2。上述用于重交通道路的沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：(1)首先将沥青放入搅拌机中加热至130℃后加入胶粉，搅拌机继续加热至165℃并持续搅拌60min，再在170℃下静置溶胀60min，得到橡胶沥青；(2)将硅藻土缓慢倒入步骤(1)所得的橡胶沥青中，然后用机械搅拌机进行搅拌，持续10分钟，即得到硅改性橡胶沥青；(3)将矿粉放入烘箱中加热至140℃，恒温6小时；将集料放入另外一个烘箱中加热至160℃，恒温5小时；(4)将步骤(2)制得的硅改性橡胶沥青与步骤(3)所得矿粉和集料混合，然后继续加入无机纤维和超高分子量聚乙烯，加热至160℃，混合搅拌10分钟，即得沥青混合料。实施例2一种用于重交通道路的沥青混合料，包括以下重量份的原料：沥青60份、矿粉230份、集料60份、无机纤维6份、超高分子量聚乙烯12份、胶粉25份、硅藻土12份。其中，所述沥青的技术指标如下：(1)载重100克在5秒钟内沉入保温在25℃时的润滑脂试样中的针入度为2～4mm；针入度指数≥-0.4；(2)在135℃下的运动粘度≤2.8Pa·s；在60℃下的动力粘度≥4500Pa·s；(3)粘韧性≥5N·m；韧性≥2.5N·m；闪点≥230℃；溶解度≥99％；软化点≥60℃；(4)储存稳定性离析试验时，储存48h后的软化点差≤2.5℃；(5)在25℃下的弹性恢复≥70％；(6)在35℃下的动态剪切≥1000kPa，在60℃下的动态剪切≥20kPa；(7)加热温度为163℃的旋转薄膜加热试验中，加热5h后残留物的质量变化为-1.0～1.0％，残留物在25℃下的针入度比≥65％。所述无机纤维为碳纤维；并且所述无机纤维的直径为0.8mm，长度为80mm。所述胶粉为轮胎橡胶粉；所述轮胎橡胶粉为废旧轮胎破碎并除去钢丝和纤维后的粉末，粉末粒度为30目。其中，所述集料包括粗集料和细集料，优选地，所述粗集料和细集料的重量比为1:2。上述用于重交通道路的沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：(1)首先将沥青放入搅拌机中加热至130℃后加入胶粉，搅拌机继续加热至175℃并持续搅拌50min，再在170℃下静置溶胀60min，得到橡胶沥青；(2)将硅藻土缓慢倒入步骤(1)所得的橡胶沥青中，然后用机械搅拌机进行搅拌，持续15分钟，即得到硅改性橡胶沥青；(3)将矿粉放入烘箱中加热至140℃，恒温2.5小时；将集料放入另外一个烘箱中加热至160℃，恒温3小时；(4)将步骤(2)制得的硅改性橡胶沥青与步骤(3)所得矿粉和集料混合，然后继续加入无机纤维和超高分子量聚乙烯，加热至180℃，混合搅拌8分钟，即得沥青混合料。实施例3一种用于重交通道路的沥青混合料，包括以下重量份的原料：沥青80份、矿粉250份、集料80份、无机纤维8份、超高分子量聚乙烯15份、胶粉30份、硅藻土15份和3份含磷有机物。其中，所述沥青的技术指标如下：(1)载重100克在5秒钟内沉入保温在25℃时的润滑脂试样中的针入度为2～4mm；针入度指数≥-0.4；(2)在135℃下的运动粘度≤2.8Pa·s；在60℃下的动力粘度≥4500Pa·s；(3)粘韧性≥5N·m；韧性≥2.5N·m；闪点≥230℃；溶解度≥99％；软化点≥60℃；(4)储存稳定性离析试验时，储存48h后的软化点差≤2.5℃；(5)在25℃下的弹性恢复≥70％；(6)在35℃下的动态剪切≥1000kPa，在60℃下的动态剪切≥20kPa；(7)加热温度为163℃的旋转薄膜加热试验中，加热5h后残留物的质量变化为-1.0～1.0％，残留物在25℃下的针入度比≥65％。所述无机纤维为玄武岩纤维；并且所述无机纤维的直径为1.2mm，长度为50mm。所述胶粉为轮胎橡胶粉；所述轮胎橡胶粉为废旧轮胎破碎并除去钢丝和纤维后的粉末，粉末粒度为70目。其中，所述集料包括重量比为1:2的粗集料和细集料。其中，所述含磷有机物为亚磷酸酯。本发明还公开了上述用于重交通道路的沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：(1)首先将沥青放入搅拌机中加热至140℃后加入胶粉，搅拌机继续加热至170℃并持续搅拌60min，再在170℃下静置溶胀60min，得到橡胶沥青；(2)将硅藻土缓慢倒入步骤(1)所得的橡胶沥青中，然后用机械搅拌机进行搅拌，持续10分钟，即得到硅改性橡胶沥青；(3)将矿粉放入烘箱中加热至160℃，恒温3小时；将集料放入另外一个烘箱中加热至180℃，恒温4小时；(4)将步骤(2)制得的硅改性橡胶沥青与步骤(3)所得矿粉和集料混合，然后继续加入无机纤维、超高分子量聚乙烯和含磷有机物，加热至180℃，混合搅拌8分钟，即得沥青混合料。实施例4一种用于重交通道路的沥青混合料，包括以下重量份的原料：沥青100份、矿粉200份、集料50份、无机纤维10份、超高分子量聚乙烯20份、胶粉40份、硅藻土20份和4份含磷有机物。其中，所述沥青的技术指标如下：(1)载重100克在5秒钟内沉入保温在25℃时的润滑脂试样中的针入度为2～4mm；针入度指数≥-0.4；(2)在135℃下的运动粘度≤2.8Pa·s；在60℃下的动力粘度≥4500Pa·s；(3)粘韧性≥5N·m；韧性≥2.5N·m；闪点≥230℃；溶解度≥99％；软化点≥60℃；(4)储存稳定性离析试验时，储存48h后的软化点差≤2.5℃；(5)在25℃下的弹性恢复≥70％；(6)在35℃下的动态剪切≥1000kPa，在60℃下的动态剪切≥20kPa；(7)加热温度为163℃的旋转薄膜加热试验中，加热5h后残留物的质量变化为-1.0～1.0％，残留物在25℃下的针入度比≥65％。优选地，所述无机纤维为玄武岩纤维或碳纤维；并且所述无机纤维的直径为1.0mm，长度为70mm。优选地，所述胶粉为轮胎橡胶粉；所述轮胎橡胶粉为废旧轮胎破碎并除去钢丝和纤维后的粉末，粉末粒度为50目。其中，所述集料包括粗集料和细集料，所述粗集料和细集料的重量比为1:4。所述含磷有机物为亚甲基三烃基膦。上述用于重交通道路的沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：(1)首先将沥青放入搅拌机中加热至150℃后加入胶粉，搅拌机继续加热至175℃并持续搅拌55min，再在170℃下静置溶胀60min，得到橡胶沥青；(2)将硅藻土缓慢倒入步骤(1)所得的橡胶沥青中，然后用机械搅拌机进行搅拌，持续10分钟，即得到硅改性橡胶沥青；(3)将矿粉放入烘箱中加热至150℃，恒温6小时；将集料放入另外一个烘箱中加热至170℃，恒温4小时；(4)将步骤(2)制得的硅改性橡胶沥青与步骤(3)所得矿粉和集料混合，然后继续加入无机纤维、超高分子量聚乙烯和含磷有机物，加热至190℃，混合搅拌10分钟，即得沥青混合料。实施例5一种用于重交通道路的沥青混合料，包括以下重量份的原料：沥青100份、矿粉350份、集料100份、无机纤维10份、超高分子量聚乙烯10份、胶粉30份、硅藻土15份。其中，所述沥青的技术指标如下：(1)载重100克在5秒钟内沉入保温在25℃时的润滑脂试样中的针入度为2～4mm；针入度指数≥-0.4；(2)在135℃下的运动粘度≤2.8Pa·s；在60℃下的动力粘度≥4500Pa·s；(3)粘韧性≥5N·m；韧性≥2.5N·m；闪点≥230℃；溶解度≥99％；软化点≥60℃；(4)储存稳定性离析试验时，储存48h后的软化点差≤2.5℃；(5)在25℃下的弹性恢复≥70％；(6)在35℃下的动态剪切≥1000kPa，在60℃下的动态剪切≥20kPa；(7)加热温度为163℃的旋转薄膜加热试验中，加热5h后残留物的质量变化为-1.0～1.0％，残留物在25℃下的针入度比≥65％。优选地，所述无机纤维为玄武岩纤维或碳纤维；并且所述无机纤维的直径为1.2mm，长度为50mm。优选地，所述胶粉为轮胎橡胶粉；所述轮胎橡胶粉为废旧轮胎破碎并除去钢丝和纤维后的粉末，粉末粒度为40目。其中，所述集料包括重量比为1:2的粗集料和细集料。其中，所述含磷有机物为亚磷酸酯。本发明还公开了上述用于重交通道路的沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：(1)首先将沥青放入搅拌机中加热至135℃后加入胶粉，搅拌机继续加热至170℃并持续搅拌60min，再在170℃下静置溶胀60min，得到橡胶沥青；(2)将硅藻土缓慢倒入步骤(1)所得的橡胶沥青中，然后用机械搅拌机进行搅拌，持续20分钟，即得到硅改性橡胶沥青；(3)将矿粉放入烘箱中加热至180℃，恒温3小时；将集料放入另外一个烘箱中加热至200℃，恒温3小时；(4)将步骤(2)制得的硅改性橡胶沥青与步骤(3)所得矿粉和集料混合，然后继续加入无机纤维、超高分子量聚乙烯和含磷有机物，加热至200℃，混合搅拌5分钟，即得沥青混合料。对制备得到的沥青混合料的性能指标进行检测，结果见表1。表1沥青混合料的性能指标按照《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004对上述指标进行衡量，可见所有指标均符合要求，并且本申请的沥青混合料稳定性高，针入度明显较低，属于更硬的沥青材料，具有较高的抗磨性能，而其粘度较小，特别是60℃的动力粘度也比普通沥青低。由此可见，本发明的沥青混合料有更好的施工性；并且具有更大的粘韧性和韧性，表现出更大的力学强度，具有优良的抗车辙性能；并且弹性恢复性能好，表现出很好的高温稳定性。