本發(fā)明涉及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種除冰、抗滑、降噪瀝青路面材料的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)的快速發(fā)展，大批公路工程項(xiàng)目相繼展開，人們對其要求也越來越高，在行車安全性基礎(chǔ)上，對功能性的需求越來越強(qiáng)烈。瀝青路面材料由于行車舒適、安全性好已經(jīng)成為道路鋪裝的主流材料，國內(nèi)外關(guān)于瀝青路面材料的除冰、降噪、抗滑性能也展開了大量的研究，但是研究主要是集中于瀝青路面材料的單一功能，對同時(shí)具有除冰、降噪、抗滑的多功能高等級路面研究較少，而且采用目前的技術(shù)制備的普通橡膠瀝青及橡膠改性瀝青，難以滿足這種高連通空隙率的開級配瀝青混凝土的結(jié)構(gòu)耐久性，易發(fā)生松散、剝落、車轍等病害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種除冰、抗滑、降噪瀝青路面材料的制備方法，解決了現(xiàn)有瀝青路面材料的功能單一，不具備同時(shí)除冰、降噪、抗滑的功能，以及采用現(xiàn)有技術(shù)制備出的瀝青材料難以滿足高連通空隙率的開級配，易發(fā)生松散、剝落、產(chǎn)生車轍的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

設(shè)計(jì)一種除冰、抗滑、降噪瀝青路面材料的制備方法，包括下列步驟：

（1）制備改性瀝青：所述改性瀝青由基質(zhì)瀝青、聚烯烴熱塑性彈性體、改性纖維、增粘劑、憎水劑按照100：5～10：3～5：1～2：1～2的質(zhì)量比混合制成。

（2）制備除冰材料：所述除冰材料由甲酸鉀、乙二醇、醋酸鈉、丙烯酸聚合物、氫氧化鉀按照100：20～30：1～5：0.5～1：0.5～1的質(zhì)量比混合制成，其制備過程為：

a.將丙烯酸聚合物加入到相當(dāng)于其重量250～300倍的水中，靜置1～2h，然后以800r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30～60min，得到膠液；

b.在500r/min的攪拌速度向所述膠液中加入乙二醇，攪拌10～30min后，向得到的混合液中加入氫氧化鉀，待氫氧化鉀完全溶解后再加入醋酸鈉，待醋酸鈉完全溶解后再攪拌10～30min，得到醇-水混合液；

c.在100r/min的攪拌速度下向所述醇-水混合液中加入甲酸鉀，待甲酸鉀完全溶解后再攪拌10～30min，即得到所述除冰材料。

（3）制備礦料：所述礦料由粗集料、細(xì)集料、填料按照20：2～3：1～2的質(zhì)量比均勻混合而成；

其中，所述粗集料由玄武巖、鋼渣、堇青石按照10:3～5:1～2的質(zhì)量比混合而成；所述細(xì)集料由石灰?guī)r礦粉、蛭石粉、空心玻璃微珠、珍珠巖粉按照10：3～5:1～2：0.1～0.2的質(zhì)量比混合而成；所述填料為礦粉、水泥、石灰中的一種。

（4）制備該除冰、抗滑、降噪瀝青路面材料：

首先按照100：5～10：1～2的質(zhì)量比稱取所述礦料、改性瀝青和除冰材料；

先將所述改性瀝青加熱到160～180℃，向其中加入所述除冰材料，保持溫度為160～180℃攪拌5～10min，然后再加入所述礦料攪拌10～15min，即得到所述除冰、抗滑、降噪瀝青路面材料。

在上述技術(shù)方案中，為了使制備的瀝青路面材料同時(shí)實(shí)現(xiàn)除冰、降噪、抗滑的性能，需要對其性能提出了更高要求，主要集中在以下幾點(diǎn)：①瀝青膠結(jié)料必須具有較高的粘度，以增加膠結(jié)料與集料的粘結(jié)力，防止表面集料在車輪荷載作用下飛散；②瀝青材料應(yīng)該具有較大的空隙率，一方面有利于水分的通過，另一方面有利于噪聲的吸收；③由于雨水、雪水往混合料體的浸透，為確保耐水性和出除冰性，瀝青對集料應(yīng)有很好的粘附性和防凍性能；④在重交通道路上應(yīng)用時(shí)，混合料應(yīng)具有較高的抗塑性變形能力，要求瀝青膠結(jié)料具有較高軟化點(diǎn)和粘附性。

針對上述性能要求，本發(fā)明制備的瀝青路面材料，首先對基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性，使其具備良好的高溫性能和低溫性能，且粘度、強(qiáng)度和疏水性能也有效增強(qiáng)。使用的除冰材料采用無機(jī)冰點(diǎn)降低劑和有機(jī)冰點(diǎn)降低劑相結(jié)合來抗凍防冰，抗凍防冰效果更好。

在礦料的粗集料中加入流入鋼渣，提高了材料強(qiáng)度、增加了材料的摩擦系數(shù)，抗滑效果大幅提高；使用堇青石提高了路面的抗急冷急熱性能；細(xì)集料中加入的蛭石粉和空心玻璃微珠為空心蜂巢結(jié)構(gòu)，能夠吸收路面噪聲，從而極大的提高了路面的抗噪性能；珍珠巖粉和改性瀝青中加入的憎水劑配合作用，能夠有效提高材料的排水性能。

優(yōu)選的，步驟（1）所述改性瀝青的制備過程為：

將所述基質(zhì)瀝青加熱到170～200℃，向其中加入所述聚烯烴熱塑性彈性體，保持溫度為170～200℃，在5000～8000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30～60min，得到瀝青-橡膠混合物；

在160～180℃的溫度下，將所述改性纖維、增粘劑和憎水劑依次加入到所述瀝青-橡膠混合物中，保持溫度為160～180℃，在3000～5000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20～30min，攪拌完畢后靜置1～2h，即得到所述改性瀝青。

優(yōu)選的，步驟（1）中所述基質(zhì)瀝青為ah-70重交通瀝青或ah-90重交通瀝青。

優(yōu)選的，步驟（1）中所述改性纖維為聚酯纖維、木質(zhì)素纖維、玄武巖纖維、劍麻纖維中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述改性纖維的制備過程為：

將改性劑kh-550溶于乙醇溶液中，配置成濃度為10％的溶液，然后將所述聚酯纖維、木質(zhì)素纖維、玄武巖纖維、劍麻纖維中的一種或幾種浸沒在該溶液中，10h后取出，再于100℃干燥5h，即得到所述改性纖維。

優(yōu)選的，步驟（1）中所述增粘劑為增粘松香樹脂或改性松香樹脂。

優(yōu)選的，步驟（1）中所述憎水劑為聚硅氧烷。

優(yōu)選的，步驟（3）中所述粗集料的粒徑為2.36～16mm。

優(yōu)選的，步驟（3）中所述細(xì)集料的粒徑≤2.36mm。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明采用聚烯烴熱塑性彈性體、改性纖維、增粘劑、憎水劑對基質(zhì)瀝青進(jìn)行了改性，改性后的瀝青材料具備良好的高溫性能和低溫性能，且粘度增加，強(qiáng)度也增加，還具備良好的疏水性能。

2.本發(fā)明的除冰材料采用無機(jī)冰點(diǎn)降低劑和有機(jī)冰點(diǎn)降低劑相結(jié)合來抗凍防冰，抗凍防冰效果優(yōu)于單純的有機(jī)抗凍劑，而且相對于無機(jī)抗凍劑來說，對瀝青道路的損害小，對環(huán)境的危害也小。

3.本發(fā)明在礦料的粗集料中加入流入鋼渣，在提高材料強(qiáng)度的基礎(chǔ)上還增加了材料的摩擦系數(shù)，使路面抗滑，同時(shí)由于利用了廢棄料，還具備一定的經(jīng)濟(jì)效益，粗集料中還加入了堇青石，由于堇青石抗急冷急熱性能好，從而能夠減少路面材料受溫度的影響；細(xì)集料中加入了蛭石粉和空心玻璃微珠，這兩種材料都屬于空心蜂巢結(jié)構(gòu)，能夠吸收路面噪聲，從而極大的提高了路面的抗噪性能；珍珠巖粉的加入，和改性瀝青中加入的憎水劑配合作用，使進(jìn)入材料中的水分都能夠快速排出，從而提高路面的排水除冰性能。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例來說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但以下實(shí)施例只是用來詳細(xì)說明本發(fā)明，并不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。在以下實(shí)施例中所涉及的操作方法如無特別說明，均為常規(guī)操作方法；所涉及的工業(yè)原料如無特別說明，均為市售常規(guī)工業(yè)原料。

實(shí)施例1：一種除冰、抗滑、降噪瀝青路面材料的制備方法，包括下列步驟：

（1）制備改性瀝青

按照ah-70重交通瀝青：聚烯烴熱塑性彈性體：玄武巖纖維：增粘松香樹脂∶聚硅氧烷=100：8：4：1.5：1的質(zhì)量比稱取各物料備用；

將稱取的ah-70重交通瀝青加熱到200℃，再向其中加入聚烯烴熱塑性彈性體，保持溫度為200℃，在5000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌40min，得到瀝青-橡膠混合物；

在160℃的溫度下，將稱取的玄武巖纖維、增粘松香樹脂和聚硅氧烷依次加入到該瀝青-橡膠混合物中，保持溫度為160℃，在3000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌20min，攪拌完畢后靜置1h，即得到所述改性瀝青。

（2）制備除冰材料

按照甲酸鉀：乙二醇：醋酸鈉：丙烯酸聚合物：氫氧化鉀=100：25：4：1：0.5的質(zhì)量比稱取各物料備用；

先將稱取的丙烯酸聚合物加入到相當(dāng)于其重量250倍的水中，靜置1h，然后以800r/min攪拌30min，得到膠液；

在500r/min的攪拌速度下向該膠液中加入乙二醇，攪拌10min后向其中加入氫氧化鉀，待氫氧化鉀完全溶解后再向其中加入醋酸鈉，待醋酸鈉完全溶解后再攪拌10min，得到醇-水混合液；

最后在100r/min的攪拌速度下向該醇-水混合液中加入甲酸鉀，待甲酸鉀完全溶解后再攪拌10min，即得到所述除冰材料。

（3）制備礦料

粗集料由玄武巖、鋼渣、堇青石按照10:4:1的質(zhì)量比混合而成；細(xì)集料由石灰?guī)r礦粉、蛭石粉、空心玻璃微珠、珍珠巖粉按照10：4：1：0.1的質(zhì)量比混合而成；按照粗集料：細(xì)集料：礦粉=20：2：1的質(zhì)量比稱取各物料，將該粗集料、細(xì)集料和礦粉混合均勻，即得到所述礦料。

（4）制備該除冰、抗滑、降噪瀝青路面材料

按照礦料：改性瀝青：除冰材料=100：8：1的質(zhì)量比稱取各物料備用；

首先將改性瀝青加熱到160℃，向其中加入除冰材料，保持溫度為160℃攪拌10min，得到改性瀝青-除冰材料混合物，再向該改性瀝青-除冰材料混合物中加入礦料，攪拌15min，即得到所述除冰、抗滑、降噪瀝青路面材料。

實(shí)施例2：一種除冰、抗滑、降噪瀝青路面材料的制備方法，包括下列步驟：

（1）制備改性瀝青

按照ah-90重交通瀝青：聚烯烴熱塑性彈性體：木質(zhì)素纖維：改性松香樹脂∶聚硅氧烷=100：10：3：1：1的質(zhì)量比稱取各物料備用；

將稱取的ah-90重交通瀝青加熱到180℃，再向其中加入聚烯烴熱塑性彈性體，保持溫度為180℃，在8000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30min，得到瀝青-橡膠混合物；

在180℃的溫度下，將稱取的木質(zhì)素纖維、改性松香樹脂和聚硅氧烷依次加入到該瀝青-橡膠混合物中，保持溫度為180℃，在4000r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌25min，攪拌完畢后靜置1.5h，即得到所述改性瀝青。

（2）制備除冰材料

按照甲酸鉀：乙二醇：醋酸鈉：丙烯酸聚合物：氫氧化鉀=100：20：1：1：1的質(zhì)量比稱取各物料備用；

先將稱取的丙烯酸聚合物加入到相當(dāng)于其重量300倍的水中，靜置2h，然后以800r/min攪拌60min，得到膠液；

在500r/min的攪拌速度下向該膠液中加入乙二醇，攪拌20min后加入氫氧化鉀，待氫氧化鉀完全溶解后再向其中加入醋酸鈉，待醋酸鈉完全溶解后再攪拌20min，得到醇-水混合液；

最后在100r/min的攪拌速度下向該醇-水混合液中加入甲酸鉀，待甲酸鉀完全溶解后再攪拌20min，即得到所述除冰材料；

（3）制備礦料

粗集料由由玄武巖、鋼渣、堇青石按照10:5:1的質(zhì)量比混合而成；細(xì)集料由石灰?guī)r礦粉、蛭石粉、空心玻璃微珠、珍珠巖粉按照10：3：2：0.1的質(zhì)量比混合而成；按照粗集料：細(xì)集料：水泥=20：3：2的質(zhì)量比稱取各物料，將該粗集料、細(xì)集料和礦粉混合均勻，即得到所述礦料。

（4）制備該除冰、抗滑、降噪瀝青路面材料

按照礦料：改性瀝青：除冰材料=100：10：1的質(zhì)量比稱取各物料備用；

首先將改性瀝青加熱到180℃，向其中加入除冰材料，保持溫度為180℃攪拌5min，得到改性瀝青-除冰材料混合物，再向該改性瀝青-除冰材料混合物中加入礦料，攪拌10min，即得到所述除冰、抗滑、降噪瀝青路面材料。

需要說明的是，在實(shí)施例1、2中，所用的改性纖維的制備方法如下：將改性劑kh-550溶于乙醇溶液中，配置成濃度為10％的溶液，然后將聚酯纖維、木質(zhì)素纖維、玄武巖纖維、劍麻纖維中的一種或幾種浸沒在上述溶液中，10h后取出，再于100℃干燥5h，即得到所述改性纖維。

進(jìn)一步需要說明的是，所用的粗集料的粒徑為2.36-16mm，所用的細(xì)集料的粒徑≤2.36mm。

實(shí)施例1-2均制備出了除冰、抗滑、降噪的瀝青路面材料，其中，實(shí)施例1和實(shí)施例2制備出的改性瀝青的性能見下表1。

從表1可以看出，改性瀝青的各項(xiàng)性能參數(shù)同基質(zhì)瀝青相比均有較大幅度的提高，復(fù)合路面用瀝青材料的性能要求。

在礦料的制備過程中，粗集料、細(xì)集料及填料的粒徑均符合jtgf40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的要求，實(shí)施例1和實(shí)施例2中礦料級配具體見下表2。

實(shí)施例1、2制備出的除冰、抗滑、降噪的瀝青路面材料的性能參數(shù)見下表3。

由表3可知，實(shí)施例1和實(shí)施例2的除冰、抗滑、降噪的瀝青路面材料的孔隙率大、構(gòu)造深、摩擦系數(shù)也大，降噪效果好，相對于常規(guī)瀝青路面材料來說，具備更好的除冰、抗滑、降噪功能。

在本發(fā)明中，聚烯烴熱塑性彈性體加入到瀝青當(dāng)中，在高溫和機(jī)械攪拌的作用下，聚烯烴熱塑性彈性體軟化流動(dòng)，以利于其在瀝青中的溶解，并且溶解后的聚烯烴熱塑性彈性體能夠充分吸收瀝青中的油分和軟瀝青組分，使體積發(fā)生膨脹，形成海綿狀；在冷卻以后，聚烯烴熱塑性彈性體再度硬化，形成物理交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，瀝青則進(jìn)入其三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，成為一個(gè)有機(jī)的高分子彈性體，使瀝青性能得到很大的改善；改性纖維的加入能夠增強(qiáng)瀝青材料的強(qiáng)度，增粘劑加入到瀝青中，可以提高瀝青的粘度，起到增粘的作用；憎水劑能夠使瀝青具備一定的疏水性能，從而可以使?jié)B入道路的雨水、雪水很快的匯集后從排水設(shè)施排出。

在除冰材料中添加的甲酸鉀是一種有機(jī)融雪劑，對瀝青道路基本沒有腐蝕損害，但由于其冰點(diǎn)較高，不易在氣溫偏低地區(qū)使用，極大地限制了其應(yīng)用范圍和地域；乙二醇是一種常用的防凍劑，將其添加在本發(fā)明中，一方面可以可氯化鈉和甲酸鈉協(xié)同作用，起到更好的抗凍效果，另一方面其作為一種有機(jī)的具備一定黏度的液體，在體系中和甲酸鉀混合在一起，起到緩釋的作用，為了加強(qiáng)這種緩釋性，本發(fā)明還添加了少量的丙烯酸聚合物來增加粘性，使各有效成分緩慢釋放；丙烯酸聚合物的水溶液為酸性，因此為了使最終制備出的產(chǎn)品ph值維持中性，在配方中添加了氫氧化鉀來中和丙烯酸聚合物，但是丙烯酸聚合物的水溶液和氫氧化鉀反應(yīng)后體系的黏度會(huì)驟然增大，所以本發(fā)明中添加了醋酸鈉來調(diào)節(jié)除冰材料的黏度，使其在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。需要說明的是，除冰材料是在高溫下添加到改性瀝青中的，因此在此過程中，除冰材料中的水分基本被蒸發(fā)掉，從而使最終制備出的產(chǎn)品的水分含量控制在一個(gè)合理的范圍。

本發(fā)明在礦料的粗集料中加入流入鋼渣，在提高材料強(qiáng)度的基礎(chǔ)上還增加了材料的摩擦系數(shù)，使路面抗滑，同時(shí)由于利用了廢棄料，還具備一定的經(jīng)濟(jì)效益，粗集料中還加入了堇青石，由于堇青石抗急冷急熱性能好，從而能夠減少路面材料受溫度的影響；細(xì)集料中加入了蛭石粉和空心玻璃微珠，這兩種材料都屬于空心蜂巢結(jié)構(gòu)，能夠吸收路面噪聲，從而極大的提高了路面的抗噪性能；珍珠巖粉的加入，和改性瀝青中加入的憎水劑配合作用，使進(jìn)入材料中的水分都能夠快速排出，從而提高路面的排水除冰性能。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例做出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。