本技術(shù)涉及道路工程材料，具體涉及一種基于脫硫膠粉-納米坡縷石-鋼渣粉復(fù)合改性的瀝青混合料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著交通運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展，道路建設(shè)也得到了極大的發(fā)展。瀝青路面因具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度、行車平穩(wěn)、舒適、振動(dòng)小、無(wú)揚(yáng)塵、噪音低以及便于維修養(yǎng)護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，已成為國(guó)內(nèi)運(yùn)用最廣泛的一種路面結(jié)構(gòu)。然而，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，由于瀝青材料耐低溫和耐高溫性能較差，用于北方的低溫氣候條件下，路面容易脆化結(jié)殼，瀝青混合料拱起，失去路面平整度；在用于南方長(zhǎng)期處于陽(yáng)光曝曬的地區(qū)時(shí)，瀝青混合料則易軟化，易出現(xiàn)路面瀝青厚度不一，造成路面凹凸不平的缺陷。

2、高低溫極端天氣的增多以及使用環(huán)境條件的復(fù)雜性，導(dǎo)致許多高速公路瀝青路面在建成運(yùn)營(yíng)后出現(xiàn)了嚴(yán)重地路面病害問(wèn)題，如龜裂、剝落、變形等，此類病害大大縮短了路面的使用年限，致使許多高速公路提前進(jìn)入大修或改造期，造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失?，F(xiàn)今的瀝青路面解決高低溫所引發(fā)的病害問(wèn)題，采用的主要技術(shù)手段涂敷路表降溫涂層等，但是此類措施不能同時(shí)兼顧解決高溫、低溫對(duì)路面造成的損害。

3、公開(kāi)于該背景技術(shù)部分的信息僅用于加深對(duì)本公開(kāi)的背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種基于脫硫膠粉-納米坡縷石-鋼渣粉復(fù)合改性的瀝青混合料及其制備方法，旨在改善瀝青混合料的路用性能的同時(shí)減少瀝青路面的高低溫病害及水損壞。

2、根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，提供一種基于脫硫膠粉-納米坡縷-鋼渣粉復(fù)合改性的瀝青混合料，其由以下重量份的原料制成：礦料100份，瀝青3～7份，脫硫膠粉0.05～0.10份，納米坡縷石0.06～0.18份，鋼渣粉0.03～0.07份，改善劑0.015～0.028份，偶聯(lián)劑0.001～0.005份。

3、在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，所述瀝青混合料由以下重量份的原料制成：礦料100份，瀝青4～6份，脫硫膠粉0.06～0.08份，納米坡縷石0.12～0.15份，鋼渣粉0.04～0.06份，改善劑0.018～0.021份，偶聯(lián)劑0.003～0.005份。

4、在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，所述瀝青混合料由以下重量份的原料制成：礦料100份，瀝青4.4份，脫硫膠粉0.075份，納米坡縷石0.129份，鋼渣粉0.044份，改善劑0.019份，偶聯(lián)劑0.0035份。

5、在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，所述瀝青為道路石油瀝青、煤瀝青、sbs改性瀝青、pe改性瀝青、sbr改性瀝青、纖維類改性瀝青中的至少一種。

6、在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，所述偶聯(lián)劑為復(fù)合型單烷氧基類鈦酸酯。

7、在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，所述改善劑為蒙脫土。

8、在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，所述的礦料由粗集料、細(xì)集料和礦粉組成。

9、根據(jù)本公開(kāi)的另一個(gè)方面，提供一種基于脫硫膠粉-納米坡縷石-鋼渣粉復(fù)合改性的瀝青混合料的制備方法，包括如下步驟：

10、（1）原料配置：按照上述重量份配比配置各原料，備用。

11、（2）納米坡縷石改性劑制備：用乙醇稀釋偶聯(lián)劑至體積百分比濃度為2～4%，再將納米坡縷石、改善劑、該偶聯(lián)劑的稀釋液以0.8～1.2:0.033～0.037:0.09～0.13的質(zhì)量比混合均勻，再在80℃～85℃的條件下攪拌1～1.5h，最后將無(wú)水乙醇干燥去除。

12、將改善劑蒙脫土與偶聯(lián)劑復(fù)合型單烷氧基類鈦酸酯結(jié)合使用對(duì)納米坡縷石進(jìn)行改性，可以綜合發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)：蒙脫土的層間結(jié)構(gòu)調(diào)整和偶聯(lián)劑的表面改性共同作用，可以顯著提高納米坡縷石在瀝青基體中的分散性；偶聯(lián)劑在無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料之間形成的化學(xué)橋鍵，以及蒙脫土與納米坡縷石之間的相互作用，共同增強(qiáng)了納米坡縷石與有機(jī)基體之間的界面結(jié)合力；通過(guò)改性處理賦予或提升了納米坡縷石耐熱性、耐磨性、耐腐蝕性等。

13、（3）脫硫膠粉與鋼渣粉改性劑制備：將脫硫膠粉與鋼渣粉分別在110～130℃下干燥20～40min后備用。

14、脫硫膠粉在瀝青混合料中能起到提升性能、優(yōu)化路用性能以及促進(jìn)環(huán)保和可持續(xù)性的作用：脫硫膠粉能夠顯著提高瀝青的低溫延度，以改性后的瀝青混合料在低溫條件下仍能保持較好的柔韌性，減少因溫度下降而導(dǎo)致的路面脆裂現(xiàn)象；由于脫硫膠粉與瀝青之間的良好結(jié)合以及改性后瀝青性能的提升，以其改性瀝青混合料具有更高的耐久性，能夠更長(zhǎng)時(shí)間地承受車輛荷載和環(huán)境因素的作用；脫硫膠粉改性瀝青在加工過(guò)程中可以降低生產(chǎn)加工溫度，減少能源消耗，并改善施工和易性。這使得瀝青混合料的攤鋪和壓實(shí)更加容易進(jìn)行，提高了施工效率和質(zhì)量。

15、鋼渣粉在瀝青混合料中具有多方面的積極作用，不僅提升了混合料的物理和力學(xué)性能、優(yōu)化了路用性能，還促進(jìn)了環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展：基于良好的礦物、力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，鋼渣粉能夠顯著增強(qiáng)瀝青混合料的抗壓強(qiáng)度和耐久性；鋼渣粉中的成分與瀝青發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，增強(qiáng)了瀝青與集料之間的粘附性，從而提高了瀝青混合料的抗裂性能；多孔、強(qiáng)堿性的鋼渣粉與瀝青的粘附性能非常好，有助于提升瀝青混合料的熱穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性；鋼渣粉的加入能夠顯著提高瀝青混合料的抗水損害能力；鋼渣粉與瀝青混合后，能夠形成更加緊密的結(jié)構(gòu)，提高混合料的抗剪強(qiáng)度和抗變形能力，在高溫條件下，這種增強(qiáng)的抗車轍性能有助于保持路面的平整度和穩(wěn)定性。

16、（4）復(fù)合改性瀝青制備：將基礎(chǔ)瀝青在溫度為140～180℃的條件下加熱熔融，先加入納米坡縷石改性劑，剪切后再加入脫硫膠粉改性劑與鋼渣粉改性劑，攪拌50～70min后將其放置于140～160℃的環(huán)境中溶脹發(fā)育20～40min。

17、（5）制備復(fù)合改性瀝青混合料：將礦料加熱至170℃～185℃，與所述復(fù)合改性瀝青混合攪拌均勻。

18、在本公開(kāi)的一些實(shí)施例中，在所述步驟（4）中，加入納米坡縷石后以1500～2500r/min的剪切速率剪切15～25min，再依次加入脫硫膠粉與鋼渣粉以4500～5500r/min的剪切速率剪切30～50min。

19、本技術(shù)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下任一技術(shù)效果：

20、1.?本技術(shù)中以脫硫膠粉、納米坡縷石、鋼渣粉配合改性瀝青混合料能夠顯著提升瀝青混合料的物理力學(xué)性能（增強(qiáng)強(qiáng)度和耐久性、改善穩(wěn)定性）、路用性能（增強(qiáng)瀝青路面高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、抗車轍性和抗疲勞性）以及環(huán)?？沙掷m(xù)性：脫硫膠粉與瀝青之間的良好結(jié)合，以及納米坡縷石和鋼渣粉的增強(qiáng)作用，共同提升了瀝青混合料的抗裂性能，減少了因裂縫導(dǎo)致的路面損壞；脫硫膠粉、納米坡縷石和鋼渣粉的加入，使得瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度和抗變形能力得到提升，從而增強(qiáng)了其抗車轍性能；納米坡縷石和鋼渣粉的加入，能夠顯著提高瀝青混合料的抗水損害能力，減少因雨水侵蝕導(dǎo)致的路面損壞。

21、2.?本技術(shù)提供的復(fù)合改性瀝青混合料采用礦料、瀝青、脫硫膠粉、納米坡縷石、鋼渣粉、復(fù)合型單烷氧基類鈦酸酯、蒙脫土，其原料來(lái)源廣泛且無(wú)毒無(wú)害，制備工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)過(guò)程無(wú)污染，成本低，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

22、3.?本技術(shù)提供的復(fù)合改性瀝青混合料采用礦料、瀝青、脫硫膠粉、納米坡縷石、鋼渣粉對(duì)瀝青進(jìn)行復(fù)合改性處理，利用無(wú)機(jī)納米粒子納米坡縷石具有表面能缺陷少、非配對(duì)原子多、表面吸附力強(qiáng)等特點(diǎn)，使其能更好的與基礎(chǔ)瀝青發(fā)生結(jié)合，從而使得改性后的瀝青具有較大的破壞荷載。

23、4.?本技術(shù)改性后的納米坡縷石在860cm-1、830cm-1和793cm-1處產(chǎn)生新的吸收峰，其基團(tuán)具備親有機(jī)性，能有效改善納米坡縷石粒子在有機(jī)溶劑中的分散性。加入改性納米坡縷石使得瀝青混合料具有更好的高低溫性能、抗水損害能力和抗疲勞性能。

24、5.?本技術(shù)提供的復(fù)合改性瀝青混合料與基質(zhì)瀝青融合在一起后，納米坡縷石所形成的特定網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)結(jié)合脫硫膠粉、鋼渣粉粒子的填充，使其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變得更好，也使納米坡縷石界面和基質(zhì)瀝青之間的連接變得也更平順，從而提高復(fù)合改性瀝青的整體性能(改善了高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及抗疲勞性能等)。