一种仿生自愈性沥青混合料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种仿生自愈性沥青混合料及其制备方法。仿生自愈性沥青混合料，包括矿质集料和仿生自愈性沥青；其中，所述仿生自愈性沥青包括基质沥青和含有自愈组分的仿生自愈性沥青改性剂。本发明专利技术以在常温下具有膨胀性且自主增殖结晶的材料为自愈组分，与本领域中常见的基质沥青和矿质集料结合，模仿人体愈合机制，使得得到的仿生自愈性沥青混合料在不影响沥青路用性能的前提下使得道路具有类似人体一样的自主愈合功能。本发明专利技术的制备方法简单，成本控制良好，能够有效减少道路病害的产生，从而延长道路使用寿命，并且该仿生自愈性沥青混合料具有良好的路用性能。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生自愈性沥青混合料及其制备方法
本专利技术涉及道路及建筑材料改性
，更具体地，涉及一种仿生自愈性沥青混合料及其制备方法。
技术介绍
交通基础设施建设是国家发展的基石，截止至2016年，我国公路总里程已达457万公里，城市道路占城市总体面积的1/3，每年有近20万公里道路需进行恢复重建工程。道路病害频发致使道路养护投入巨大，同时给交通安全和人们的出行带来重大影响。道路养护问题已经引起了国内外的广泛关注，在一些交通压力大的地区，建设耐久的长寿命道路意义重大。据调研，道路裂缝不仅是病害的主要成分，而且是其他病害的主要诱因。本项目对京津冀地区道路进行了定点调查，结果显示裂缝面积占总病害面积的50％以上。应对道路裂缝，目前普遍采用的方法是在开裂发生后进行灌缝处理，此方法滞后性强，费时耗力，碳排放量大，污染环境，且治标不治本，因此减少裂缝的发生才是治理道路病害的有效方法。目前，我国道路工程采用的养护方法多为人工手动修复，即当路面出现裂缝、坑槽等病害时，采用工人手动作业的方式。根据养护定则，对缝宽在10mm以内的采用热沥青灌缝或乳化沥青灌缝；缝宽在10mm以上时采用细粒式热拌沥青混合料或乳化沥青混合料填缝：沥青面层空隙较大，透水严重或路面轻微裂缝但路面强度能满足要求时需建筑路面上封层。这些养护方式只能短暂解决开裂问题，不仅不能从根本上解决开裂问题，甚至不能有效阻止病害的进一步发展。在此背景下，研发具有自愈性的功能道路成为近年道路发展的必然趋势。近些年来，许多国家研究了一些自愈性材料，其优劣势如表1所示。表1国内外自愈性道路材料技术一览表例如，公开号为CN102786258A的专利技术专利公开了一种裂缝自愈合沥青混凝土及其制备方法,该沥青混凝土包含粗集料、细集料、填料和沥青,还包含刚性纤维和柔性纤维，刚性纤维掺入量为粗集料、细集料、填料和沥青总质量的0.50～2.5wt％,柔性纤维掺入量为粗集料、细集料、填料和沥青总质量的0.10～0.35wt％。该混凝土的制备方法：称取烘干的集料置于盛料盘中,将其混合均匀并于烘箱中预热至180℃,填料单独加热至180℃；沥青预热至160～175℃；刚性纤维和柔性纤维按要求量分别烘干备用；先将刚性纤维掺入到混合集料中拌和,然后与液态沥青拌和，接着与填料拌和，再与柔性纤维拌和，最后成型。该专利技术使沥青路面的低温开裂降到最小且能自愈，有效避免早期开裂,但纤维的掺入给混凝土带来不利影响，且修复后的混凝土强度回复率、裂缝闭合率、耐久性以及断裂能等无法确定。公开号为CN105198281A的专利技术专利公开了一种自愈式沥青混凝土及其制备方法，其质量份数的原料组成为：矿料100份、SBS改性沥青5～6份和磁性金属1.5～2.5份。其制备方法,包括如下步骤：1)分别对矿料、改性沥青和磁性金属进行预热处理,分别得到预热后的矿料、改性沥青和磁性金属；2)将预热后的矿料、改性沥青和磁性金属混合搅拌,得到混合料；3)对混合料进行成型处理,即可得到。通过电磁波使钢丝绒发热,从而软化沥青，使沥青路面重新愈合，但是加热的过程消耗大量能源，加速沥青混凝土的老化，严重污染环境。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是道路在交通荷载和温度变化的共同作用下易产生裂缝，且在大气降水的影响下，若不及时处理，将导致坑槽、车辙、唧浆等更为严重的道路病害。(二)技术方案本专利技术提供了一种仿生自愈性沥青混合料，包括矿质集料和仿生自愈性沥青；其中，仿生自愈性沥青包括基质沥青和含有自愈组分的仿生自愈性沥青改性剂。本专利技术通过模仿人体愈合机制，提供了包括仿生自愈性沥青改性剂和基质沥青的仿生自愈性沥青与矿质集料组合的仿生自愈性沥青混合料，利用该复配型混合料配置仿生自愈性沥青道路材料铺筑路面，含有自愈组分的改性剂与基质沥青和矿质集料复配能更好地实现裂缝的填补。在本专利技术中，自愈组分选用常温下具有膨胀性且可自主增殖结晶的材料。在常规的自然环境下或者空气中，能够膨胀、自主增殖结晶的材料物质均可作为本专利技术的自愈组分。常温为25℃左右的温度。为了能使裂缝更好地被填补，本专利技术的自愈组分优选为膨胀树脂、膨胀止水胶、膨胀水泥、膨胀石墨中的一种或多种。其中，膨胀树脂优选为高吸水性膨胀树脂。高吸水性树脂是一种新型的高分子材料，它能够吸收自身重量几百倍至千倍的水分，无毒、无害、无污染；吸水能力特强，保水能力特高，所吸水分不能被简单的物理方法挤出，并且可反复释水、吸水。遇水膨胀止水胶是一旦经硬化就变成复原性良好的橡胶弹性体、浸水后自身体积膨胀、充填空隙发挥确实的止水效果。由膨胀水泥配制的混凝土在水中自由膨胀率为8×10-4～10×10-4，可在混凝土中建立0.2～0.6MPa的自应力，满足补偿收缩要求，可减少或防止混凝土收缩开裂。这几种物质可分别单独作为自愈组分，也可将任意几种物质组合作为自愈组分。进一步优选地，自愈组分包括膨胀树脂和膨胀水泥，再优选地，自愈组分包括膨胀树脂和膨胀水泥，二者的重量比优选为50-95:5-50；进一步优选地，二者的重量比为63-90:10-37，更优选为74-85:15-26。在上述比例中，混合料的瞬时阻水能力和长期阻水能力均较好。在本专利技术中，自愈组分可以为上述比例的膨胀树脂和膨胀水泥。为了提高沥青混合料与路面的粘结性，有效防止矿料剥离脱落，仿生自愈性沥青改性剂还包括抗剥落组分，为了与上述自愈组分能更好地结合，提高两者结合后的粘附性，提高经改性剂得到的沥青与原路面的粘结性，本专利技术中抗剥落组分优选为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠和石油树脂中的一种或者几种。木质素磺酸钙无毒，具有良好的稳定性、分散性和粘结性。木质素磺酸钠具有良好的稳定性和分散性，能吸附在各种固体质点的表面上。石油树脂具有良好的化学稳定性，并有调节粘性和热稳定性好的特点，而且价格低廉，无毒，对环境友好。这几种物质可分别单独作为抗剥落组分，也可将任意几种物质组合作为抗剥落组分。当选取任意几种物质组合时，其各种物质的配比可任意选择，只要配制而成的抗剥落组分的最终含量满足要求即可，无论选择上述何种物质或者各种物质的配比如何，均可达到相应的粘附性能，防止水泥化合物被挤出的效果类似。进一步优选地，抗剥落组分包括木质素磺酸钙、木质素磺酸钠和石油树脂，三者的重量比为5-90:5-45:5-80，优选地，三者的重量比优选为10-35:15-30:35-75。在本专利技术中，抗剥落组分可以为上述比例的木质素磺酸钙、木质素磺酸钠和石油树脂。或是，抗剥落组分包括木质素磺酸钙和石油树脂，二者的重量比为20-50:50-80，优选为40-50:50-60。在本专利技术中，抗剥落组分可以为上述比例的木质素磺酸钙和石油树脂。或是，抗剥落组分包括木质素磺酸钠和石油树脂，二者的重量比为40-50:50-60。在本专利技术中，抗剥落组分可以为上述比例的木质素磺酸钠和石油树脂。或是，抗剥落组分包括木质素磺酸钙和木质素磺酸钠，二者的重量比为60-70:30-40。在本专利技术中，抗剥落组分可以为上述比例的木质素磺酸钙和木质素磺酸钠。为了提高自主愈合和防止路面开裂的效果，在本专利技术一个优选实施方式中，该仿生自愈性沥青改性剂包括自愈组分50-90重量份和抗剥落组分10-50重量份；优选地，包括自愈组分60-85重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生自愈性沥青混合料，包括矿质集料和仿生自愈性沥青；其中，所述仿生自愈性沥青包括基质沥青和含有自愈组分的仿生自愈性沥青改性剂。

【技术特征摘要】
1.一种仿生自愈性沥青混合料，包括矿质集料和仿生自愈性沥青；其中，所述仿生自愈性沥青包括基质沥青和含有自愈组分的仿生自愈性沥青改性剂。2.根据权利要求1所述的仿生自愈性沥青混合料，其特征在于，所述自愈组分为常温下具有膨胀性且自主增殖结晶的材料；优选地，所述自愈组分为膨胀树脂、膨胀止水胶、膨胀水泥、膨胀石墨中的一种或多种；进一步优选地，所述自愈组分包括膨胀树脂和膨胀水泥，二者的重量比优选为50-95:5-50。3.根据权利要求1或2所述的仿生自愈性沥青混合料，其特征在于，所述仿生自愈性沥青改性剂还包括抗剥落组分；所述抗剥落组分为木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、石油树脂中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的仿生自愈性沥青混合料，其特征在于，所述仿生自愈性沥青改性剂包括自愈组分50-90重量份和抗剥落组分10-50重量份；优选地，包括自愈组分60-85重量份和抗剥落组分15-40重量份；进一步优选地，包括自愈组分70-80重量份和抗剥落组分20-30重量份。5.根据权利要求1-4中任一项所述的仿生自愈性沥青混合料，其特征在于，所述基质沥青和含有自愈组分的仿生自愈性沥青改性剂的重量比为10-80:20-90，优选为20-70:30-80。6.根据权利要求1-5中任一项所述的仿生自愈性沥青混合料，其特征在于，所述矿质集料和仿生自愈性沥青的重量比为80-99:1-20，优选为90-97:3-10。7.根据权利要求1-6中任一项所述的仿生自愈性沥青混合料，其特征在于，所述矿质集料为碱性集料，优选地...

【专利技术属性】
技术研发人员：索智，金珊珊，季节，张奥，张吉凯，彭嫣，王恒毅，
申请(专利权)人：北京建筑大学，
类型：发明
国别省市：北京,11