[发明专利]基于界面改性灌注式有机-无机复合路面材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种路面材料的制备方法。

技术背景

半柔性沥青路面材料属于密实-骨架嵌挤型结构，其高温稳定性能大大优于普通沥青混凝土路面，又由于其以具有一定柔性的沥青混凝土作为骨架结构，其低温抗裂性能也优于普通水泥混凝土，同时具备沥青路面和水泥路面的优点，且屏蔽了两者的缺点。这种新型的复合路面材料能够解决沥青混凝土路面的车辙、水损坏以及水泥混凝土路面的断板、脱空和唧泥等病害。

通常所说的半柔性路面，根据其施工工艺和材料可以分为三种类型：水泥灌浆沥青混凝土、水泥沥青混凝土和乳化沥青水泥混凝土。由于水泥灌浆沥青混凝土工艺相对简单，因此应用广泛。但是从目前应用的情况来看，该种路面结构在实际工程应用中存在路面容易开裂、抗疲劳能力差等问题。出现这样的问题的主要原因在于半柔性路面材料是一种有机和无机相结合的复合材料。根据表面能效应理论可知沥青和水泥的极性相差很远，因此难以在两者界面形成良好的粘接和过渡层，只是在粘接的界面形成物理交联。根据浸润理论可知液体粘度越低，浸润时间越短，浸润速度越快，普通的灌浆法制备的半柔性路面材料在形成沥青-水泥界面的时候，沥青处于常温状态，粘度很大，浸润时间长，难以达到好的效果。目前来说，由于普通沥青制备的基体沥青混合料结构松散，内聚力不够，可以用高粘度改性沥青来改善，但是高粘度改性沥青粘度大，更难浸润，可以一定程度上改善干缩开裂，但是对于抗疲劳能力差的问题始终不能很好的解决。根据复合材料界面效应，相互交接的界面处能量高，并且是应力集中的地方，因此，界面是疲劳破坏和开裂的根本原因。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于界面改性灌注式有机-无机复合路面材料的制备方法，该方法制备的路面材料具有抗疲劳性能和抗裂性能好的特点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：基于界面改性灌注式有机-无机复合路面材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)界面改性剂的制备：

①按质量比为硅烷偶联剂∶溶剂∶催化剂∶稳定剂：＝100∶18～32∶10～40∶2～8，选取硅烷偶联剂、溶剂、催化剂和稳定剂，备用；

所述的溶剂为下述四种之一：

a)按质量百分数为：乙醇85％～95％、水5％～15％，选取乙醇和水，将乙醇与水混合，得到溶剂；

b)按质量百分数为：乙醇85％～95％、水5％～15％，选取乙醇和水，将乙醇与水混合，得到醇-水溶液；醇-水溶液中加入非离子表面活性剂，非离子表面活性剂的加入量为醇-水溶液质量的0.1％，得到溶剂；

c)乙醇；

d)异丙醇；

所述的催化剂为水杨酸镧、硬脂酸铈或三碱硫酸铅催化剂；

所述的稳定剂为乙烯基类稳定剂、丙烯酰基类稳定剂或氨基类稳定剂；

②装有溶剂的容器中加入催化剂，用醋酸调节pH为5.5～6.5，得到乳液；然后将调节好的乳液在-10℃～10℃恒温箱中静置6h～8h，再将静置后的装有乳液的容器放置在-10℃～10℃的恒温水浴中，接着边搅拌边加入硅烷偶联剂，最后在加入稳定剂，持续低速搅拌5～15min(所述低速搅拌为搅拌转速300-500转/分钟)，使其充分完成水解缩合反应，即得界面改性剂；(注：配置好的界面改性剂应置于棕色容器中常温保存)

2)基于界面改性灌注式有机-无机复合路面材料的制备：

①基体沥青混合料的制备：按质量比为粗集料∶细集料∶填料∶沥青＝100∶0～6∶4～8∶2～10，选取粗集料、细集料、填料和沥青，备用；将粗集料和细集料在搅拌锅中搅拌30～60s，添加沥青再搅拌60～90s，最后加入填料拌和60～90s，其中粗集料、细集料与填料加热至150～190℃，沥青加热温度150～170℃，搅拌锅设定温度160～180℃，得基体沥青混合料；(注：基体沥青混合料的空隙率指标：空隙率24％～35％，连通空隙率18％～28％)

②界面改性水泥砂浆的制备：按照质量比为水泥∶粉煤灰∶水∶砂子∶外加剂∶界面改性剂＝100∶6～15∶40～60∶20～40∶5～13∶0.4～0.9，选取水泥、粉煤灰、水、砂子、外加剂和界面改性剂，外加剂为膨胀剂和减水剂，膨胀剂与减水剂质量比为2～3.5∶1，备用；先将水泥、粉煤灰、砂子和膨胀剂在搅拌锅里搅拌3min～5min，添加界面改性剂继续搅拌3min～5min，最后添加水和减水剂搅拌3min～5min，得到界面改性水泥砂浆；(注：界面改性水泥砂浆的指标要求：流动度10～14s，28d抗折强度大于6.0MPa，28d抗压强度15～50MPa)