[发明专利]一种应用于融雪道路的导热SMA改性沥青组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及公路与城市道路工程领域，涉及一种应用于融雪道路的导热SMA(SMA是一种沥青混合料，全称沥青马蹄脂碎石混合料，用于铺筑高性能沥青路面)改性沥青组合物及其制备方法。

背景技术

交通运输业是国民经济的重大动脉之一，是构成持续经济增长基础结构的重要组成部分。随着我国现代化建设的步伐的加快，高速公路、城市道路的大量兴建，汽车数量和速度的不断提高，改善道路运营环境、提高交通安全已经成为当今世界各国最为重视的课题之一。

北方地区冬季积雪结冰已成为道路交通安全的重大隐患，尤其在一些纵坡较大的匝道、高架道路上，积雪结冰严重时只能封闭交通，这给道路的畅通运营和人民出行造成了非常大的影响。随着科学技术的快速发展，人类除冰融雪的方法也正在不断改良。道路除雪的方式由最早的人工除雪发展到目前常用的化学除雪(融冰盐)或机械除雪。人工除雪安全性较低，工作效率较低而且难以清除彻底；化学除雪是目前常用的方法，我国08年冰雪灾害时期，用的就是这种方法。在美国，每年冬季大约需要花费10万吨的氯化钠用于除雪，该费用达到了15亿美元，相当于美国冬季道路养护费用的三分之一。同时，融雪盐中的氯离子会加速沥青路面老化，降低沥青路面使用寿命；机械化除冰需要封闭交通，而且需要消耗大量的人力、物力和设备。

利用电能融雪不需要封闭交通，同时对沥青路面的影响较小，且对环境污染较小逐渐成为研究的热点。然而，现有的沥青路面导热系数不够，电能融雪效率不佳。

发明内容

本发明的目的是解决清除道路积雪虚耗人力、物力的问题，提供一种改性沥青路面材料，通过在改性后的沥青混合料中添加石墨的方法，提高了沥青混合料的导热性能，从而增加电能融雪效率，节省能源；同时保证了沥青混合料的各项性能。

为达到上述目的，本发明提供了一种应用于融雪道路的导热SMA改性沥青组合物，所述的SMA改性沥青组合物包含SBS改性沥青及石料，其中，石料包含矿粉、集料，其中，部分矿粉采用石墨代替，石墨的添加量为矿粉质量的10％～30％。

优选地，所述的石墨呈鳞片状，为高强度压力下变质而成的，规格为100目。其导热性能超过钢铁铅等金属材料，因此均匀分散于沥青混合料中能增加其导热系数。石墨是一种良好的导热相材料，掺入沥青混凝土中能够增加其导热系数，从而增加电能融雪效率，节省能源。

优选地，所述的矿粉为石灰岩，所述的集料选择玄武岩。

优选地，所述的改性沥青的步骤为：以基质沥青为原料，加入SBS改性剂，使SBS均匀分散于沥青中，同时，加入稳定剂，形成SBS共混材料，利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理。

优选地，所述的SBS改性剂的用量为改性沥青总质量的5％，所述的稳定剂为无硫稳定剂。

优选地，所述的SMA改性沥青组合物中油石比为7.3％，该油石比是指SBS改性沥青与石料的质量比。

优选地，所述的石墨的添加量为代替矿粉质量的20％。

本发明还提供了一种根据上述的应用于融雪道路的导热SMA改性沥青组合物的制备方法，该方法包含：

步骤1，采用SBS改性沥青：以基质沥青为原料，加入SBS改性剂，使SBS均匀分散于沥青中，同时，加入稳定剂，形成SBS共混材料，利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理；

步骤2，向步骤1中的SBS改性沥青中添加石墨，石墨的添加量为矿粉质量的10％～30％。

优选地，步骤2中，石墨的添加量为矿粉质量的20％。

本发明通过两道工序的配合比设计方法完成最终的混合料设计：第一道工序进行传统的SMA改性沥青混合料的目标配合比设计；第二道工序利用石墨代替部分矿粉，通过分析石墨吸油率预估该阶段的油石比中值，再次进行配合比设计优化。与传统的SMA改性沥青混合料相比，其导热系数增加了34.8％。该混合料用于融雪道路将节省大量的电能。

本发明提供的导热SMA改性沥青组合物在利用石墨导热性能的同时，减少了矿粉的用量，合理地确定沥青的用量，保证了沥青混合料的各项性能，实现了节约成本及保证道路长期使用寿命的效果。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。