[发明专利]温度自调节道路沥青材料及其制备方法

说明书

本发明涉及材料及其制备领域，公开了一种温度自调节道路沥青材料及其制备方法。温度自调节道路沥青材料包括如下组分：83.74‑92.84％的沥青、1.76‑7.04％的热致变色粉末、4.41‑8.82％的聚乙二醇和0.63‑1.26％的膨胀石墨。制备方法如下：将按上述比例称取的膨胀石墨置于80℃烘箱中干燥16h，聚乙二醇溶解于60℃的蒸馏水中；然后把膨胀石墨与聚乙二醇水溶液混合，在60℃下超声振荡30min；最后将膨胀石墨/聚乙二醇混合物置80℃真空干燥箱中真空干燥4h，得到复合相变材料；沥青加入剪切搅拌机中加热至130‑160℃并保持温度，添加热致变色粉末和复合相变材料，启动剪切搅拌机，在2000‑4000rpm的转速下高速搅拌0.5‑1.5h。本方法制备沥青材料具有优良的路面控温效果和耐老化性能，能有效延长沥青路面的使用寿命。

技术领域

本发明涉及材料及其制备领域，具体涉及温度自调节道路沥青材料及其制备方法。

背景技术

由于沥青路面具有优良的路用性能和舒适的行车性能，其已成为我国乃至世界各国高速公路建设中使用的主要路面类型。然而，一方面，沥青胶结料的黑褐色表观使其对太阳光辐射具有很强的吸收能力(吸收率高达0.80-0.95)，使夏季路表温度高达70-80℃，会导致路面产生车辙、拥包一系列高温病害，缩短道路服役寿命；另一方面，沥青作为一种有机高分子材料，在生产或使用过程中，受热、氧、光、水等因素作用易发生老化，变硬变脆，其结果加速了路面裂缝、剥落、坑槽等病害的产生，从而也影响了沥青路面路用性能和使用寿命。因此，制备出一种既能调节路面温度又耐老化的沥青对于改善沥青路面的耐久性而言具有重要意义。

利用相变材料在相态变化过程中吸收或释放大量热能，且保持温度近似恒定的特点，将其应用于路面材料中，从而实现路面可根据环境温度进行温度自调节到达减缓路面温度病害的研究已受到广泛关注并取得了积极的进展。Xavier等将相变温度在2-5℃的正十四烷相变材料加入沥青路面面层中，以减少路面结冰现象(Xavier C,Nicaise D,Rachidi S.The use of phase change materials to delay pavement freezing[C]//XIII International Winter Road Congress,PIARC.2010)。胡曙光等将聚乙二醇相变材料应用于沥青混合料，测得其在39℃高温日照条件下可降低路面温度9℃；并且在60℃条件下，其动稳定度是普通AC-20沥青混合料的2倍以上(胡曙光,李潜,黄绍龙等.相变材料聚乙二醇应用于沥青混合料可行性的研究[J].公路,2009,(7):291-295)。林浩东等以多孔膨胀石墨为载体制得的膨胀石墨/聚乙二醇复合相变材料可降低沥青的温度敏感性，对沥青具有良好的温度调控效果，可有效减轻沥青混凝土的温度病害，延长道路的使用寿命(林浩东,张东,陈美祝等.膨胀石墨/聚乙二醇复合相变材料控温效果及与沥青相容性研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2018,42(1):163-168)。尽管相变材料在路面温度调控方面发挥着显著的作用，其也存在着一些负面影响。曹长斌等研究发现加入聚乙二醇相变材料会降低沥青延度等低温性能(Cao C B,Luo Y M,Li W H.Effect ofpolyethylene glycol on the heat storage performance of asphalt and asphaltmixture[J].New Chemical Materials,2013,41(4):137-139)。万路等研究了不同种类不同掺量的相变材料对沥青胶浆流变性能的影响，发现掺相变材料的沥青胶浆车辙因子在达到相变温度后有小幅度的降低，说明相变材料在发生相变后会对沥青的抗车辙性能有所影响(万路.相变控温沥青混凝土的制备与性能研究[D].武汉理工大学,2012)。刘松涛等发现部分相变材料的加入使得沥青短期热老化后的三大指标损失率均增大，并对沥青短期老化后的长期性能和高温稳定性产生不利影响(刘松涛,马骉,李超.相变材料对沥青性质的影响[J].黑龙江交通科技,2010,33(11):46-47)。