本发明属于沥青混合料的制备,具体涉及一种相变储热型沥青混合料及其制备方法。
背景技术:
1、目前,我国大部分地区夏季太阳热辐射强度高,日照时间长,而沥青表面呈黑色极易吸热,导致沥青路面的温度急剧增加,高达40℃以上,远远超过了沥青的软化点。长期以来,为了能更好地提高运输效率和减小运输费用,公路交通运输的超载、重载的现象越来越严重。在持续高温和行车荷载的反复作用下,沥青路面将会积存大量热量,易产生车辙、拥包、推挤、泛油等热稳定性病害。这不仅会造成较大的经济损失,而且会对交通安全产生很大的影响。道路研究人员提出了将相变储热技术应用于沥青路面,当复合相变体系的温度达到相变起始温度时,将发挥其相变储热特性吸收储存热量,实现主动调节路面温度的作用,降低沥青路面的升温速率,减轻沥青路面的高温病害。
2、相变是指在一定温度范围内物质从一种相态转化为另一种相态的过程,而且在相变过程中伴随着热量的吸收与释放。相变材料由于具有温度调节和潜热储能的作用,在建筑节能、太阳能存储、航天科技、电力调峰、工业废热利用等众多领域均具有巨大的应用价值,但相变材料在沥青路面工程的应用尚处于初步研究探索阶段。
3、中国专利cn105017786a“聚乙二醇自融雪复合相变材料及其制备方法”,提出一种由基质沥青、聚乙二醇、膨润土、插层剂、水五种材料按一定的质量比制得复合相变改性沥青,使沥青路面具有主动抑制路面结冰的作用,起到抗凝冰的功能,但并未测试其在沥青混合料中的降温效果。中国专利cn103508702a“一种冷拌相变储热沥青混合料”,提出将多孔基相变储热颗粒应用到冷拌沥青混合料中,但由于多孔火山岩和热固性树脂的加入影响了相变材料的结晶性能,使其相变储热能力大大降低。中国专利cn108546002a“一种相变保温沥青混合料及其制备方法”提出利用相变储热颗粒释放热能,在低温环境的施工条件下,保证沥青混合料的运输和摊铺温度,但并未提及相变储热颗粒能够使沥青混合料主动调节路面温度及降低路面升温速率。
技术实现思路
1、本发明的目的是解决上述沥青混合料不能主动调节路面的温度,同时不能降低路面的升温速率的问题,提供了一种相变储热型沥青混合料及其制备方法。
2、本发明涉及一种相变储热型沥青混合料,按质量份数计,所述沥青混合料包括86.42~88.98份集料、4.22份~4.35份沥青、5.51份~5.68份填料和0.99份~3.85份相变储热颗粒;
3、所述相变储热颗粒包括载体材料、封装材料和相变储热材料,所述载体材料为膨胀石墨,所述封装材料为硅溶胶,所述相变储热材料为聚乙二醇;所述载体材料、封装材料和相变储热材料的质量比例为2.4~3.0:10:24~24.6。
4、作为优选,所述相变储热颗粒的粒径小于1.18mm。
5、作为优选,所述膨胀石墨的粒度为50~80目,膨胀系数为300~500ml/g。
6、作为优选,所述硅溶胶中二氧化硅的质量分数为30%。
7、作为优选,所述聚乙二醇为聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、聚乙二醇3400、聚乙二醇4000或聚乙二醇6000。
8、作为优选,所述集料为玄武岩、石灰岩或花岗岩。
9、作为优选,所述填料为玄武岩或石灰石矿石。
10、作为优选,所述沥青为道路石油沥青、煤焦沥青或岩沥青。
11、本发明还涉及一种相变储热型沥青混合料的制备方法,制备所述的相变储热型沥青混合料,所述制备方法包括相变储热颗粒的制备和相变储热型沥青混合料的制备;
12、所述相变储热颗粒的制备步骤如下:
13、将干燥好的所述膨胀石墨倒入装有液态所述聚乙二醇的烧杯中,并在80℃水浴加热条件下搅拌共混30min;待搅拌均匀后,放在80℃真空干燥箱中真空吸附处理8h,得到聚乙二醇/膨胀石墨共混物。将所述硅溶胶滴加到所述聚乙二醇/膨胀石墨共混物中,均匀搅拌30min后,放在通风处室温陈化24h,然后置于80℃真空干燥箱中干燥24h,得到粒径小于1.18mm的所述相变储热颗粒。
14、作为优选,所述相变储热型沥青混合料的制备步骤如下:
15、(1)按所述集料、沥青、填料和相变储热颗粒的质量份配比,准备材料备用;
16、(2)将所述集料置于已预热到160℃的拌合机中,用小铲适当搅拌均匀后,再加入预热到150℃的所述沥青,开动拌合机搅拌90s;
17、(3)将加热到160℃的所述填料倒入所述拌合机中,再倒入所述相变储热颗粒,所述拌合机继续搅拌90s,得到所述相变储热型沥青混合料。
18、与现有技术相比,本发明的优点和积极效果在于:
19、相比现有技术,利用本发明相变储热型沥青混合料及其制备方法,
20、(1)该相变储热型沥青混合料,能够主动应对高温气候环境,实现主动调节路面温度的作用,在高温环境下降温幅度为1.5~6℃;
21、(2)该相变储热型沥青混合料的温度达到相变储热颗粒的相变起始温度时,相变储热颗粒将利用自身相变储热特性吸收并储存热量,降低沥青路面的升温速率,从而降低沥青路面的温度峰值,减轻沥青路面的高温病害;
22、(3)相变储热颗粒先由有机固-液相变材料聚乙二醇与载体材料膨胀石墨的共混物,然后用三维网状的二氧化硅将上述共混物包裹封装,所以该相变储热颗粒吸收及储存热量的能力稳定,且相变储热颗粒的粒径小于1.18mm,从而该相变储热颗粒能够用于制备相变储热型沥青混合料;
23、(4)该相变储热型沥青混合料在高温条件下保持稳定的能力强,同时在拉伸过程中抗劈裂能力高,且在水环境下的稳定性好。
1.一种相变储热型沥青混合料,其特征在于,按质量份数计,所述沥青混合料包括86.42~88.98份集料、4.22份~4.35份沥青、5.51份~5.68份填料和0.99份~3.85份相变储热颗粒;
2.根据权利要求1所述的相变储热型沥青混合料,其特征在于,所述相变储热颗粒的粒径小于1.18mm。
3.根据权利要求2所述的相变储热型沥青混合料,其特征在于,所述膨胀石墨的粒度为50~80目,膨胀系数为300~500ml/g。
4.根据权利要求3所述的相变储热型沥青混合料,其特征在于,所述硅溶胶中二氧化硅的质量分数为30%。
5.根据权利要求4所述的相变储热型沥青混合料,其特征在于,所述聚乙二醇为聚乙二醇1000、聚乙二醇2000、聚乙二醇3400、聚乙二醇4000或聚乙二醇6000。
6.根据权利要求5所述的相变储热型沥青混合料,其特征在于,所述集料为玄武岩、石灰岩或花岗岩。
7.根据权利要求6所述的相变储热型沥青混合料,其特征在于,所述填料为玄武岩或石灰石矿石。
8.根据权利要求7所述的相变储热型沥青混合料,其特征在于,所述沥青为道路石油沥青、煤焦沥青或岩沥青。
9.一种相变储热型沥青混合料的制备方法,其特征在于,制备权利要求8所述的相变储热型沥青混合料,所述制备方法包括相变储热颗粒的制备和相变储热型沥青混合料的制备;
10.根据权利要求9所述的相变储热型沥青混合料的制备方法,其特征在于,所述相变储热型沥青混合料的制备步骤如下: