一种沥青混凝土及沥青混凝土的路面施工方法与流程

1.本技术涉及建筑材料的领域，尤其是涉及一种沥青混凝土及沥青混凝土的路面施工方法。


背景技术：

2.沥青混凝土俗称沥青砼，人工选配具有一定级配组成的矿料，碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等，与一定比例的路用沥青材料，在严格控制条件下拌制而成的混合料，通常用于路面、停车场、机场，以及堤坝的核心等环境中。沥青混凝土路面包括传统的沥青混凝土面层（ac）、多碎石沥青混凝土面层（sac)、沥青玛蹄脂碎石混合料面层（sma)等。
3.沥青混凝土较易出现以下问题，沥青混凝土路面经超载车辆碾压形成车辙或裂缝，由于车辆重量过高，导致拉应力超过路面疲劳强度而发生断裂；冬天的温度较低导致路面平均温度低于断裂温度，造成路面开裂，此外，在夏季高温下，车辆反复碾压，导致路面发生塑性形变形成车辙。车辙、裂缝等在雨水的侵蚀下，还易发生进一步的开裂，为了提高沥青混凝土的抗裂效果，通常采用在沥青混凝土内添加纤维，通过纤维提高沥青混凝土中各组分之间的牵拉强度，改善沥青混凝土的抗裂效果。
4.针对上述相关技术，发明人认为纤维较易发生缠结，导致纤维在沥青混凝土中的分散均匀性不佳，并且雨水等侵蚀材料也会导致沥青混凝土路面产生裂缝，并且纤维结构无法阻挡雨水等对裂缝的侵蚀，即沥青混凝土存在抗裂效果不均匀、不稳定的缺陷。


技术实现要素：

5.为了改善沥青混凝土抗裂效果不均匀、不稳定的缺陷，本技术提供一种沥青混凝土及沥青混凝土的路面施工方法。
6.第一方面，本技术提供一种沥青混凝土，采用如下的技术方案：一种沥青混凝土，包括以下重量份物质：5-6份沥青、4-5份矿粉、85-95份集料、3-5份牵拉材料，所述牵拉材料包括纤维与多孔材料，所述多孔材料为贯穿多孔结构，所述纤维穿过多孔材料，所述多孔材料选自多孔陶瓷或多孔陶粒中的至少一种。
7.通过采用上述技术方案，本技术技术方案优选采用纤维与多孔材料配合作为牵拉材料，通过纤维穿过多孔材料贯穿的孔隙，多孔材料对纤维进行分隔，有效阻止过多纤维发生团聚、缠结，能够提高纤维在沥青混凝土中的分散效果。同时，位于纤维上的多孔材料能够起到增强作用，通过多孔材料能够增大纤维与沥青混凝土之间的连接面积，一方面，提高了纤维对沥青混凝土的牵拉强度，另一方面，有效提高了纤维的强度，有效阻止纤维发生断裂的可能性，即牵拉材料能够有效提高沥青混凝土的抗裂效果。
8.此外，纤维缠结时通过未连接多孔材料的自由端进行缠结，因此在沥青混凝土中形成以多孔材料为节点的网络结构，由于多孔材料为节点，有效提高了网络结构的强度，进一步改善牵拉材料对沥青混凝土中的其余基材的牵拉效果，提高沥青混凝土的抗裂效果。
9.最后，多孔材料的添加在沥青混凝土中引入了较多的孔隙，即在沥青混凝土中引
入了应力分散孔，在冬天气温较低时，为沥青混凝土提供了膨胀空间，有效缓解了沥青混凝土冻胀开裂的可能性。
10.优选的，所述多孔材料的孔隙内壁上包裹有石墨烯层，所述纤维上包裹有离子液体层。
11.通过采用上述技术方案，在多孔材料的孔隙内壁包裹石墨烯，并在纤维上包裹离子液体，石墨烯与离子液体之间由于纳米尺度效应以及非平衡热力学特征而存在静电吸附作用，因此，可使纤维吸附穿过多孔材料的贯穿孔隙，并使纤维与多孔材料稳定结合，提高了纤维与多孔材料之间的结合强度。
12.同时，由于纤维外包裹有离子液体，使得纤维之间能够相互分散，仅发生少量缠结，纤维之间能够形成分散度较佳的网络结构。
13.优选的，牵拉材料的制备包括以下步骤：将多孔材料浸渍于石墨烯分散液中，取出，得到中间物，在中间物上喷洒水，干燥，得到石墨烯-多孔材料；将纤维浸渍于离子液体（1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐电解液）中，取出，干燥，得到离子液体-纤维；将离子液体-纤维与石墨烯-多孔材料搅拌混合，得到牵拉材料。
14.通过采用上述技术方案，将多孔材料浸渍于石墨烯分散液后，再进行喷水处理，使得多孔材料表面不易负载较多的石墨烯，即使石墨烯聚集于多孔材料的孔隙中，使得纤维能够有效穿过多孔材料孔隙，或纤维穿入或与多孔材料的孔隙结合，能够有效形成以多孔材料为节点的网络结构，降低多孔材料负载于纤维表面的可能性，提高了牵拉材料对沥青混凝土中各组分的牵拉效果。
15.优选的，所述牵拉材料为经改性剂改性处理的牵拉材料，所述改性剂包括硅烷偶联剂、硬脂酸或钛酸酯偶联剂中的任意一种。
16.通过采用上述技术方案，硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂以及硬脂酸均能够对纤维外进行包裹，并通过偶联接枝硅羟基、硅氧基或在牵拉材料表面形成润滑膜，提高牵拉材料在沥青混凝土中的分散均匀性。
17.优选的，所述纤维选自玄武岩纤维、木质素纤维以及csw-聚酯纤维中的至少两种。
18.通过采用上述技术方案，首先，玄武岩与木质素纤维配合，即扁平弯曲的纤维与长直状纤维配合，使得纤维为沥青混凝土提供加筋作用以及粘结强度，使得纤维通过机械锚合以及包裹缠结与沥青混凝土稳定连接，使沥青混凝土中获得交错综合的纤维骨架结构网以及结构沥青网，有效改善了沥青混凝土的抗裂效果。
19.其次，玄武岩纤维与csw-聚酯纤维配合，玄武岩纤维与csw-聚酯纤维中的聚酯纤维均起到较为优异的加筋作用，而csw-聚酯纤维中的硫酸钙晶须起到吸附作用，吸附沥青混凝土中的轻质组分，并形成三维搭接网络，在沥青混凝土中形成了纤维骨架，提高了沥青混凝土的界面结合效果以及抗裂效果。
20.最后，玄武岩纤维、木质素纤维以及csw-聚酯纤维配合，通过长直纤维结构、弯曲纤维结构、吸附作用以及加筋作用，形成牢固三维纤维骨架并诱导形成结构沥青网络，有效提高了混凝土的抗裂效果。
21.优选的，所述牵拉材料还包括凝胶微球，所述凝胶微球由内核层与外壳层组成，所述内核层包括氟硅烷和滑石粉，所述外壳层选自明胶、壳聚糖中的任意一种。
22.通过采用上述技术方案，本技术技术方案中优选采用氟硅烷与滑石粉配合作为内
核层，氟硅烷具有较低的表面能，当沥青混凝土破裂后，外壳层遇水破裂后，氟硅烷能够流出并负载于沥青混凝土内壁上，有效阻隔雨水，降低雨水进一步侵蚀沥青混凝土上的裂缝，即降低沥青混凝土的进一步开裂。而滑石粉的加入，一方面，能够包裹氟硅烷，使内核层能够稳定被外壳层包裹，另一方面，滑石粉作为疏水填料，不仅能够填充沥青混凝土的裂缝，还能够有效起到疏水作用，协同改善裂缝的疏水效果，阻碍裂缝进一步被侵蚀的可能性。
23.同时，优选明胶或壳聚糖作为外壳材料，当外壳层与雨水接触后，外壳层逐渐熔化，释放内核层，通过内核层包裹裂缝内壁，提高沥青混凝土的抗裂效果。
24.优选的，所述内核层还包括水泥、可再分散性乳胶粉中的任意一种。
25.通过采用上述技术方案，通过在内核层中添加水泥或可再分散性乳胶粉，当外壳层破裂后，内核层外流，当内核层与雨水混合后，能够形成水化凝胶以及胶黏物，对裂缝处进行支撑以及粘结，有效封堵沥青混凝土裂缝并阻止沥青混凝土中的裂缝进一步开裂，提高了沥青混凝土的抗裂效果。
26.第二方面，本技术提供一种沥青混凝土的路面施工方法，采用如下的技术方案：一种沥青混凝土的路面施工方法，包括以下步骤：s1、材料预热：将沥青、矿粉、集料和牵拉材料分别置于不同的烘箱中进行加热，得到流动沥青以及干燥的矿粉、集料以及牵拉材料；s2、原料拌和：将矿粉、集料和牵拉材料预先搅拌混合，至目视无较大纤维结团后，倒入流动沥青，拌和均匀，摊铺，加热辊压，得到沥青混凝土路面。
27.通过采用上述技术方案，预先将原料进行预热干燥，提高矿粉、集料以及牵拉材料的分散效果，尤其是牵拉材料能够均匀分散于沥青混凝土中，因此牵拉材料能够均匀、稳定改善沥青混凝土的抗裂效果。
28.优选的，在所述沥青混凝土路面上喷洒疏水剂以形成疏水层，所述疏水剂包括硅基防水剂、syl-301疏水剂中的任意一种。
29.通过采用上述技术方案，本技术技术方案优选采用硅基防水剂或syl-301疏水剂喷洒至沥青混凝土路面形成疏水层，能够有效阻挡雨水对沥青混凝土路面的侵蚀，降低了雨水侵蚀至沥青混凝土路面出现裂缝的可能性，延长沥青混凝土的使用寿命以及抗裂效果。
30.优选的，所述疏水剂还包括纳米二氧化硅。
31.通过采用上述技术方案，在疏水剂中添加纳米二氧化硅，纳米二氧化硅能够填充于沥青混凝土表面的微观孔隙，或浮于沥青混凝土路面表面，形成平滑或粗糙的结构，即形成粗糙的类似荷叶表面结构，稳定起到疏水效果。
32.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术纤维与多孔材料配合作为牵拉材料，通过纤维穿过多孔材料贯穿的孔隙，多孔材料对纤维进行分隔，有效阻止过多纤维发生团聚、缠结，多孔材料增大了纤维与沥青混凝土之间的连接面积，提高了纤维自身强度以及对沥青混凝土的牵拉强度，使得沥青混凝土获得均匀且高效的抗开裂效果。
33.此外，纤维缠结时通过未连接多孔材料的自由端进行缠结，因此在沥青混凝土中形成以多孔材料为节点的网络结构，提高了网络结构的强度，进一步改善牵拉材料对沥青混凝土中的其余基材的牵拉效果。
34.最后，多孔材料的添加在沥青混凝土中引入一定的孔隙结构，即在沥青混凝土中
引入了应力分散孔，在冬天气温较低时，为沥青混凝土提供了膨胀空间，有效缓解了沥青混凝土冻胀开裂的可能性。
35.2、本技术中优选采用在多孔材料的孔隙内壁包裹石墨烯，并在纤维上包裹离子液体，通过纳米尺度效应以及平衡热力学特征而产生的静电吸附作用，使纤维穿过多孔材料的贯穿孔隙，即多孔材料可有效提高纤维的强度，形成以多孔材料为节点的网络结构，提高多孔材料与纤维之间的结合强度。
36.3、本技术的方法，通过预先对原料进行预热干燥，并将牵拉材料预先拌合，改善牵拉材料的分散均匀性，进而在形成的沥青混凝土路面喷洒疏水剂，提高沥青混凝土的防水效果，阻碍了雨水等侵蚀至沥青混凝土路面开裂的可能性。
具体实施方式
37.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
38.制备例纤维制备例制备例1-3分别取玄武岩纤维、木质素纤维和csw-聚酯纤维，具体质量见表1，搅拌混合，得到纤维1-3。其中，csw-聚酯纤维为5.5kg无水硫酸钙晶须和3kg聚酯纤维的混合物。
39.表1制备例1-3牵拉材料组成牵拉材料制备例制备例4取纤维1和多孔材料，将纤维浸渍于1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐电解液中，浸渍60s取出，干燥，得到包裹有离子液体的离子液体-纤维，将多孔材料浸渍于固含量为1％的多层石墨烯分散液中，浸渍10min，取出多孔材料，得到中间物，向中间物上喷洒水，直至中间物上的水能够流延成膜，停止喷水，干燥，得到石墨烯-多孔材料。将石墨烯-多孔材料与离子液体-纤维搅拌混合，得到牵拉材料1。
40.其中，值得说明的是，多孔材料包括但不限于多孔陶瓷或多孔陶粒中的任意一种或多种，本制备例中选用多孔陶瓷。
41.制备例5-6与制备例4的区别在于：采用纤维2-3以代替制备例中的纤维1，制得牵拉材料2-3。
42.制备例7
取牵拉材料1浸渍于改性剂中，搅拌混合，过滤，保留固体物，干燥，得到经改性剂改性处理的牵拉材料1。
43.其中值得说明的是，改性剂包括但不限于硅烷偶联剂kh-550、硅烷偶联剂kh-570、硬脂酸、钛酸酯偶联剂ndz-201中的任意一种或多种，本制备例中选用硬脂酸。
44.凝胶微球制备例制备例8-10分别取氟硅烷、滑石粉、水泥、可再分散性乳胶粉，具体质量见表2，预先将粉料进行拌合，得到混合粉料，再将混合粉料与氟硅烷搅拌混合，得到内核层1-3。
45.表2制备例8-10内核层组成制备例11将0.54kg明胶粉末与18kg水混合，配置得到明胶溶液，将1kg内核层与2kg明胶溶液混合，过滤，干燥，得到凝胶微球1。
46.制备例12将0.216kg壳聚糖粉末与7.2kg水混合，配置得到壳聚糖溶液，将1kg内核层与2kg壳聚糖溶液混合，过滤，干燥，得到凝胶微球2。
47.制备例13-14与制备例11的区别在于：采用内核层2-3，以代替制备例11中的内核层1，制备凝胶微球3-4。
48.制备例15-18与制备例4的区别在于：牵拉材料还包括2kg凝胶微球1-4，制备牵拉材料4-7。
49.制备例19与制备例7的区别在于：采用牵拉材料4以代替制备例5中的牵拉材料，制备经改性剂改性处理的牵拉材料2。
50.疏水剂制备例制备例20分别取1kg纳米二氧化硅、6kg乙醇和1kg疏水剂，将纳米二氧化硅加入乙醇中，超声处理5-15min，高速匀浆机分散5-10min，硝酸调节ph=4-6，得到混合溶液，磁力搅拌下，向
混合溶液中30d/min滴加疏水剂，超声分散3h，制得疏水剂。
51.其中，值得说明的是，疏水剂包括但不限于硅基防水剂、syl-301疏水剂中的任意一种，本制备例中优选采用固含量为30％含甲基硅酸钠的硅基防水剂。
实施例
52.实施例1-3一方面，本技术提供一种沥青混凝土，包含沥青、矿粉、集料和牵拉材料1，牵拉材料1包括纤维1和多孔材料，多孔材料为贯穿多孔结构，纤维穿过多孔材料，具体质量见表3。
53.另一方面，本技术提供一种沥青混凝土的路面施工方法，包括以下步骤：s1、材料预热：将沥青置于155℃的烘箱中进行加热，矿粉、集料和牵拉材料分别置于105℃-110℃的烘箱中进行加热，得到流动沥青以及干燥的矿粉、集料以及牵拉材料；s2、原料拌和：将矿粉、集料和牵拉材料预先搅拌混合，至目视无较大纤维结团后，倒入流动沥青，拌和均匀，得到沥青混凝土，摊铺，90℃加热2t下辊压，得到沥青混凝土路面。
54.其中，集料包括粒径为2.36-16mm的玄武岩，矿粉为石灰石矿粉，沥青为石油沥青。
55.表3实施例1-3沥青混凝土组成实施例4-9与实施例2的区别在于：采用牵拉材料2-7，以代替实施例2中的牵拉材料1，制备混凝土路面。
56.实施例10-11与实施例2的区别在于：采用经改性剂改性处理的牵拉材料1-2，以代替实施例2中的牵拉材料1，制备混凝土路面。
57.实施例12与实施例2的区别在于：在混凝土路面上喷洒疏水剂（固含量为30％含甲基硅酸钠的硅基防水剂），将疏水剂装入喷涂容器，通过压缩空气雾化喷涂，距离混凝土路面10-15cm，以2-5cm/s的速度进行喷涂，喷涂的压力10-80psi，晾干后，再次喷涂，共喷涂两次，得到具有疏水层的混凝土路面。
58.实施例13
与实施例12的区别在于：采用制备例20中的疏水剂，以代替实施例12中的疏水剂，制备具有疏水层的混凝土路面。
59.对比例对比例1本对比例与实施例2的不同之处在于，本对比例中仅添加纤维1作为牵拉材料，制备混凝土路面。
60.对比例2本对比例与实施例2的不同之处在于，本对比例中仅添加多孔陶瓷作为牵拉材料，制备混凝土路面。
61.对比例3本对比例与实施例2的不同之处在于，本对比例中未在多孔材料孔隙内壁包裹石墨烯，也并未在纤维1上包裹离子液体，制备混凝土路面。
62.性能检测试验对实施例1-13、对比例1-3沥青混凝土进行性能检测。
63.（1）抗裂性能测试：制备600mm
×
400mm
×
100mm的平板试模，用弯起的波浪形应力约束条提供约束。将混凝土涂覆于试模中，振动1min，抹平表面，移入观测室，观测室温度为24～26℃，相对湿度为60%～70%，将试模放好后用电风扇吹表面，风速为8m/s，连续吹24h，记录初裂时间、裂缝的平均长度并评价抗裂等级。将沥青混凝土试样浸渍于水中24h后，取出，再次测量并记录裂缝的平均长度（2）疏水性检测：采用水接触角检测仪对沥青混凝土试样的疏水性进行检测；表4实施例1-13、对比例1-3性能检测
结合表4性能检测对比可以发现：（1）结合实施例1-3、对比例1-3可以发现：实施例1-3中制备得到的沥青混凝土的抗裂效果有所提升，这说明本技术采用纤维与多孔材料配合作为牵拉材料，通过纤维穿过多孔材料贯穿的孔隙，多孔材料对纤维进行分隔，有效阻止过多纤维发生团聚、缠结，多孔材料增大了纤维与沥青混凝土之间的连接面积，提高了纤维自身强度以及对沥青混凝土的牵拉强度，使得沥青混凝土获得均匀且高效的抗开裂效果。
64.（2）结合实施例4-5与实施例1-3可以发现：实施例4-5中制备得到的沥青混凝土的抗裂效果有所提升，这说明本技术采用玄武岩纤维、木质素纤维以及csw-聚酯纤维配合，通过长直纤维结构、弯曲纤维结构、吸附作用以及加筋作用，形成牢固三维纤维骨架并诱导形成结构沥青网络，有效提高了混凝土的抗裂效果。
65.（3）结合实施例6-7与实施例1-3可以发现：实施例6-7中制备得到的沥青混凝土的抗裂效果有所提升，这说明本技术采用氟硅烷与滑石粉配合作为内核层，内核层可稳定被包裹在外壳层内，外壳层遇水破裂后，氟硅烷以及滑石粉流出，氟硅烷包裹裂缝内壁，阻碍雨水进一步侵蚀沥青混凝土上的裂缝提高沥青混凝土的抗裂效果。
66.（4）结合实施例8-9与实施例1-3可以发现：实施例8-9中制备得到的沥青混凝土的抗裂效果有所提升，这说明本技术采用在内核层中添加水泥或可再分散性乳胶粉等胶凝物质，外壳层破裂后，内核层外流后，内核层与雨水混合，形成水化凝胶以及胶黏物，对裂缝处进行支撑以及粘结，有效封堵沥青混凝土裂缝并阻止沥青混凝土中的裂缝进一步开裂，提高了沥青混凝土的抗裂效果。
67.（5）结合实施例10-11与实施例1-3可以发现：实施例10-11中制备得到的沥青混凝土的抗裂效果有所提升，这说明本技术采用对牵拉材料进行分散处理，通过偶联接枝硅羟基、硅氧基或在牵拉材料表面形成润滑膜，提高牵拉材料在沥青混凝土中的分散均匀性，使沥青混凝土获得均匀的抗裂效果。
68.（6）结合实施例12-13与实施例1-3可以发现：实施例12-13中制备得到的沥青混凝土的疏水角有所提升，这说明本技术采用在沥青混凝土表面喷涂疏水剂，不仅形成疏水膜层，还能够形成微-纳粗糙结构，即类似荷叶的疏水表面结构，有效提高沥青混凝土的疏水性，即沥青混凝土不易被雨水侵蚀而开裂。
69.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。