专利名称：一种异型截面中空聚合物纤维改性沥青马蹄脂碎石混合料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种沥青混合料，尤其是一种掺加了纤维的改性沥青马蹄脂碎石混合料。
背景技术：
公路交通是当代经济社会高速发展的必备基础设施，其性能和质量往往对社会生活产生密切影响。由于公路性能不佳导致的交通事故、频繁维修往往会造成交通堵塞，妨碍经济社会发展。为此需要不断改进公路路面材料的性能，推广使用新型材料。
密级配沥青混合料是应用于现代高等级道路的主要路面材料之一，具有良好的力学性能、低温抗裂性和一定粗糙度，用其铺设的道路路面平整，行车平稳且安全，并有一定的吸音效果，施工方便，可再生利用。但是这种沥青混合料存在着高温稳定性差的缺点，遇到高温天气易产生车辙、推拥等永久性变形，不利于行车安全。
为此，德国科技人员发明了一种间断级配并添加纤维的沥青混合料——沥青马蹄脂碎石(Stone Matrix Asphalt，简称SMA)。它由沥青、纤维稳定剂、矿粉和少量细集料组成，将沥青玛碲脂填充在间断级粗集料骨架中，由此组成的沥青混合料。其中，纤维稳定剂曾经较多采用木质素纤维或矿物纤维，但是木质素纤维易吸水腐烂，不耐磨，不耐热，已被逐渐淘汰；矿物纤维分为松散的或颗粒的，经常采用的是石棉纤维，这种纤维虽然价格便宜，但是会污染环境、危害人体健康，已经被一些发达国家禁止使用。
一些国家也采用聚合物纤维(如聚酯纤维或聚丙烯腈纤维)作为纤维稳定剂。这种纤维可以使沥青混合料的疲劳寿命提高25-45％，车辙减少45-53％。但是与密级配沥青混合料不同，SMA的性能和耐久性与沥青含量有很大关系，较多的沥青含量能充填SMA较大的骨架空隙率，使混合料具有空隙率小、沥青膜厚等优点。但沥青含量过多，会出现路面泛油的情况，这往往会导致交通事故的发生。由于普通聚合物纤维通常为实心，形状为简单几何形(如圆形、椭圆形等)吸油性能有限，因此用这种普通聚合物纤维制备的SMA中沥青含量不能太高，这就限制了SMA油膜厚、耐久性好的优点。
因此，需要采用技术手段，既能保证混合料中有较多的沥青含量，以提高路用性能，又能避免路面泛油，保证行车安全。
发明内容
本发明需要解决的技术问题在于克服由于普通聚合物纤维吸油性差，导致用普通聚合物纤维配制的SMA耐久性差的缺点。
为此本发明公开一种异型截面中空聚合物纤维改性沥青马蹄脂碎石混合料，该混合料由异型截面单孔或多孔聚合物纤维和沥青马蹄脂碎石构成。其中，异型截面单孔或多孔聚合物纤维的含量为总重量的0.1％～0.5％。该聚合物纤维可以是聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺纤维，或由这些纤维组成的混杂纤维。
聚合物纤维的“异型截面”是指纤维的横截面可以是任何一种规则的或不规则的几何形状，例如十字形、三叶形、井字形、星形、梅花形等。“中空”是指这种纤维不是实心的，而是沿轴向有一个或多个孔的结构。
制备本发明所述的异型截面中空聚合物纤维改性沥青马蹄脂碎石混合料的设备，可以采用常规的热拌沥青混合料拌和设备，如间歇式拌和楼或连续式拌和楼。
制备方法及步骤为先将制备常规的密级配沥青混合料所需的各种粒径的石料和矿粉，与异形截面单孔或多孔聚合物纤维一起，按配合比设计用量置于拌合机中干拌15～30秒，再按配合比设计用量加入已加热至指定温度(一般是160℃～190℃)的沥青，湿拌20～40秒，即获得本发明所述的异型截面中空聚合物纤维改性沥青马蹄脂碎石混合料。搅拌过程中如果发现纤维在沥青混合料中出现结团、未分散等现象，可适当延长干拌时间10～15秒，以使纤维分散均匀。
也可以采用实验室用小型拌和机制备，制备方法为按配合比设计用量将几种原料置于拌和机中，充分拌和均匀；加入纤维，干拌约1分钟；再加入已加热至指定温度(一般是160℃～190℃)的沥青，湿拌约90秒；最后加入矿粉，拌和约90秒，即获得本发明所述的异型截面中空聚合物纤维改性沥青马蹄脂碎石混合料。
本发明的有益效果主要取决于异型截面中空聚合物纤维所具有的良好吸油性能。下表是异型截面多孔聚酯纤维与其他几种纤维的性能比较表1 几种纤维的性能比较
从表中可以看出，单孔聚脂纤维和异型截面多孔聚酯纤维的吸油性能较普通聚脂纤维有明显增加。
与现有技术相比，本发明的有益效果是1)由于异型截面聚合物纤维具有良好的亲油性、耐高温性、柔软性，与木质素纤维或颗粒以及普通聚合物纤维相比可以更好地与沥青混合料相容，因此本发明的SMA混合料沥青膜厚，具有良好的抗裂性能和耐久性能；2)由于该聚合物纤维具有异型截面，且内部有孔，因此内外具有较大表面积，从而对沥青产生较强的浸润和吸附作用，防止沥青在混合料中的析漏，使得本发明的SMA混合料具有良好的和易性，便于施工；3)聚合物纤维能够降低混合料的脆化点温度，有效防止裂缝的产生发展，使得本发明的SMA混合料具有良好的低温抗裂性能，韧性好；4)实施方法简单易行，可利用原有的沥青混合料制备设备直接制备，不必投资新设备。
图1为梅花形截面的多孔聚酯纤维的横断面示意图。
图2为十字形截面的单孔聚酯纤维的横断面示意图。
具体实施例方式实施例1集料玄武岩，各项性能符合《公路改性沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)之规定。填料石灰石矿粉，各项性能符合《公路改性沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)之规定。集料和填料组成的矿料级配见表2表2 矿料级配
沥青SBS聚合物改性沥青，PG76-22，油石比6.0％；纤维为图1所示的梅花形截面多孔聚酯纤维，掺量为混合料总质量的0.4％。
制备方法按照发明内容部分所述的制备步骤制备沥青混合料。
实验步骤按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)中的T0702-2000规程制作马歇尔试件，按T0709-2000、T0732-2000和T0733-2000进行马歇尔稳定度、流值、析漏和飞散性能测试。
实施例2将实施例1中的梅花形截面多孔聚酯纤维改为图2所示的十字形截面单孔聚酯纤维，制备方法和实验步骤与实施例1相同。测试结果如表3所示。
对比例1不加纤维，按实施例1所述的其他原料、制备方法制备沥青混合料，按实施例1所述的实验步骤进行测试，结果如表3所示。
对比例2将实施例1中的梅花形截面多孔聚酯纤维改为木质素纤维，制备方法和实验步骤与实施例1相同。测试结果如表3所示。
对比例3将实施例1中的梅花形截面多孔聚酯纤维改为普通截面实心聚酯纤维，制备方法和实验步骤与实施例1相同。测试结果如表3所示。
表3 几种混合料的性能比较 *温度为-10℃。
从以上结果可看出，实例1和实例2中的低温飞散和抗析漏指标明显降低，这是由于异形截面中空聚酯纤维与沥青的相容性和亲和性较好，改善了表面和凹处的力学作用，因此能够稳定地吸附更多沥青，形成更多的结构沥青，有效提高SMA的性能。
权利要求
1.一种异型截面中空聚合物纤维改性沥青马蹄脂碎石混合料，由聚合物纤维和沥青马蹄脂碎石构成。其特征在于聚合物纤维具有异型截面和/或中空结构。
2.根据权利要求1所述的一种异型截面中空聚合物纤维改性沥青马蹄脂碎石混合料，其特征在于该聚合物纤维可以是聚酯纤维，或聚丙烯腈纤维，或聚酰胺纤维，或由这些纤维中任意两种或三种组成的混杂纤维。
3.根据权利要求1或2所述的一种异型截面中空聚合物纤维改性沥青马蹄脂碎石混合料，其特征在于聚合物纤维的含量为总重量的0.1％～0.5％。
4.根据权利要求1或2所述的一种异型截面中空聚合物纤维改性沥青马蹄脂碎石混合料，其特征在于聚合物纤维的异型截面可以是任何一种规则的或不规则的几何形状。
5.根据权利要求4所述的一种异型截面中空聚合物纤维改性沥青马蹄脂碎石混合料，其特征在于聚合物纤维的异型截面可以是十字形、或三叶形、或井字形、或星形、或梅花形。
6.根据权利要求1或2所述的一种异型截面中空聚合物纤维改性沥青马蹄脂碎石混合料，其特征在于聚合物纤维的中空结构是指这种纤维不是实心的，而是沿纤维轴向有一个或多个孔的结构。
7.根据权利要求1或2所述的一种异型截面中空聚合物纤维改性沥青马蹄脂碎石混合料，其特征在于，其制备方法为先将制备常规的密级配沥青混合料所需的各种粒径的石料和矿粉，与异形截面单孔或多孔聚合物纤维一起，按配合比设计用量置于常规的热拌沥青混合料拌和设备中干拌15～30秒，再按配合比设计用量加入已加热至160℃～190℃的沥青，湿拌20～40秒。搅拌过程中如果发现纤维在沥青混合料中出现结团、未分散等现象，可适当延长干拌时间10～15秒，以使纤维分散均匀。
8.根据权利要求1或2所述的一种异型截面中空聚合物纤维改性沥青马蹄脂碎石混合料，其特征在于，其制备方法为按配合比设计用量将制备常规的密级配沥青混合料所需的各种粒径的石料置于实验室用小型拌和机制备中，充分拌和均匀；加入纤维，干拌1分钟；再加入已加热至160℃～190℃的沥青，湿拌90秒；最后加入矿粉，拌和90秒。
全文摘要
本发明公开一种异型截面中空聚合物纤维改性沥青马蹄脂碎石混合料，该混合料由异型截面单孔或多孔聚合物纤维和沥青马蹄脂碎石构成。其中，异型截面单孔或多孔聚合物纤维的含量为总重量的0.1％～0.5％。该聚合物纤维可以是聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺纤维，或由这些纤维组成的混杂纤维。聚合物纤维的“异型截面”是指纤维的横截面可以是任何一种规则的或不规则的几何形状，例如十字形、三叶形、井字形、星形、梅花形等。“中空”是指这种纤维不是实心的，而是沿轴向有一个或多个孔的结构。这种沥青马蹄脂碎石混合料具有良好的抗裂性、耐久性、和易性，便于施工；具有良好的低温抗裂性能，韧性好；实施方法简单易行，不必投资新设备。
文档编号C04B24/00GK1907900SQ20051003618
公开日2007年2月7日 申请日期2005年8月1日 优先权日2005年8月1日
发明者王依民, 倪建华, 黄绍龙, 汤惠工, 何唯平 申请人:深圳市海川实业股份有限公司