渗透性路面和固化的碳纤维组合物以及相关方法与流程

本公开内容一般地涉及增强的渗透性路面组合物。更具体地，本公开内容涉及渗透性路面和固化的碳纤维组合物以及用于加强的机械增强和耐久性的相关方法。

背景技术：

透水性混凝土(pc)是来自于一组渗透性路面(例如，沥青、混凝土、石料/砾石、粘土等)中的一种路面，其同时用于雨水径流管理并支持车辆或行人交通(traffic)。在市政当局和运输机构中pc越来越受欢迎的用于应用比如自行车道、步行道路、人行道、停车场、低容积道路等。增加的应用主要是由于pc的环境效益，比如地下水系统恢复和雨水径流减少。当用作路面表面层(surfacecourse)时，pc可以减轻交通噪音并可能减少热岛效应。

然而，当与一些传统路面材料(例如，波特兰水泥混凝土(portlandcementconcrete)(pcc))相比时，pc缺少强度能力。这是因为pc基本上消除了其组成中的细骨料，并且包括有利于水的流动的粗骨料的间隙或开放梯度(gaporopengradation)。此外，由于缺少细骨料，pc中的粗骨料颗粒仅由一层薄的水泥净浆约束，这导致与其中粗骨料嵌入基质中的传统pcc相比pc的更低的力学性能。pc的28天抗压强度的典型值为约2.8mpa至约28mpa，与传统pcc的约20mpa至约40mpa形成对照。因此，期望的是一种渗透性路面(例如，透水性混凝土)，该渗透性路面具有改善的特性，其同时提供环境效益(例如，地下水系统恢复和雨水径流减少)，同时保持传统路面材料的抗压强度。

技术实现要素：

本公开内容的实例实施涉及渗透性路面和固化的碳纤维组合物和相关方法。实例实施提供了一种与其它非增强的渗透性路面材料和/或其它传统路面材料相比在耐久性、磨损、在铺设期间的可加工性和可变性方面具有改善的特性的增强的渗透性路面组合物。

本公开内容提供了一种渗透性路面组合物，其包括一定量的路面材料和一定量的固化的碳纤维复合材料(ccfcm)，其配置为被添加到该路面材料以产生具有改善的特性的增强的组合物。

在一些其它方面，本公开内容提供了一种制备渗透性路面组合物的方法，其包括：提供一定量的路面材料；和将一定量的固化的碳纤维复合材料(ccfcm)添加到该路面材料以产生具有改善的特性的增强的组合物。

本文讨论的特征、功能和优势可以在各种实例实施中独立地实现，或者可以与其它实例实施组合，其进一步的细节可以参见以下描述和附图。

附图说明

因此，已经概括性地描述了本公开内容的实例实施，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制，并且其中：

图1图解了根据本公开内容的一些方面的固化的碳纤维复合材料(ccfcm)的成分的粒度分布的示例性图示；

图2图解了根据本公开内容的一些方面的ccfcm的四种不同的粒度成分：c-组合、l-大、s-小和m-中等；

图3图解了根据本公开内容的一些方面的基于样品类型的平均孔隙度的示例性图示，其中样品的数量包括每种组合物七个小圆柱体、五个大圆柱体和一个厚片(slab)；

图4图解了根据本公开内容的一些方面的小圆柱体的孔隙度和密度之间的相关性的示例性图示；

图5图解了根据本公开内容的一些方面的基于样品类型的平均渗透率的示例性图示；

图6图解了根据本公开内容的一些方面的由孔隙度归一化的7天和28天测试的平均抗压强度(f’c)的示例性图示；

图7图解了根据本公开内容的一些方面的在(顶部)7天和(底部)28天f’c测试中发生的不同破坏类型的示例性图示；

图8图解了根据本公开内容的一些方面的7天测试的平均抗拉强度的示例性图示；

图9图解了根据本公开内容的一些方面的所有混合物的平均28天弹性模量的示例性图示；

图10图解了根据本公开内容的一些方面在肯特堡(cantabro)试验——在右下角提供了循环数量——期间的降解进展，并且在右边的照片中图解了用于表面磨损试验的实验设置；

图11图解了根据本公开内容的一些方面在进行表面磨损试验之后的所有厚片样品；

图12图解了根据本公开内容的一些方面的(左)肯特堡和(右)表面磨损的平均质量损失的示例性图示；

图13图解了根据本公开内容的一些方面的示例性沥青组合物的渗透率的示例性图示；

图14图解了根据本公开内容的一些方面的由间接抗拉试验程序计算的示例性沥青组合物的抗拉强度值的示例性图示；

图15图解了根据本公开内容的一些方面的通过汉堡轮辙试验方法获得的示例性沥青组合物的车辙深度性能的示例性图示；和

图16图解了根据本公开内容的一些方面的制备包括路面材料和固化的碳纤维复合材料的渗透性路面组合物的方法的方法流程图。

具体实施方式

现在将参考附图在下文中更全面地描述本公开内容的一些实施，在附图中显示了本公开内容的一些实施，而非全部实施。实际上，本公开内容的各种实施可以以许多不同的形式体现，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施；相反，提供这些实例实施使得本公开内容将是透彻的和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本公开内容的范围。例如，除非另有说明，提及某事物(something)为第一、第二等不应被解释为隐含特定顺序。此外，某事物可以被描述为高于其它事物(除非另有说明)，相反可以为低于其它事物，并且反之亦然；并且类似地，被描述为位于其它事物左侧的事物可能相反为右侧，并且反之亦然。相同的附图标记自始至终表示相同的元件。

本公开内容的实例实施一般地涉及渗透性路面材料和固化的碳纤维组合物材料(ccfcm)和相关方法。在一些示例性实施中，本公开内容提供了当与传统的混凝土材料或非增强的透水性混凝土材料相比时具有改善的物理性质、改善的化学组成、改善的功能性能等(即，“改善的特性”)的增强的透水性混凝土组合物。在其它方面，本公开内容提供了当与传统的沥青材料或非增强的多孔沥青材料相比时具有改善的特性的增强的多孔沥青组合物。

更具体地，改善的特性包括例如增加的或保持不变的劈裂抗拉强度、改善的或保持不变的弹性模量、改善的或保持不变的耐磨性、增加的延展性、改善的或保持不变的抗疲劳裂纹性(fatiguecrackingresistance)、改善的或保持不变的低温裂纹(lowtemperaturecracking)、和/或改善的或保持不变的抗车辙性。可选地或者除了上述那些以外，改善的特性可以进一步包括，例如保持不变的或降低的孔隙度、增加的或保持不变的过滤速率、和/或增加的或保持不变的抗压强度。改善的特性还可以包括降低的毒性，使得本文公开的增强的组合物对于水生和/或半水生生物是基本上无毒的，并且有助于减轻雨水污染物。这种示例性改善的特性允许增强的组合物被用于多种应用中，比如运输应用(例如，自行车道、步行道路、人行道、停车场、车道和其它等)以及其中通常使用路面组合物的任何其它应用。

在一些方面，路面材料是任何类型的传统路面材料，比如混凝土、沥青、粘土、砾石等。如本文所指出，当用术语“路面材料”或“路面”引用时，术语“透水性(pervious)”、“渗透性(permeable)”、“多孔的(porous)”等是同义词。组合物中使用的路面材料的类型取决于路面应用。

示例性路面材料包括透水性混凝土(pc)。在一些示例性实施中，pc被制备为由水泥、水、掺料和粗骨料组成的混合物。在一些方面，在pc混合物中包括很少至基本上没有细骨料。一种示例性pc混合物包括i/ii型普通波特兰水泥混凝土(pcc)和饱和的表面干燥(ssd)粉碎玄武岩粗骨料，该玄武岩粗骨料掺入普通波特兰水泥混凝土(pcc)并且具有3/8英寸的标称最大尺寸、约3.102的比重和约3.11％的吸水率。

在一些混合物中，一定百分比的水泥用二次胶凝材料比如飞灰、炉渣、硅粉等代替。例如，按质量计约15％的水泥用f型飞灰代替，但是该百分比在按水泥的质量计约10％至约40％之间是可变的。例如，水胶比(watertocementitiousratio)(w/cm)可实现为约0.24。然而，根据pc混合物，水胶比是可更改的。

在一些方面，使用流变改性化学掺料来延迟pc混合物的沉降，提供更多的加工时间。例如，使用约583.0ml的掺料。另外，pc混合物按照混合物设计程序来设计。例如，pc混合物按照可用于aci522-r-10的混合物设计程序，使用约27％的目标孔隙度(即，约27％的空隙(airvoid))来设计。

因此，下面在表1中提供了包括pc的增强的组合物的示例性范围，其中清楚地阐述了路面材料和ccfcm的比例范围。在一个示例性方面，添加到pc混合物的ccfcm的量为按增强的pc组合物的体积计约0.5％至约5.0％的ccfcm。

表1

另一种示例性路面材料包括多孔沥青(pa)。与pc相同，pa使用与传统沥青相同的方法制备，但是在pa混合物中包括很少至基本上没有细骨料。在一些示例性实施中，pa被制备为由粘合剂和骨料组成的混合物，其掺有一定量的ccfcm以产生增强的pa组合物。骨料包括例如颗粒或成分，比如石料、砂、砾石等，而粘合剂混合物包括例如原油掺混物、非石油掺混物等。在一些方面，pa混合物由约95％的骨料和5％的粘合剂混合物制备，该混合物掺有按沥青粘合剂的总重量计约3％、约6％或约9％的ccfcm。这些值对应于按增强的pa组合物的总重量计0.15％的ccfcm、约0.30％的ccfcm或约0.45％的ccfcm。取决于增强的pa组合物的用途应用，还考虑了粘合剂混合物与ccfcm配料量的其它百分比。

将一定量的ccfcm添加到该路面材料以产生具有改善的特性的增强的组合物。在一些情况下，添加的ccfcm的量取决于添加的路面材料的量(反之亦然)，以及路面材料和ccfcm的各种特性。

在一些方面，ccfcm的一种或多种组分包括聚丙烯腈(pan)型碳纤维或类似纤维，和粘合聚合物或基质材料，比如热塑性树脂，例如环氧树脂。在一些其它方面，ccfcm的一种或多种组分中的一些是回收材料(例如，嵌入基质材料中的废合成纤维、废碳纤维复合材料(cfc)等)，其可以包括不期望的大粒度部分。因此，ccfcm的一种或多种组分可能需要进一步加工和/或精制以将ccfcm的组分分离成不同的粒度部分。在一些示例性方面，ccfcm以任何方式加工和/或精制。如本文所公开的，加工和/或精制方法有利地包括保留ccfcm的废料组分的特性的低能量方法。相反，知晓已知的再循环或再利用方法以对环境有害的、低效的和/或昂贵的方式(例如，化学溶剂或燃烧加工方法)加工和/或精制废料组分。

最初，当ccfcm的组分中一种或多种包括废纤维材料时，期望的是以不昂贵且在环境上优选的方式——即，不是化学和/或热过程——通过减小尺寸、移除固化树脂等分离这些组分的成分。因此，ccfcm的成分通过机械解构比如粉碎、锤击、研磨、筛分等分离。在一些方面，ccfcm的成分首先通过粉碎来分离，并且然后使用机械精制机构(例如，锤式粉碎机)通过例如，25.4毫米的筛网来分离出最粗的颗粒来精制。

在另一个实例中，ccfcm的成分相对于组合物的重量/体积(weightbyvolume)百分比被进一步分离成不同的粒度部分，以便实现掺入pc或pa中的适当分级的ccfcm类别。在一些方面，这种适当分级的ccfcm类别能够有利地维持所需的渗透率，还维持或具有改善的可加工性和力学性能。

在一个例子中，ccfcm的成分被区分为四种不同的粒度部分，但是通过进一步的机械筛选还可以考虑更少或更多的分组。图1图解了四种不同的粒度部分的这种实例，其包括：(c)组合的：小于约3.35mm的颗粒，(l)大的：小于约3.35mm且大于约2.00mm的颗粒，(m)中等的：小于约2.00mm且大于约0.841mm的颗粒，和(s)小的：小于约0.841mm的颗粒(保留在盘上)。在另一个例子中，图2图解了四种不同的粒度部分。如图2所示，粗的和片状ccfcm颗粒包含在c和l中，而s和m主要包含纤维形式的颗粒。选择这些宽分级类别以在一个示例性研究中用不同形状和分级的ccfcm类别在改善pc和pa的性质方面进行实验。然而，能够使用分级的类别和形状的其它组合，这取决于加工方法、路面设计和/或所需的性质。

因此，如本文所公开的组合物和相关方法提供了用于增加纤维材料的废物流，特别是cfc的二次使用。传统上与隔离纤维材料的废物流的成分的化学和热处理相关的费用已被证明是过高(prohibitive)的。如本文所描述，低能量密集的再利用策略有利地回收废纤维材料，同时允许废纤维材料保留其大部分原始性质，并且易于分散至许多其它材料中，包括路面材料。

实施例1

设计实验以研究相对于pc组合物的重量/体积百分比的不同的ccfcm成分体积分数，以及ccfcm成分的不同粒度部分对组合物本身的特性的影响。因此，制备包括pc路面材料的各种组合物的实验样本或样品，实验样本包括：一种对照混凝土组合物，包含三种体积分数的相同大小部分的三种增强pc(rpc)组合物，和包含四种不同的大小部分的加工过的ccfcm的四种rpc组合物。在下面的表2中提供了七种混合物及其指定的命名系统。

对于每种混合物，第一个字母表示ccfcm成分粒度部分(c、l、m和s)，随后是表示ccfcm成分体积分数的数字，分别为0.5％、1.0％和1.5％。在对照组合物的情况中，用00代替描述ccfcm成分大小和体积分数的字母和数字。

表2

根据astmc192混合pc。在混合之前，将ccfcm的成分和掺料分散在批料的总的水中。为该实验浇铸了三种类型的样品：制备用于7天和28天抗压强度和肯特堡试验的小圆柱体样品(直径约100mm×高约200mm)，用于7天劈裂抗拉强度试验的大圆柱体样品(直径约150mm×高约300mm)，用于表面磨损试验中的质量损失的厚片(长约28.6mm×宽约28.6mm×高约8.3mm)。在混合期间，观察到ccfcm的成分均匀地分散并且在整个新鲜的pc材料中没有结块。

选择用于圆柱体的压实方法以产生用于强度测试的均匀压实的样品，同时压实厚片以表示现场铺设和压实过程。根据设计的密度预先确定放入每个样品模具中的组合物的量。小圆柱体样本和大圆柱体样本分别在两个和三个浇筑层(lift)中填充确定量的组合物。对于小圆柱体和大圆柱体，分别用标准proctor锤击打约15次和击打约20次来压实下部浇筑层，其中锤为5.5磅，锤下落约12英寸。通过将模具填充到顶部并用所需数量的proctor锤击压实来放置最终浇筑层，以配合模具中组合物的预定重量。在一个浇筑层中用新鲜的pc填充厚片模具，并用标准proctor锤击打33次来压实。随后使用液压压缩试验机，施加约3.1kn的载荷——对应于用于在现场压实pc的bunyan辊压实——压实厚片。为了确保组合物坚实地(consistently)填充模具，在每个样品周围的所有侧面上用塑料锤敲击模具，对于小圆柱体，每个浇筑层约五次，对于大圆柱体和厚片，每个浇筑层约10次。

所有样品在实验室条件下在封闭的(加盖的)模具中固化7天，环境温度保持在约21摄氏度。

当在7天时脱模样品之后，根据astmc1754测定硬化孔隙度和干燥密度。使用公式1，空隙含量被估计为当样品浸没时样品总体积与排水体积之间的差。

其中mw是浸没的样品的质量，md是干燥样品的质量，ρw是水的密度，和v是基于使用卡尺进行的三次测量获得的平均尺寸估算的样品的体积。因此，在一些实例中，样品包括约15％至约35％的空隙，和更具体地约18％至约28％的空隙的空隙含量或孔隙度，其为足以使样品被认为是“透水性”路面材料的孔隙度水平。

图3图解了表示小圆柱体、大圆柱体和厚片的三个数据系列中的平均孔隙度。如图3中可以明显看出，当与对照pc组合物(约28％的空隙)相比时，所有的rpc组合物呈现较低的平均孔隙度(约22％至约24％的空隙)。从标准偏差(图3中的线条(whiskerbar))也可以明显看出，来自相同组合物的rpc样品比对照样品显著更加坚实。

为了确定ccfcm成分对rpc孔隙度的影响的显著性，对来自每种组合物和对照组合物的小圆柱体进行pearsont-检验。测试结果显示rpc组合物和对照组合物的孔隙度的差在约95％置信区间下是统计学显著的(当与对照组合物相比时，每种rpc组合物的p值为0)。从实际观点来看，利用相同的压实功使rpc组合物达到显著更低的孔隙度暗示向pc组合物中添加ccfcm成分增加了混合物的可加工性。考虑到pc的低坍落度和可加工性，这是有利的，尤其是当在炎热天气条件下在现场铺设时。

估计每个样品的干燥密度。在图4中呈现了来自所有组合物的小圆柱体样品的孔隙度和干燥密度之间的相关性。如图4中所图解，rpc组合物显示孔隙度和干燥密度之间的线性关系(r²＝0.97)，而对照组合物的孔隙度显示在相对小的密度范围内的差别(disparity)。尽管孔隙度有明显变化，但是对照样品的相对一致的密度最有可能是由于样品体积的变化。rpc样品的密度和孔隙度之间的线性相关性再次表明，ccfcm成分导致更高的可加工性和因此在所有rpc样品中均匀的体积。

渗透率是pc的性质之一，其对于雨水管理应用是期望的。因此，pc样品的渗透率在7天时基于astmc1701中概述的程序确定。圆柱体样品用收缩包装在侧面包装，这使得水能够从顶部倾倒并渗漏通过样品底部而不会在侧面损失。通过使用由管道工的油灰固定在厚片上的塑料渗透环来确定厚片样品的渗透率。厚片的渗透率被报告是来自每个厚片上的四个不同位置的测量值的平均值。基于公式2来确定渗透率(i)：

其中，v是渗透的水的体积，d在圆柱体样品的情况中是样品直径和在厚片样品的情况中是渗透环直径，t是测量体积的水渗透通过该组合物所需的时间。因此，据报道，一个示例性的增加的渗透率为每小时约200英寸至每小时约3,000英寸。

图5显示了每个样品类别的渗透率。如图5所示，rpc样品通常表现出比对照样品更高的渗透率。对于小圆柱体，渗透率的增加范围为约4％至约32％，对于大圆柱体，渗透率的增加范围为约14％至约55％，对于厚片，渗透率的增加范围为约11％至约96％。因此，渗透率增加的可变性至少部分地归因于样品的几何形状、横截面积、大小、形状等。

而且，返回参考图3，rpc样品呈现与对照组合物相比更低的孔隙度。因此，尽管rpc样品的孔隙度较低，但是较高的渗透率证明，ccfcm的成分影响空隙的连通性并促进水流动通过空隙。应该注意的是，所有圆柱体样品的平均渗透值都很好地在pc的典型范围内，即约750cm/h至约5,000cm/h。

如图5中所图解，由于不同的样品类别，对于所有样品类型，厚片呈现最高的渗透率。厚片渗透的高值是由铺设方法(与小圆柱体和大圆柱体分别为两个和三个浇筑层相反，厚片为一个浇筑层)和与圆柱体样品相比更低的压实能量引起的。

另外，如图5中所图解，在圆柱体样品的情况下，ccfcm配料量对平均渗透率不呈现显著影响，而厚片的渗透在中值范围ccfcm含量处最低。当比较不同的ccfcm类型时，注意到，在厚片和小圆柱体的情况下，s和l部分与渗透的较高值相关。对于包含约1.5％的ccfcm的所有rpc样品，大圆柱体的渗透率是相对一致的。

根据astmc39，在7天和28天的小圆柱体样品上进行抗压强度(f’c)测试。表3显示了平均7天和28天的f’c结果，以及所有实验样品的相应的标准偏差。此外，对95％的置信区间的两个样品进行pearson统计t检验以确定rpc和对照样品的力学性质是否显著不同。在表3中报道了p值。

表3

因此，表3图解了，仅rpc样品c1在7天f’c方面优于对照样品。相反，在28天测试中，6个rpc样品中有5个呈现高于对照样品(约4％至约11％)的f’c。在7天和28天测试中均具有最低f’c的样品是s1.5。总体而言，尽管与对照样品相比，平均28天f’c没有得到显著增加，但是所有rpc样品的平均28天f’c均大于约20mpa，其为pc材料的典型值。因此，在一个例子中，增加的或保持不变的抗压强度为约5mpa至约30mpa。

当评估pc材料的f’c测试结果时，孔隙度是一个有影响的特性。具有较高孔隙度的样品通常呈现较低的强度。为了考虑孔隙度对f’c测试结果的影响，图6图解了由其相应的孔隙度归一化的每个样品的7天和28天f’c结果。图6隔离了孔隙度对测试结果的潜在影响以仅关注ccfcm添加的影响。相对于对照样品，几乎所有的rpc样品的28天f’c的增加在图6中是明显的。当比较不同的ccfcm配料量时，观察到c1在两个测试天数下产生最高的f’c。当比较不同的ccfcm类型时，观察到较粗的ccfcm成分粒度部分通常导致较高的28天f’c。

当比较来自7天和28天的f’c的增加时，观察到除c1以外的所有rpc样品都比对照样品经历了更显著的f’c增加。这种行为显示，ccfcm成分可能阻碍或减缓了水合作用进展。具有约1.5％的ccfcm的所有rpc样品具有高于约60％的f’c增加，其大幅度地(substantially)高于对照样品的f’c(约26％)。

为了进一步检查ccfcm对f’c的影响，研究了所有样品的破坏模式。针对7天和28天抗压强度测试鉴定了八种主要的破坏类型，并且在表4中呈现了描述。基于用于常规pcc的astmc39描述了这些破坏类型。另外，将三种经常观察到的破坏类型：自底部向上的柱状裂纹和自顶部向下的柱状裂纹以及锥形剪切(conewithshear)添加到astmc39中定义的那些中。

表4

图7分别图解了在7天和28天测试中不同破坏类型的发生。在图7中可以观察到7天测试的六种不同的破坏类型。柱状裂纹(td和bu)和具有部分形成的锥形的柱状裂纹是相对常见的破坏类型。样品顶部或底部的破碎是通常与低f’c相关的另一种经常发生的(recurrent)破坏类型。在7天f’c测试中，剪切和侧面裂化是不太常见的破坏类型。

如图7中所图解，在28天的f’c测试中，样品呈现了四种不同的破坏类型。最常见的破坏类型是剪切，然后是锥形和剪切的组合。具有最高28天f’c的样品表明锥形破坏类型，而具有较低的28天f’c的样品通常通过侧面裂化而破坏。基于图6和图7中的结果得出结论，pc样品的强度增加与结构完整性的变化有关，导致了普遍的破坏类型的变化。

根据astmc496对四个大圆柱体样品在七天时进行间接劈裂抗拉强度(f’t)测试。表3呈现了所有pc样品的平均7天f’t及其相应的标准偏差。与f’c测试结果类似，对测试结果进行了在95％置信区间的pearson统计t检验，并且在表3中列出了p值。

如表3可见，在pc的7天f’t方面，在六个rpc样品中有五个优于对照样品约11％至约46％。对于样品c1.5和m1.5，f’t的增加在统计学上是显著的。样品c1的7天f’t略微低于(约3％)对照样品的7天f’t，这在统计学上是不显著的。具有约1.5％的ccfcm的所有样品呈现出相对高的f’t值，超过约2.2mpa。总体而言，所有rpc样品的平均7天f’t为约2mpa，其比对照样品的约1.8mpa的平均7天f’t高约26％。如表3所图解，rpc样品的大多数7天f’t值超出了在其它研究中报道的pc的典型范围(从约1.4mpa到约2mpa)。

与f’c类似，孔隙度影响pc样品的f’t。为了隔离孔隙度对7天f’t的影响，在图8中将每个样品的测试结果归一化为其相应的孔隙度。如图8中可见，在归一化之后，所有的rpc样品在7天f’t方面优于对照样品。当比较不同的ccfcm配料量时，注意到约1.5％的ccfcm成分导致由孔隙度归一化的f’t的最高值。当比较不同的ccfcm成分粒度类型时得出结论，组合的和中等cfc成分粒度部分产生由孔隙度归一化的f’t的最高值。在破坏类型方面，观察到呈现较高强度的实验样品通常具有全劈裂破坏和在浇筑层位置处具有较低的破坏发生。

在测试期间的载荷位移测量可用于28天f’c测试。弹性模量(ec)估计为用于近似应力-应变曲线的线性部分的线性趋势线的斜率。初始应力(高达约0.35mpa)被认为是固定(seating)期。

表3中给出了每种混合物的平均ec和相应的标准偏差。作为抗压强度和抗拉强度测试结果，对ec的值进行了pearson统计测试，并在表3中提供了相应的p值。如表3中可见，在六个rpc样品中有四个在ec方面优于对照样品(约4％至约46％)。样品c1.5和m1.5呈现低于对照样品的平均ec，而样品l1.5显示最高的ec，平均约为32mpa。图9图解了由相应的孔隙度归一化的ec值。当比较不同的ccfcm配料量时，注意到较高的配料量产生归一化为孔隙度的较低的ec。然而，当比较不同的ccfcm粒度时，注意到约1.5％体积配料量的小的和大的ccfcm部分导致归一化为孔隙度的相对高的ec值。

根据astmc1747对每种混合物的四个小圆柱体样品进行肯特堡试验，四个小圆柱体通过将规则的100mm×200mm圆柱体切成两半而获得。在浇铸之后约50天，对样本进行肯特堡试验。该试验在没有钢球负荷(charge)的洛杉矶(la)磨损试验机中进行。图10显示了在la磨损机中每50个循环之后一个rpc实验样品的降解。

根据astmc944进行利用旋转切割机的磨损试验，在厚片上施加约98n的载荷。在每个厚片上的四个不同的位置处进行试验，每个位置的总时间为约14分钟。在图10中图解了表面磨损试验的实验装置。图11图解了在进行表面磨损试验之后的所有厚片样品，其中使用硬结(set-up)厚片来装配机器。

图12图解了所有pc样品的肯特堡和表面磨损试验的平均质量损失。样品m1.5是唯一的在肯特堡试验中平均质量损失方面优于对照样品的rpc样品。样品l1.5在肯特堡试验中具有最高的平均质量损失，在500个循环后为约40％。样品c0.5在表面磨损试验中呈现比对照组合物低的质量损失。样品c1.5和m1.5的质量损失非常接近对照样品的质量损失。样品l1.5在磨损试验中呈现最高的质量损失(平均为约0.66％)，而对照样品的平均质量损失为约0.2％。样品m1.5的相对高的耐磨性对应于其在肯特堡试验期间的相对高的耐受性，以及其相对高的7天抗拉强度。样品l1.5的特征在于两个试验中最高的质量损失。样品c0.5和c1.5在肯特堡中证明了高耐磨性，其次是中等质量损失。样品c1、s1.5和l1.5在磨损和肯特堡试验中都表征为相对低的耐磨性。

为了确定哪种力学性能(7天f’c、28天f’t和ec)最佳对应于耐降解性，基于肯特堡试验和表面磨损计算了pearson相关系数与相应的p值，并且呈现在表5中。

表5

如表5中可见，在具有组合ccfcm部分的样品的情况中，基于肯特堡试验的耐降解性与28天f’c和7天f’t相对较好地关联。在样品c0.5的情况下，耐降解性与所有三个研究的力学参数较好地关联。对于样品m1.5、l1.5和对照样品，在耐降解性和力学性能之间没有建立显著的线性相关性。没有限定在表面耐磨性和力学性能之间的强相关性。此外，如表5所示，大多数相关系数是负的，这表明较高的力学性质与表面磨损试验中较低的性能相关。然而，注意到表面磨损试验的损失是相对低的(低于约0.6％)，并且剩余质量百分比的值分散在非常小的范围内。

因此，设计并执行本文描述的实验研究以便研究将pc材料与ccfcm混合的简易性和可行性。ccfcm与pc材料的使用导致与对照样品相比，增强的pc样品的改善的特性，包括与更低和更一致的孔隙度相关的显著改善的可加工性。增加的可加工性期望的减轻了实际应用中的铺设、精加工和/或压实，并且提供了更多的铺设时间，尤其是在极端工作条件下。尽管该较低的孔隙度，但在相同的样品中渗透率期望的增加。其它改善的特性包括与对照样品相比，f’c的更高的增加，这表明ccfcm期望地影响水合作用过程。另外，增强样品的改善的特性还包括与对照样品相比增加的f’t、增加的ec、高抗降解性和高的表面耐磨性。

实施例2

设计实验以研究将不同量的ccfcm添加到多孔沥青(pa)材料中的效果。测试结果确定ccfcm的添加导致具有改善的特性的增强的pa(rpa)组合物。因此，各种组合物的实验样本或样品包括一种对照组合物，包含一定体积大小分数的处理过的ccfcm的相同大小和不同大小部分的四种rpa组合物，和包含一定体积大小分数的的处理过的ccfcm的相同大小和不同大小部分的四种rpa组合物。

在一些方面，与实施例1中的实验rpc样品相比，rpa样品中四种包括更高的ccfcm载量(即，按重量计3％)。与rpc样品相同，利用一些ccfcm配料量rpa的渗透率也改善了，因为孔隙度保持相似。相对于对照样品，rpa样品的机械结构通常也得到改善。在制造的圆柱体上使用间接拉伸试验程序，所有rpa样品展现增加的拉伸性能，其中包括高百分比和更大尺寸的ccfcm的那些样品(例如，样品3l)为抗拉强度提供最大益处，如图14可见。因此，增加的或保持不变的劈裂抗拉强度对应于将具有小于约3.35mm且大于约2.00mm的粒度的约3％的碳纤维添加到一定量的路面材料，使得在一种情况中增加的或保持不变的劈裂抗拉强度为约0.5mpa至约5mpa。

还进行了车辙试验以评估样品的磨损性能。如图15所图解，rpa样品显示车辙深度随着ccfcm向pa材料的添加而减小。在肯特堡试验——其中发现rpa样品的重量损失减少——中也观察到这种性能的提高。

因此，设计和执行本文描述的实验研究以便研究将pa材料与ccfcm混合的容易性和可行性。ccfcm与pa材料的使用导致增强的pa组合物的改善的特性，包括增加的抗拉强度、增加的渗透率和/或车辙深度的减小。

现在参考图16，提供了通常称为100的示例性方法。方法100包括制备渗透性路面组合物比如本文提及的路面组合物的方法。在第一步102中，提供一定量的路面材料。在一些方面，路面材料是pa或pc。

在第二步104中，将一定量的固化的碳纤维复合材料ccfcm添加到该路面材料以产生具有改善的特性的增强组合物。

添加一定量的ccfcm包括添加包括掺有粘合聚合物的碳纤维的一定量的ccfcm。

在步骤104之前，使用例如机械精制机构通过机械解构将ccfcm的成分与ccfcm分离。

相对于组合物的重量/体积百分比，将ccfcm的成分进一步分离为不同的粒度部分。

将一定量的ccfcm添加到该路面材料以产生具有改善的特性的增强的组合物，包括产生具有约15％至约35％的空隙的孔隙度的增强的组合物。

在一些方面，将一定量的ccfcm添加到该路面材料以产生具有改善的特性的增强的组合物，包括产生具有保持不变的或降低的孔隙度、增加的或保持不变的渗透率、增加的或保持不变的劈裂抗拉强度、增加的或保持不变的抗压强度、改善的或保持不变的弹性模量、改善的或保持不变的耐磨性、增加的延展性、改善的或保持不变的抗疲劳裂纹性、改善的或保持不变的低温裂纹或改善的或保持不变的抗车辙性的增强组合物。

增强组合物可用于运输应用中(例如，自行车道、步行道路、人行道、停车场、车道和其它等)。

此外，本公开内容包括根据下述条款的实例：

条款1.一种渗透性路面组合物，其包括：一定量的路面材料；和一定量的固化的碳纤维复合材料(ccfcm)，其配置为添加到该路面材料以产生具有改善的特性的增强的组合物。

条款2.根据条款1所述的渗透性路面组合物，其中所述ccfcm包括掺有粘合聚合物的碳纤维。

条款3.根据条款1或2所述的渗透性路面组合物，其中ccfcm的成分配置为通过机械解构分离。

条款4.根据条款3所述的渗透性路面组合物，其中ccfcm的成分配置为通过机械精制机构分离。

条款5.根据条款4所述的渗透性路面组合物，其中机械精制机构包括锤式粉碎机。

条款6.根据条款3所述的渗透性路面组合物，其中相对于组合物的重量/体积百分比，ccfcm的成分配置为进一步分离成不同的粒度部分。

条款7.根据条款6所述的渗透性路面组合物，其中粒度部分包括：小于3.35mm的颗粒、小于3.35mm且大于2mm的颗粒、小于2mm且大于0.841mm的颗粒、和小于0.841mm的颗粒。

条款8.根据条款1-7中任一项所述的渗透性路面组合物，其中路面材料是透水性混凝土。

条款9.根据条款1-8中任一项所述的渗透性路面组合物，其中增强的组合物包括约15％至约35％的空隙的硬化孔隙度。

条款10.根据条款1-9中任一项所述的渗透性路面组合物，其中改善的特性包括下列至少一种：保持不变的或降低的孔隙度、增加的或保持不变的渗透率、增加的或保持不变的劈裂抗拉强度、增加的或保持不变的抗压强度、改善的或保持不变的弹性模量、改善的或保持不变的耐磨性、增加的延展性、改善的或保持不变的抗疲劳裂纹性、改善的或保持不变的低温裂纹、和改善的或保持不变的抗车辙性。

条款11.根据条款10所述的渗透性路面组合物，其中增加的渗透率包括约200英寸每小时至约3,000英寸每小时的渗透率。

条款12.根据条款10所述的渗透性路面组合物，其中增加的或保持不变的抗压强度是约5mpa至约30mpa。

条款13.根据条款10所述的渗透性路面组合物，其中增加的或保持不变的劈裂抗拉强度是约0.5mpa至约5mpa。

条款14.根据权利要求1-13中任一项所述的渗透性路面组合物，其中增强的组合物被用于运输应用中。

条款15.一种制备渗透性路面组合物的方法，其包括：提供一定量的路面材料；和将一定量的固化的碳纤维复合材料(ccfcm)添加到该路面材料以产生具有改善的特性的增强的组合物。

条款16.根据条款15所述的方法，其中添加一定量的ccfcm包括添加包括掺有粘合聚合物的碳纤维的一定量的ccfcm。

条款17.根据条款15或16所述的方法，其包括在将一定量的ccfcm添加到路面材料之前，通过机械解构分离ccfcm的成分。

条款18.根据条款17所述的方法，其中通过机械解构分离ccfcm的成分包括使用机械精制机构分离ccfcm的成分。

条款19.根据条款17的方法，包括相对于组合物的重量/体积百分比，将ccfcm的成分进一步分离为不同的粒度部分。

条款20.根据条款15-19中任一项所述的方法，其中提供一定量的路面材料包括提供一定量的透水性混凝土。

本公开内容所属领域的技术人员将想到本文所阐述的本公开内容的许多改进和其它实施，其具有前面的描述和相关附图中呈现的教导的益处。因此，应该理解，本公开内容不限于所公开的具体实施，并且改进和其它实施旨在包括在所附权利要求书的范围内。此外，尽管前面的描述和相关附图在元素和/或功能的某些实例组合的上下文中描述了实例实施，但是应当认识到，可以通过可选实施来提供元素和/或功能的不同组合而不背离所附权利要求书的范围。在这方面，例如，除了上面明确描述的元素和/或功能的组合以外，还可以预期元素和/或功能的不同组合，如可以在所附权利要求的一些中阐述的。尽管本文采用了特定术语，但它们仅以一般性和描述性意义使用，而不是出于限制的目的。