一种减霾沥青路面材料及环保型沥青路面结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于沥青路面技术领域，具体涉及一种减霾沥青路面材料及基于该减霾沥 青路面材料所形成的环保型沥青路面结构。
【背景技术】
[0002] 随着空气质量逐渐恶化，雾霾天气现象出现频率越来越高，它们在人们毫无防范 的时候侵入人体呼吸道和肺叶中，从而引起呼吸系统疾病、心血管系统疾病等，长期处于这 种环境还会诱发肺癌、心肌缺血及损伤。另外，雾霾天气还增加了行车的风险，因雾霾天气 造成的几十辆车辆连环追尾的事故屡见不鲜，损失惨重。因此，为了人们的身体健康以及行 车安全，减少雾霾天气迫在眉睫。
[0003] 雾霾的源头多种多样，如各种机动车排放的尾气、北方冬季烧煤供暖所产生的废 气、工业生产排放的废气、建筑工地和道路交通产生的扬尘、垃圾焚烧、火山喷发等，雾霾天 气通常是多种污染源混合作用形成的。目前，人们已经广泛使用负离子空气净化器，用于净 化室内空气。但是大环境中的雾霾问题仍然没有得到解决。公路的覆盖面积广，处于开放 环境中，如果能够使公路具备净化空气，降解汽车尾气和空气中PM2. 5的功能，那么该技术 就能够有效缓解雾霾污染。
[0004] 随着科学技术的发展一些新材料相继出现，如负离子颗粒。负离子颗粒广泛应用 于纺织、保健品、化妆品等各行各业，如果将传统负离子颗粒应用于沥青路面材料中形成减 霾沥青路面材料，存在三大技术难题：（1)传统负离子颗粒的抗压强度难以满足沥青路面 的使用要求。如果直接将传统负离子颗粒应用于沥青路面，它们会在使用过程中被汽车碾 碎，严重影响沥青路面整体承载能力。（2)传统负离子颗粒对汽车尾气降解作用有限。（3) 负离子颗粒在路面上面层材料替代哪部分集料，掺加量控制在多少，可以兼顾路面材料的 承载能力和空气净化作用。
[0005] 将减霾沥青路面材料应用于路面结构时，在受到行车荷载和外界环境因素的影响 时，其路面结构体系的力学性能和使用性能发生较大的变化。如何利用新型路面材料的特 点，在保证路面结构整体承载力的前提下，将它们合理组合解决雾霾问题是需要解决的问 题。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种具有良好的路用性能与环保性能且经济高效的减霾 沥青混凝土材料及基于该材料所形成的环保型沥青路面结构。该减霾沥青混凝土材料以及 环保型沥青路面结构能够实时净化空气，降解汽车尾气和空气中的PM2. 5,进而达到更好的 减霾效果。
[0007] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] -种负离子颗粒，其特征在于：所述负离子颗粒由下述质量份数配比的原料制 成：
[0009] 电气石 3_0~50份 纳米二氧化钛 5~12份 活性氧化铝 3~8份 麦饭石 1.~3份_ 粘:土 30~40份 矿泉水 10~20份。
[0010] 作为优选，本发明所提供的负离子颗粒由下述质量份数配比的原料制成：
[0011] 电气石 43份 纳米二氧化钛 辦分 活性氧化铝 5份 麦饭石 1份 粘土 30份 矿泉水 10份;
[0012] 或者，
[0013] 所述负离子颗粒由下述质量份数配比的原料制成：
[0014] 电气石 30份 纳米二氧化钛 12份 活性氧化铝 §粉 麦饭石 3份 粘土 35份 矿泉水 12份；
[0015]或者，
[0016] 所述负离子颗粒由下述质量份数配比的原料制成：
[0017] 电气石 5:0份 纳米二氧化钛 5份 活性氧化铝 3份 麦饭石 1份 粘土 31份 矿泉水 10份。
[0018] -种用于制备如上所述的负离子颗粒的方法，其特征在于：所述方法包括以下步 骤：
[0019] 1)按前述的配比将电气石、纳米二氧化钛、活性氧化铝以及麦饭石混合后进行纳 米加工，形成负离子粉；
[0020] 2)按前述的配比向步骤1)所得到的负离子粉中加入粘土及矿泉水，搅拌均匀后， 在2000°C条件下煅烧成型，自然冷却后形成负离子颗粒。
[0021] -种根据如前所述的方法制备得到的负离子颗粒；所述负离子颗粒的粒径为 2mm~5mm〇
[0022] -种减霾沥青混凝土材料，包括沥青、石料以及填料，所述石料的级配是AC-13C 或AC-16C，所述石料的粒径是0~16mm或0~19mm;所述填料是石灰岩磨制的矿粉；其特 征在于：所述减霾沥青混凝土材料还包括如前所述的负离子颗粒；所述负离子颗粒替代部 分粒径范围是2. 36~4. 75mm内的石料。
[0023] 作为优选，本发明所提供的负离子颗粒替代部分粒径范围是2. 36~4. 75mm内的 石料时，负离子颗粒的替代量不高于石料和填料总体积的20%。
[0024] 一种环保型沥青路面结构，其特征在于：所述环保型沥青路面结构包括自上而下 依次铺设在垫层上的上面层、中面层、下面层以及基层；所述上面层和中面层采用双层摊铺 且同时压实的施工方式筑造而成；所述上面层是由前所述的减霾沥青混凝土材料制备而成 的减霾沥青混凝土上面层；所述中面层是环氧沥青混凝土层；所述减霾沥青混凝土上面层 的厚度为20~25mm〇
[0025] 作为优选，本发明所提供的中面层是级配为公称最大粒径13mm的环氧沥青混凝 土层；所述中面层的厚度为70mm，20°C抗压回弹模量为6000~8000Mpa。
[0026] 作为优选，本发明所提供的下面层是沥青稳定碎石混合料层；所述下面层是级配 为公称最大粒径25mm的沥青稳定碎石ATB-25 ;所述下面层厚度为120mm。
[0027] 本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0028] (1)减霾沥青混凝土材料采用负离子颗粒替代上面层混合料中2. 36mm~4. 75mm 粒径范围内的石料，这在一定程度上影响了上面层混合料的高温稳定性能，因此减霾沥青 混凝土材料的铺筑厚度要尽可能的小，只需要其在路表发挥空气净化功能即可，因此其厚 度应该尽可能的小，2cm即可。按照传统单层摊铺单层碾压的路面施工工艺，减霾沥青混凝 土只能采用公称最大粒径l〇mm的AC-10级配。本发明由于采用了上面层和下面层同时摊铺 同时压实的施工技术，使得减霾沥青混凝土的公称最大粒径不在受到其摊铺厚度的限制， 可以采用公称最大粒径13mm的AC-13C级配或公称最大粒径16mm的AC-16C级配，减霾沥 青混凝土的抗车辙性能大大提升。
[0029] (2)本发明通过负离子颗粒成分的改进和活性氧化铝的掺入，提高了传统负离子 颗粒的抗压强度，使得负离子颗粒的压碎值能够满足路用集料压碎值的要求。通过加入纳 米二氧化钛提高了负离子颗粒的汽车尾气降解作用，避免了汽车尾气所导致的二次颗粒物 污染。通过将2. 36mm~4. 75mm粒径范围的负离子颗粒掺加到沥青路面上面层混合料中， 并控制负离子颗粒掺量小于石料和填料总体积的20%，在保证沥青路面承载能力的同时， 实现沥青路面的空气净化作用，减少雾霾的作用。实验表明该减霾沥青路面材料对PM2. 5 的最佳减霾效率可达56yg/m3 ?min。
[0030] (3)减霾沥青混凝土上面层虽然能够净化空气，降解汽车尾气和空气中的PM2. 5， 但其抗车辙性能较普通沥青混合料仍较差，当其与沥青路面常用的下面层材料如SBS改性 中粒式沥青混凝土，高模量沥青混凝土组合时，路面结构的高温稳定性能很难满足道路的 使用要求。本发明采用的环氧沥青混凝土下面层，它是通过在沥青中添加热固性环氧树脂 和固化剂，经固化反应而形成的一种强度高、韧性好的沥青混凝土。它能与减霾沥青混凝 土上面层形成牢固的粘结，不因温度变化和交通荷载的作用而脱开，20°C抗压回弹模量为 6000~8000Mpa，具有足够的热稳定性能。
[0031] (4)本发明减霾沥青路面在保证沥青路面承载能力的同时，实现沥青路面的空气 净化作用，减少雾霾的作用。实验表明该减霾