专利名称：：一种具有导电功能的沥青混凝土的制备方法
技术领域：
：本发明属于材料科学与工程领域，具体涉及一种具有导电功能的沥青混凝土的制备方法。
背景技术：
：导电混凝土是近年来材料领域研究的热点，这种混凝土本身可以导电而不需要埋设传感器件，对路面的结构不会产生不良影响。可利用其应变、破坏、温度的自我传感能力。用于建筑结构的振动控制、交通管理、载重测量、建筑安全等；同时利用电热效应可对自身加热，此功能可广泛应用于道路融雪除冰。但是，已有研究主要集中于水泥混凝土材料。关于导电沥青混凝土的研究报道还较少。导电SMA混合料是在沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA混合料)中掺入导电相材料，使其具有优良的电学性能。普通混凝土是电的不良导体。目前导电混凝土的主要是通过混凝土内导电相材料的相互接触来导电的。国内外用于制作导电混凝土的导电组分主要有碳纤维、石墨粉、碳粉、焦碳、钢纤维及钢屑等。但是这些导电相材料都存在自身的不足。已有的研究发现碳纤维是一种良好的导电相材料，但是碳纤维价格昂贵，成本太高，在混凝土中很难分散均匀，容易结絮成团；石墨粉也是一种良好的导电相材料，但是石墨的层状结构导致加入石墨对导电混凝土的性能有影响，同时也存在难以分散均匀的问题；碳粉、焦碳局限于自身的导电性能对混凝土导电性能的改善效果不如石墨粉明显，亦与石墨粉一样存在分散均匀问题，对混凝土性能也有很大影响；钢纤维及钢屑加入混凝土中会提高其力学性能和导电性能。但是，随着时间的延长，钢纤维及钢屑在混凝土中存在表面钝化的现象，导致电阻率随着时间的延长明显增大。基于以上问题，寻求一种新型的导电材料也就成了材料科学工作者研究的问题。
发明内容本发明的目的在于提供一种具有导电功能的沥青混凝土的制备方法，该制备方法工艺简单、造价低廉，所制备的沥青混凝土具有优良导电性能的同时还具有良好的路用性能。为了实现上述目的，本发明的技术方案是一种具有导电功能的沥青混凝土的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)集料的预处理先将钢渣用水进行杂质清洗，清洗后的钢渣干燥，然后将干燥后的钢渣进行破碎，选取粒径为4.7513.2咖破碎后的钢渣作为粗集料备用，选取粒径小于4.75mm破碎后的钢渣作为细集料备用，干燥后的钢渣磨细成粉，得粒径小于0.075mm钢渣细粉作为矿物填料备用；2)原料的准备按各组成的重量百分比分别为粗集料55%80%，细集料13%30%，矿物填料7%15%，选取粗集料、细集料和矿物填料作为集料备用；沥青胶结料的用量为集料重量的6%8%;纤维稳定剂的用量为集料和沥青胶结料总重量的0.1%0.5%;导电相材料的用量为沥青胶结料重量的530%;采用SMA混合料的级配设计；3)混合料拌合先将粗集料和细集料加热到175°C185°C，然后加入纤维稳定剂，拌和90S;加入17(TC热态的沥青胶结料，拌和90S;再将导电相材料均匀洒在上面，拌和90S;然后加入矿物填料，拌和90S成型，成型时保持温度不低于15(TC。所述的沥青胶结料为SBS改性沥青或高粘沥青。所述的纤维稳定剂为矿物纤维、木质纤维或聚酯纤维。所述的导电相材料为石墨粉。纤维稳定剂采用矿物纤维时，用量为集料和沥青胶结料总重量的0.10.3%;采用木质纤维时，用量为集料和沥青胶结料总重量的0.30.5%;采用聚酯纤维时，用量为集料和沥青胶结料总重量的0.20.4%。本发明的有益效果是1、变废为宝，造价低廉。随着炼钢产业建设的大发展出现了大量堆积如山的钢渣，这些工业废弃物不但占用了大量的土地资源，而且对环境造成了不同程度的污染。同时在我国有的地区公路建设中出现了土石料缺乏的现象。将钢渣经过处理用于道路建设中，将会取得重大的经济与环境效益，不仅很好地解决了钢渣带来的一些环境和占地问题，而且有效地缓解了公路建设中集料不足等问题。大大节约造价成本。2、制备方法工艺简单。3、具有良好的导电性能。本发明中粗集料、细集料、矿粉填料均采用钢渣以及钢渣磨细粉。钢渣中本身含有大量未氧化的铁和FeA，具有良好的导电性能。因此，钢渣在沥青混合料中作为集料的同时也是一种导电相材料。采用SMA混合料的级配设计，粗集料之间相互接触，这些钢渣粗集料在沥青混凝土中形成导电网络。由沥青胶结料、钢渣磨细粉、石墨粉、钢渣细集料组成的沥青玛蹄填充于粗填料空隙中，在原本形成的导电网络起桥接的作用，将进一步的改善沥青混凝土的导电性能。4、路用性能良好。钢渣质地坚硬、表面粗糙、耐磨、颗粒级配形状好，破碎钢渣呈多棱角，具有极强的锁结力。钢渣比重大于一般的天然砂石，比重大确保了钢渣沥青混凝土的抗碾压强度和有效耐久性，其内摩擦嵌挤力优于大部分天然砂石，而内摩擦嵌挤力是评判道路材料、集料适用性的重要依据。另外，钢渣本身呈碱性，属多孔结构，与沥青具有良好的粘结能力；采用钢渣制备沥青混凝土具有良好的路用性能。具体实施方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1:一种具有导电功能的沥青混凝土的制备方法，它包括如下步骤1)集料的预处理所用原材料钢渣(武汉钢铁厂出厂)，压碎值为21,洛杉矶磨耗为17;先将钢渣用水进行杂质清洗，清洗后的钢渣干燥(105'C烘箱中烘5h以上)，然后将干燥后的钢渣进行破碎，选取粒径为4.7513.2mm破碎后的钢渣作为粗集料备用(含铁量为14%)，选取粒径小于4.75mm破碎后的钢渣作为细集料备用，干燥后的钢渣磨细成粉(亲水系数《1.0)，得粒径小于0.075mm钢渣细粉作为矿物填料备用；钢渣出炉时含有大量的杂质，这些杂质对沥青混凝土的导电性能和路用性能的影响非常大，首先要将这些杂质清洗干净；其次，钢渣在出炉时粒径很不规则，不能满足高性能沥青混凝土的要求，需要按照沥青混凝土的级配要求将钢渣破碎成合适的大小和形状；最后，钢渣属于多孔性材料，在与沥青拌合之前必须确保集料的干燥才不至于因为在与沥青的结合过程中，由于内部水分的挥发，而导致集料与胶结料粘结能力下降，使用前须将钢渣放在105'C烘箱中烘5h以上；2)原料的准备一种具有导电功能的沥青混凝土，它由集料、纤维稳定剂、沥青胶结料、导电相材料组成；按各组成的重量百分比分别为粗集料70%，细集料20%，矿物填料10%选取粗集料、细集料和矿物填料作为集料备用；沥青胶结料的用量为集料重量的6.7%;纤维稳定剂的用量为集料和沥青胶结料总重量的0.3%;导电相材料的用量为沥青胶结料重量的20%;采用SMA混合料的级配设计，见表l;表l合成级配(集料和导电相材料)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>所述的沥青胶结料为SBS改性沥青，25'C针入度72，软化点(环球法)78'C;所述的纤维稳定剂为聚酯纤维(海川沥威)；所述的导电相材料为石墨粉，鳞片石墨(晶质高碳)，固定碳含量96%，电导率3.2X105Scm—';3)混合料拌合先将粗集料和细集料加热到180°C，然后加入纤维稳定剂，拌和90S(秒)；加入17(TC热态的沥青胶结料，拌和90S;再将导电相材料均匀洒在上面，拌和90S;然后加入矿物填料，拌和90S成型，成型时保持温度不低于150'C;由于导电相材料(石墨粉)和纤维稳定剂是否分散均匀将会严重影响沥青混凝土的导电性能和路用性能，本发明采用分次加料多次拌合的方法；掺入导电相材料石墨后，沥青粘度增大，成型时必须保持温度不低于15(TC;4)成型马歇尔试件成型采用马歇尔击实法成型试件，将钢渣沥青混合料双面击实50次；车辙试件成型采用轮碾法成型，先进行三次预压，然后往返碾压至少12次以上。性能参数电阻率为60.8Q.m，马歇尔稳定度8300N，车辙强度7725次/mm，劈裂强度比为92.4%。实施例2:一种具有导电功能的沥青混凝土的制备方法，它包括如下步骤1)集料的预处理所用原材料钢渣(武汉钢铁厂出厂)，压碎值为21，洛杉矶磨耗为17;先将钢渣用水进行杂质清洗，清洗后的钢渣干燥，然后将干燥后的钢渣进行破碎，选取粒径为4.75-13.2mm破碎后的钢渣作为粗集料备用(含铁量为14%)，选取粒径小于4.75mm破碎后的钢渣作为细集料备用，干燥后的钢渣磨细成粉(亲水系数《1.0)，得粒径小于0.075mm钢渣细粉作为矿物填料备用；钢渣出炉时含有大量的杂质，这些杂质对沥青混凝土的导电性能和路用性能的影响非常大，首先要将这些杂质清洗干净；其次，钢渣在出炉时粒径很不规则，不能满足高性能沥青混凝土的要求，需要按照沥青混凝土的级配要求将钢渣破碎成合适的大小和形状；最后，钢渣属于多孔性材料，在与沥青拌合之前必须确保集料的干燥才不至于因为在与沥青的结合过程中，由于内部水分的挥发，而导致集料与胶结料粘结能力下降，使用前须将钢渣放在105'C烘箱中烘5h以上；2)原料的准备一种具有导电功能的沥青混凝土，它由集料、纤维稳定剂、沥青胶结料、导电相材料组成；按各组成的重量百分比分别为粗集料55%，细集料30%，矿物填料15%选取粗集料、细集料和矿物填料作为集料备用；沥青胶结料的用量为集料重量的7.1%;纤维稳定剂的用量为集料和沥青胶结料总重量的0.4%;导电相材料的用量为沥青胶结料重量的15%;采用SMA混合料的级配设计，见表2;表2合成级配(集料和导电相材料)孔径(mm)1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075合成级配(％)100.082.955.224.119.217.315.615.012.911.1所述的沥青胶结料为高粘沥青，25'C针入度68,软化点(环球法)95'C;所述的纤维稳定剂为聚酯纤维；所述的导电相材料为石墨粉，鳞片石墨(晶质高碳)，固定碳含量96%，电导率3.2XIO'Scm—';3)混合料拌合先将粗集料和细集料加热到18(TC，然后加入纤维稳定剂，拌和90S(秒)；加入17(TC热态的沥青胶结料，拌和90S;再将导电相材料均匀洒在上面，拌和90S;然后加入矿物填料，拌和90S成型，成型时保持温度不低于15CTC;由于导电相材料(石墨粉)和纤维稳定剂是否分散均匀将会严重影响沥青混凝土的导电性能和路用性能，本发明采用分次加料多次拌合的方法；掺入导电相材料石墨后，沥青粘度增大，成型时必须保持温度不低于150'C;4)成型马歇尔试件成型采用马歇尔击实法成型试件，将钢渣沥青混合料双面击实50次；车辙试件成型采用轮碾法成型，先进行三次预压，然后往返碾压至少12次以上。其中沥青用性能参数电阻率为243.7Q.m，马歇尔稳定度11000N，车辙强度10500次/mm，劈裂强度比为93.2%。实施例3:一种具有导电功能的沥青混凝土的制备方法，它包括如下步骤1)集料的预处理先将钢渣用水进行杂质清洗，清洗后的钢渣干燥，然后将干燥后的钢渣进行破碎，选取粒径为4.75-13.2mm破碎后的钢渣作为粗集料备用，选取粒径小于4.75mm破碎后的钢渣作为细集料备用，干燥后的钢渣磨细成粉，得粒径小于0.075皿钢渣细粉作为矿物填料备用；2)原料的准备按各组成的重量百分比分别为粗集料80%，细集料5%，矿物填料15%选取粗集料、细集料和矿物填料作为集料备用；沥青胶结料的用量为集料重量的6%;纤维稳定剂的用量为集料和沥青胶结料总重量的0.1%;导电相材料的用量为沥青胶结料重量的10%;采用SMA混合料的级配设计；表3合成级配(集料和导电相材料)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>所述的沥青胶结料为SBS改性沥青；所述的纤维稳定剂为矿物纤维；所述的导电相材料为石墨粉；3)混合料拌合先将粗集料和细集料加热到175°C，然后加入纤维稳定剂，拌和90S(秒)；加入17CrC热态的沥青胶结料，拌和90S;再将导电相材料均匀洒在上面，拌和90S;然后加入矿物填料，拌和90S成型，成型时保持温度不低于150°C。4)成型马歇尔试件成型采用马歇尔击实法成型试件，将钢渣沥青混合料双面击实50次；车辙试件成型采用轮碾法成型，先进行三次预压，然后往返碾压至少12次以上。性能参数电阻率为843.7Q.m，马歇尔稳定度10100N，车辙强度10700次/隱，劈裂强度比为92.4%。实施例4:一种具有导电功能的沥青混凝土的制备方法，它包括如下步骤1)集料的预处理先将钢渣用水进行杂质清洗，清洗后的钢渣干燥，然后将干燥后的钢渣进行破碎，选取粒径为4.75-13.2mm破碎后的钢渣作为粗集料备用，选取粒径小于4.75mm破碎后的钢渣作为细集料备用，干燥后的钢渣磨细成粉，得粒径小于0.075ram钢渣细粉作为矿物填料备用；2)原料的准备按各组成的重量百分比分别为粗集料55%，细集料38%，矿物填料7%选取粗集料、细集料和矿物填料作为集料备用；沥青胶结料的用量为集料重量的8%;纤维稳定剂的用量为集料和沥青胶结料总重量的0.5%;导电相材料的用量为沥青胶结料重量的5%;采用SMA混合料的级配设计；表4合成级配(集料和导电相材料)7孔径(mm)1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075合成级配(％)100.090.970.233.122.218.315.614.012.910.5所述的沥青胶结料为高粘沥青;所述的纤维稳定剂为木质纤维;所述的导电相材料为石墨粉；3)混合料拌合先将粗集料和细集料加热到185°C，然后加入纤维稳定剂，拌和90S(秒)；加入17(TC热态的沥青胶结料，拌和90S;再将导电相材料均匀洒在上面，拌和90S;然后加入矿物填料，拌和90S成型，成型时保持温度不低于15(TC。4)成型马歇尔试件成型采用马歇尔击实法成型试件，将钢渣沥青混合料双面击实50次；车辙试件成型采用轮碾法成型，先进行三次预压，然后往返碾压至少12次以上。性能参数电阻率为6443.7Q.m，马歇尔稳定度9300N，车辙强度10800次/mm，劈裂强度比为92.1%。权利要求1.一种具有导电功能的沥青混凝土的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)集料的预处理先将钢渣用水进行杂质清洗，清洗后的钢渣干燥，然后将干燥后的钢渣进行破碎，选取粒径为4.75～13.2mm破碎后的钢渣作为粗集料备用，选取粒径小于4.75mm破碎后的钢渣作为细集料备用，干燥后的钢渣磨细成粉，得粒径小于0.075mm钢渣细粉作为矿物填料备用；2)原料的准备按各组成的重量百分比分别为粗集料55％～80％，细集料13％～30％，矿物填料7％～15％选取粗集料、细集料和矿物填料作为集料备用；沥青胶结料的用量为集料重量的6％～8％；纤维稳定剂的用量为集料和沥青胶结料总重量的0.1％～0.5％；导电相材料的用量为沥青胶结料重量的10～30％；采用SMA混合料的级配设计；3)混合料拌合先将粗集料和细集料加热到175℃～185℃，然后加入纤维稳定剂，拌和90S；加入170℃热态的沥青胶结料，拌和90S；再将导电相材料均匀洒在上面，拌和90S；然后加入矿物填料，拌和90S成型，成型时保持温度不低于150℃。2.根据权利要求1所述的一种具有导电功能的沥青混凝土的制备方法，其特征在于所述的沥青胶结料为SBS改性沥青或高粘沥青。3.根据权利要求1所述的一种具有导电功能的沥青混凝土的制备方法，其特征在于所述的纤维稳定剂为矿物纤维、木质纤维或聚酯纤维。4.根据权利要求1所述的一种具有导电功能的沥青混凝土的制备方法，其特征在于所述的导电相材料为石墨粉。5.根据权利要求3所述的一种具有导电功能的沥青混凝土的制备方法，其特征在于纤维稳定剂采用矿物纤维时，用量为集料和沥青胶结料总重量的O.10.3%;采用木质纤维时，用量为集料和沥青胶结料总重量的0.30.5%;采用聚酯纤维时，用量为集料和沥青胶结料总重量的0.20.4%。全文摘要本发明涉及一种具有导电功能的沥青混凝土的制备方法。一种具有导电功能的沥青混凝土的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)集料的预处理先将钢渣用水进行杂质清洗；2)原料的准备按各组成的重量百分比分别为粗集料55％～80％，细集料13％～30％，矿物填料7％～15％选取粗集料、细集料和矿物填料作为集料备用；沥青胶结料的用量为集料重量的6％～8％；纤维稳定剂的用量为集料和沥青胶结料总重量的0.1％～0.5％；导电相材料的用量为沥青胶结料重量的10～30％；采用SMA混合料的级配设计；3)混合料拌合分次加料多次拌合，成型时保持温度不低于150℃。该制备方法工艺简单、造价低廉，所制备的沥青混凝土具有优良导电性能的同时还具有良好的路用性能。文档编号C04B26/26GK101215124SQ20081004660公开日2008年7月9日申请日期2008年1月2日优先权日2008年1月2日发明者丁庆军,何永佳,刘新权,吕林女,吴学伟,敖灶鑫,杨方,王发洲,胡曙光,黄少龙申请人:武汉理工大学