一种适用于高温地区的定形相变储热降温路面材料的制作方法

本发明涉及一种适用于高温地区的定形相变储热降温路面材料的制备方法及其应用方法。

背景技术：

沥青路面由于具有良好的平整度、舒适性、低噪音、行车舒适、耐磨、易于维护等优点，得到了广泛应用。在我国高等级路面中，沥青路面占有率高达90％。然而，沥青混合料是一种粘弹性材料，其抗剪强度和粘结力随着温度升高而显著降低。我国夏季普遍高温，沥青极易达到软化点，导致高温失稳破坏，其中以车辙为主要破坏形式。现有的解决措施大多为使用改性沥青、采用骨架型集料级配等“被动”型措施，不仅大幅增加了成本，而且无法从根本上解决沥青路面高温车辙的问题。寻找一种成本低廉、降温效果好的解决措施是亟待解决的问题。

中国专利cn101029216a“一种自调温公路相变材料及生产方法”，提出一种由脂肪酸、硫酸钾、壳聚糖、聚丙烯酰胺、漂珠、水镁石、叶蜡石、有机硅乳液、石蜡和氢氧化钠十种材料按一定质量比例复合而成的相变材料，从理论上分析了调温机理，但并未提到如何应用到公路中。cn103508701a“一种复合相变降温沥青路面材料”，提出由粗集料、细集料、填料、无促凝剂二氧化硅定形复合相变材料、纤维和沥青或改性沥青按一定质量比例制得热拌沥青混合料。其采用溶胶凝胶法制备相变复合材料，制备周期长，应力松弛，其相变材料载体为二氧化硅，但其容留率低，渗漏率高，不适合大规模生产与应用。以上两种材料制得的相变材料均未进行有效封装，其相变材料易发生渗漏，极大地影响了相变沥青混合料的工作性能。另外，以上两种专利并未阐述掺定形相变材料的沥青混合料的动稳定度、强度等路用性能的要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种应用于高温地区沥青路面的定形相变隔热降温材料的制备方法及其应用方法，解决沥青路面车辙问题。

为实现上述目的本发明的技术方案是：一种应用于高温地区沥青路面的定形相变隔热降温材料的制备方法及其应用方法，包含如下步骤：

1.膨胀珍珠岩的膨胀

将珍珠岩原矿在在400℃的温度环境下预热5分钟后，保证含水率达到膨胀要求(≤1％)，再在1000℃下焙烧30min，冷却后破碎，过筛的粒径小于200目。

2.二元定型复合相变材料的制备

①按相变材料a：相变材料b：矿物基＝2:3:2.5的质量比称取，其中所述的相变材料a为硬脂酸，相变材料b为棕榈酸，所述矿物基为步骤1制得的膨胀珍珠岩；

②首先将膨胀珍珠岩置于120℃干燥箱中干燥1h，以质量硬脂酸：棕榈酸：膨胀珍珠岩＝2:3:2.5放入锥形瓶内，置于磁力搅拌锅中，保持90℃下水浴搅拌30min，使相变材料融解并与矿物基充分拌匀；

③30min后，打开循环水式真空泵，使锥形瓶内压力抽空至0.01兆帕。1小时后，完成真空吸收；

④关闭真空泵，移除锥形瓶活塞，气压从0.01兆帕恢复至大气压；

⑤30min后，关闭磁力搅拌锅；

⑥将复合定形相变材料置于滤纸上在90℃恒温干燥箱中过滤24小时以滤去多余相变材料，完成制备。

3.上述定形相变隔热降温材料的应用方法如下：

按各原材料所占质量比为：粗集料70％～80％，细集料9％～20％，矿粉8％～13％，二元定形复合相变材料4％～8％，沥青4.7％～5.4％，纤维0.4％～0.6％，准备材料备用。

上述粗集料、细集料为石灰岩或花岗岩等，矿粉为石灰石矿粉，二元定形复合相变材料为硬脂酸+棕榈酸/膨胀珍珠岩，复合相变材料磨细过100目筛，沥青为70#基质沥青，纤维为玄武岩纤维。

将集料、矿粉、纤维置于155℃烘箱中，烘干至恒重，时间需小于6小时，用恒温烘箱将沥青加热至165℃，加入到已预热好的粗细集料中，用拌和机拌和60s，加入矿粉与相变材料，继续拌和180s，制得沥青混合料。

将上述混合料按试验规程要求压实成型试件，养护脱模后，得沥青路面用定形相变隔热降温材料，按照标准方法压实成型马歇尔试件。

本发明具有以下显著效果

1、该方法工艺简单、成本低廉、适合大规模生产应用。

2、采用硬脂酸+棕榈酸制得二元相变材料，其相变温度适中，储热大，降温效果明显，采用膨胀珍珠岩为载体，其负载率高，能充分发挥相变材料的特性。

3、采用真空浸渍法，有效地解决了相变材料渗漏的问题

4、本发明可在夏季高温时吸热降低路表温度，在冬季低温时放热降低沥青材料的温度敏感性，提高高温稳定性，有效解决高温车辙问题，延长了路面寿命。

5、由于膨胀珍珠岩具有良好的隔热性，可有效阻挡热量向路面基层和路基的传递，有利于减小路面路基整体性能受高温影响。

附图说明

图1和图2是本发明以实施例3制得的膨胀珍珠岩定形复合相变材料。

从图1中可以明显看出膨胀珍珠岩其呈膨松絮状结构，具有高孔隙率。图2中相变材料和膨胀珍珠岩复合，保证了相变材料的不易泄露。

具体实施方式

下面的实施例仅为了进一步说明本发明，而不是限制本发明。本发明可以按发明内容所述的任一种方式实施，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例1

定形相变隔热降温材料由以下物质组成：粗集料70％，细集料10％，矿粉9％，二元定形复合相变材料5.7％，沥青4.9％，纤维0.4％

粗集料、细集料为石灰岩，二元定形复合相变材料为硬脂酸+棕榈酸/膨胀珍珠岩，所述沥青为70#基质沥青，所述矿粉为石灰石粉，所述纤维为玄武岩纤维

二元定形复合相变材料的制备方法为：将膨胀珍珠岩置于干燥箱中干燥5h，以质量比硬脂酸：棕榈酸：膨胀珍珠岩＝2:3:2.5将相变材料、矿物基放入锥形瓶内，置于磁力搅拌锅中，保持90℃下水浴搅拌。30min后将循环水式真空泵打开，锥形瓶内压力抽空至0.01兆帕。1小时后，完成真空吸收。关闭真空泵，移除锥形瓶活塞。30min后，关闭磁力搅拌锅，将复合相变材料置于滤纸上在90℃恒温干燥箱中过滤24小时。自然冷却后磨细过100目筛，备用。

上述定形相变隔热降温材料的应用方法如下：将粗细集料、矿粉、纤维置于155℃烘箱中，烘干至恒重，时间为4小时，用恒温烘箱将沥青加热至165℃，加入到已预热好的粗细集料中，用拌和机拌和60s，加入矿粉与制备的二元复合相变材料，继续拌和180s，制得沥青混合料，按照标准方法压实成型马歇尔试件，测量相关技术指标。

将上述混合料按试验规程要求压实成型试件，养护脱模后，得沥青路面的定形相变隔热降温材料。

相关技术性能为：相变材料的相变温度为52.4℃，相变潜热为119j/g，与不掺相变材料试件相比，试件表面温度降幅达3.8℃，动稳定度为3210次/mm。

实施例2

定形相变隔热降温材料由以下物质组成：粗集料70％，细集料9％，矿粉9％，二元定形复合相变材料6.7％，沥青4.9％，纤维0.4％

粗集料、细集料为石灰岩：二元定形复合相变材料为硬脂酸+棕榈酸/膨胀珍珠岩，所述沥青为70#基质沥青，所述矿粉为石灰石粉，所述纤维为玄武岩纤维

二元定形复合相变材料的制备方法为：将膨胀珍珠岩置于干燥箱中干燥5h，以质量比硬脂酸：棕榈酸：膨胀珍珠岩＝2:3:2.5将相变材料、矿物基放入锥形瓶内，置于磁力搅拌锅中，保持90℃下水浴搅拌。30min后将循环水式真空泵打开，锥形瓶内压力抽空至0.01兆帕。1小时后，完成真空吸收。关闭真空泵，移除锥形瓶活塞。30min后，关闭磁力搅拌锅，将复合相变材料置于滤纸上在90℃恒温干燥箱中过滤24小时。自然冷却后磨细过100目筛，备用。

上述定形相变隔热降温材料的应用方法如下：

将集料、矿粉、二元定型符合相变材料、纤维置于155℃烘箱中，烘干至恒重，时间为4小时，用恒温烘箱将沥青加热至165℃，加入到已预热好的粗细集料和相变材料中，用拌和机拌和60s，加入矿粉，继续拌和180s，制得沥青混合料，按照标准方法压实成型马歇尔试件，测量相关技术指标。

将上述混合料按试验规程要求压实成型试件，养护脱模后，得沥青路面的定形相变隔热降温材料。

相关技术性能为：相变材料的相变温度为52.1℃，相变潜热为122j/g，与不掺相变材料试件相比，试件表面温度降幅4.1℃，动稳定度为3381次/mm。

实施例3

定形相变隔热降温材料由以下物质组成：粗集料70％，细集料9％，矿粉8.5％，二元定形复合相变材料7.2％，沥青4.9％，纤维0.4％

粗集料、细集料为石灰岩：二元定形复合相变材料为硬脂酸+棕榈酸/膨胀珍珠岩，所述沥青为70#基质沥青，所述矿粉为石灰石粉，所述纤维为玄武岩纤维

二元定形复合相变材料的制备方法为：将膨胀珍珠岩置于干燥箱中干燥5h，以质量比硬脂酸：棕榈酸：膨胀珍珠岩＝2:3:2.5将相变材料、矿物基放入锥形瓶内，置于磁力搅拌锅中，保持90℃下水浴搅拌。30min后将循环水式真空泵打开，锥形瓶内压力抽空至0.01兆帕。1小时后，完成真空吸收。关闭真空泵，移除锥形瓶活塞。30min后，关闭磁力搅拌锅，将复合相变材料置于滤纸上在90℃恒温干燥箱中过滤24小时。自然冷却后磨细过100目筛，备用。

上述定形相变隔热降温材料的应用方法如下：

将集料、矿粉、二元定型复合相变材料、纤维置于155℃烘箱中，烘干至恒重，时间为4小时，用恒温烘箱将沥青加热至165℃，加入到已预热好的粗细集料和相变材料中，用拌和机拌和60s，加入矿粉，继续拌和180s，制得沥青混合料，按照标准方法压实成型马歇尔试件，测量相关技术指标。

将上述混合料按试验规程要求压实成型试件，养护脱模后，得沥青路面的定形相变隔热降温材料。

相关技术性能为：相变材料的相变温度为51.9℃，相变潜热为132/g，马歇尔试件降温达4.4℃，动稳定度为3509次/mm。