本发明涉及市政道路技术领域，特别涉及一种防冻沥青路面。
背景技术：
沥青路面是指在矿质材料中掺入路用沥青材料铺筑的各种类型的路面。沥青结合料提高了铺路用粒料抵抗行车和自然因素对路面损害的能力，使路面平整少尘、不透水、经久耐用。因此，沥青路面是道路建设中一种被最广泛采用的高级路面。
申请公布号为cn105968476a、授权公告日为2012年07月08日的中国专利公开了一种沥青路面材料，包括壬基苯酚、废旧轮胎橡胶粉、锂辉石粉、sbs、透辉石粉、表面改性剂、硬脂酸、硅酸镁、丙酮、防老剂、流纹岩粉等，使用以上的配方使得铺装好后的沥青路面具有较好的耐老化性、耐磨性、不易变形。
现有技术的不足之处在于，现有的沥青路面在铺装后寒冷天气下，使得沥青所处外环境温度低，导致部分的沥青路面被冻结、在低温下收缩开裂或冻融松散。使得现有的沥青路面在我国北方的寒冷天气下易损坏。降低了路面的安全性。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种防冻沥青路面，其解决了现有的沥青路面的抗冻性能差的问题，具有沥青路面的抗冻性能好，使得路面更加安全，延长了沥青路面使用寿命的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种防冻沥青路面，包括基层、沥青路面层，沥青路面层组成包括，按质量份计：沥青60～83份、聚氨酯5～15份、树脂13～20份、稀释剂18～40份、辅助剂0.8～2份、聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料0.5～2份、稳定剂0.1～0.7份。
沥青是工业上常用的沥青，如石油沥青或煤焦沥青等。
聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料是一种高阻透性的纳米材料，蒙脱土是一类二比一型层状硅酸盐黏土，每层约为1nm，长度为100～1000nm。聚酰亚胺是一类综合性能非常优异的聚合物，其具有优良的耐热性、化学稳定性和电性能。将1nm厚的硅酸盐片层均匀分散在聚合物机体中形成聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料。有实验结果可知，加入聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料后使得沥青路面的抗冻性能明显的提高，可以理解为聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料均匀的分散在沥青之间，聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的硅酸盐层对于水分与单体分子之间是不能透过的。从而使得水分、空气等物质不易通过沥青层，减少了寒冷空气或水分冻结后因体积增大对于沥青层的损伤。并且一定程度上减弱了沥青本身的热传递效率。聚氨酯加入后对于沥青的渗水效果有减弱作用，使得沥青内含水量减少，减少水分对于沥青的损伤。通过实验结果可知，通过树脂的加入使得沥青本身的粘度增加，使得沥青更加容易定形施工。粘度增加使得沥青内部的空隙小，减少沥青内部的低温传递。稀释剂使得沥青更加容易铺展，同时方便工人调节沥青的物理状态。辅助剂与聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料联合作用使得沥青本身具有更好的抗冻效果。稳定剂的加入使得沥青在外环境中的老化损坏时间延长，延长沥青使用寿命，减少外环境对于沥青的损伤。
进一步优选为：沥青路面层组成中，按质量份计：沥青60～83份、聚氨酯10～15份、树脂13～20份、稀释剂18～40份、辅助剂0.8～2份、聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料0.5～1份、稳定剂0.1～0.5份。
由实验结果可知，沥青本身的量对于沥青的性能存在影响，当沥青质量比大于83时沥青的稳定性减弱，抗冻性能也会减弱。则将沥青的质量份范围定在60～83较佳。通过实验讨论聚氨酯的量，当不加聚氨酯时，沥青块内的水分含量多，加入聚氨酯后沥青块内的水分含量逐渐减少，且当聚氨酯质量份大于10时沥青块内的水分含量突然发生大幅度的减少，但当聚氨酯的质量份大于15后沥青块内含水量减小不明显，则将聚氨酯的质量份定在10～15较佳。树脂对于的增加对于沥青的粘度具有促进效果，且随着树脂量的增加沥青的粘度逐渐增加，但当树脂质量份大于15时，树脂对于沥青粘性的促进效果明显好于树脂质量份为10～15之间的实验样品。则认为树脂的质量份定在15～20之间即可。聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料加入对于沥青的劈裂强度有明显的提高，当聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的质量份大于2时沥青劈裂强度的增加可以忽略不计，但当聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的质量份大于1后对于沥青的劈裂强度的促进效果不明显。则认为选择聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的质量份为0.5～1之间较佳。通过实验，稳定剂对于沥青的稳定性影响随着稳定剂的增加而增强，但是稳定剂多于0.5后稳定剂对于沥青稳定性的增强效果逐渐减弱。而当稳定剂多余0.7时，沥青的稳定性处下降趋势，则稳定剂的范围限定在质量份为0.1～0.5较佳。
进一步优选为：所述沥青为石油沥青。
煤焦沥青是炼焦副产物，具有难挥发的毒性物质，且温度对于煤焦沥青本身的影响很大，不易作为防冻沥青。天然沥青价格贵不适宜现代生产中使用。而石油沥青本身受到温度的影响相较煤焦沥青小很多，并且其本身的价格便宜、易制造适合作为防冻沥青的一部分。
进一步优选为：稳定剂为木质纤维素。
木质纤维素是天然可再生木材经过化学处理、机械加工得到的有机絮状纤维物质、无毒无味、无污染、无放射性。木质纤维素可有效防止沥青开裂、增加沥青强度。木质纤维素其本身具有优良的柔韧性与分散性，加入沥青后使得沥青具有良好的支撑力与耐久力。通过实验可知，木质纤维素强化了沥青本身的稳定性，延长了沥青的使用寿命。
进一步优选为：沥青路面层组成还包括质量份为15～25份的橡胶粉。
由实验结果可知，橡胶粉加入后对于沥青路面的劈裂强度与强化作用，然而橡胶粉本身不具有这种能力。可以理解为橡胶粉与聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料共同作用后，对于聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料有一定的促进作用。使得聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料本身的效果更好，从而使得沥青的抗冻性能更好。同时橡胶粉本身加入沥青后即可使得沥青兼顾具有橡胶的韧性、弹性同时也保有沥青本身的粘性。进一步提高沥青的路用性能。
进一步优选为：稀释剂为醋酸异戊酯、醋酸异丁酯、醋酸异丙烯乙酯其中的一种或几种。
由实验结果可知，使用醋酸异戊酯、醋酸异丁酯、醋酸异丙烯乙酯作为稀释剂，对于沥青本身均具有稀释效果，且稀释剂的数量越多稀释效果越好。可以通过稀释剂，调节沥青的浓稠程度。同时通过实验也得出，醋酸异戊酯的稀释效果最好，醋酸异丁酯稀释效果次之，醋酸异丙烯乙酯的稀释效果较差。但是通过实验也得出沥青不宜过稀，则稀释剂本身具有一定的使用范围，即质量份为18～40份。
进一步优选为：辅助剂为苯甲酸酐或苯甲酸其中的一种或两种。
由实验结果可知，加入苯甲酸酐或苯甲酸对于沥青本体的劈裂强度具有一定的强化效果，而苯甲酸酐或苯甲酸本身对于沥青不具有这种效果。则可以认为苯甲酸酐或苯甲酸与聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料共同作用时，对于聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的效果有加强作用，并且使得聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料对于沥青本身抗冻性能的强化作用更强。
进一步优选为：树脂为pe树脂或pet树脂。
有实验结果可知，使用pe树脂与pet树脂均对于沥青的粘性有具有较好的促进效果。且pe树脂对于沥青粘度的促进效果强于pet树脂。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本申请在沥青路面层的配方内加入了聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料。利用聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料强化了沥青的劈裂强度，从而强化了沥青路面层的抗冻效果。通过辅助剂苯甲酸酐或苯甲酸对于聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的促进效果强化了沥青路面的抗冻效果。通过实验发现加入橡胶粉对于聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料也具有强化效果，使得聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料、橡胶粉、苯甲酸酐或苯甲酸联合作用后改善了沥青路面的抗冻性能。使得沥青路面具有很好的抗冻性能。
本申请还加入了聚氨酯、稳定剂(木质纤维素)，使得沥青的渗水效果更差，增强沥青的稳定性，通过这些方式减少沥青路面层内的水分与进入沥青路面层内的冷空气，从而减少低温冷空气、结冰水分等对于沥青路面的损伤，从另一方面强化沥青路面的抗冻效果。
通过树脂、稀释剂调节沥青的粘稠程度，使得沥青具有较佳的粘稠程度，使得沥青更加方便铺展施工，减少沥青路面因为施工造成的空隙等问题，使得沥青路面受力受温更加均匀稳定。从而强化沥青路面的抗冻效果。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。
实施例1～3，一种防冻沥青路面，包括基层、沥青路面层，所述基层由粉细砂、碎石等铺设而成。
实施例1～3中所述沥青路面的配方如表一所示：
表一：实施例1～3中沥青路面层的组分及含量表
实施例4：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的质量份为0.7。
实施例5：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的质量份为1.5。
实施例6：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的质量份为1.8。
实施例7：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中pe树脂的质量份为13。
实施例8：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中pe树脂的质量份为17。
实施例9：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中pe树脂的质量份为20。
实施例10：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中15质量份的pe树脂更换为10质量份的pet树脂。
实施例11：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中15质量份的pe树脂更换为15质量份的pet树脂。
实施例12：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中15质量份的pe树脂更换为20质量份的pet树脂。
实施例13：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中聚氨酯的质量份为7。
实施例14：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中聚氨酯的质量份为12。
实施例15：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中聚氨酯的质量份为14。
实施例16：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中木质纤维素的质量份为0.3。
实施例17：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中木质纤维素的质量份为0.6。
实施例18：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中橡胶粉的质量份为23。
实施例19：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中橡胶粉的质量份为17。
实施例20，一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中醋酸异戊酯的质量份为26。
实施例21，一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中醋酸异戊酯的质量份为35。
实施例22，一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中苯甲酸酐的质量份为1.1。
实施例23，一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中苯甲酸酐的质量份为1.7。
实施例24：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中石油沥青的的质量份为65。
实施例25：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中石油沥青的的质量份为75。
对比例1：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的质量份为0。
对比例2：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的质量份为0.2。
对比例3：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的质量份为2.5。
对比例4：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中pe树脂的质量份为0。
对比例5：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中pe树脂的质量份为30。
对比例6：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中聚氨酯的质量份为0。
对比例7：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中聚氨酯的质量份为25。
对比例8：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中稳定剂为与木质纤维素质量份数相同的聚乙烯醇。
对比例9：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中不添加稳定剂。
对比例10：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中稳定剂(木质纤维素)的质量份为0.9。
对比例11：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中稳定剂(木质纤维素)的质量份为1.5。
对比例12：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中橡胶粉的质量份为0。
对比例13：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中橡胶粉的质量份为35。
对比例14：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中醋酸异戊酯的质量份为0。
对比例15：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中醋酸异戊酯的质量份为60。
对比例16：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中醋酸异戊酯被更换为醋酸异丁酯。
对比例17：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中醋酸异戊酯被更换为醋酸异丙烯乙酯。
对比例18：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中苯甲酸酐的质量份为0。
对比例19：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中苯甲酸酐的质量份为3。
对比例20：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中苯甲酸酐被更换为与苯甲酸酐质量分数相同的苯甲酸。
对比例21：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中石油沥青质量份为40。
对比例22：一种防冻沥青路面，与实施例2不同之处在于，沥青路面层中石油沥青质量份为90。
防冻沥青路面的测试方法如下所示：
冻融劈裂实验：参照《jtge20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中记载的“t0729-2000沥青混合料冻融劈裂实验”。进行沥青样品的冻融劈裂实验。
(1)实验样品：实施例1～6，实施例18～19，实施例22～25，对比例1～3，对比例12～13，对比例18～22。
(2)实验结果：
对比实施例1～3在不同配比下具有不同质量比的的聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的沥青的劈裂强度不同，当聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的质量比为1时沥青的劈裂强度较好，而当聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的质量比过小对于沥青的劈裂强度有削弱效果，但是聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的质量比增大到2时，沥青的劈裂强度增加可以忽略不计。
对比实施例2，实施例4～6，对比例2、对比例3，证明了当聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料质量比减少时，沥青的劈裂强度具有减弱的趋势，且当聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料质量比大于1后继续增加对于沥青的劈裂强度的增强并不明显。
对比对比例1、实施例2，具有聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的沥青的劈裂强度明显增强，证明聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料对于沥青的劈裂强度有促进作用。
对比实施例2、实施例18～19，对比例12，发现加入橡胶粉后，沥青的冻融劈裂强度有明显增强。随着橡胶粉量的增加，沥青冻融劈裂强度有明显增强。说明橡胶粉对于沥青路面的抗冻效果有一定的增强效果，但是橡胶粉本身对于沥青不具有提高其抗冻性能的效果。则认为橡胶粉是通过促进聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料对于沥青的抗冻效果达到提高沥青抗冻效果的。
对比实施例2、对比例13，当橡胶粉质量份为35时，橡胶粉本身不能够改变沥青的冻融劈裂强度，说明橡胶粉过多对于沥青本身的的抗冻性能具有不利影响。
对比是实施例2、实施例22～23、对比例18、对比例19，发现苯甲酸酐的加入对于沥青路面的劈裂强度有促进效果，而苯甲酸酐本身不具有增强沥青劈裂强度的功能，则认为苯甲酸酐强化了聚酰亚胺/蒙脱土纳米复合材料的效果。并且随着苯甲酸酐量的增加，沥青的劈裂强度逐渐增加。但当苯甲酸酐的质量比大于2后，沥青的劈裂强度增加不明显。则认为苯甲酸酐质量份的合理范围在0.8～2。
对比实施例2、对比例18、对比例20，苯甲酸也具有与苯甲酸酐同样的效果。
对比实施例2、实施例24～25，对比例21～22，沥青的在质量比60～83之间时，随着沥青的量的增加沥青本身的劈裂强度存在升高的趋势，但相差不明显。说明在质量比60～83之间范围内，沥青量越多沥青抗冻性能越好。担当沥青质量比小于60后或大于83后，沥青的抗冻性能有减弱趋势。则认为沥青的质量比限定在60～83之间是一个不错的选择。
沥青标准粘度实验：参照《jtj052公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中t0621《沥青标准粘度试验》进行沥青标准粘度实验。
(1)实验样品：实施例2，实施例7～12，实施例16～17，对比例4～5，对比例8～11。
(2)实验结果：
对比实施例2、实施例7～9，对比例5，沥青的滴落时间随着pe树脂量的增加而增加，说明pe树脂在沥青中含量越多沥青的标准粘度越高。当pe树脂质量份小于15时对于沥青标准粘度的增加效果明显差于质量份大于15的pe树脂对于沥青的标准粘度增益效果。当pe树脂质量份大于20时，沥青标准粘度明显减弱。则认为pe树脂的质量份限定在15～20较佳。
对比实施例2，实施例11，对比例4，得出在沥青中添加树脂会提高沥青的标准粘度。并且pe树脂相对pet树脂的效果好。
对比是实施例10～12，随着pet树脂量的增加沥青的标准粘度逐渐上升，则pet树脂在沥青中含量越多沥青的标准粘度越高。
说明加入pet树脂、pe树脂均均会提高沥青标准粘度，且沥青标准粘度随pet树脂或pe树脂质量比的上升而上升。且pet树脂对于沥青标准粘度的促进效果相对pe树脂弱。
沥青渗水实验：取厚度为15cm，面积为100平方厘米的沥青层块，浸泡在没过沥青层的水池内2h后取出沥青层块，称量沥青层增重。
(1)实验样品：实施例2、实施例13～15、对比例6～7。
(2)实验结果：
对比实施例2、对比例6，证明加入聚氨酯后，沥青渗水效果明显减弱，则说明聚氨酯的加入使得沥青不透水。从而减少了寒冷天气沥青层内含水量。使得沥青层具有更好的抗冻效果。
对比实施例2、实施例13～15、对比例7，发现随着聚氨酯量的增加渗入沥青层内的水分总量逐渐减少。但是当聚氨酯质量比大于10后，沥青本体透水率会有更明显的减小，担当聚氨酯质量比大于15后沥青本体透水率下降不明显，则为了节省成本聚氨酯的加入质量份可限定在10～15之间。
沥青稳定性实验：取同样厚度、同样大小、不同配方的沥青块(如1平方米且厚度为15cm的沥青块)，放置在外环境中易暴晒处，保证每块沥青所受到的光照强度与光照时间相同，观察沥青本身的损伤程度，沥青的泛油程度。
(1)实验样品：实施例2、实施例16～17、实施例24～25、对比例8～11，对比例21～22。
(2)实验结果：
对比实施例2、实施例16～17，对比例9，证明木质纤维素对于沥青的稳定性具有促进效果，添加有木质纤维素的沥青不易损坏、更加耐用。同时随着木质纤维素的增加，沥青本体的耐用性逐渐增强。但木质纤维素的质量份大于0.5时，沥青的粘度产生下降的趋势，但木质纤维素质量比小于0.7时对于沥青的耐用性促进效果依旧比较明显，则认为木质纤维素的质量份定在0.1～0.7但在0.1～0.5较佳。
对比实施例2、对比例10～11，证明木质纤维素加入量过多(质量份大于0.7)后，沥青块的更易受损，说明木质纤维素的添加不可过多。同时使得沥青的粘度减弱。进一步证明了木质纤维素的质量份存在最佳范围。
稀释剂稀释效果实验：按照配比加入稀释剂，观察稀释剂对于沥青浓稠程度的调节效果。
(1)实验样品：实施例2、实施例20、实施例21、对比例14～17。
(2)实验结果：
对比实施例2、实施例20～21、对比例14、对比例15，发现醋酸异戊酯，对于沥青存在稀释效果，且醋酸异戊酯越多沥青越稀。但是醋酸异戊酯的量加入过多(质量份为60)时沥青本身的流动性太强不利于施工，且沥青太稀使得沥青铺设后单层的沥青层厚度小。
对比实施例2、对比例14、对比例16～17，发现醋酸异丁酯、醋酸异丙烯乙酯均对于沥青具有稀释效果，但醋酸异丁酯的稀释效果稍差、醋酸异丙烯乙酯的稀释效果最差。相比之下选择醋酸异戊酯较佳。
表二：沥青路面层的理化性质实验