本发明属于道路工程材料领域，涉及沥青混合料、水泥混凝土常用的集料，具体涉及一种高表面粗糙度集料及其制备方法。
背景技术：
：路面抗滑性能是行车安全、快速行驶的保证，亦是高性能路面的一项基本指标。对于高速公路弯道路面、上下陡坡位置，由于车辆需要频繁制动，尤其需要路面抗滑性能良好。另外，对于下雨湿滑路面，由于水的润滑隔离作用，轮胎与路面之间的摩擦系数大幅度减弱。当车辆在积水路面制动时，轮胎挤压水膜产生动水压力，阻碍了轮胎与路面的接触，造成轮胎水漂现象。此时路面提供的摩擦力不足，汽车制动性能下降，也极易引发交通事故。在路面投入使用后，道路表面的材料很快便遭到行驶车辆的碾压，并产生大量的磨损作用。由于沥青、水泥本身的耐磨性较差，所以暴露在道路表面的部分很快被磨损掉。而作为骨架和支撑作用的集料，由于其硬度远高于沥青、水泥，所以很快便裸露在道路表面上。集料在路面材料中主要起骨架支撑作用，约占总质量的90％。当表面材料被磨损掉后，路面实际上主要是集料表面。所以，集料表面与车轮橡胶之间的摩擦力将直接关系到路面的抗滑性能。而这里的摩擦力主要来自于集料和橡胶之间的机械咬合作用。由于橡胶是一种软质材料而集料为硬质材料，所以机械咬合作用大小主要由集料的表面粗糙状况决定。当表面粗糙度较大时，集料磨光值较大，集料便可以为轮胎提供持续的大摩擦力。为此，高磨光值是保证路面抗滑性能的关键性指标。目前，高抗滑路面集料的选择主要是经过简单加工后多菱角和表面凹痕较浅的矿料。如张莹莹等为了制备高抗滑沥青混合料，采用了经机械破碎后得到了粗纹理、多菱角的玄武岩、石灰岩集料。蒋子杰等为了利用多孔材料的粗糙表面，利用炼钢废料钢渣作为集料。由于钢渣表面有许多孔隙结构，保持棱角性和微观纹理的能力均大于玄武岩，具有较好的抗磨光性能，但压碎值较大，抗压碎性能差。另外，高温煅烧后的铝矾土、陶粒等高硬度的颗粒也具有较好的抗磨光性能，也是一种较好的高抗滑集料。但是该类集料需要高温煅烧，对能源的消耗量较大，不利于节能减排。专利cn108929619a利用环氧树脂复合材料为抗滑路面材料。专利cn108726923a利用碳纤维增强沥青制备抗滑材料。这些现有专利技术均未涉及集料的表面粗糙度的改善。技术实现要素：针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种高表面粗糙度集料及其制备方法，解决现有技术所用集料抗磨光性能不足而引起沥青路面抗滑能力较差的问题。为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：一种高表面粗糙度集料的制备方法，将点腐蚀剂均匀喷洒在经过表面处理的粗集料上，粗集料与点腐蚀剂反应后用清水冲洗集料；然后采用碱溶液清洗粗集料，最后采用硅烷偶联剂的乙醇溶液冲洗粗集料，晾干，得到高表面粗糙度集料；其中，点腐蚀剂通过以下过程制得：将增稠剂加入到水中，然后加入盐酸或硫酸，搅拌均匀，得到点腐蚀剂。本发明进一步的改进在于，粗集料表面处理的过程为：先采用水清洗粗集料，然后采用前处理剂冲洗粗集料。本发明进一步的改进在于，前处理剂为质量浓度为0.5％～2％的憎水剂的乙醇溶液。本发明进一步的改进在于，憎水剂的型号为nt10或powderd。本发明进一步的改进在于，憎水剂的型号为nt10或powderd。本发明进一步的改进在于，粗集料的平均直径为5～20mm。本发明进一步的改进在于，粗集料为石灰岩、花岗岩、玄武岩、砂岩或白云岩，粗集料粒径范围为5～20mm。本发明进一步的改进在于，增稠剂为羧甲基纤维素或聚丙烯酸氨。本发明进一步的改进在于，点腐蚀剂中增稠剂的质量浓度为1％～10％，点腐蚀剂中盐酸或硫酸的质量浓度为0.2％～5％，反应时间为1～10min。本发明进一步的改进在于，硅烷偶联剂的乙醇溶液中硅烷偶联剂的质量浓度为0.1％～0.5％本发明进一步的改进在于，硅烷偶联剂的型号为kh570或kh560。本发明进一步的改进在于，碱溶液为质量浓度为0.5～1％的氨水或氢氧化钠的水溶液，硅烷偶联剂的型号为kh570或kh560。本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明点腐蚀剂利用盐酸或硫酸等酸性物质与粗集料中的硅酸盐、caco3等物质发生反应，使得粗集料表面发生腐蚀。通过调整增稠剂含量，可以控制点腐蚀剂的粘度，从而控制喷洒在粗集料表面的点腐蚀剂的质量和形态。当粗集料表面局部附着一定量的点腐蚀剂时，粗集料表面发生快速的严重的局部点蚀，逐渐形成点蚀坑，从而显著提高集料的表面粗糙度。整个过程通过原料之间的化学反应自发进行，不需加热和机械粉碎等手段，减少了能源消耗和噪音污染。进一步的，本发明使用憎水剂处理粗集料后，降低了集料与水的润湿性。通过调节憎水剂的含量，可以良好控制腐蚀剂在集料表面的铺展程度，从而控制腐蚀坑的直径与深度分别在1～5mm和0.4～3.5mm范围内。另外，经过憎水处理的集料吸水性下降，有利于后期施工中减少了集料的吸水率。本工艺中，憎水剂可重复循环利用，以节省原料。具体实施方式以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。本发明中利用腐蚀剂在集料表面产生快速局部化学反应，腐蚀掉硅酸盐、caco3等成分，实现表面粗糙度的提高。通过控制憎水剂、增稠剂和腐蚀剂含量可在一定范围内控制表面腐蚀坑的大小和深度，从而实现集料表面粗糙度的控制。以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。本发明采用的原料包括沥青混合料、水泥混凝土中常用的粗集料(石灰岩、花岗岩、玄武岩、砂岩、白云岩等)、水、乙醇、腐蚀剂(盐酸、硫酸等)、中合剂(氢氧化钠、氨水等)、增稠剂(羧甲基纤维素、聚丙烯酸氨等)、憎水剂(德国毕克化学nt10憎水剂、德国瓦克powderd憎水剂)、增粘剂(硅烷偶联剂kh570/560)。一种高表面粗糙度集料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：粗集料的表面处理。首先清洗粗集料，去除表面的泥土、灰尘。然后利用前处理剂冲洗粗集料，并晾干待用；其中，粗集料为石灰岩、花岗岩、玄武岩、砂岩或白云岩，粒径范围为5～20mm。前处理剂为质量浓度为0.5％～2％的憎水剂的乙醇溶液，憎水剂的型号为nt10或powderd。步骤二：配制具有一定粘度的点腐蚀剂。点腐蚀剂由增稠剂、腐蚀剂和水组成。增稠剂为羧甲基纤维素或聚丙烯酸氨中的一种，增稠剂在点腐蚀剂中的质量浓度为1％～10％。腐蚀剂为盐酸或硫酸中的一种，腐蚀剂在点腐蚀剂中的质量浓度为0.2％～5％。点腐蚀剂的制备方法为：首先将增稠剂在搅拌器上溶解到水中，然后加入腐蚀剂，搅拌均匀后，利用喷雾器均匀喷洒在经过表面处理的粗集料上，控制粗集料与点腐蚀剂反应的时间为10min，用清水冲洗集料，阻止反应的进一步发生。步骤三：利用质量浓度为0.5～1％的氨水或氢氧化钠的水溶液进一步清洗腐蚀后的粗集料，中合残留的腐蚀剂，并使得粗集料表面呈现碱性，最后利用质量浓度为0.1％～0.5％的kh570或kh560硅烷偶联剂(增粘剂)的乙醇溶液冲洗粗集料，晾干后即可得到高表面粗糙度集料，其表面局部被腐蚀为粗糙表面。下面为具体实施例。实施例1基于本实施例的粗糙集料的具体制备过程如下所述：步骤一：粗集料的表面处理。首先用水清洗粗集料，去除表面的泥土、灰尘。然后利用以德国毕克化学nt10为憎水剂，且质量浓度为0.5％的憎水剂的乙醇溶液冲洗集料，并晾干待用；粗集料的粒径范围为5～20mm，粗集料为石灰岩。步骤二：配制具有一定粘度的点腐蚀剂。首先将增稠剂羧甲基纤维素在搅拌器上搅拌30分钟直到溶解在水中，然后加入盐酸腐蚀剂，得到点腐蚀剂。这里的溶剂中，增稠剂在点腐蚀剂中的质量浓度分别为1％、3％、5％、7％和10％，盐酸腐蚀剂在点腐蚀剂中的质量浓度为0.2％，余下的为溶剂水。利用喷雾器均匀喷洒在经过表面处理的粗集料上。控制粗集料与点腐蚀剂反应的时间为10分钟，然后用清水冲洗集料，阻止反应的进一步发生。步骤三：利用质量浓度为0.5％的氢氧化钠水溶液进一步清洗腐蚀后的集料，中合残留的点腐蚀剂，并使得粗集料表面呈现碱性。最后利用质量浓度为0.1％的硅烷偶联剂kh570的乙醇溶液对粗集料进行后处理，晾干即可在粗集料形成局部被腐蚀的粗糙表面。本实施例的集料性能测试结果见表1～3。实施例2本实施例的粗糙集料的制备过程均与实施例1相同。所不同的是粗糙集料的种类为花岗岩，具体制备过程中所用的憎水剂为质量浓度为0.5％的德国瓦克powderd乙醇溶液；点腐蚀剂中的腐蚀剂为盐酸，且质量浓度为1％，增稠剂为聚丙烯酸氨，聚丙烯酸氨增稠剂在点腐蚀剂中的质量浓度分别为1％、3％、5％、7％和10％；碱溶液为质量浓度为1％氨水溶液，硅烷偶联剂kh570的乙醇溶液的质量浓度为0.5％。本实施例的集料的性能测试结果见表1～3。实施例3本实施例的粗糙集料的制备过程均与实施例1相同。所不同的是粗糙集料的种类为玄武岩，具体制备过程中所用的憎水剂为质量浓度为1％的德国瓦克powderd乙醇溶液；增稠剂为聚丙烯酸氨，点腐蚀剂中的聚丙烯酸氨增稠剂的质量浓度分别为1％、3％、5％、7％和10％，点腐蚀剂中的腐蚀剂为盐酸，且质量浓度为2％；碱溶液为质量浓度为1％的氨水溶液，硅烷偶联剂kh570的乙醇溶液的质量浓度为0.4％。本实施例的集料性能测试结果见表1～3。实施例4本实施例的粗糙集料的制备过程均与实施例1相同。所不同的是粗糙集料的种类为砂岩，具体制备过程中所用的憎水剂为质量浓度为2％的德国瓦克powderd乙醇溶液；增稠剂为羧甲基纤维素，点腐蚀剂中的羧甲基纤维素增稠剂质量浓度分别为1％、3％、5％、7％和10％，点腐蚀剂中的腐蚀剂为盐酸，且盐酸腐蚀剂的质量浓度为3.5％；碱溶液为质量浓度为1％的氨水溶液，硅烷偶联剂kh570的乙醇溶液的质量浓度为0.5％。本实施例的集料性能测试结果见表1～3。实施例5本实施例的粗糙集料的制备过程均与实施例1相同。所不同的是粗糙集料的种类为白云岩，具体制备过程中所用的憎水剂为质量浓度为2％的德国毕克化学nt10乙醇溶液；增稠剂为聚丙烯酸氨，点腐蚀剂中的聚丙烯酸氨增稠剂质量浓度分别为1％、3％、5％、7％和10％，腐蚀剂为硫酸，且点腐蚀剂中硫酸的质量浓度为5％；碱溶液为质量浓度为1％的氨水溶液，硅烷偶联剂kh570的乙醇溶液的质量浓度为0.5％。本实施例的集料性能测试结果见表1～3。对比例1本对比例采用的粗集料为未经表面粗糙化的原料，性能测试结果见表1～3。效果分析：粗集料的表面凹坑深度测量：集料表面凹坑深度采用形貌图像测量法得到。具体方法是利用切割机将集料沿中线位置切成5mm左右薄片，洗净干燥后利用低倍相机在集料边缘取图，得到集料表面位置外轮廓形貌图。取图时旁边放一把毫米精度尺子，作为后期测量时的尺寸标准。通过测量软件，直接在图上测量集料表面与凹坑最深处之间的距离，记为深度值。每个实施例都需在数个集料上取至少10个切片，每个切片至少测量10个凹坑深度。最后将所有100个数值平均后得到均值，记为该实施例下的集料表面凹坑深度，最小精度0.1mm，详见表1。表1集料表面凹坑深度的试验结果(单位mm)从表1可以看出，集料表面的腐蚀坑的深度为0.4～3.5mm。集料表面的腐蚀坑的直径为1～5mm。粗集料磨光值测量试验：粗集料磨光值测量采用中华人民共和国交通行业标准jtge42-2005《公路工程集料试验规程》中t0321-2005粗集料磨光值试验执行，测量结果详见表2。表2不同凹坑深度粗集料磨光值测量试验结果实施例磨光值实施例150实施例256实施例360实施例467实施例574对比例144由表2可见，随着集料表面凹坑深度的增加，磨光值明显增加。在同一个实施例中，虽然增稠剂浓度不同，但是磨光值相差不大，所以表2中只给出了五种浓度下的磨光值的平均值数据。处理后的粗集料高于《公路沥青路面施工技术规范》(jtgf40—2004)中沥青混合料用粗集料磨光值的要求(磨光值≥42)。用增加的高磨光值的粗集料铺筑道路路面表层，可以提高路表的抗滑能力，保障车辆安全行驶。粗集料压碎值测量试验：集料的压碎值测试按照jtge42-2005《公路工程集料试验规程》中t0316-2005粗集料压碎值测试方法执行，试验结果见表3。表3中为不同腐蚀剂含量下得到的具有不同凹坑深度的集料压碎值试验结果。另外，在同一个实施例中，虽然增稠剂浓度不同，但是压碎值相差不大，所以表3中只给出了五种浓度下得到的压碎值的平均值数据。由表3可见，随着集料表面凹坑深度的增加，集料的压碎值有所增加，但也在可接受的范围内。本发明为了增加集料粗糙度，牺牲了集料的部分抗压碎性能，但依然满足《公路沥青路面施工技术规范》(jtgf40—2004)中沥青混合料用粗集料质量技术要求(压碎值≤26％)。表3集料压碎值试验结果实施例压碎值(％)实施例111.3实施例212.5实施例313.6实施例414.8实施例515.6对比例111.0实施例6步骤一：粗集料的表面处理。首先用水清洗粗集料，去除表面的泥土、灰尘。然后利用以德国毕克化学nt10为憎水剂，且质量浓度为1％的憎水剂的乙醇溶液冲洗集料，并晾干待用；粗集料的平均直径为5～20mm，粗集料为石灰岩。步骤二：配制具有一定粘度的点腐蚀剂。首先将增稠剂羧甲基纤维素在搅拌器上搅拌30分钟直到溶解在水中，然后加入盐酸腐蚀剂，得到点腐蚀剂。这里的溶剂中，增稠剂在点腐蚀剂中的质量浓度为2％，盐酸腐蚀剂在点腐蚀剂中的质量浓度为4％，余下的为溶剂水。利用喷雾器均匀喷洒在经过表面处理的粗集料上。控制粗集料与点腐蚀剂反应的时间为1分钟，然后用清水冲洗集料，阻止反应的进一步发生。步骤三：利用质量浓度为0.7％的氢氧化钠水溶液进一步清洗腐蚀后的集料，中合残留的点腐蚀剂，并使得粗集料表面呈现碱性。最后利用质量浓度为0.2％的硅烷偶联剂kh570的乙醇溶液对粗集料进行后处理，晾干即可在粗集料形成局部被腐蚀的粗糙表面。实施例7步骤一：粗集料的表面处理。首先用水清洗粗集料，去除表面的泥土、灰尘。然后利用以德国毕克化学nt10为憎水剂，且质量浓度为0.5％的憎水剂的乙醇溶液冲洗集料，并晾干待用；粗集料的平均直径为5～20mm，粗集料为玄武岩。步骤二：配制具有一定粘度的点腐蚀剂。首先将增稠剂羧甲基纤维素在搅拌器上搅拌30分钟直到溶解在水中，然后加入盐酸腐蚀剂，得到点腐蚀剂。这里的溶剂中，增稠剂在点腐蚀剂中的质量浓度为4％，盐酸腐蚀剂在点腐蚀剂中的质量浓度为3％，余下的为溶剂水。利用喷雾器均匀喷洒在经过表面处理的粗集料上。控制粗集料与点腐蚀剂反应的时间为5分钟，然后用清水冲洗集料，阻止反应的进一步发生。步骤三：利用质量浓度为0.5％的氢氧化钠水溶液进一步清洗腐蚀后的集料，中合残留的点腐蚀剂，并使得粗集料表面呈现碱性。最后利用质量浓度为0.3％的硅烷偶联剂kh560的乙醇溶液对粗集料进行后处理，晾干即可在粗集料形成局部被腐蚀的粗糙表面。当前第1页12