一种玄武岩复合纤维及含玄武岩复合纤维的沥青混合料的制作方法

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本发明涉及公路建筑材料技术领域，尤其涉及一种玄武岩复合纤维及含玄武岩复合纤维的沥青混合料。


背景技术：

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随着中国经济不断快速发展，建设高速公路的交通路况呈现重负荷、高流量和渠道化明显等特点，因此对沥青路面的质量要求越来越高。
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现有沥青路面都有不少的缺陷，比如沥青和矿料在嵌挤过程中会相互干扰，加上沥青混合料变形大，劲度模量较低，容易导致混合料难以压实或在车辆反复荷载作用下产生疲劳性破坏，影响沥青的和易性，降低沥青旋转黏度，路面容易损坏；同时维护成本高，沥青混合料在夏季使用过程中容易受到车辆荷载的作用，产生车辙。
[0004]
另外，冰冻灾害、高低温周期交替及酸雨侵蚀等自然现象也会使沥青路面出现大量的早期病害现象。由于沥青材料具有高温容易流淌、低温容易变硬变脆且感温性大等缺点，严重限制了沥青材料在工程中的应用，因此对沥青进行改性，提高沥青的路用性能成为研究的紧迫任务。纤维改性剂因其对沥青显著的改性效果引起了广泛关注，如玄武岩纤维、木质纤维等。
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同时在沥青混合料中将sbs沥青辅助剂和tla稳定剂作为外加剂加入其中，抗疲劳性能、水稳定性和高温稳定性都较好，是解决当前问题的有效途径之一。
[0006]
在沥青混合料中加入橡胶粉或改性剂在抗疲劳、抗车辙性能等方面，与普通沥青混合料相比有了很大的提升。现阶段已有国内学者将道路石油沥青、橡胶粉和sbs辅助剂按照一定比例混合，提高其抗疲劳性能；也有学者将tla稳定剂和玄武岩纤维掺入沥青混合料中，改善其路用性能。
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基于此，研究并开发一种玄武岩复合纤维及含玄武岩复合纤维的沥青混合料。


技术实现要素：

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本发明的目的在于：针对现有技术之一的缺陷，提供一种含玄武岩复合纤维的沥青混合料，解决了现有沥青混合料耐久性差、高低温稳定性差、路面容易损坏，以及路面容易产生车辙等技术问题。
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本技术方案还提供一种玄武岩复合纤维，该复合纤维由木质素纤维、玄武岩纤维等组成，且该复合纤维可通过纤维表面改性技术掺杂应用于混凝土、沥青混合料中，应用范围增加。
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一种玄武岩复合纤维，以质量份计，复合纤维由以下成分组成，玄武岩纤维20-75份、木质素纤维0-25份，sbs辅助剂4-10份、tla稳定剂8-10份、粘合剂0.1-3份，改性剂5-10份，橡胶粉1-1.5份。
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进一步地，玄武岩复合纤维由以下成分组成，玄武岩纤维70份，木质素纤维25份，以质量份计。
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经大量实践研究发现，玄武岩纤维及其复合纤维加入到沥青混合料中，即应用到公路工程中，可增加沥青油膜的强度和抗疲劳性能，增强沥青油膜的水稳定性，抗氧化及抗老化性进而提高耐久性。且加入的玄武岩纤维具有紧密的晶体结构，表面具有很好的浸润性，可与沥青、水泥及塑料等各种基体材料紧密粘合。纤维表面能很好的吸附沥青从而防止沥青的析漏。
[0013]
木质素纤维是一种天然木材经过加工而成的有机纤维，沥青玛蹄脂sma沥青混合生产时，加入木质素纤维，可以提高沥青混合料的油稳定性和吸附作用，从而提高沥青路面工程质量及耐久性。
[0014]
玄武岩纤维具有良好的高温稳定性、高拉伸强度、低容量、低吸湿率、低导热率、耐酸碱、抗辐射和紫外线以及良好化学稳定性的优点，加入到沥青混合料中能够增强沥青混合料的抗高温车辙能力兼顾改善低温性能；与玄武岩纤维相互作用对改善沥青混合料的路用性能起到协同效果。还可以加入到多种产品中，比如混凝土、防火隔热产品、环保领域、国防民用等多个领域中，具有很大的推广应用价值。
[0015]
玄武岩纤维、木质素纤维等纤维经过混合后搅拌成复合纤维，该复合纤维将多种不同性能的纤维材料按照一定配比制成复合玄武岩纤维材料，多种纤维材料的均匀分散，利于对相互之间的性能进行优劣互补的作用。如木质素纤维具有较好的温度稳定性、不溶于一般溶剂、对人体和环境无害的优点，且具有很强的物理吸附作用，加入沥青混合料中能够提高沥青混合料的亲油性和耐久性；玄武岩纤维对于沥青混合料整体的抗高温抗车辙能力，低温性能有很大的加强作用。
[0016]
一种含玄武岩复合纤维的沥青混合料，以质量份计，所述沥青混合料包括以下成分组成，玄武岩纤维20-75份、木质素纤维0-25份、sbs沥青辅助剂4-10份、tla沥青稳定剂8-10份、粘合剂0.1-3份、改性剂5-10份、粗细集料1000-2500份。
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进一步地，所述玄武岩纤维的长度为6mm，直径13-20um。。
[0018]
进一步地，所述玄武岩纤维的直径为17um。
[0019]
进一步地，所述沥青混合料采用sma-13骨架密实结构级配。
[0020]
进一步地，所述粗细集料与填料的整体级配范围如下：
[0021][0022][0023]
进一步地，所述粘合剂为高粘沥青改性剂。
[0024]
进一步地，所述沥青混合料还包括橡胶粉1-1.5份，以质量份数计，所述木质素纤维为絮状木质素纤维。
[0025]
本技术方案中将玄武岩复合纤维掺杂到沥青混合料中可增强沥青混合料的稳定性，有助于减缓沥青老化，降低沥青温度敏感性及长期保持粘弹性。玄武岩复合纤维具有良好的表面亲和力和湿润性，纤维-沥青界面上存在很大的界面张力和粘附力，可起到稳定沥青的作用，增强弹性恢复能力。高强度且细微玄武岩纤维相当于配筋可分散或抵消温差应
力，从而抑制沥青混凝土的裂纹形成与扩展，提高沥青胶浆的裂纹自愈能力及弹性恢复能力，从而提高沥青混凝土的韧性，克服沥青混凝土的低温脆性，对防止沥青混凝土冷脆破坏具有非常理想效果。玄武岩纤维具有较高的弹性模量及适宜的断裂延伸率，有助于提高沥青混凝土弹性变形恢复能力。微裂纹生成后，均匀分布的空间纤维网络可帮助释放裂纹尖端形成的应力集中，从而阻止裂纹的进一步失稳扩展直至断裂破坏。添加纤维的沥青混凝土疲劳寿命是未加普通沥青混凝土的1.5～2倍。
[0026]
本发明所提供的一种玄武岩复合纤维以及将玄武岩复合纤维的沥青混合料与现有技术相比，优点和效果如下：
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本技术方案中通过掺杂玄武岩纤维及其复合纤维可有效提高沥青混合料的耐候性、延长路面使用周期，可提高沥青混合料路面的稳定性，使路面具有抗车辙性能。
具体实施方式
[0028]
下面进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
[0029]
对比例1：
[0030]
一种沥青混合料，按照质量份数计，由0份玄武岩纤维，木质素纤维0份、sbs沥青辅助剂6份、tla沥青稳定剂8份、粘合剂2份、改性剂9份、粗细集料1000份组成。
[0031]
对比例2：
[0032]
一种沥青混合料，按照质量份数计，由0份玄武岩纤维、20份木质素纤维、sbs沥青辅助剂6份、tla沥青稳定剂8份、粘合剂2份、改性剂9份、粗细集料1000份组成。
[0033]
实施例1：
[0034]
一种含玄武岩复合纤维的沥青混合料，按照质量份数计，由70份玄武岩纤维、0份木质素纤维、sbs沥青辅助剂6份、tla沥青稳定剂8份、粘合剂2份、改性剂9份、粗细集料1000份组成。
[0035]
实施例2：
[0036]
一种含玄武岩复合纤维的沥青混合料，按照质量份数计，复合纤维由70份玄武岩纤维、20份木质素纤维、sbs沥青辅助剂6份、tla沥青稳定剂8份、粘合剂2份、改性剂9份、粗细集料1000份组成。
[0037]
实施例3：
[0038]
一种含玄武岩复合纤维的沥青混合料，以质量份数计，复合纤维由40份玄武岩纤维、20份木质素纤维、sbs沥青辅助剂6份、tla沥青稳定剂8份、粘合剂2份、改性剂9份、粗细集料1000份组成。
[0039]
实施例4：
[0040]
一种含玄武岩复合纤维的沥青混合料，以质量份数计，所述沥青混合料包括以下成分组成，复合纤维由70份玄武岩纤维、10份木质素纤维、sbs沥青辅助剂6份、tla沥青稳定剂8份、粘合剂2份、改性剂9份、粗细集料1000份组成。
[0041]
实施例1-4所述的沥青混合料采用sma-13骨架密实结构级配，且其中，玄武岩纤维采用专用浸润剂进行表面处理。
[0042]
且实施例1-4中选择的粗细集料与填料的整体级范围适配，且该为本领域技术人
员公知操作规程。
[0043]
实施例1-4所述沥青混合料的具体操作方法为：
[0044]
1)先将道路石油沥青加热至160-165℃，
[0045]
2)加热粗细矿物集料至175-185℃，机械搅拌1-2min,
[0046]
3)按玄武岩纤维和木质素纤维等纤维比例制作玄武岩复合纤维，
[0047]
4)在拌合锅中按比例搅拌加入石油沥青、粗细集料，玄武岩复合纤维，橡胶粉、sbs沥青辅助剂和tla沥青稳定剂等，拌合温度控制在170-185℃，拌合55-60s，制得复合改性沥青混合料。
[0048]
下面将实施例1-4获得的沥青混合料与性能对比如表1所示：
[0049][0050][0051]
从表1中可以看出，实施例的各个路用性能都满足技术规定，在沥青混合料中加入玄武岩纤维、木质素纤维，沥青混合料的动稳定度有显著的提高；
[0052]
在弯曲试验表明，沥青混合料满足抗裂变性能规范要求，以破坏应变为评价指标，加入纤维的沥青混合料低温性能得到很大的改善；
[0053]
在比较浸水残留和冻融劈裂强度上，实施例1-4不同组分配比的沥青混合料的水稳定性能处于同一水平上，性能有大幅的提高。
[0054]
综合上述性能的对比，掺加玄武岩纤维及其复合纤维有助于减缓沥青老化，降低沥青混合料温度敏感性及长期保持粘弹性。添加复合纤维的沥青混合料疲劳寿命是普通沥青混凝土的1.5～2倍，同时提高抗车辙性能。
[0055]
玄武岩纤维及其复合纤维不仅可应用于公路工程中的沥青混合料中，还可应用于耐磨产品比如耐磨输送带、环保净化领域中高光催化活性的载体材料中、阻燃产品如阻燃复合纤维中等等，玄武岩纤维及其复合纤维作为一种中间体或成品可独立应用到环保、国防民用、交通建设、建筑工程、防火隔热等多领域，应用价值极大。
[0056]
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保
护范围。