本发明属于建筑材料
技术领域：
。更具体地，涉及一种沥青混凝土及其制备方法。
背景技术：
：随着经济的稳步增长，全国公路里程在2018年就达到了484.65万公里，高速公路里程达到14.26万公里。沥青路面由于兼具行车舒适、养护简便、通行安全等优点，在公路中所占比例高达95％。然而，沥青路面经历一段时间服役后，在一系列恶劣的环境(紫外光照射、极端低温、连续超重行车载荷)的作用下，会出现裂缝和老化的路面问题。目前解决微小宏观裂纹问题主要采用雾封层、刮涂式封层、灌缝等养护方法修复裂缝。但是上述方法是在沥青路面服役一段时间后出现裂缝时才去的被动修复手段，并未从根本上解决沥青老化这一关键问题。目前的单一热诱导(电磁感应诱导加热、微波诱导加热、红外诱导加热)技术虽然能加速沥青路面微裂缝的愈合，但是仍然无法解决沥青老化这一历史性难题。自愈合胶囊技术成功的解决了这一难题，通过胶囊内部再生剂的应力释放，在裂缝出现的初期，对裂缝形成区域进行定向修复愈合和老化沥青的原位再生，从而同时在力学性能和化学组成这两方面完成恢复，初步实现沥青路面的智能自愈合与智能养护。然而，对于雨水较多的区域，沥青路面常常处于雨水冲刷的恶劣条件下，从而导致掉粒、松散和坑槽等病害接连发生，其主要原因就是沥青路面在雨水浇灌和连续交通荷载的环境下，沥青混凝土内部空隙进入大量的水，从而形成一定的水压，使得沥青与集料之间表面出现脱落，导致集料之间的粘结性降低而发生松散。基于此，如何有效提高沥青混凝土材料的耐水性能，成为制约产品长期有效的瓶颈之一。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是克服现有沥青混凝土材料在使用过程中，耐水性能较差，导致使用寿命受限的缺陷和不足，提供一种沥青混凝土及其制备方法。本发明的目的是提供一种沥青混凝土。本发明另一目的是提供一种沥青混凝土的制备方法。本发明上述目的通过以下技术方案实现：一种沥青混凝土，包括以下重量份数的原料：60-80份乳化沥青，50-60份混凝土浆料，100-200份粗集料；所述乳化沥青中，包括以下重量份数的原料：600-800份氧化沥青，100-120份交联聚丙烯酸钠，30-50份乳化剂，8-10份稳定剂，800-1000份水；所述混凝土浆料中，包括以下重量份数的原料：80-100份水泥，70-90份水，3-5份聚羧酸减水剂，4-10份聚丙烯纤维。上述技术方案通过在沥青混凝土体系中引入交联聚丙烯酸钠，首先，交联聚丙烯酸钠的交联网络结构可以将乳化沥青颗粒限制在其中，另外，在稳定剂作用下，可以使得两者良好相容；从而使产品既具备沥青分子的良好的黏弹性，同时又具备一定的吸水性能；在实际产品使用过程中，当外环境存在大量水分对沥青混凝土进行冲刷时，交联聚丙烯酸钠可以发挥其吸水性能，吸收水分，吸收水分后能将水分子吸收到沥青中，从而使体系发生膨胀，而且在吸水膨胀后，仍然可以保持沥青分子的黏弹性，从而在体系内部形成较强的挤压力，有效防止水分向内部的进一步渗透扩散；且外环境水冲刷越厉害，则形成的加压力越大，后续水分越难渗透；从而有效提升了产品的耐水冲刷能力。优选地，所述沥青混凝土中还包括乳化沥青质量5-10％的改性纳米二氧化硅；所述改性纳米二氧化硅为表面接枝有乙烯基官能团的纳米二氧化硅。上述技术方案通过进一步引入表面机制有乙烯基官能团的纳米二氧化硅，其乙烯基官能团具有良好的活性，具备发生聚合的能力，从而使纳米二氧化硅可以以化学键合的形式加入沥青分子表面，有利于在挤压过程中保持沥青和交联聚丙烯酸钠结构的稳定，避免沥青颗粒从交联聚丙烯酸钠的交联网络结构中脱出；而再外部处于干燥状态时，也有利于渗透进入的水分子快速蒸发，避免水分子长期存在对产品耐水性能造成不良影响。优选地，所述氧化沥青是由石油沥青经高碘酸钠氧化得到。优选地，所述聚丙烯纤维为短纤；所述短纤为长度为300-600μm，长径比为5：1-10：1的短纤。上述技术方案通过采用一定长径比的聚丙烯短纤维，相同的添加量，短纤维可以获得更高的填充密度，而沥青混凝土的开裂过程往往是从微小裂纹开始发展的，通过在体系内部添加短纤，微小裂缝周围分布的短纤可以起到良好的加强效果，且由于相同质量的添加量可以获得更高的填充密度，使得裂纹的进一步扩展变得困难。优选地，所述稳定剂为cmc和海泡石按质量比为1：1-3：1复配而成。上述技术方案利用了海泡石和cmc的良好增稠效果，保持产品制备过程中乳液性能的稳定，避免过早的破乳导致产品内聚强度下降；另外，之所以限定两者复配使用，是因为cmc分子结构中的羟基可以和海泡石分子结构中的硅羟基之间形成氢键，从而相互屏蔽对方分子结构中的亲水官能团，使得cmc分子结构中疏水部分裸露，提升了稳定剂和沥青的亲和性能，进一步提升了产品乳化性能的稳定。一种沥青混凝土的制备方法，具体制备步骤包括：乳化沥青的配制：按重量份数计，取600-800份氧化沥青，100-120份交联聚丙烯酸钠，30-50份乳化剂，8-10份稳定剂，800-1000份水；将交联聚丙烯酸钠、乳化剂、稳定剂和水搅拌混合后，再加入氧化沥青；高速剪切分散，得乳化沥青；混凝土浆料的配制：按重量份数计，取80-100份水泥，70-90份水，3-5份聚羧酸减水剂，4-10份聚丙烯纤维；将水泥、聚羧酸减水剂和聚丙烯纤维干混后，再加入水，搅拌混合均匀，得混凝土浆料；产品的配制：按重量份数计，取60-80份乳化沥青，50-60份混凝土浆料，100-200份粗集料；先将混凝土浆料和粗集料搅拌混合均匀，再加入乳化沥青，混合均匀，即得沥青混凝土。优选地，所述具体制备步骤还包括：氧化沥青的制备：将石油沥青和高碘酸钠按质量比为10：1-20：1混合加入球磨罐中，并按球料质量比为10：1-20：1加入球磨珠，球磨混合36-48h后，出料，即得氧化沥青。优选地，所述具体制备步骤还包括：在所述产品的配制过程中，加入乳化沥青质量5-10％的改性纳米二氧化硅；所述改性纳米二氧化硅的改性过程为：按重量份数计，取3-5份硅烷偶联剂a171，80-100份无水乙醇，8-10份纳米二氧化硅，先将纳米二氧化硅和无水乙醇混合后超声分散，再加入硅烷偶联剂a171，加热搅拌反应后，过滤，洗涤和干燥，得改性纳米二氧化硅。优选地，所述聚丙烯纤维为短纤；所述短纤为长度为300-600μm，长径比为5：1-10：1的短纤。优选地，所述稳定剂为cmc和海泡石按质量比为1：1-3：1复配而成。本发明具有以下有益效果：(1)本发明技术方案所得产品可有效利用外环境的水，使得产品在使用过程中快速发生膨胀，从而在表面形成挤压力，避免水分进一步向内部扩散，起到良好的阻水效果；(2)本发明技术方案可以保证产品制备过程中乳化沥青形状稳定，从而有利于乳化沥青对混凝土骨料和聚丙烯纤维的粘结，有效提高了内聚强度，进一步提升了产品的耐水性能。具体实施方式以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本
技术领域：
常规试剂、方法和设备。除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。实施例1氧化沥青的制备：将石油沥青和高碘酸钠按质量比为10：1混合加入球磨罐中，并按球料质量比为10：1加入氧化锆球磨珠，其中10mm、7mm和5mm的球磨珠的数量比例为10：5：1，于公转转速为300r/min，自转转速为500r/min条件下，球磨混合36h后，出料，得氧化沥青；改性纳米二氧化硅的制备：按重量份数计，取3份硅烷偶联剂a171，80份无水乙醇，8份纳米二氧化硅，先将纳米二氧化硅和无水乙醇混合后，于超声频率为50khz条件下，超声分散45min，得分散液，再向分散液中加入硅烷偶联剂a171，于温度为65℃，转速为300r/min条件下，加热搅拌反应3h后，过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤滤饼3次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为85℃条件下干燥至恒重，出料，得改性纳米二氧化硅；乳化沥青的配制：按重量份数计，取600份氧化沥青，100份交联聚丙烯酸钠，30份乳化剂op-10，8份稳定剂，800份水；所述稳定剂为cmc和海泡石按质量比为1：1复配而成；将交联聚丙烯酸钠、乳化剂、稳定剂和水用搅拌器以600r/min速率搅拌混合3h后，再加入氧化沥青；随后于高速剪切机中，于转速为4000r/min条件下，高速剪切分散40min，出料，得乳化沥青；混凝土浆料的配制：按重量份数计，取80份42.5#普通硅酸盐水泥，70份水，3份聚羧酸减水剂，4份聚丙烯纤维；所述聚丙烯纤维为短纤；所述短纤为长度为300μm，长径比为5：1的短纤；将水泥、聚羧酸减水剂和聚丙烯纤维于混料机中，以200r/min转速干混搅拌20min后，再加入水，继续以200r/min速率搅拌混合1h，出料，得混凝土浆料；产品的配制：按重量份数计，取60份乳化沥青，50份混凝土浆料，100份粗集料，以及乳化沥青质量5％的改性纳米二氧化硅；先将混凝土浆料和粗集料搅拌用搅拌器以300r/min转速搅拌混合20min，再加入乳化沥青和改性纳米二氧化硅，于转速为600r/min条件下，搅拌混合20min，出料，即得沥青混凝土。实施例2氧化沥青的制备：将石油沥青和高碘酸钠按质量比为15：1混合加入球磨罐中，并按球料质量比为15：1加入氧化锆球磨珠，其中10mm、7mm和5mm的球磨珠的数量比例为10：5：1，于公转转速为350r/min，自转转速为550r/min条件下，球磨混合42h后，出料，得氧化沥青；改性纳米二氧化硅的制备：按重量份数计，取4份硅烷偶联剂a171，90份无水乙醇，9份纳米二氧化硅，先将纳米二氧化硅和无水乙醇混合后，于超声频率为60khz条件下，超声分散50min，得分散液，再向分散液中加入硅烷偶联剂a171，于温度为66℃，转速为400r/min条件下，加热搅拌反应4h后，过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤滤饼4次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为90℃条件下干燥至恒重，出料，得改性纳米二氧化硅；乳化沥青的配制：按重量份数计，取700份氧化沥青，110份交联聚丙烯酸钠，40份吐温-60，9份稳定剂，900份水；所述稳定剂为cmc和海泡石按质量比为1：1复配而成；将交联聚丙烯酸钠、乳化剂、稳定剂和水用搅拌器以700r/min速率搅拌混合4h后，再加入氧化沥青；随后于高速剪切机中，于转速为4500r/min条件下，高速剪切分散50min，出料，得乳化沥青；混凝土浆料的配制：按重量份数计，取90份42.5#普通硅酸盐水泥，80份水，4份聚羧酸减水剂，5份聚丙烯纤维；所述聚丙烯纤维为短纤；所述短纤为长度为500μm，长径比为8：1的短纤；将水泥、聚羧酸减水剂和聚丙烯纤维于混料机中，以250r/min转速干混搅拌30min后，再加入水，继续以250r/min速率搅拌混合2h，出料，得混凝土浆料；产品的配制：按重量份数计，取70份乳化沥青，55份混凝土浆料，150份粗集料，以及乳化沥青质量8％的改性纳米二氧化硅；先将混凝土浆料和粗集料搅拌用搅拌器以350r/min转速搅拌混合25min，再加入乳化沥青和改性纳米二氧化硅，于转速为700r/min条件下，搅拌混合25min，出料，即得沥青混凝土。实施例3氧化沥青的制备：将石油沥青和高碘酸钠按质量比为20：1混合加入球磨罐中，并按球料质量比为20：1加入氧化锆球磨珠，其中10mm、7mm和5mm的球磨珠的数量比例为10：5：1，于公转转速为400r/min，自转转速为600r/min条件下，球磨混合48h后，出料，得氧化沥青；改性纳米二氧化硅的制备：按重量份数计，取5份硅烷偶联剂a171，100份无水乙醇，10份纳米二氧化硅，先将纳米二氧化硅和无水乙醇混合后，于超声频率为70khz条件下，超声分散60min，得分散液，再向分散液中加入硅烷偶联剂a171，于温度为70℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌反应5h后，过滤，收集滤饼，并用无水乙醇洗涤滤饼5次，再将洗涤后的滤饼转入烘箱中，于温度为95℃条件下干燥至恒重，出料，得改性纳米二氧化硅；乳化沥青的配制：按重量份数计，取800份氧化沥青，120份交联聚丙烯酸钠，50份斯潘-80，10份稳定剂，1000份水；所述稳定剂为cmc和海泡石按质量比为3：1复配而成；将交联聚丙烯酸钠、乳化剂、稳定剂和水用搅拌器以800r/min速率搅拌混合5h后，再加入氧化沥青；随后于高速剪切机中，于转速为5000r/min条件下，高速剪切分散60min，出料，得乳化沥青；混凝土浆料的配制：按重量份数计，取100份42.5#普通硅酸盐水泥，90份水，5份聚羧酸减水剂，10份聚丙烯纤维；所述聚丙烯纤维为短纤；所述短纤为长度为600μm，长径比为10：1的短纤；将水泥、聚羧酸减水剂和聚丙烯纤维于混料机中，以300r/min转速干混搅拌40min后，再加入水，继续以300r/min速率搅拌混合3h，出料，得混凝土浆料；产品的配制：按重量份数计，取80份乳化沥青，60份混凝土浆料，200份粗集料，以及乳化沥青质量10％的改性纳米二氧化硅；先将混凝土浆料和粗集料搅拌用搅拌器以400r/min转速搅拌混合30min，再加入乳化沥青以及改性纳米二氧化硅，于转速为800r/min条件下，搅拌混合30min，出料，即得沥青混凝土。对比例1本对比例相比于实施例1而言，区别在于：未加入交联聚丙烯酸钠，其余条件保持不变。对比例2本对比例相比于实施例1而言，区别在于：未加入改性纳米二氧化硅，其余条件保持不变。对比例3本对比例相比于实施例1而言，区别在于：未加入cmc，其余条件保持不变。对实施例1-3及对比例1-3所得产品进行性能测试，具体测试方式和测试结果如下所述：浸水马歇尔试验：将上述产品制备成马歇尔试件，并分别在60℃的水中分别浸泡30min和48h，然后利用马歇尔试验仪分别测试两组试件的马歇尔稳定度，将两组马歇尔稳定度按照下述公式计算出比值，其比值即为马歇尔残留稳定度；比值越大，耐水性能越好；具体结果见表1；ms0＝100％×ms1/ms其中，ms0为浸水马歇尔残留稳定度(％)；ms1为浸水48h稳定度(kn)；ms为浸水30min稳定度(kn)；ms1/knms/knms0/％实施例16.57.290实施例26.67.292实施例36.77.293对比例14.56.470对比例25.26.975对比例35.36.878由表1测试结果可知，本发明技术方案所得产品具有优异的耐水性能，可有效提高产品的耐雨水冲刷性能，有效延长产品的使用寿命。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12