高性能沥青混合料及制备工艺的制作方法

本发明涉及沥青生产，具体为高性能沥青混合料及制备工艺。

背景技术：

1、沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，是高黏度有机液体的一种，多会以液体或半固体的石油形态存在，表面呈黑色，可溶于二硫化碳、四氯化碳。沥青是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。沥青主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种：其中，煤焦沥青是炼焦的副产品。石油沥青是原油蒸馏后的残渣。天然沥青则是储藏在地下，有的形成矿层或在地壳表面堆积。沥青主要用于涂料、塑料、橡胶等工业以及铺筑路面等。

2、沥青路面在一年内要经受四季以及昼夜几十度的温差变化，而沥青是一种典型的温度敏感性材料，再加上重型车辆的碾压，因此沥青路面在一段时间后通常会表现出不同的破坏特点，比如疲劳开裂、低温脆性、高温软化、温缩裂缝等，现有的沥青混合料很难在温度变化、干湿度变化以及载荷变化中实现各参数指标都较为优良的平衡。

技术实现思路

1、本发明提供高性能沥青混合料及制备工艺，该沥青混合料及制备工艺生产的沥青混合料有效的实现在温度变化、干湿度变化以及载荷变化中实现各参数指标都较为优良的平衡；具有高温不易软化低温不易发脆，能够显著减少车辙、开裂、温缩等问题的特点。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、高性能沥青混合料，包括以下组份：改性沥青、矿料以及纤维；

4、所述改性沥青包括5％～8％树脂、3％～4％sbs、1％～1.2％消石灰以及余量基质沥青混合；所述矿料包括粗集料、细集料以及填料；所述纤维为钢纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维或尼龙纤维。

5、其中，所述粗集料为6mm～9mm大碎石和3mm～5mm小碎石；所述细集料为1～3mm石屑；所述填料为石英石矿粉；所述粗集料、细集料以及调料重量比为1:1：1～2:1:1；

6、其中，所述高性能沥青混合料的制备工艺包括：将5％～8％的改性沥青、85％～90％的矿料以及4％～7％的纤维拌合均匀。

7、其中，所述改性沥青的制备工艺包括：

8、①将基质沥青加热到150℃～170℃，保温4min～6min；

9、②将基质沥青通过第一剪切乳化机剪切；

10、③将沥青混合物通入第一发育罐进行第一次发育，加入sbs改性剂改性，持续搅拌2h～3h，然后加入树脂和消石灰，待沥青混合物降温至130℃～140℃时保温，同时继续搅拌9h～11h；

11、④将沥青混合物通过第二剪切乳化机剪切；

12、⑤将沥青混合物通入第二发育罐进行第二次发育，待沥青混合物降温至110℃～120℃时保温，同时持续搅拌11h～12h。

13、其中，所述第一发育罐和第二发育罐配有可拆卸或升降的搅拌系统；所述搅拌系统包括多根垂直插入罐体内的空心棒体；所述空心棒体侧壁设置有多个连通内外的通孔；所述通孔内分别设置有电磁阀；所述通孔外侧设置有冲击机构；所述冲击机构包括固定套设在空心棒体外圆周面上的环形座体；所述环形座体上对应通孔设置有多个柱形液腔；所述液腔内侧通过通孔与空心棒体内部连通；所述液腔内密封滑动套设有推体；所述推体外端由环形座体外侧面伸出；所述液腔内设置有电极；所述空心棒体内穿设有一液管；所述液管上端连通外部，下端延伸至空心棒体下部；一液泵通过液管向空心棒体内泵入或抽出液体。

14、其中，所述推体外端面为外凸的弧面；弧面中心设置有尖刺；所述环形座体上下端面分别设置楔形面。

15、其中，在所述液腔内，所述推体与空心棒体之间连接有弹簧。

16、其中，不同的空心棒体对应的冲击机构上下错开设置。

17、其中，在同一环形座体上，任一液腔和推头均在环形座体另一侧具有与其对称的另一液腔和推头；所述空心棒体由电机驱动转动。

18、其中，在同一环形座体上，所有液腔和推头与空心棒体外圆周面相切设置且以空心棒体做中心对称设置。

19、其中，所述搅拌系统的搅拌方法为：

20、①液泵通过液管向空心棒体内泵入水，电磁阀打开，水通过电磁阀进入液腔；进入液腔中的水浸没电极后关闭电磁阀；

21、②外部瞬时高压强电场通过电极在液腔中向水中放电，形成液电效应，产生爆冲，向外快速推动推头；

22、③快速向外移动的推头对沥青产生推动冲力，弧面端面的推头使沥青受到的推力向外发散，扩大作用面积；且推头在反作用力以及与空心棒体外圆周面相切角度的作用下带动搅拌系统自动旋转；

23、④放电完成后，沥青反冲弹力、压力以及弹簧回复力作用下，推体回缩至初始位置；

24、⑤重复步骤②至④；

25、⑥发育完成或需要清洗更换时，液泵通过液管向外抽出水，在外部沥青压力以及大气压作用下推体进一步向液腔内挤压，减小搅拌系统的横向截面积，便于抽出搅拌系统。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便：

27、1、本发明的沥青混合料有效的实现在温度变化、干湿度变化以及载荷变化中实现各参数指标都较为优良的平衡；具有高温不易软化低温不易发脆，能够显著减少车辙、开裂、温缩等问题的特点。

28、2、本发明通过添加树脂能够有效提高改性沥青的粘性和结构稳定性，还能够提高对矿料和纤维的包覆性，提高抗水侵蚀能力；添加消石灰能够为改性沥青增加一定的水性，从而提高纤维在改性沥青中的分散性，在改性沥青与矿料以及纤维拌合后，能够提高沥青混合料的物质分布均匀性以及结构稳定性。

29、3、本发明的搅拌系统不同于传统的机械搅拌，由于沥青极强的粘稠性，传统的机械搅拌无法有效的促使沥青各处互融，一是难以使混合物混合或溶解均匀，二是难以使热量在沥青间均匀传递；本技术的搅拌系统利用了液电效应产能的瞬时冲击力，利用多组冲击结构从内部对沥青施加冲击力，从而为沥青提供发散和移动动量，沥青产生的流动效果是混沌的，而不是传统机械搅拌叶片带来的规律性，因此能够更好的实现各处沥青的互融、物质交换以及位置变化，能够克服沥青粘稠的问题促使各处沥青实现位置和物质交换，使沥青加热更快、更均匀，既节省能源消耗，提高热效率，还能避免加热不均匀造成老化现象，还能够促使沥青与辅料和添加剂的均匀混合，提高沥青的整体以及各局部的机械和化学性能。

30、4、本发明利用液电效应，能够高效的实现沥青的搅拌、均质作用，且对液腔和推体的设计和分布，能够在冲击搅拌的过程中同时实现搅拌系统的自动旋转，因此无需额外电机驱动，能够有效减少设备成本和能耗，能量利用率高，而且该设置还能够有效实现冲击力的内平衡，避免对搅拌系统产生损害；而且不同的空心棒体对应的冲击机构上下错开设置，一方面能够加大沥青受冲击范围，另一方面能够增强混沌效应，使沥青搅拌效果更好更高效。

31、5、本发明的冲击结构设计不仅利用水作为液电效应的发生介质，而且利用对水的抽吸就可额外利用沥青的压力以及外界气压实现冲击结构横截面积的变化，便于在粘稠的沥青中快速省力的抽出搅拌系统；而且液管伸入空心棒体下部，由下部出水，能够同时实现对所有液腔中的水的抽放；搅拌系统结构简单、只需简单的外部电路即可同时控制冲击力的大小、空心棒体旋转的速度、一体化程度高，密封性好，无需额外的配套设备和结构，使用寿命长，成本低，是专门为沥青这类极为粘稠难以搅拌的物质所设计。

32、6、本发明的推体外端面为外凸的弧面；弧面中心设置有尖刺；外凸的弧面可以在推体挤压沥青时，使沥青疏导发散的推力，从而增大沥青发散角度和面积，提高作用区域，而尖刺的设置可以用于推挤时破开沥青，提高其剪切应变，避免非牛顿流体的巨大阻力。