本发明涉及路面功能材料
技术领域：
，具体涉及一种便捷环保除冰雪沥青混合料及其制备方法。
背景技术：
：随着经济的发展和国家对于基础设施的完善，越来越多的公路在我国出现。我国北方地区及高海拔的山区普遍具有较长的冰雪期，有的甚至超过半年，积雪、积冰对道路交通及机场飞机起降造成了严重的影响，人们必须对路面除冰雪。目前，国内比较常用的除冰雪方法有人工法、机械法和化学方法。然而，人工法需要投入大量的人力物力，人工作业劳动强度大，作业效果低，且易造成二次结冰；机械法主要通过机械装置对道路积冰和压实雪直接作用去除冰雪，主要有冲击破冰、多节鞭抽打除冰、滚轮旋切除冰和铲剁除冰等，技术水平低，可靠性差，故障多，寿命短，力量不宜把控，会损伤道路标记，甚至破坏路面；化学法去除道路冰雪主要是通过化学药剂来降低雪的融点，化学试剂的使用会导致沥青和水泥混凝土的剥蚀，影响路面的使用寿命。因此，亟待开发一种便捷、环保的道路沥青混合料，以解决道路除冰雪劳动强度大，耗时耗力耗材，对环境造成污染的问题。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种便捷环保除冰雪沥青混合料及其制备方法，以期解决目前道路除冰雪困难、耗时耗力耗材、对环境造成污染的问题。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种便捷环保除冰雪沥青混合料，由以下重量份数的原料组成：石油沥青50～60份、丁苯橡胶20～30份、铜合金粉8～12份、石墨烯3～5份、十二烷基三甲基氯化铵4～7份、聚乙二醇15～25份、邻苯二甲酸酯10～15份、矿渣15～30份和低密度聚乙烯8～15份。优选的，由以下重量份数的原料组成：石油沥青52～57.5份、丁苯橡胶24.4～26.7份、铜合金粉8.8～11.5份、石墨烯3.8～4.7份、十二烷基三甲基氯化铵4.9～6.6份、聚乙二醇18.8～21.7份、邻苯二甲酸酯10.4～12.6份、矿渣19～26.2份和低密度聚乙烯9～12.3份。优选的，所述铜合金粉由以下重量百分比的组分组成：锡9.0～11.0％，铋6.0～9.0％，锌2.0～4.0％，余量为铜。优选的，所述铜合金粉的粒径为0.4～1.2mm。优选的，所述石墨烯为多层石墨烯或氧化石墨烯。上述具有便捷环保除冰雪沥青混合料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将所述石墨烯和所述矿渣分别在380～425℃下煅烧90～110min，研磨，得煅烧石墨烯和煅烧矿渣；步骤二、将所述石油沥青加热至135～150℃，边搅拌边依次加入所述丁苯橡胶、所述铜合金粉和所述低密度聚乙烯，再搅拌10～25min，得到第一混合物；步骤三、将所述十二烷基三甲基氯化铵和所述步骤(1)所得煅烧石墨烯加入所述聚乙二醇中混合均匀，得第二混合物；步骤四、将所述步骤(3)所得第二混合物和所述邻苯二甲酸酯在80～95℃下搅拌均匀，保温80～85min，再加入所述步骤(1)所得煅烧矿渣，得第三混合物；步骤五、将所述步骤(2)所得第一混合物和所述步骤(4)所得第三混合物在1800～2400rpm的转速下混合均匀，再微波处理5～10min，冷却至室温，即成。优选的，在所述步骤一中，所述研磨颗粒的大小控制为160～200目。优选的，在所述步骤三中，所述混合采用超声波混合，所述超声波的功率控制为80～95w，超声波的频率控制为21～26khz。优选的，在所述步骤四中，所述搅拌的转速控制为80～110rpm。优选的，在所述步骤五中，所述微波处理的功率控制为120～140w。与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：1.本发明的便捷环保除冰雪沥青混合料的原料来源广泛，成本低；2.本发明的便捷环保除冰雪沥青混合料只需通电即可除去路面的冰雪，降低了劳动强度，无需使用药剂，符合环保要求，具有广阔的使用前景；3.本发明便捷环保除冰雪沥青混合料的制备方法通过将不同的原料采用不同的混合工艺并且进行改性，得到不同的产物，再将不同的产物进行混合，制备的成品在各种产物的协同作用下，与常规产品相比，具有显著优异的抗冻性、抗裂安全系数和电导率，易于推广。具体实施方式下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的试剂如无特别说明，均为市售常规试剂；所涉及的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。需要说明的是，实施例中所用铜合金粉由以下重量百分比的组分组成：锡9.0～11.0％，铋6.0～9.0％，锌2.0～4.0％，余量为铜，且铜合金粉的制备方法是参照公开号为cn107130136的中国发明专利中所使用的方法制备出来的。矿渣为高炉矿渣，含有以下重量百分比的各组份：氧化钙32～49％，二氧化硅32～41％，三氧化二铝6～17％，氧化镁2～13％，三氧化二铁0.2～4％，单质硫0.2～2％。实施例1一种便捷环保除冰雪沥青混合料，包括以下重量份的原料：石油沥青52份、丁苯橡胶24.4份、铜合金粉8.8份、石墨烯3.8份、十二烷基三甲基氯化铵4.9份、聚乙二醇18.8份、邻苯二甲酸酯10.4份、矿渣19份和低密度聚乙烯9份。其中，铜合金粉的粒径为0.45mm。石墨烯采用多层石墨烯。上述具有除冰雪功能的沥青混合料的制备方法，具体步骤如下：(1)将石墨烯和矿渣在396摄氏度下煅烧104分钟，然后研磨至180目，得到煅烧石墨烯和煅烧矿渣；(2)将石油沥青加热至139摄氏度，边搅拌边向其中依次加入丁苯橡胶、铜合金粉和低密度聚乙烯，完全加入完毕后继续搅拌18分钟，得到第一混合物；(3)将十二烷基三甲基氯化铵和煅烧石墨烯加入聚乙二醇中并且超声波混合均匀，超声波的功率为84w，超声波的频率为23khz，得到第二混合物；(4)将第二混合物和邻苯二甲酸酯在86摄氏度的反应釜中搅拌并且保温85分钟，再向其中加入煅烧矿渣并且搅拌均匀，搅拌转速为81rpm，得到第三混合物；(5)将第一混合物和第三混合物在高速搅拌机中以2000rpm的转速搅拌均匀，然后微波处理6分钟，微波处理的功率为120w，自然冷却至室温，即得到成品。实施例2一种便捷环保除冰雪沥青混合料，包括以下重量份的原料：石油沥青53.8份、丁苯橡胶25.3份、铜合金粉9.5份、石墨烯4.1份、十二烷基三甲基氯化铵5.4份、聚乙二醇19.7份、邻苯二甲酸酯11.1份、矿渣22.5份和低密度聚乙烯9.9份。其中，铜合金粉的粒径为0.72mm。石墨烯采用氧化石墨烯。上述具有除冰雪功能的沥青混合料的制备方法，具体步骤如下：(1)将石墨烯和矿渣在417摄氏度下煅烧108分钟，然后研磨至190目，得到煅烧石墨烯和煅烧矿渣；(2)将石油沥青加热至146摄氏度，边搅拌边向其中依次加入丁苯橡胶、铜合金粉和低密度聚乙烯，完全加入完毕后继续搅拌18分钟，得到第一混合物；(3)将十二烷基三甲基氯化铵和煅烧石墨烯加入聚乙二醇中并且超声波混合均匀，超声波的功率为80w，超声波的频率为21khz，得到第二混合物；(4)将第二混合物和邻苯二甲酸酯在92摄氏度的反应釜中搅拌并且保温84分钟，再向其中加入煅烧矿渣并且搅拌均匀，搅拌转速为96rpm，得到第三混合物；(5)将第一混合物和第三混合物在高速搅拌机中以2160rpm的转速搅拌均匀，然后微波处理8分钟，微波处理的功率为130w，自然冷却至室温，即得到成品。实施例3一种便捷环保除冰雪沥青混合料，包括以下重量份的原料：石油沥青56.4份、丁苯橡胶26.3份、铜合金粉10.6份、石墨烯4.5份、十二烷基三甲基氯化铵6.3份、聚乙二醇20.9份、邻苯二甲酸酯12.2份、矿渣24.6份和低密度聚乙烯11.5份。其中，铜合金粉的粒径为0.86mm。石墨烯采用多层石墨烯和氧化石墨烯的混合物。上述具有除冰雪功能的沥青混合料的制备方法，具体步骤如下：(1)将石墨烯和矿渣在406摄氏度下煅烧98分钟，然后研磨至200目，得到煅烧石墨烯和煅烧矿渣；(2)将石油沥青加热至150摄氏度，边搅拌边向其中依次加入丁苯橡胶、铜合金粉和低密度聚乙烯，完全加入完毕后继续搅拌21分钟，得到第一混合物；(3)将十二烷基三甲基氯化铵和煅烧石墨烯加入聚乙二醇中并且超声波混合均匀，超声波的功率为90w，超声波的频率为22khz，得到第二混合物；(4)将第二混合物和邻苯二甲酸酯在86摄氏度的反应釜中搅拌并且保温85分钟，再向其中加入煅烧矿渣并且搅拌均匀，搅拌转速为87rpm，得到第三混合物；(5)将第一混合物和第三混合物在高速搅拌机中以2280rpm的转速搅拌均匀，然后微波处理9分钟，微波处理的功率为125w，自然冷却至室温，即得到成品。实施例4一种便捷环保除冰雪沥青混合料，包括以下重量份的原料：石油沥青57.5份、丁苯橡胶26.7份、铜合金粉11.5份、石墨烯4.7份、十二烷基三甲基氯化铵6.6份、聚乙二醇21.7份、邻苯二甲酸酯12.6份、矿渣26.2份和低密度聚乙烯12.3份。其中，铜合金粉的粒径为1.14mm。石墨烯采用多层石墨烯。上述具有除冰雪功能的沥青混合料的制备方法，具体步骤如下：(1)将石墨烯和矿渣在408摄氏度下煅烧102分钟，然后研磨至180目，得到煅烧石墨烯和煅烧矿渣；(2)将石油沥青加热至150摄氏度，边搅拌边向其中依次加入丁苯橡胶、铜合金粉和低密度聚乙烯，完全加入完毕后继续搅拌18分钟，得到第一混合物；(3)将十二烷基三甲基氯化铵和煅烧石墨烯加入聚乙二醇中并且超声波混合均匀，超声波的功率为95w，超声波的频率为25khz，得到第二混合物；(4)将第二混合物和邻苯二甲酸酯在82摄氏度的反应釜中搅拌并且保温82分钟，再向其中加入煅烧矿渣并且搅拌均匀，搅拌转速为105rpm，得到第三混合物；(5)将第一混合物和第三混合物在高速搅拌机中以2340rpm的转速搅拌均匀，然后微波处理8分钟，微波处理的功率为135w，自然冷却至室温，即得到成品。实施例5一种便捷环保除冰雪沥青混合料，包括以下重量份的原料：石油沥青50份、丁苯橡胶20份、铜合金粉8份、石墨烯3份、十二烷基三甲基氯化铵4份、聚乙二醇15份、邻苯二甲酸酯10份、矿渣15份和低密度聚乙烯8份。其中，铜合金粉的粒径为1.14mm。石墨烯采用多层石墨烯。上述具有除冰雪功能的沥青混合料的制备方法，具体步骤如下：(1)将石墨烯和矿渣在408摄氏度下煅烧102分钟，然后研磨至180目，得到煅烧石墨烯和煅烧矿渣；(2)将石油沥青加热至150摄氏度，边搅拌边向其中依次加入丁苯橡胶、铜合金粉和低密度聚乙烯，完全加入完毕后继续搅拌18分钟，得到第一混合物；(3)将十二烷基三甲基氯化铵和煅烧石墨烯加入聚乙二醇中并且超声波混合均匀，超声波的功率为95w，超声波的频率为25khz，得到第二混合物；(4)将第二混合物和邻苯二甲酸酯在82摄氏度的反应釜中搅拌并且保温82分钟，再向其中加入煅烧矿渣并且搅拌均匀，搅拌转速为105rpm，得到第三混合物；(5)将第一混合物和第三混合物在高速搅拌机中以2340rpm的转速搅拌均匀，然后微波处理8分钟，微波处理的功率为135w，自然冷却至室温，即得到成品。实施例6一种便捷环保除冰雪沥青混合料，包括以下重量份的原料：石油沥青60份、丁苯橡胶30份、铜合金粉12份、石墨烯5份、十二烷基三甲基氯化铵7份、聚乙二醇25份、邻苯二甲酸酯15份、矿渣30份和低密度聚乙烯15份。其中，铜合金粉的粒径为1.14mm。石墨烯采用多层石墨烯。上述具有除冰雪功能的沥青混合料的制备方法，具体步骤如下：(1)将石墨烯和矿渣在408摄氏度下煅烧102分钟，然后研磨至180目，得到煅烧石墨烯和煅烧矿渣；(2)将石油沥青加热至150摄氏度，边搅拌边向其中依次加入丁苯橡胶、铜合金粉和低密度聚乙烯，完全加入完毕后继续搅拌18分钟，得到第一混合物；(3)将十二烷基三甲基氯化铵和煅烧石墨烯加入聚乙二醇中并且超声波混合均匀，超声波的功率为95w，超声波的频率为25khz，得到第二混合物；(4)将第二混合物和邻苯二甲酸酯在82摄氏度的反应釜中搅拌并且保温82分钟，再向其中加入煅烧矿渣并且搅拌均匀，搅拌转速为105rpm，得到第三混合物；(5)将第一混合物和第三混合物在高速搅拌机中以2340rpm的转速搅拌均匀，然后微波处理8分钟，微波处理的功率为135w，自然冷却至室温，即得到成品。对比例采用现有沥青混合料作为对比例。其中，现有沥青购买自深圳市嘉盛威化工科技有限公司，型号为70#，其为冷拌冷铺的固体沥青，针入度为50mm，延度为30cm，软化点位70摄氏度，闪点为210摄氏度。对实施例1～4的产品和对比例的产品进行性能测试，测试过程及测试结果见表1。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)的方法，分别利用实施例1～4和对比例的沥青混合料制成标准车辙板试件，然后利用各标准车辙板试件来测试各沥青混合料的抗冻性，其中，抗冻性测试过程如下：将各标准车辙板试件放入预先降温至-15℃以下的低温箱或冷冻室中，其间距小于20mm，当温度降至-18℃时记录时间，在(-20±2)℃下冻6h取出，放入水温为(20±5)℃恒温水槽中，融化5h作为一次冻融循环，测试每次冻融循环各标准车辙板试的质量，并计算质量损失率。抗裂安全系数的测试方法如下：利用实施例1～4和对比例的沥青混合料制成拌合物，浇筑至温度应力试验机的模具中制得试件，使用温度应力试验机调节试件的初始温度至20±3℃范围内后进行测试实验。试验模式：绝热温升模式；环境温度范围25±4℃；保温时间48h；降温速率2℃/h；步进单位0.8～1.3μm；约束度100％。具体试验过程为：试验开始后升温，使模具温度与试件芯部温度保持小于0.3℃，以达到近似绝热状态；当试件发生体积变形超过1.3μm，此时试验设备的步进电机启动，将试件拉(或压)回原位，以达到100％约束度；当试件达到温峰，温度将被保持48h，然后以2℃/h的速率降温，直至试件断裂。需要说明的是，本发明中所使用的温度应力试验机为北京航源平洋科技发展有限公司的hypy-ii型温度应力试验机。电导率的测定采用建研华测(北京)仪器设备有限公司的cabr-混凝土快速电导率测定仪测定。实验结果见表1：表1.产品性能实验结果试验例抗冻性抗裂安全系数电导率实施例1300次循环无质量损失1.39189.3s/m实施例2300次循环无质量损失1.44194.6s/m实施例3300次循环无质量损失1.51196.5s/m实施例4300次循环无质量损失1.46192.7s/m实施例5300次循环无质量损失1.30181.6s/m实施例6300次循环无质量损失1.38190.8s/m对比例300次循环质量损失13％1.1812.2s/m从表1中可以看出，实施例1～4的产品在抗冻性、抗裂安全系数和电导率上均显著优于对比例的产品。实际应用时，将本发明的沥青混合料铺设于路面，当需要除冰雪时，只需将本发明的产品通电，利用其良好的导电性能，电能转化为热能，可以将该路面的温度升高，从而将路面上的冰雪融化除去，操作简单，不使用化学药剂，劳动强度低，满足环保要求。上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属
技术领域：
的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。当前第1页12