本技術(shù)涉及路面材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種抗凝冰瀝青混合料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、瀝青混合料是一種復(fù)合材料，主要由瀝青、粗骨料、細(xì)骨料、礦粉組成，有的還加入聚合物和木纖維素；其中，粗骨料和細(xì)骨料起骨架支撐作用，瀝青和填料(礦粉)起填充和膠結(jié)的作用，由這些不同質(zhì)量和數(shù)量的材料混合形成不同的結(jié)構(gòu)，并具有不同的力學(xué)性質(zhì)。

2、瀝青混合料鋪設(shè)的瀝青路面除了具有良好的抗車轍性能以及耐久穩(wěn)定性外，在夏季可以承受高溫和日曬暴曬，但是在冬季低溫環(huán)境下，瀝青路面容易受到降雪或降雨的影響，導(dǎo)致結(jié)冰而影響交通安全。

3、目前，當(dāng)瀝青路面結(jié)冰時(shí)，通常是通過機(jī)械清除、撒融雪劑等方法來去除，但是這些方法存在效率低、成本高以及對環(huán)境產(chǎn)生污染等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了提高瀝青路面的抗凝冰性能，解決瀝青路面除冰效率低的問題，本技術(shù)提供一種抗凝冰瀝青混合料及其制備方法。本技術(shù)通過加入改性抗凝冰劑，能夠持久地融化瀝青路面的冰雪，且二次結(jié)冰的可能性較小，提高了瀝青路面的抗凝冰性能。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種抗凝冰瀝青混合料，采用如下技術(shù)方案：

3、一種抗凝冰瀝青混合料，按重量份計(jì)，瀝青混合料的制備原料包括如下組分：丁苯橡膠改性瀝青8-15份、粗骨料50-72份、細(xì)骨料8-24份、納米二氧化硅改性聚丙烯腈纖維5-10份、改性抗凝冰劑3-7份、

4、所述改性抗凝冰劑為羥丙基纖維素和白炭黑包覆的氯化鈉。

5、通過采用上述技術(shù)方案，納米二氧化硅具有優(yōu)異的耐磨性、耐高溫性和化學(xué)穩(wěn)定性，使用納米二氧化硅對聚丙烯腈纖維進(jìn)行改性，納米二氧化硅的微小顆粒能夠填充聚丙烯腈纖維表面的微孔和缺陷，可以提高聚丙烯腈纖維的表面光滑度和疏水性，降低其與冰雪的粘附力。同時(shí)還能增強(qiáng)聚丙烯腈纖維與瀝青的粘結(jié)力，提高瀝青混合料的整體性能。

6、而氯化鈉與瀝青路面的冰雪接觸時(shí)能迅速溶解，降低液體的冰點(diǎn)，減小路面結(jié)冰的可能性，而且氯化鈉溶液能夠滲透到冰層處，加速周圍冰雪融化的速度，從而提高瀝青路面的抗凍性。使用羥丙基纖維素和白炭黑將氯化鈉包覆，一方面可以防止部分氯化鈉與其它制備原料發(fā)生不必要的反應(yīng)，另一方面可以對氯化鈉的釋放速度進(jìn)行控制，使瀝青路面能夠具有持久的抗凝冰效果。

7、丁苯橡膠改性瀝青具有優(yōu)良的耐久性、耐高溫性能和抗老化性能，使得瀝青路面不易產(chǎn)生變形和裂紋，也就能夠抵抗水分滲透入瀝青路面內(nèi)部，減小水分滯留在路面并結(jié)冰的幾率。

8、本技術(shù)中，粗骨料優(yōu)選為8-15mm的玄武巖碎石；細(xì)骨料優(yōu)選為3-8mm的礦渣。

9、作為優(yōu)選：所述粗骨料、細(xì)骨料和納米二氧化硅改性聚丙烯腈纖維的質(zhì)量比為(7-9):(1-3):1。

10、通過采用上述技術(shù)方案，粗骨料作為瀝青混合料的骨架，對瀝青路面起支撐作用，提高瀝青混合料的強(qiáng)度，抵抗外部壓力；細(xì)骨料能夠填充于粗骨料的空隙中，增加瀝青混合料的密實(shí)度和均勻性，提高瀝青路面的抗?jié)B水性和抗裂性；而納米二氧化硅改性聚丙烯腈纖維填充于粗骨料和細(xì)骨料的縫隙中，能夠顯著提高瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度，三者復(fù)配能夠進(jìn)一步提升瀝青路面的抗?jié)B水性和整體性能。通過對三者的質(zhì)量比進(jìn)行限定，能夠進(jìn)一步提高瀝青路面的整體性能和抗凝冰性能。

11、在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述粗骨料、細(xì)骨料和納米二氧化硅改性聚丙烯腈纖維的質(zhì)量比可以為8:2:1、7:3:1或9:1:1等。

12、作為優(yōu)選：所述納米二氧化硅改性聚丙烯腈纖維通過如下方法制備：

13、a1、將納米二氧化硅、聚乙二醇油酸酯和乙烯基三甲氧基硅烷加入體積分?jǐn)?shù)為60-80％的乙醇溶液中，混合均勻，制得預(yù)處理溶液；

14、a2、將聚丙烯腈纖維浸入預(yù)處理溶液中，50-70℃的條件下浸泡10-15h，獲得預(yù)處理聚丙烯腈纖維；

15、a3、將預(yù)處理聚丙烯腈纖維洗滌并干燥，獲得納米二氧化硅改性聚丙烯腈纖維。

16、通過采用上述技術(shù)方案，先使用聚乙二醇油酸酯和乙烯基三甲氧基硅烷對納米二氧化硅進(jìn)行預(yù)處理，降低納米二氧化硅表面的極性，提高其疏水性，使得經(jīng)過納米二氧化硅改性的聚丙烯腈纖維能夠具有優(yōu)異的耐磨性、耐候性和疏水性，不僅能夠改善瀝青混合料的抗拉伸性能，還能夠阻擋雨水滲入瀝青路面內(nèi)部，從而提高瀝青混合料的抗凝冰效果和整體性能。

17、在一些具體的實(shí)施例中，每1kg納米二氧化硅加入10l體積分?jǐn)?shù)為60-80％的乙醇溶液中。

18、作為優(yōu)選：所述納米二氧化硅、聚乙二醇油酸酯和乙烯基三甲氧基硅烷的質(zhì)量比為1:(0.2-0.4):(0.1-0.3)。

19、通過采用上述技術(shù)方案，進(jìn)一步調(diào)整納米二氧化硅、聚乙二醇油酸酯和乙烯基三甲氧基硅烷的質(zhì)量比，使納米二氧化硅具有更優(yōu)的疏水性能，從而提升聚丙烯腈纖維的改性效果。

20、在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述納米二氧化硅、聚乙二醇油酸酯和乙烯基三甲氧基硅烷的質(zhì)量比可以為1:0.2:0.3、1:0.3:0.2或1:0.4:0.1等。

21、作為優(yōu)選：所述步驟a2中，每1kg所述聚丙烯腈纖維浸入8-15l預(yù)處理溶液中。

22、通過采用上述技術(shù)方案，若預(yù)處理溶液的使用量過少，無法將聚丙烯腈纖維完全浸透，會(huì)降低聚丙烯腈纖維的改性效果；若預(yù)處理溶液的使用量過多，則會(huì)增加生產(chǎn)成本。

23、在一些具體的實(shí)施例中，所述步驟a2中，每1kg所述聚丙烯腈纖維浸入10l預(yù)處理溶液中。

24、作為優(yōu)選：所述改性抗凝冰劑通過如下方法制備：

25、b1、將羥丙基纖維素和白炭黑加入體積分?jǐn)?shù)為90-95％的甲醇溶液中，混合均勻，制得壁材預(yù)混液；

26、b2、將氯化鈉研磨并過200目篩后加入所述壁材預(yù)混液中混合均勻，制得氯化鈉懸浮液；

27、b3、將所述氯化鈉懸浮液加入攪拌狀態(tài)下的環(huán)己烷，然后進(jìn)行固液分離，對得到的固體進(jìn)行洗滌、干燥，制得所述改性抗凝冰劑。

28、通過采用上述技術(shù)方案，羥丙基纖維素是具有良好的成膜性，能夠在氯化鈉表面形成一層堅(jiān)韌的彈性膜，延緩氯化鈉的溶解速度，從而使瀝青混合料具備持久的抗凝冰效果。而白炭黑不僅能夠使改性抗凝冰劑具備一定的疏水性能，阻擋部分雨雪和泥漿的滲入，還能夠改善改性抗凝冰劑的抗紫外線性能，保證其融冰效果，羥丙基纖維素和白炭黑復(fù)配能夠進(jìn)一步提升氯化鈉的包覆效果，從而改善瀝青混合料的抗凝冰性能。

29、在一些具體的實(shí)施例中，采用3000rpm攪拌2h或者超聲勻漿1.5h(超聲波功率20-25khz，功率130w)，均可達(dá)到混合均勻的目的。

30、在一些具體的實(shí)施例中，環(huán)己烷的用量至少為氯化鈉懸浮液體積的2倍，若環(huán)己烷的用量過少，會(huì)導(dǎo)致壁材的損失率過大，從而使得氯化鈉的包覆效果較差。

31、作為優(yōu)選：所述羥丙基纖維素和白炭黑的質(zhì)量比為(10-12):1。

32、通過采用上述技術(shù)方案，將羥丙基纖維素和白炭黑的質(zhì)量比控制在上述范圍內(nèi)，進(jìn)一步改善氯化鈉的包覆效果，進(jìn)而提升瀝青混合料的抗凝冰性能。

33、在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述羥丙基纖維素和白炭黑的質(zhì)量比可以為10:1、11:1或12:1等。

34、在一些具體的實(shí)施例中，每1kg羥丙基纖維素加入20l體積分?jǐn)?shù)為95％的甲醇溶液中。

35、作為優(yōu)選：所述步驟b2中，每1kg氯化鈉加入5-15l壁材預(yù)混液中。

36、通過采用上述技術(shù)方案，若壁材預(yù)混液的使用量過少，無法保證氯化鈉能夠被完全包覆，抗凝冰性能的持久性較差；若壁材預(yù)混液的使用量過多，則會(huì)提高改性抗凝冰劑的生產(chǎn)成本。

37、在一些具體的實(shí)施例中，所述步驟b2中，每1kg氯化鈉加入10l壁材預(yù)混液中。

38、第二方面，本技術(shù)提供一種抗凝冰瀝青混合料的制備方法，采用如下技術(shù)方案：

39、一種抗凝冰瀝青混合料的制備方法，包括如下步驟：

40、s1、將粗骨料、細(xì)骨料和納米二氧化硅改性聚丙烯腈纖維混合均勻，加熱至130-160℃，得到混合集料；

41、s2、將丁苯橡膠改性瀝青加熱至150-170℃后加入所述混合集料中，在160-180℃的條件下拌合3-5min后加入改性抗凝冰劑，繼續(xù)拌合3-5min，制得瀝青混合料。

42、通過采用上述技術(shù)方案，對各制備原料進(jìn)行熱拌，使其均勻地混合，操作簡單，便于生產(chǎn)，得到的瀝青混合料具有優(yōu)良的抗凝冰性能。

43、綜上所述，本技術(shù)包括以下至少一種有益技術(shù)效果：

44、1、本技術(shù)中采用羥丙基纖維素和白炭黑包覆的氯化鈉作為抗凝冰劑，能夠延緩氯化鈉的溶解速度，使氯化鈉能夠持續(xù)溶解，降低液體的冰點(diǎn)，減小路面結(jié)冰的可能性，從而使瀝青混合料具有持久的抗凝冰效果；

45、2、本技術(shù)中使用納米二氧化硅對聚丙烯腈纖維進(jìn)行改性，使得改性后聚丙烯腈纖維具有優(yōu)異的耐磨性、耐高溫性和化學(xué)穩(wěn)定性，填充于聚丙烯腈纖維表面的微孔和缺陷中，還可以提高聚丙烯腈纖維的表面光滑度和疏水性，降低其與冰雪的粘附力，從而提高瀝青路面的抗凝冰效果。