專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種自感應(yīng)路面微表處材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種路面微表處材料及其制備方法，特別涉及一種自感應(yīng)路面微表處材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著我國(guó)交通流量的不斷增大，重載超載現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，路面承受的壓力也在不斷的增加，過(guò)重的行車(chē)荷載造成了公路路面車(chē)轍、沉陷等的嚴(yán)重破壞，如何有效地、智能地控制行車(chē)荷載，延長(zhǎng)公路路面的使用壽命，是廣大公路科研人員重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。根據(jù)美國(guó)和歐洲等西方國(guó)家多年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，利用微表處對(duì)高等級(jí)公路進(jìn)行預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)，已經(jīng)成為最經(jīng)濟(jì)有效的手段之微表處是一種由聚合物改性乳化瀝青、集料、填料、水和外加劑按合理配比拌和并攤鋪到路面上，達(dá)到迅速開(kāi)放交通要求的薄層結(jié)構(gòu)，主要用于高速公路以及一級(jí)公路的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和填補(bǔ)輕度車(chē)轍，也適用于新建公路的抗滑磨耗層。另一方面，碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重小于鋼的四分之一，不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，具有超強(qiáng)的耐腐蝕性能，是新一代增強(qiáng)纖維；碳纖維的電阻率約為1200X10—83000X10—8Qcm，是導(dǎo)電性能極佳的導(dǎo)電材料。而且，碳纖維能夠增強(qiáng)瀝青的粘滯性，加強(qiáng)力學(xué)性能，提高瀝青混合料的耐老化性和水穩(wěn)定性，增加瀝青路面的耐久性和抗裂性能；碳纖維在瀝青混合料中起到加筋作用，增強(qiáng)瀝青混合料的彈性恢復(fù)性能，顯著改善其溫度穩(wěn)定性，所以摻加碳纖維能使瀝青混合料具有較好的路用性能。碳纖維復(fù)合材料的電阻率下降是由于碳纖維形成導(dǎo)電連通網(wǎng)絡(luò)所致，碳纖維含量低時(shí)，材料電阻率大，導(dǎo)電連通網(wǎng)絡(luò)尚未大范圍形成，電阻率隨碳纖維含量變化而變化的速度緩慢；碳纖維含量較高時(shí)，導(dǎo)電連通網(wǎng)絡(luò)逐漸形成，材料電阻率隨碳纖維含量變化而變化的速度家具；碳纖維含量很高時(shí)，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)大范圍形成，材料電阻率小，電阻率隨碳纖維含量而變化的速度又趨緩慢；另一方面，材料中摻加碳纖維后，導(dǎo)電良好的碳纖維相對(duì)均勻地分散在絕緣的瀝青基體中，碳原子中的電子可以在纖維中的大體系中離域，并且穿透被錄取隔開(kāi)的非常近的兩根纖維之間的勢(shì)壘，從一根纖維躍遷到另一根纖維，從而增強(qiáng)導(dǎo)電性。因此，可以應(yīng)用這一現(xiàn)象對(duì)摻加碳纖維的瀝青路面混合料的受力性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)標(biāo)定材料的應(yīng)力與電阻間的關(guān)系，研究人員決定阻抗和載重之間的關(guān)系，由此可確定以自感應(yīng)路面材料修筑的公路上的車(chē)輛方位、載重和速度等參數(shù)，為交通管理的智能化提供材料基礎(chǔ)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一種自感應(yīng)路面微表處材料及其制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案—種自感應(yīng)路面微表處材料，其特征在于，制得的該自感應(yīng)路面微表處材料由以下重量份的原料組成改性乳化瀝青20-25份，水泥7.5份，集料250份，碳纖維0.2-1.75份。所述的改性乳化瀝青由下列原料按重量份組成18(TC克拉瑪依90#瀝青60份，708(TC熱水40份，氯化f丐1.5份，聚乙烯醇；1.5份，十八烷基磺酸鈉陽(yáng)離子型乳化劑加入量為改性乳化瀝青重量的3%，用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH至2.06.0;另?yè)郊訛r青質(zhì)量4%的SBS改性劑。自感應(yīng)路面微表處材料的制備方法，其特征在于，包括下列步驟1)碳纖維的處理用質(zhì)量分?jǐn)?shù)98^的濃硝酸浸泡24h，然后用水清洗，在6(TC的條件下烘24h。2)試件的制作①按照原料重量份配合比，稱(chēng)取集料、碳纖維和水泥，用水泥凈漿攪拌機(jī)攪拌30s，以利于充分均勻混合；②加入乳化瀝青，攪拌60s，制成混合料；③稱(chēng)取攪拌好的混合料160g，裝入40mmX40mmX40mm的試模中，用壓力機(jī)壓制成型，當(dāng)壓制到試模頂部時(shí)，持續(xù)壓力120s，每組成型6個(gè)試件；④用脫模器脫模，脫模后試件放在室溫條件下1天。本發(fā)明制作的自感應(yīng)路面微表處材料，能夠隨壓應(yīng)力的變化，電阻也不斷發(fā)生變化，具體為在承受壓應(yīng)力的070%范圍內(nèi)，壓應(yīng)力增大，材料被壓縮，內(nèi)部空隙減少，碳纖維間距變小，其電阻值減??；當(dāng)應(yīng)力達(dá)到90%時(shí)，由于試件內(nèi)部裂縫的逐漸增加，碳纖維相互距離增大，材料的電阻率增大，部分電阻率已超過(guò)了壓應(yīng)力為零時(shí)的電阻率。通過(guò)其變化規(guī)律，可以通過(guò)測(cè)定該材料的電阻判斷其的承載應(yīng)力情況，具有自感應(yīng)的功能。圖1是本發(fā)明的自感應(yīng)路面微表處材料制備工藝流程以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。具體實(shí)施例方式按照本發(fā)明的技術(shù)方案，自感應(yīng)路面微表處材料由以下重量份的原料組成改性乳化瀝青20-25份，水泥7.5份，集料250份，碳纖維0.2-1.75份。1、原材料選擇1)制作改性乳化瀝青改性乳化瀝青由以下原料按重量份組成18(TC克拉瑪依90#瀝青60份；708(TC熱水40份；氯化鈣、聚乙烯醇分別占瀝青重量的2.5%;十八烷基磺酸鈉陽(yáng)離子型乳化劑加入量為改性乳化瀝青重量的3%，以稀鹽酸調(diào)節(jié)pH=2.06.0;摻加瀝青質(zhì)量4%的SBS改性劑，采用上海威宇剪切機(jī)以6000r/min的速度，剪切10min，制成改性乳化瀝青，主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表l。表1:改性乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果4<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>2)水泥陜西秦嶺水泥股份有限生產(chǎn)42.5R普通硅酸鹽水泥，主要性能指標(biāo)見(jiàn)表2。表2:水泥的物理及力學(xué)性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>3)集料玄武巖集料，根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)規(guī)定的微表處集料級(jí)配要求，采用如表3的集料級(jí)配。表3:微表處集料級(jí)配表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>4)碳纖維采用上海工貿(mào)有限公司產(chǎn)短切碳纖維，性能指標(biāo)見(jiàn)表4。表4:碳纖維的性能指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>2制備方法1)碳纖維的處理用98%的濃硝酸浸泡24h，然后用水清洗，在60°C的條件下烘24h。2)試件的制作①按照原料重量份配合比，稱(chēng)取集料、碳纖維和水泥，用NJ-160A型水泥凈漿攪拌機(jī)攪拌30s，以利于充分均勻混合；②加入改性乳化瀝青，攪拌60s，制成混合料。③稱(chēng)取攪拌好的混合料160g，裝入40mmX40mmX40mm的試模中，用壓力機(jī)壓制成型，當(dāng)壓制到試模頂部時(shí)，持續(xù)壓力120s，每組成型6個(gè)試件。④用脫模器脫模，脫模后試件放在室溫條件下1天。具體工藝流程圖見(jiàn)圖l。3)電阻的測(cè)試①取3個(gè)試件，測(cè)試其無(wú)側(cè)限靜壓力，取平均值作為該組試件承受的壓應(yīng)力；②取另外3個(gè)試件，在試件兩側(cè)噴涂銀粉，用導(dǎo)電膠粘貼20mmX20mmXlmm的銅片，中間焊接導(dǎo)線(xiàn)，與電阻儀相連；③對(duì)試件施加平均壓應(yīng)力0%、10%、30%、50%、70%和90%的力，測(cè)試3個(gè)試件在不同應(yīng)力條件下的電阻，取平均值作為不同應(yīng)力對(duì)應(yīng)的電阻；④按照公式計(jì)算電阻率，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>式中P:電阻率(Q*Cm);R:電阻值(Q);S:截面面積(cm2);1:試件高度(cm)。表5:材料的配合比(單位克)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(本表中，碳纖維摻量分別取為乳化瀝青質(zhì)量的1.0%、3.0%、5.0%和7.0%)3測(cè)試結(jié)果1)無(wú)側(cè)限靜壓應(yīng)力試件養(yǎng)護(hù)至28天齡期之后，用北京中科路達(dá)試驗(yàn)儀器有限公司生產(chǎn)LCS-100型路面材料強(qiáng)度試驗(yàn)儀測(cè)試其能夠承受的無(wú)側(cè)限靜壓力，結(jié)果如表6所示。表6:試件承受的無(wú)側(cè)限靜壓力(kN)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>2)電阻率測(cè)試養(yǎng)護(hù)28天齡期之后，按照試件承受的無(wú)側(cè)限靜壓力的0%、10%、30%、50%、70%和90X施加作用力，用濱江VC9808型數(shù)字電阻儀測(cè)量不同壓力時(shí)的電阻值，并計(jì)算電阻率，結(jié)果如表7所示。表7不同壓力條件下試件的電阻率值(X105Qcm)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>試驗(yàn)結(jié)果表明，相同改性乳化瀝青用量條件下，隨著碳纖維摻量的增加，材料的電阻率下降；相同碳纖維摻量條件下，改性乳化瀝青用量越多，材料的電阻率越大；另外，該路面微表處材料能夠隨壓應(yīng)力的變化，電阻也不斷發(fā)生變化，具體為在承受壓應(yīng)力的070%范圍內(nèi)，壓應(yīng)力增大，材料被壓縮，內(nèi)部空隙減少，碳纖維間距變小，其電阻值減??；當(dāng)應(yīng)力達(dá)到90%時(shí)，由于試件內(nèi)部裂縫的逐漸增加，碳纖維相互距離增大，材料的電阻率增大，部分電阻率已超過(guò)了壓應(yīng)力為零時(shí)的電阻率。通過(guò)其變化規(guī)律，可以通過(guò)測(cè)定該材料的電阻判斷其的承載應(yīng)力情況，具有自感應(yīng)的功能。權(quán)利要求一種自感應(yīng)路面微表處材料，其特征在于，制得的該自感應(yīng)路面微表處材料由以下重量份的原料組成集料250份，改性乳化瀝青20-25份，水泥7.5份，碳纖維0.2-1.75份。2.如權(quán)利要求1所述的自感應(yīng)路面微表處材料，其特征在于，所述的改性乳化瀝青由下列原料按重量份組成18(TC克拉瑪依90#瀝青60份，708(TC熱水40份，氯化鈣1.5份，聚乙烯醇；1.5份，十八烷基磺酸鈉陽(yáng)離子型乳化劑加入量為改性乳化瀝青重量的3%，用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH至2.06.0;另?yè)郊訛r青質(zhì)量4%的SBS改性劑。3.權(quán)利要求1所述的自感應(yīng)路面微表處材料的制備方法，其特征在于，包括下列步驟1)碳纖維的處理用質(zhì)量分?jǐn)?shù)98^的濃硝酸浸泡24h，然后用水清洗，在6(TC的條件下烘24h。2)試件的制作①按照原料重量份配合比，稱(chēng)取集料、碳纖維和水泥，用水泥凈漿攪拌機(jī)攪拌30s，充分均勻混合；②加入改性乳化瀝青，攪拌60s，制成混合料；③稱(chēng)取攪拌好的混合料160g，裝入40mmX40mmX40mm的試模中，用壓力機(jī)壓制成型，當(dāng)壓制到試模頂部時(shí)，持續(xù)壓力120s，每組成型6個(gè)試件；④用脫模器脫模，脫模后試件放在室溫條件下1天。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種自感應(yīng)路面微表處材料及其制備方法，制得的該自感應(yīng)路面微表處材料由以下重量份的原料組成改性乳化瀝青20-25份，水泥7.5份，集料250份，碳纖維0.2-1.75份。該自感應(yīng)路面微表處材料，能夠隨壓應(yīng)力的變化，電阻也不斷發(fā)生變化，具體為在承受壓應(yīng)力的0～70％范圍內(nèi)，壓應(yīng)力增大，材料被壓縮，內(nèi)部空隙減少，碳纖維間距變小，其電阻值減小；當(dāng)應(yīng)力達(dá)到90％時(shí)，由于試件內(nèi)部裂縫的逐漸增加，碳纖維相互距離增大，材料的電阻率增大，部分電阻率已超過(guò)了壓應(yīng)力為零時(shí)的電阻率。通過(guò)其變化規(guī)律，可以通過(guò)測(cè)定該材料的電阻判斷其的承載應(yīng)力情況，具有自感應(yīng)的功能。文檔編號(hào)C04B14/38GK101723633SQ200910219210公開(kāi)日2010年6月9日申請(qǐng)日期2009年11月27日優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日發(fā)明者朱亞杰,王振軍,艾濤申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)