一种利用废弃玄武岩纤维增强复合材料改性的沥青混合料
阅读说明：本技术 一种利用废弃玄武岩纤维增强复合材料改性的沥青混合料 (Asphalt mixture modified by waste basalt fiber reinforced composite material ) 是由 刘建勋 吴智深 魏星 崔瀛 刘喜辉 于 2021-03-10 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种利用废弃玄武岩纤维增强复合材料改性的沥青混合料,包括如下组分：4-6份沥青,0.2-0.4份废弃的玄武岩纤维增强复合材料,93-95份矿料；矿料由粒径为19-26.5mm的碎石、粒径为9.5-19mm的碎石、粒径为4.75-9.5mm的碎石、粒径为2.36-4.75mm的碎石、机制砂和矿粉组成；本发明对废弃的玄武岩纤维增强复合材料进行回收利用,因玄武岩纤维增强复合材料表面的树脂与沥青之间具有良好的相容性,在纤维与沥青之间起到增强、增韧的效果,所以对于沥青混合料的抗车辙性能、低温抗裂等路用性能有大幅提高。(The invention relates to an asphalt mixture modified by using a waste basalt fiber reinforced composite material, which comprises the following components: 4-6 parts of asphalt, 0.2-0.4 part of waste basalt fiber reinforced composite material and 93-95 parts of mineral aggregate; the mineral aggregate comprises crushed stone with the grain diameter of 19-26.5mm, crushed stone with the grain diameter of 9.5-19mm, crushed stone with the grain diameter of 4.75-9.5mm, crushed stone with the grain diameter of 2.36-4.75mm, machine-made sand and mineral powder; the waste basalt fiber reinforced composite material is recycled, and the good compatibility is realized between the resin on the surface of the basalt fiber reinforced composite material and the asphalt, so that the effects of reinforcing and toughening are realized between the fiber and the asphalt, and the road performances such as the rutting resistance, the low-temperature crack resistance and the like of the asphalt mixture are greatly improved.)
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种改性沥青混合料，特别是一种利用废弃玄武岩纤维增强复合材料改性的沥青混合料。
背景技术
随着我国交通基础设施的迅猛发展，沥青混合料在高速公路和高速铁路领域的用量越来越大，尤其是大跨径桥梁的逐渐增多，交通量增大、轴重增加、交通渠化等问题，对高等级沥青桥面、路面提出了较高的要求。为了能更好地改善沥青路面的使用品质，延长路面使用寿命，从而提高投资效益是摆在我围道路工作者面前的重要课题。此外，在高温及重荷载的共同作用下，车辙已成为我国高速公路的典型病害之一。沥青混合料是典型的简单热流变材料，其力学特性对温度和加荷方式与荷载大小具有高度的敏感性。沥青路面结构层在高温条件下承受着各种车辆荷载的直接作用，特别是在行车车速慢、流量大、重荷载多的路段，沥青路面处于复杂应力应变状态，在水平力、竖向力共同反复作用下，沥青路面在高温状态下就很容易产生流动变形，产生永久变形和塑性流动，从而引起了面层结构层凹凸变形，尤其是在渠化交通和大超负荷的轴载频繁作用下，其对沥青混凝土路面的永久变形起到推波助澜的作用，加快了沥青混凝土路面车辙的形成。目前，车辙已成为高速公路的典型病害之一。
玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，由纯天然的玄武岩石料经铂金拉丝漏板高温拉制而成。我国已把玄武岩纤维列为重点发展的四大纤维，玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。玄武岩纤维增强复合材料是由玄武岩纤维为增强材料，热固性树脂(如乙烯基树脂、环氧基树脂等)为基体材料，经高温加热固化而成的轻质、高强、耐腐蚀复合材料。玄武岩纤维制成的增强复合材料强度高、化学稳定性搞、电绝缘性能好，广泛运用于土建、交通、能源、石油化工、汽车轻量化、船舶、航天航空等国民经济各领域。玄武岩纤维增强复合材料废弃后会对环境产生不利影响，目前尚未有效的回收利用玄武岩纤维增强复合材料的方法。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中沥青混凝土路面的车辙问题较为严重的问题以及废弃的玄武岩纤维增强复合材料污染环境的问题，提供一种利用废弃玄武岩纤维增强复合材料改性的沥青混合料。
技术方案
一种利用废弃玄武岩纤维增强复合材料改性的沥青混合料，包括如下重量份的组分：4-6份沥青，0.2-0.4份废弃的玄武岩纤维增强复合材料，93-95份矿料；所述玄武岩纤维增强复合材料为玄武岩纤维增强乙烯基树脂或玄武岩纤维增强环氧基树脂。
所述矿料由粒径为19-26.5mm的碎石、粒径为9.5-19mm的碎石、粒径为4.75-9.5mm的碎石、粒径为2.36-4.75mm的碎石、机制砂和矿粉组成。
进一步，所述玄武岩纤维增强复合材料的颗粒长度为6-12mm。
进一步，所述矿料中，粒径为19-26.5mm的碎石、粒径为9.5-19mm的碎石、粒径为4.75-9.5mm的碎石、粒径为2.36-4.75mm的碎石、机制砂和矿粉的重量比为100：(440-500)：(250-300)：(100-150)：(400-450)：(40-60)，更优选为100：450：293：136：429：50。
上述利用废弃玄武岩纤维增强复合材料改性的沥青混合料的制备方法：将废弃的玄武岩纤维增强复合材料与粒径为19-26.5mm的碎石、粒径为9.5-19mm的碎石、粒径为4.75-9.5mm的碎石、粒径为2.36-4.75mm的碎石、机制砂干拌60-90s，然后加入沥青拌合80-100s，最后加入矿粉拌合80-100s，得到改性沥青混合料。
本发明的有益效果：本发明提供了一种改性沥青混合料，对废弃的玄武岩纤维增强复合材料(玄武岩纤维增强复合材料生产过程中产出的废品、废料，或是玄武岩纤维增强复合材料服役后的废弃物)进行了回收利用，因玄武岩纤维增强复合材料表面的增强树脂与沥青之间具有良好的相容性，在纤维与沥青之间起到增强、增韧的效果，所以对于沥青混合料的抗车辙性能、低温抗裂等路用性能有大幅提高。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。下述实施例中，采用的废弃的玄武岩纤维增强复合材料为废弃的玄武岩纤维增强环氧基树脂，为玄武岩纤维增强环氧基树脂生产过程中产出的废品、废料。
实施例1
一种利用废弃玄武岩纤维增强复合材料改性的沥青混合料，包括如下重量份的组分：5份沥青，0.3份废弃的玄武岩纤维增强复合材料(将废弃的玄武岩纤维增强复合材料破碎成长度为6mm的颗粒)，94份矿料；
所述矿料由粒径为19-26.5mm的碎石、粒径为9.5-19mm的碎石、粒径为4.75-9.5mm的碎石、粒径为2.36-4.75mm的碎石、机制砂和矿粉组成，矿料中，粒径为19-26.5mm的碎石、粒径为9.5-19mm的碎石、粒径为4.75-9.5mm的碎石、粒径为2.36-4.75mm的碎石、机制砂和矿粉的重量比为100：492：284：102：450：55。
上述改性沥青混合料的制备方法：将玄武岩纤维增强复合材料与粒径为19-26.5mm的碎石、粒径为9.5-19mm的碎石、粒径为4.75-9.5mm的碎石、粒径为2.36-4.75mm的碎石、机制砂干拌60-90s，然后加入沥青拌合80-100s，最后加入矿粉拌合80-100s，得到改性沥青混合料。
实施例2
一种利用废弃玄武岩纤维增强复合材料改性的沥青混合料，包括如下重量份的组分：4份沥青，0.4份废弃的玄武岩纤维增强复合材料(将废弃的玄武岩纤维增强复合材料破碎成长度为9mm的颗粒)，95份矿料；
所述矿料由粒径为19-26.5mm的碎石、粒径为9.5-19mm的碎石、粒径为4.75-9.5mm的碎石、粒径为2.36-4.75mm的碎石、机制砂和矿粉组成，矿料中，粒径为19-26.5mm的碎石、粒径为9.5-19mm的碎石、粒径为4.75-9.5mm的碎石、粒径为2.36-4.75mm的碎石、机制砂和矿粉的重量比为100：450：293：136：429：50。
上述改性沥青混合料的制备方法：将玄武岩纤维增强复合材料与粒径为19-26.5mm的碎石、粒径为9.5-19mm的碎石、粒径为4.75-9.5mm的碎石、粒径为2.36-4.75mm的碎石、机制砂干拌60-90s，然后加入沥青拌合80-100s，最后加入矿粉拌合80-100s，得到改性沥青混合料。
实施例3
一种利用废弃玄武岩纤维增强复合材料改性的沥青混合料，包括如下重量份的组分：6份沥青，0.3份废弃的玄武岩纤维增强复合材料(将废弃的玄武岩纤维增强复合材料破碎成长度为12mm的颗粒)，93份矿料；
所述矿料由粒径为19-26.5mm的碎石、粒径为9.5-19mm的碎石、粒径为4.75-9.5mm的碎石、粒径为2.36-4.75mm的碎石、机制砂和矿粉组成，矿料中，粒径为19-26.5mm的碎石、粒径为9.5-19mm的碎石、粒径为4.75-9.5mm的碎石、粒径为2.36-4.75mm的碎石、机制砂和矿粉的重量比为100：442：253：120：450：40。
上述改性沥青混合料的制备方法：将玄武岩纤维增强复合材料与粒径为19-26.5mm的碎石、粒径为9.5-19mm的碎石、粒径为4.75-9.5mm的碎石、粒径为2.36-4.75mm的碎石、机制砂干拌60-90s，然后加入沥青拌合80-100s，最后加入矿粉拌合80-100s，得到改性沥青混合料。
对比例
一种沥青混合料，包括如下重量份的组分：5份沥青，94份矿料；所述矿料由粒径为19-26.5mm的碎石、粒径为9.5-19mm的碎石、粒径为4.75-9.5mm的碎石、粒径为2.36-4.75mm的碎石、机制砂和矿粉组成，矿料中，粒径为19-26.5mm的碎石、粒径为9.5-19mm的碎石、粒径为4.75-9.5mm的碎石、粒径为2.36-4.75mm的碎石、机制砂和矿粉的重量比为100：492：284：102：450：55。
上述沥青混合料的制备方法：将粒径为19-26.5mm的碎石、粒径为9.5-19mm的碎石、粒径为4.75-9.5mm的碎石、粒径为2.36-4.75mm的碎石、机制砂干拌60-90s，然后加入沥青拌合80-100s，最后加入矿粉拌合80-100s，得到沥青混合料。
路用性能测试
将实施例1-3制得的改性沥青混合料和对比例制得的沥青混合料进行进行高温抗车辙试验(高温稳定性)、冻融劈裂试验(水稳定性)和小梁弯曲试验(低温抗裂性能)的测试，测试方法参考《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)，测试结果见表1：
表1
由表1可以看出，相对于对比例的沥青混合料，本发明实施例1-3的改性沥青混合料具有优良的抗车辙性能、水稳定性和低温抗裂性能，可以提高沥青混合料的路用性能，提高沥青路面的使用品质，并延长路面使用寿命。
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