[发明专利]一种复合相变降温沥青路面材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合相变降温沥青路面材料的制备方法，该复合相变降温沥青材料可应用于道路工程领域。

背景技术

随着社会经济与公路交通运输事业的的迅速发展，沥青路面以其平整度高、行车舒适性好、噪音低等多种优点被广泛应用于公路、城市道路以及机场等交通设施的建设中。据统计，我国现有道路中沥青路面约占50%，其中在建、重建或大中修的高速公路中90%以上采用了沥青路面。但沥青作为一种典型的粘弹性材料，决定了沥青路面性能易受荷载与温度的影响。特别随着全球气候变暖和气候异常，在我国大部分地区夏季炎热，气温往往超过35℃甚至达到40℃以上，而沥青又是一种吸热材料，它的太阳热吸收率达到0.85～0.95，使沥青路面表面温度高达60℃以上，已超过道路沥青的软化点温度，且随着温度升高，变形量愈大，使沥青路面的高温稳定性受到严峻的考验，从而产生车辙、拥包、推挤、泛油、搓板等热稳性病害，严重影响沥青路面的路用性能及交通安全；同时，高温的沥青路面还释放出大量的沥青挥发物，影响人居环境，且蓄积了大量热量的沥青路面不断释放热量导致周围气温升高，加剧了城市热岛效应。若能采取某种措施降低沥青路面温度，则可有效地减轻由高温带来的负面影响。

相变材料（phase change materials，PCM）或称相变储能材料，是指在一定温度范围内，即相变温度范围内改变其相态（如从固态到液态或从液态到固态），以潜热的形式吸收、 贮存或释放大量热量而本身温度保持不变的材料。相变材料具有热能贮存和温度调节控制的特性，使其在许多领域具有应用价值，如太阳能利用、电力调峰、废热利用、跨季节储热和储冷、食物保鲜、建筑隔热保温、电子器件热保护、纺织服装、农业等。但相变材料在公路交通领域的应用尚处于探索研究阶段，日本和我国对相变材料在水泥混凝土路面中的应用进行了尝试，而对其在沥青混凝土路面中的应用研究则刚刚开始。

中国专利CN101029216A“一种自调温公路相变材料及生产方法”，提出一种由脂肪酸、硫酸钾、壳聚糖、聚丙烯酰胺、漂珠、水镁石、叶蜡石、有机硅乳液、石蜡和氢氧化钠十种材料按一定质量比例复合而成的相变材料，从理论上分析了调温机理，但并未提到如何应用到公路中。中国专利CN101333094A“一种相变沥青路面材料的制备方法”，中国专利CN101333094A“一种相变沥青路面材料的制备方法”，提出在有促凝剂的条件下由相变材料、硅溶胶、支撑材料、偶联剂制备出相变沥青改性剂，其中为氯化钙或氯化镁，但二氧化硅溶胶在有氯化钙类促凝剂的加入会降低降乙二醇的结晶性能，甚至形成络合结构，使聚乙二醇的结晶度大大降低，导致相变潜热下降（参考文献见刘少华等，聚乙二醇与钙离子的相互作用研究，生物医学工程杂志，1990，7（4）；庄锦树，聚乙二醇与氯化钙形成配合物的表征，福建师范大学学报（自然科学版）1991，7（2））。中国专利CN102134829A“自调温冷拌沥青混凝土及其制备方法”，提出由集料、填料、石蜡与膨胀石墨复合相变材料、水和改性乳化沥青获得自调温冷拌沥青混凝土，是一种冷拌沥青混凝土。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无促凝剂二氧化硅定形复合相变材料应用于热拌沥青混合料中，获得复合相变降温沥青路面材料，该路面材料具有良好的降低路面温度的效果，提高沥青路面的高温稳定性，同时可缓解城市热岛效应。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：复合相变降温路面材料由粗集料、细集料、填料、无促凝剂二氧化硅定形复合相变材料、纤维和沥青或改性沥青按一定质量比例热拌而成，各原材料所占质量百分数为：粗集料50～80%，细集料10～30%，填料0～10%，无促凝剂二氧化硅定形复合相变材料2～10%，纤维0～0.5%，沥青4～7%。

所述粗集料、细集料为玄武岩、石灰岩或花岗岩等，填料为石灰石矿粉，纤维为木质素纤维、矿物纤维或聚合物化学纤维，沥青为道路石油沥青或SBS改性沥青。

所述定形复合相变材料由二氧化硅、有机固-液相变材料和偶联剂复合、改性而成，其中二氧化硅作为载体基质，有机固-液相变料作为相变物质，偶联剂作为表面疏水改性剂；其中各原材料的质量比为硅溶胶︰有机固-液相变材料︰偶联剂=100︰15～200︰0.15～3。

该定形复合相变材料的相变温度为40～70℃，相变潜热为100～180J/g。