[发明专利]一种高性能改性沥青材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高性能改性沥青材料，包括基体沥青、弥散相、增强体相，弥散相包括至少一种固体粉末，增强体相为0.5～4.4mm的颗粒，所述颗粒为由低密度线性聚乙烯内包裹连续无机纤维和碳酸钙粉末的复合结构，弥散相与增强体相的质量比为10.2～10.5:1～4，其中增强体相掺杂在基体沥青前，在浓度为20‑30％过氧化氢溶液中预处理。还提供其制备方法，与现有相比力学性能及高低温性能方面较明显提升，软化点≥71℃，较改性前提升5％以上；25℃针入度≤6.4mm，较改性前降低8％以上；5℃延度≥20cm，与改性前保持不变或略有提升；40小时后软化点差≤1℃；拉伸强度≥9MPa，较改性前提升15％以上。

技术领域

本发明属于市政管道工程材料的技术领域，特别涉及一种高性能改性沥青材料及其制备方法。

背景技术

沥青材料具有良好的可塑性、粘附性和粘弹性，在道路铺筑、管道防水等领域展现了巨大的应用前景。但是沥青存在易脆裂、高温易软化的缺点，使用寿命难以满足设计要求。目前，我国的管道建设已经进入了提质改造和养护的新时期，很多早期修建的管道出现不同程度的病害，严重影响管道的使用寿命。因此，改善沥青性能，提高其力学性能及高低温性能，具有极大的工程应用价值。

橡胶粉改性沥青是当前市政管道工程中较为常用的物理改性方法，可以用来修补破损的管道，防止漏水、渗水的发生。橡胶粉改性沥青的机理是利用橡胶粉在沥青中的部分溶解和溶胀作用，在拌合过程中与沥青进行融合裹附，填充沥青内部微小孔隙，使得混合料内部结构更加稳定，以此提高沥青的高低温性能、抗老化性能等。但是橡胶与沥青的相容性较差，橡胶颗粒难以均匀分散在沥青中，影响沥青的粘度和流动性，使得沥青易离析。

PE改性沥青也是沥青改性的重要方法。PE柔顺性好，熔点低，具有良好的断裂延伸率和耐冲击性能，且与沥青具有良好的相容性【杨钟,翁阳,许永明.聚乙烯及其复合改性沥青路用性能研究[J].石油沥青,1998.】。PE在机械作用下分散于沥青中，发生分子链形态的变化，可以吸附沥青中的饱和分，从而发生溶胀，提高沥青的粘弹性能、耐高温性能，降低其温度敏感性。但是PE对沥青的低温性能是有害的，PE的存在会降低沥青的低温抗裂性。【韩君,于晓飞,周德洪.废旧PE/橡胶粉复合改性沥青性能研究[J].筑路机械与施工机械化,2016(7期):56-59.】采用复合改性沥青的方式，能够充分发挥改性材料各自的优点，克服单独改性的不足，全面提升沥青的性能，是今后沥青发展的重要方向。

发明内容

为了解决上述在如何改进浸渍工艺来提高热塑性预浸带性能，获得热塑性树脂浸透性和均匀性，同时孔隙率低的高质量预浸带技术难题，本发明提供了一种高性能改性沥青材料，其特征在于：包括基体沥青、弥散相、增强体相，弥散相包括至少一种固体粉末，增强体相为0.5～4.4mm的颗粒，所述颗粒为由低密度线性聚乙烯内包裹连续的无机纤维和碳酸钙的复合结构，弥散相与增强体相的质量比为10.2～10.5:1～4，其中增强体相掺杂在基体沥青前，需要在浓度为20-30％过氧化氢溶液中进行预处理。

其中，将增强相采用如上的复合结构，增强体相中的无机纤维能够在基体沥青受力过程中可以起到阻止裂纹扩展、桥接微裂缝的作用，使得沥青的力学性能及高低温稳定性能进一步提高。

复合结构中的碳酸钙，能够利用较高的硬度，在复合结构中形成“空壳结构”，使得复合结构具有良好的韧性。

作为改进，所述弥散相为碳酸钙、橡胶粉，橡胶粉和碳酸钙的重量比为9～10：0.2～0.5，所述橡胶粉使用前，需要在浓度为20-30％过氧化氢溶液中进行预处理。

作为改进，其中增强体相中无机纤维为包括但不限于以下纤维中任一种，玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维，无机纤维占增强体相的体积分数为15～35％。