[发明专利]一种自愈合沥青材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及道路工程材料技术领域，具体涉及一种自愈合沥青材料及其制备方法与应用，自愈合沥青材料以质量百分数计包括：0.1％‑10％碳纳米管、0.1％‑10％石墨烯、1％‑30％橡胶粉、70％‑95％基质沥青。自愈合沥青材料使用碳纳米管/石墨烯/橡胶复合改性，不仅增加了沥青材料的自愈合性能，使其在微波或电感的作用下短时间内实现修复沥青材料内部微裂缝的可能；碳纳米管和石墨烯两者的杂化对于材料的导电性具有协同改善作用，可通过电生热和磁生热技术快速实现沥青的热愈合；而且碳纳米管、石墨烯和橡胶也对基质沥青起到改性的效果，显著提高了沥青材料的路用性能。本发明采用的聚合物橡胶粉均取自废旧橡胶轮胎，可缓解废旧轮胎带来的环境污染问题，所以更具有应用前景。

技术领域

本发明涉及道路工程材料技术领域，具体涉及一种自愈合沥青材料及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

交通运输系统在国民经济的发展中具有前导性和基础性作用。我国绝大部分公路均采用沥青混凝土路面，在车辆的反复作用下，沥青混凝土路面逐渐开裂，损坏，因此，公路，特别是高速公路的养护维修需求迫在眉睫。

目前对于旧路路面裂缝等病害的处理措施主要包括裂缝填封法、修复剂喷涂法等方法，但这些养护维修方法不仅工艺繁琐而且成本很高，不利于实际工程的需要。虽然过去研究人员结合金属导电相的掺入和电磁加热形式提出了自修复沥青的概念，但由于金属导电相尺径过大，实际应用过程中会导致局部加热温度过高，造成沥青老化，而其余部分加热不充分不能实现理想的自修复目的。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种自愈合沥青材料及其制备方法与应用，所述自愈合沥青材料基于碳纳米管/石墨烯/橡胶复合改性，实现高性能沥青自愈合路面铺筑及裂缝的自修复。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下所述：

一种自愈合沥青材料，所述材料的制备方法包括将碳纳米管(CNT)、石墨烯及橡胶粉通过不同的混合分散工艺制备碳纳米管/石墨烯/橡胶复合改性的自愈合沥青材料，大大提高改性沥青的路用性能，并通过电磁感应或微波的形式加热自愈合沥青材料，增加沥青的自愈合能力。

现有技术中有研究已经将碳纳米管或石墨烯用于沥青的改性，但是这些改性大多是针对沥青力学性能的改进；现有技术中还没有研究将碳纳米管或石墨烯与橡胶结合制备自愈合改性沥青。本发明中纳米材料碳纳米管和石墨烯的添加主要作为导电相材料或吸波材料，使改性沥青具备吸波和导电的能力；同时两者的杂化对于材料的导电性具有协同改善作用，可通过电生热和磁生热技术快速实现沥青的热愈合；聚合物橡胶添加的作用包括协助分散和增加愈合能力，一方面橡胶粉在热沥青中的溶胀、降解和脱硫反应不仅会加速橡胶的溶解，也可以将碳纳米管和石墨烯的分散“移植”到橡胶的溶解过程，提高碳纳米管和石墨烯在沥青中的分散均匀性，避免自愈合沥青加热不充分、不均匀等问题；另一方面橡胶改性沥青提高了沥青高温下的流动特性，增加了裂缝处沥青接触的可能，可有效提高沥青的自愈合能力。

具体的，在本发明的第一方面，提供一种自愈合沥青材料，以质量百分数计包括：0.1％-10％碳纳米管、0.1％-10％石墨烯、1％-30％橡胶粉、70％-95％基质沥青。

优选的，所述自愈合沥青材料以质量分数计包括：1％-5％碳纳米管、1％-5％石墨烯、1％-10％橡胶粉、80％-95％基质沥青。

在本发明的第二方面，提供一种第一方面所述自愈合沥青材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(a₁)将碳纳米管和石墨烯加入熔融沥青中，人工搅拌，直到碳纳米管和石墨烯完全进入基体；