專利名稱：異型截面聚酯聚酰胺纖維改性瀝青混合料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種用中空化學纖維增強的瀝青混合料及其制備方法。該混合料通過摻加異型截面單中空或多中空聚酯纖維加工而成，屬于建筑材料領域。
背景技術：
眾所周知，瀝青混合料是現代高等級道路應用的主要路面材料之一，是一種粘彈性塑性材料，具有良奸的力學性質，有一定的高溫穩定性和低溫柔韌性，鋪設的路面平整，而有一定粗糙度，有利行車安全，減震、吸音，行車舒適，施工方便，并可再生利用。但隨著交通量增長，車輛大型化超載，使瀝青混凝土出現了受到高溫車轍及變形，瀝青路面松散剝落，寒冷地區路面溫縮開裂，高速公路表面功能劣化等問題。
七十年代以來，許多國家對如何加強瀝青材料的強度進行了大量基礎利應用研究。目前關于用纖維加強瀝青混合料主要是瀝青瑪碲脂混合料(stone mastic asphalt，簡稱SMA)和多孔性瀝青混凝土(porousasphalt)。其中SMA以其優良的抗車轍性和抗滑性而聞名于世。
SMA是一種由瀝青、纖維添加劑、礦粉和少量的細集料混合而成的瀝青瑪碲脂填充間斷級粗集料骨架而組成的瀝青混合料。
目前采用的纖維大多數是木質索纖維或礦物纖維(松散或顆粒纖維)，但木質素纖維的一個主要缺點是易吸水腐爛，不耐磨，不耐熱；礦物纖維中最多采用的是石棉纖維，石棉纖維相對于其他纖維來說雖然價格便宜，但由于環保以及危害人體健康的原因，一些發達國家已禁止使用。國內有摻加尼龍纖維的報道，使混合料的初裂強度和極限強度分別提高了61％和40％，疲勞強度提高了1.76-2.43倍，但尼龍纖維的耐熱性差(熔點215℃左右)，且價格較高。美國PETROFLEX聚酯纖維也被應用于瀝青混合料中，疲勞壽命可提高25-45％，車轍減少了45-53％。但與普通瀝青混合料不同，SMA性能和耐久性與瀝青用量有很大的關系，對SMA還有最小瀝青用量的限制。高的瀝青用量是SMA的一個特色，較多的瀝青充填了SMA較大的骨架空隙率，使混合料具有空隙率小，瀝青膜厚等優點，由此賦于SMA多優良的性能。但瀝青用量過多，則會出現泛油的普通化學纖維為圓型截面，吸油性仍不足，無法繼續提高瀝青混凝土的性能。
發明內容
本發明需要解決的技術問題是公開一種用異型截面聚酯聚酰胺纖維改性瀝青混合料及其制備方法，以克服現有技術存在的上述缺陷。
本發明的技術構思是這樣的瀝青SMA是德國在澆筑式瀝青混凝土的基礎上，為解決車轍問題而發展起來的新型筑路材料，它通過摻加纖維、增加礦粉用量，增大瀝青用量等組成瑪碲脂，以填充碎石組成的級料骨架的空隙，從而使混合料既具有大空隙排水性路表面功能的優點，又可克服耐久性差的缺點，兼具嵌擠性和密實性的長處。
聚酯聚酰胺纖維是石油的下游產品，與瀝青的相容性很好，將聚酯聚酰胺采用常規的方法制備成為異型截面單中空或多中空纖維，并將其摻入瀝青混凝土中，將能夠大量吸附瀝青，可有效地防止瀝青析漏，既可改善纖維和瀝青混凝上的親合性和均勻混合性，還可在溫縮過程中起到吸收由于收縮而產生的應力，進而防止或阻止裂縫的產生和發展，而且還有助于改善混凝土的抗沖擊，抗裂性能和抗凍性。
本發明的技術方案本發明的異型截面聚酯纖維改性瀝青混合料由常規的SMA和異型截面單中空或/和多中空聚酯聚酰胺纖維組成，其中單中空或多中空纖維的含量為總重量的0.01～15％，優選0.4～5％。
所述及的異型截面指的是，纖維的橫截面具有規則或不規則的幾何形狀，包括圓形、十字形、三葉形、井字形、星形、梅花形或其它各種形狀。
與現有技術相比，本發明的優點是(1)聚酯纖維為石油下游產品，有較好的親油性、耐高溫性、柔軟性以及與瀝青混合料的相容性，單中孔或多中孔纖維由于具有較大的表面積和中空腔的存在，因此對瀝青具有較強的浸潤和吸附作用，能夠更大量地吸附瀝青，防止瀝青在混合料中的析漏，提高混合料的力學性能，特別能夠降低混合料的脆化點溫度，提高SMA瀝青混合料的低溫抗裂性能，起到增韌作用。與木質素纖維或顆粒相比，更具有相容性和耐久性好的特點。
(2)實施方法簡單易行，可在原有的瀝青混合料制備設備上直接制備。
幾種纖維的性能比較見下表
將纖維充分浸潤于礦物油后取出，置于1000rpm離心機中，離心脫油2分鐘，按w(％)＝(w0-w1)/w0×100％計算吸油率，其中，w0為脫油前試樣，w1為脫油后試樣重量。
本發明的纖維的制備方法包括如下步驟將制備常規的SMA的各種原料和所說的異形截面中空聚酯纖維置于拌合機中，拌和均勻，然后再加入已加熱至拌和溫度的瀝青，拌和均勻，即獲得本發明的異型截面聚酯聚酰胺纖維改性瀝青混合料。
圖1為十字形單中空纖維示意圖。
圖2為梅花形多中空纖維示意圖。
具體實施例方式
實施例1采用常規的SMA配方其中，瀝青6％，纖維與瀝青的重量比為1∶20，纖維與石料的重量比為0.4％，纖維為圖2所示的異形多中空聚酯聚酰胺纖維。
按上述配比，將幾種原料置于拌合機中，充分拌和均勻，再加入纖維，干拌1分鐘，加入已加熱至拌和溫度的瀝青，濕拌1分鐘，最后加入礦粉，繼續拌和至均勻為止，即獲得本發明的異型截面聚酯聚酰胺纖維改性瀝青混合料。
將拌和好的瀝青混合料加入已經預熱的模具中，用自動擊實儀雙面擊實50次，然后在室溫下冷卻(不少于12小時)。自模具上脫出試樣。測試性能如表1所示。
實施例2將實施例1的異形多中空聚酯聚酰胺纖維改為圖1所示的異形單中空聚酯聚酰胺纖維，其他與實施例1的步驟相同，測試性能如表1所示。
對比例1按實施例1所述的制備步驟，但不加纖維，制備瀝青混合料，測試性能如表1所示。
對比例2按實施例1所述的制備步驟，以木質素纖維取代異形多中空聚酯聚酰胺纖維，制備瀝青混合料，測試性能如表1所示。
對比例3按實施例1所述的制備步驟，以普通聚酯纖維取代異形多中空聚酯聚酰胺纖維，制備瀝青混合料，測試性能如表1所示。
表1
從以上結果可看出，由于所述及的纖維與瀝青的相容性和親和性較好，增大了表面積和凹處的物理、力學作用，能夠穩定地吸附和保留更大量的瀝青，形成了更多的結構瀝青。
權利要求
1.一種異型截面聚酯聚酰胺纖維改性瀝青混合料，其特征在于由常規的SMA和異型截面單中空或/和多中空聚酯聚酰胺纖維組成。
2.根據權利要求1所述的瀝青混合料，其特征在于單中空或/和多中空纖維的含量為總重量的0.01～15％。
3.根據權利要求2所述的瀝青混合料，其特征在于單中空或/和多中空纖維的含量為0.4～5％。
4.根據權利要求1、2或3所述所述的瀝青混合料，其特征在于，纖維的橫截面具有規則或不規則的幾何形狀。
5.根據權利要求4所述所述的瀝青混合料，其特征在于，纖維橫截面的形狀包括圓形、三葉形、井字形、星形、梅花形或其它各種形狀。
6.根據權利要求1～5任一項所述的瀝青混合料的制備方法，其特征在于包括如下步驟將制備常規的SMA的各種原料和所說的異形截面中空聚酯纖維置于拌合機中，拌和均勻，然后再加入已加熱至拌和溫度的瀝青，拌和均勻，即獲得異型截面聚酯聚酰胺纖維改性瀝青混合料。
全文摘要
本發明公開了一種異型截面聚酯聚酰胺纖維改性瀝青混合料及其制備方法。本發明的異型截面聚酯纖維改性瀝青混合料由常規的SMA和異型截面單中空或/和多中空聚酯聚酰胺纖維組成，纖維的含量為總重量的0.01～15％。本發明具有明顯的優點，聚酯纖維為石油下游產品，有較好的親油性、耐高溫性、柔軟性以及與瀝青混合料的相容性，單中空或多中空纖維由于具有較大的表面積和中空腔的存在，因此對瀝青具有較強的浸潤和吸附作用，能夠更大量地吸附瀝青，防止瀝青在混合料中的析漏，提高混合料的力學性能，特別能夠降低混合料的脆化點溫度，提高SMA瀝青混合料的低溫抗裂性能，起到增韌作用。實施方法簡單易行，可在原有的瀝青混合料制備設備上直接制備。
文檔編號E01C7/26GK1526767SQ0311565
公開日2004年9月8日 申請日期2003年3月5日 優先權日2003年3月5日
發明者王依民, 倪建華, 潘湘慶, 王燕萍, 鄒黎明 申請人:東華大學