基于再生橡胶颗粒的道路沥青及其制备方法

本发明涉及材料工程，具体为基于再生橡胶颗粒的道路沥青及其制备方法。

背景技术：

1、随着道路交通的发展和城市化进程的加快，道路建设和维护的需求日益增加。传统的道路沥青材料虽然在一定程度上满足了道路建设的需求，但其在高温稳定性、低温抗裂性、耐久性和环保性等方面仍存在显著不足。

2、传统道路沥青的局限性：

3、高温稳定性不足：传统道路沥青在高温下容易软化变形，导致道路表面出现车辙和坑洼，严重影响行车安全。

4、低温抗裂性差：在寒冷地区，传统沥青容易因低温收缩而产生裂缝，导致道路损坏，增加了养护成本。

5、耐久性有限：由于受到紫外线、氧化、热老化等环境因素的影响，传统沥青的性能会逐渐衰退，降低了道路的使用寿命。

6、环保性不佳：传统沥青的生产和使用过程中会产生大量的废气、废水等污染物，且废旧沥青材料的回收利用率低，造成环境污染。

7、在此背景下，废旧橡胶制品(如轮胎)的数量逐年增加，如何有效回收利用这些废旧橡胶制品，减少环境污染，已成为亟待解决的问题。再生橡胶颗粒作为废旧橡胶制品的重要回收材料，通过粉碎、清洗和改性处理，可以制备出高性能的改性沥青材料。

8、再生橡胶颗粒改性沥青的应用与不足：

9、再生橡胶颗粒改性沥青具有以下优势：

10、提升高温稳定性：再生橡胶颗粒的弹性和粘性可以有效提高沥青在高温下的稳定性，减少变形和车辙现象。

11、增强低温抗裂性：再生橡胶颗粒的柔韧性使沥青在低温条件下更具抗裂性，减少低温开裂问题。

12、延长使用寿命：再生橡胶颗粒中的成分能够显著提高沥青的抗老化性能，延缓沥青的老化过程，延长道路使用寿命。

13、环保效益显著：通过回收利用废旧橡胶，减少了废橡胶的堆积和环境污染，符合可持续发展的要求。

14、尽管现有技术中已有基于再生橡胶颗粒的改性沥青，但大多仅限于添加单一或少数几种改性剂，改性效果有限。现有的改性沥青在高温稳定性、低温抗裂性、耐久性等方面仍有提升空间。

15、现有技术的不足与改进需求

16、单一改性剂的局限：目前的改性沥青通常采用单一或少数几种改性剂，无法充分发挥各种材料的协同作用，改性效果有限。

17、综合性能提升的需求：如何在沥青中引入更多功能性材料，如纳米材料、微胶囊自愈合材料、多孔材料、纤维增强材料等，以全面提升沥青的高温稳定性、低温抗裂性、耐久性和环保性，仍是技术领域的研究热点和难点。

18、环保与经济效益的平衡：在提升沥青性能的同时，如何保持环保效益和经济效益的平衡，是现有技术需要解决的重要问题

19、因此，本发明提出基于再生橡胶颗粒的道路沥青及其制备方法，来解决现有技术的不足。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了基于再生橡胶颗粒的道路沥青及其制备方法，旨在提供一种基于再生橡胶颗粒的道路沥青，通过综合利用再生橡胶颗粒、化学改性剂、纳米材料、微胶囊自愈合材料、多孔材料、纤维增强材料、增塑剂和抗氧化剂等多种功能性材料，显著提升沥青的高温稳定性、低温抗裂性、耐久性和环保性，满足现代道路建设和维护的高标准要求。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于再生橡胶颗粒的道路沥青，包括以下重量百分比的组分：

3、基质沥青：70％-85％；

4、再生橡胶颗粒：5％-15％；

5、化学改性剂：1％-5％；

6、纳米材料：1％-3％；

7、微胶囊自愈合材料：0.5％-2％；

8、多孔材料：1％-3％；

9、纤维增强材料：0.5％-2％；

10、增塑剂：0.5％-2％；

11、抗氧化剂：0.1％-1％；

12、其他添加剂：0.5％-2％；

13、其中其他添加剂包括：

14、抗紫外线剂：如二苯甲酮类化合物，用于提高沥青的抗紫外线性能，防止太阳光引起的降解和老化。

15、防水剂：如硅烷浸渍剂，用于增强沥青的防水性能，防止水分渗入导致的道路破损。

16、增粘剂：如聚合物增粘剂，用于提高沥青的粘附性能，增强其在各种气候条件下的稳定性。

17、抗剥落剂：如有机硅抗剥落剂，用于防止沥青与骨料之间的剥落现象，增强道路的耐久性。

18、增稠剂：如纤维素增稠剂，用于调节沥青的流变性能，提高其施工适应性和稳定性。

19、优选的，所述再生橡胶颗粒通过以下步骤进行预处理：

20、将废旧橡胶粉碎成粒径为0.5-3毫米的橡胶颗粒；

21、对橡胶颗粒进行清洗和干燥处理；

22、将橡胶颗粒进行化学改性处理，加入化学改性剂后保持100-150摄氏度下反应1-2小时。

23、优选的，所述化学改性剂为硫化物或偶联剂，所述偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂。

24、优选的，所述纳米材料为纳米黏土、纳米纤维、碳纳米管或纳米二氧化硅。

25、优选的，所述微胶囊自愈合材料为聚氨酯微胶囊或环氧树脂微胶囊，其添加量为沥青重量的0.5％-2％。

26、优选的，所述多孔材料为多孔橡胶颗粒、多孔陶瓷颗粒或多孔玻璃颗粒，其添加量为沥青重量的1％-3％。

27、优选的，所述纤维增强材料为聚酯纤维、聚丙烯纤维或玻璃纤维，其添加量为沥青重量的0.5％-2％。

28、优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油或环氧树脂，其添加量为沥青重量的0.5％-2％。

29、优选的，所述抗氧化剂为丁基化羟基甲苯、受阻胺光稳定剂或抗氧化剂1010，其添加量为沥青重量的0.1％-1％。

30、优选的，基于再生橡胶颗粒的道路沥青的制备方法，包括以下步骤：

31、将基质沥青加热至150-180摄氏度；

32、缓慢加入预处理后的再生橡胶颗粒，并保持搅拌；

33、加入化学改性剂，继续加热搅拌1-2小时；

34、加入纳米材料、纤维增强材料和其他添加剂，继续搅拌均匀；

35、加入微胶囊自愈合材料和多孔材料，高剪切混合，搅拌速度为3000-5000转/分钟，混合时间为1-2小时；

36、将混合后的改性沥青进行冷却和储存。

37、本发明提供了基于再生橡胶颗粒的道路沥青及其制备方法。具备以下有益效果：

38、1、本发明通过在基质沥青中加入再生橡胶颗粒和化学改性剂，显著提高了沥青的高温稳定性和低温抗裂性。这一改进有效增强了道路的耐久性，减少了因高温变形和低温裂缝引起的道路损坏，从而提高了道路的使用寿命和行车安全性。

39、2、本发明通过采用硫化物和偶联剂等化学改性剂对再生橡胶颗粒进行处理，增强了改性沥青的粘结力和抗老化性能。改性沥青具有更强的抵抗紫外线、氧化和热老化的能力，从而显著减少了道路的维护频率和维护成本，提高了道路的耐久性和经济性。

40、3、本发明通过添加纳米材料如纳米黏土、纳米纤维和碳纳米管，显著提升了沥青的力学性能和耐磨性。纳米材料的加入改善了沥青的抗压强度和抗疲劳性能，使道路在高负荷和频繁使用的条件下，仍能保持良好的性能和长久的使用寿命。

41、4、本发明通过引入微胶囊自愈合材料如聚氨酯微胶囊或环氧树脂微胶囊，使得改性沥青具备自愈合功能。当道路表面受到细小裂缝或损伤时，微胶囊破裂并释放修复剂，自动填补裂缝，实现自我修复。此功能大大延长了道路的使用寿命，减少了维修工作和费用。

42、5、本发明通过添加多孔材料如多孔橡胶颗粒、多孔陶瓷颗粒或多孔玻璃颗粒，有效降低了道路交通噪音。这些多孔材料能够吸收和分散车辆行驶时产生的噪音，改善了道路周边的声环境，提高了行车的舒适度和居民的生活质量。

43、6、本发明通过添加纤维增强材料如聚酯纤维、聚丙烯纤维或玻璃纤维，显著增强了沥青的柔韧性和韧性。这些纤维材料提高了沥青的抗疲劳性能，使其在长时间的使用中不易产生裂缝，从而进一步延长了道路的使用寿命。

44、7、本发明通过在沥青中加入抗氧化剂如丁基化羟基甲苯、受阻胺光稳定剂或抗氧化剂1010，显著提高了沥青的耐久性和抗氧化性。这些抗氧化剂有效减缓了沥青的老化速度，延长了材料的使用寿命，确保道路在长时间暴露于自然环境中仍能保持良好的性能。

45、8、本发明通过引入增塑剂如邻苯二甲酸二辛酯、环氧大豆油或环氧树脂，显著提升了沥青的加工性能和施工适应性。增塑剂的加入使沥青在施工过程中更加易于操作和铺设，提高了施工效率和质量，确保道路的平整度和耐久性。