一种应用泡沫温拌的沥青混凝土及其制备方法与流程

本发明涉及沥青混凝土的，尤其涉及一种应用泡沫温拌的沥青混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、在道路建设和维护中，沥青混凝土作为一种常用的铺装材料，因其良好的粘结性和防水性而被广泛使用。然而，传统的沥青混凝土在施工过程中存在一些局限性，主要表现在以下几个方面：

2、高粘度问题：传统沥青混凝土具有较高的粘度，这导致其在施工时需要较高的温度，以保证足够的流动性，便于摊铺和压实。

3、能耗问题：为了达到施工要求的粘度，传统沥青混凝土需要消耗大量能源进行加热，这不仅增加了施工成本，也对环境造成了负担。

4、沥青老化问题：高温下的长时间加热会加速沥青的老化，影响沥青混凝土的耐久性和使用寿命。

5、内部结构问题：传统沥青混凝土的内部结构可能不够均匀，这可能会影响其整体性能，包括强度和耐久性。

6、施工效率：由于需要在较高温度下进行施工，这限制了沥青混凝土在不同气候条件下的施工灵活性，尤其在低温环境下。

7、鉴于上述挑战，道路工程行业迫切需要一种新型的沥青混凝土制备方法，该方法能够在不牺牲性能的前提或兼顾性能提升的同时，降低施工温度，减少能源消耗，并提高施工效率。本发明正是在这一背景下应运而生，旨在通过创新的泡沫温拌技术，解决现有技术中存在的问题，推动沥青混凝土材料技术的进步。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术的不足之处，本发明提供了一种应用泡沫温拌的沥青混凝土，以解决传统沥青混凝土高粘度、高拌和温度导致的施工困难、能源消耗大、沥青老化快以及内部结构不佳等问题，以显著提升沥青混凝土的综合性能。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种应用泡沫温拌的沥青混凝土制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

4、s1：按重量称取集料并进行加热，将加热好的集料放入预热后的拌和锅进行干拌，控制干拌温度为125～145℃；

5、s2：将沥青加热至130～140℃，然后注入纳米发泡剂，搅拌均匀发泡反应一段时间后，得到发泡沥青；

6、s3：将步骤s2得到的发泡沥青和有机降黏型温拌添加剂喷入步骤s1的拌和锅内与预热的集料进行拌和；

7、s4：暂停拌和，倒入常温矿粉和水，继续拌和至混合料均匀为止，得到所述沥青混凝土。

8、作为优选的技术方案，所述集料由至少一种粗集料和至少一种细集料级配组成。

9、作为优选的技术方案，步骤s1中，所述集料中添加有玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的至少一种纤维物质。

10、作为优选的技术方案，所述纳米发泡剂为纳米分子筛负载偶氮二甲酰胺(adca)，其由酸液预处理后的纳米分子筛与偶氮二甲酰胺的碱溶液搅拌反应后与纳米氧化锌混合均匀得到。本发明纳米发泡剂可在沥青中迅速而均匀地生成大量微小且稳定的气泡，这些气泡的生成不仅显著降低了沥青的粘度，极大改善了沥青混凝土的流动性，使其在施工过程中更易于铺设和压实，从而提高了施工效率。更重要的是，通过纳米发泡剂在纳米孔径的发泡作用，沥青的体积得到合理有效的膨胀，不仅能够更加紧密地填充集料之间的空隙，减少自由沥青的含量，而且能够避免过度膨胀带来沥青混凝土机械性能的劣化。这种结构上的优化不仅增强了沥青与集料之间的界面结合力，使得沥青混凝土更加紧密、坚固，进而提高了其稳定性，使其在面对交通荷载和自然环境变化时展现出更强的抵抗力。此外，纳米分子筛负载的氧化锌有效降低了adca的分解温度，不仅提高了发泡效率，还降低了能源消耗和生产成本。

11、作为优选的技术方案，所述有机降黏型温拌添加剂由超支化聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、脂肪酸、两性表面活性剂复配得到。本发明有机降黏型温拌添加剂的引入，通过其独特的组分有效降低了沥青的粘度。这一效果不仅改善了沥青混凝土的流动性和工作性，使其铺设和压实过程更为顺畅，而且增强了沥青与集料之间的界面结合力，进一步提升了沥青混凝土的稳定性和耐久性。此外，通过降低沥青的粘度，该添加剂还有助于减轻交通荷载下的应力集中，从而提高沥青混凝土的抗疲劳性能。

12、作为优选的技术方案，所述超支化聚合物为2,4,6-三(4-吡啶)1,3,5-三嗪和二溴烷烃通过无溶剂法加热反应，利用二溴烷烃的活泼溴原子取代三嗪吡啶环上的氮原子生成吡啶盐制备得到。本发明超支化聚合物在沥青改性中的应用显著提升了沥青的性能。其独特的分子结构和高度支化的特性，使得超支化聚合物能在沥青中构建起一个密集而有效的网络结构，这种结构有效地降低了沥青分子间的相互作用力，显著降低了沥青的粘度。更重要的是，超支化聚合物还能在沥青分子表面形成一层润滑膜，这层膜进一步降低了沥青的粘度，从而显著改善了沥青的流动性。

13、更进一步地，在本发明中，通过引入具有吡啶盐离子结构的超支化聚合物，不仅显著降低了沥青的粘度，改善了其流动性，还大幅提升了改性沥青的耐热性、稳定性和润湿分散性。首先，吡啶盐离子因其高热稳定性，协同三嗪结构，显著提高了改性沥青的耐热性，使得沥青在高温环境下仍能保持稳定的性能，减少了流淌和变形的风险。其次，吡啶盐离子的强极性增强了超支化聚合物与沥青分子之间的相互作用力，使得两者结合得更加紧密，从而大幅提升了改性沥青的稳定性和耐久性。最后，吡啶盐离子的极性还使其易于与水分子形成氢键，这极大地改善了改性沥青在水中的润湿性和分散性，使得改性沥青在制备过程中能更均匀地与集料混合，提高了沥青混合料的整体性能。

14、作为优选的技术方案，所述二溴烷烃为1,2-二溴乙烷、1,3-二溴丙烷、1,4-二溴丁烷中的至少一种。

15、作为优选的技术方案，所述脂肪酸为月桂酸、豆蔻酸、油酸中的至少一种。本发明脂肪酸具有良好的润滑性和降黏效果。在沥青中，脂肪酸能够与沥青分子发生酯化反应，生成酯类化合物。这些酯类化合物能够降低沥青分子间的相互作用力，进一步减少沥青的粘度。同时，脂肪酸还能够增加沥青的流动性，改善其施工性能。

16、作为优选的技术方案，所述两性表面活性剂为十二烷基二甲基甜菜碱、椰油酰胺基丙基甜菜碱、2-月桂基-n-羧甲基-n-羟乙基咪唑啉和2-烷基-n-羟乙基-n-羟丙基磺基咪唑啉中的至少一种。本发明两性表面活性剂具有同时包含阳离子和阴离子基团的特点，能够在沥青中形成双电层结构。这种结构能够降低沥青分子间的静电斥力，减少沥青的粘度。两性表面活性剂还能够与沥青分子发生吸附作用，形成一层稳定的界面膜，进一步降低沥青的粘度，并改善其润湿性和分散性。

17、本发明的另外一方面是提供一种应用泡沫温拌的沥青混凝土，所述沥青混凝土采用如上述应用泡沫温拌的沥青混凝土制备方法制备得到。

18、本发明的有益效果：

19、本发明的沥青混凝土制备方法，应用泡沫温拌技术其独特的发泡机制和添加剂配方，显著降低了沥青混凝土的粘度及拌和温度，并通过优化内部结构改善沥青混凝土的综合性能。

20、本发明应用泡沫温拌的沥青混凝土制备方法，不仅提高了施工效率，而且降低了能源消耗和生产成本，在道路建设和维护领域具有广阔的应用前景和重要的推广价值。