一种适用于沥青混合料的改性玄武岩纤维束及其制备方法与其应用与流程

1.本发明属于公路建筑材料技术领域，具体涉及一种适用于沥青混合料的改性玄武岩纤维束及其制备方法与其应用。


背景技术：

2.玄武岩纤维(bf)是天然玄武岩拉制的连续纤维，其生产原材料完全取材于自然，生产过程中产生的废弃物少，对环境污染小，且玄武岩纤维产品废弃后可直接在环境中降解，无任何危害，因此是一种名副其实的绿色、环保材料。同时，玄武岩纤维具有优异的耐腐蚀性、耐磨性、耐热性、力学性能等，已经广泛应用于增强材料中。
3.全球固废塑料污染问题愈发突出，由于塑料化学结构稳定，难以自然降解，其不当使用和处置以及多年的累积效应造成了严重的环境污染和极大的资源浪费；废弃塑料是放错地方的资源，极具回收利用价值。通过对废弃塑料有效处理处置，尤其是回收利用，有望解决塑料污染难题。
4.现有技术中将玄武岩纤维应用于沥青混凝土的制备中，虽然可以一定程度上提高沥青路面的抗车辙性能，但是纤维的分散效果不佳，易在混合料中结团，结团后的纤维吸附了较多的沥青，造成沥青在混合料中分散不均匀，进而导致其路面的抗疲劳性能以及路面的低温抗裂性能提高不显著。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种适用于沥青混合料的改性玄武岩纤维束及其制备方法与其应用。
6.为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
7.本发明第一方面，提供一种适用于沥青混合料的改性玄武岩纤维束的制备方法，包括：
8.将熔融的固废塑料涂覆(包裹)在玄武岩纤维束的表面，对涂覆(包裹)后的玄武岩纤维束进行加热，蒸发水分，即得到适用于沥青混合料的改性新型的玄武岩纤维束改性玄武岩纤维束。
9.本发明第二方面，提供由上述适用于沥青混合料的改性玄武岩纤维束的制备方法制备的适用于沥青混合料的改性玄武岩纤维束。
10.本发明第三方面，提供一种ac-20级改性沥青混合料，其成分包括上述适用于沥青混合料的改性玄武岩纤维束。
11.本发明第四方面，提供上述沥青混合料在道路工程中的应用。
12.本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
13.(1)本发明制备了一种适用于沥青混合料的改性玄武岩纤维束，改性的玄武岩纤维束与沥青具有良好的相容性，改性玄武岩纤束维遇到高温的沥青后，包裹在玄武岩纤维
束外的聚乙烯会受热变成熔融的状态，熔融态的聚乙烯能形成网络状的结构，从而约束沥青分子的移动，增加了沥青的黏弹性，从而降低了其感温特性，同时，玄武岩纤维也会增强沥青之间的粘性、加筋桥连效应，对沥青混合料起到增强、增韧效果，因此利用改性的玄武岩纤维摊铺的沥青路面其抗车辙性能、抗疲劳性能均有大幅度提高。
14.(2)本发明对固废塑料进行回收利用，解决了塑料污染的问题，同时实现了城市固废增值利用，降低了碳排放。
具体实施方式
15.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明；除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
16.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式；如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
17.具体地，本发明是通过如下所述的技术方案实现的：
18.本发明的第一种典型实施方式，提供了提供一种适用于沥青混合料的改性玄武岩纤维束的制备方法，包括：
19.将熔融的固废塑料涂覆(包裹)在玄武岩纤维束的表面，对涂覆(包裹)后的玄武岩纤维束进行加热，蒸发水分，即得到适用于沥青混合料的改性新型的玄武岩纤维束改性玄武岩纤维束。
20.在一种或多种实施方式中，所述固废塑料的成分为：聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚氯乙烯(pvc)、聚氨酯(pu)、聚酯(pet)；优选为聚乙烯(pe)。
21.在一种或多种实施方式中，所述固废塑料质量与玄武岩纤维的比为2％～7％：1，优选为5％：1。
22.在一种或多种实施方式中，所述涂覆的具体操作为：将熔融的固废塑料加入到玄武岩纤维生产线的浸润剂储罐中，熔融的固废塑料随管道流向涂油器，通过涂油器将熔融的固废塑料涂覆到玄武岩纤维表面。
23.在一种或多种实施方式中，所述涂覆后玄武岩纤维加热的温度为120～180℃，优选为150℃。
24.本发明的第二种典型实施方式，提供由上述适用于沥青混合料的改性玄武岩纤维束的制备方法制备的适用于沥青混合料的改性玄武岩纤维束。
25.本发明的第三种典型实施方式，提供了一种ac-20级改性沥青混合料，其成分包括上述改性玄武岩纤维。
26.在一种或多种实施方式中，所述改性玄武岩纤维的长度为3mm、6mm、9mm。
27.在一种或多种实施方式中，所述改性玄武岩纤维占ac-20级改性沥青混合料的重量分数为2～4％，优选为3％。
28.本发明的第四种典型实施方式，提供了上述沥青混合料在道路工程中的应用。
29.为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具
体的实施例详细说明本发明的技术方案。
30.实施例1
31.将熔融的聚乙烯废旧塑料加入到玄武岩纤维生产线的浸润剂储罐中，随管道流向涂油器，通过涂油器将熔融的聚乙烯废旧塑料涂覆到玄武岩纤维表面，得到改性玄武岩纤维原丝；将改性玄武岩纤维原丝程序升温至150℃，蒸发水分，获得改性玄武岩纤维，短切改性玄武岩纤维到长度3mm，按重量比3％加入到ac-20级配的沥青混合料中，制得成品。
32.实施例2
33.将熔融的聚乙烯废旧塑料加入到玄武岩纤维生产线的浸润剂储罐中，随管道流向涂油器，通过涂油器将熔融的聚乙烯废旧塑料涂覆到玄武岩纤维表面，得到改性玄武岩纤维原丝；将改性玄武岩纤维原丝程序升温至150℃，蒸发水分，获得改性玄武岩纤维，短切改性玄武岩纤维到长度6mm，按重量比3％加入到ac-20级配的沥青混合料中，制得成品。
34.实施例3
35.将熔融的聚乙烯废旧塑料加入到玄武岩纤维生产线的浸润剂储罐中，随管道流向涂油器，通过涂油器将熔融的聚乙烯废旧塑料涂覆到玄武岩纤维表面，得到改性玄武岩纤维原丝；将改性玄武岩纤维原丝程序升温至150℃，蒸发水分，获得改性玄武岩纤维，短切改性玄武岩纤维到长度9mm，按重量比3％加入到ac-20级配的沥青混合料中，制得成品。
36.按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtge20-2011)中规定的测试方法，对实施例1、2、3中沥青混合料进行动稳定性测试，并与《公路沥青路面施工技术规范》(jtgf40-2017)中ac-20改性沥青混合料性能指标要求作对比，测试结果见表1。
37.表1：实施例1、2、3中沥青混合料技术指标测试结果
38.混合料动稳定性(次/mm)实施例112232实施例212286实施例312366ac-20改性沥青混合料5246
39.表1：实施例1、2、3中沥青混合料技术指标测试结果
[0040][0041][0042]
如表1所示，采用本发明实施例1、实施例2、实施例3中制备的改性玄武岩纤维所制备的ac-20沥青混合料，其性能指标符合ac-20改性沥青混合料的技术指标，符合重载运输技术要求，沥青路面其抗车辙性能有大幅度提高，其中抗车辙高温稳定性达到12000次/mm
以上，低温抗弯拉应变达到(2900μξ)以上。
[0043]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种适用于沥青混合料的改性玄武岩纤维束的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将熔融的固废塑料涂覆在玄武岩纤维束的表面，对涂覆后的玄武岩纤维束进行加热，蒸发水分，即得到适用于沥青混合料的改性新型的玄武岩纤维束改性玄武岩纤维束。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固废塑料的成分为：聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、聚氯乙烯(pvc)、聚氨酯(pu)、聚酯(pet)；优选为聚乙烯(pe)。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固废塑料质量与玄武岩纤维的比为2％～7％：1，优选为5％：1。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆的具体操作为：将熔融的固废塑料加入到玄武岩纤维生产线的浸润剂储罐中，熔融的固废塑料随管道流向涂油器，通过涂油器将熔融的固废塑料涂覆到玄武岩纤维表面。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆后玄武岩纤维加热的温度为120～180℃，优选为150℃。6.由权利要求1～5任一项所述的制备方法制备的改性玄武岩纤维。7.一种ac-20级改性沥青混合料，其特征在于，包括权利要求6所述的改性玄武岩纤维。8.如权利要求7所述的改性沥青混合料，其特征在于，所述改性玄武岩纤维的长度为3mm、6mm、9mm。9.如权利要求7所述的改性沥青混合料，其特征在于，所述改性玄武岩纤维重量分数为2～4％，优选为3％。10.权利要求6所述的改性玄武岩纤维和/或权利要求7～9任一项所述的改性沥青混合料在道路工程中的应用。

技术总结
本发明公开了一种适用于沥青混合料的改性玄武岩纤维束的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将熔融的固废塑料涂覆在玄武岩纤维束的表面，对涂覆后的玄武岩纤维束进行加热，蒸发水分，即得到适用于沥青混合料的改性新型的玄武岩纤维束改性玄武岩纤维束。本发明制备的改性玄武岩纤维束与沥青具有良好的相容性，那个玄武岩纤维束遇到高温的沥青后，包裹在玄武岩纤维束外的聚乙烯会受热变成熔融的状态，熔融态的聚乙烯能形成网络状的结构，从而约束沥青分子的移动，增加了沥青的黏弹性，从而降低了其感温特性，同时，玄武岩纤维也会增强沥青之间的粘性、加筋桥连效应，对沥青混合料起到增强、增韧效果，因此利用改性的玄武岩纤维摊铺的沥青路面其抗车辙性能、低温抗裂性能均有大幅度提高。有大幅度提高。


技术研发人员：胡香凯 郭孟涛 李子云 李运富 孙仲垚 李素芳 张乔 蒋云鹏 张旭枫 熊坤 陈元元 宋文龙 班中阳 陆庆宇
受保护的技术使用者：郑州市路通公路建设有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/10/7