[发明专利]相变调温水泥沥青复合式混凝土及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高性能路面材料技术领域，特别是涉及相变调温水泥沥青复合式混凝土及其制备方法。

背景技术

沥青路面由于平整度高、噪音小、行车舒适等优点已经越来越多的应用在高等级路面中。沥青是一种典型的粘弹性材料，决定了沥青路面性能易受荷载与温度的影响。同时，沥青又是一种吸热材料，对太阳热辐射的吸收率高达0.80～0.95，导致夏季沥青路面温度远高于气温。路面高温是产生车辙的最直接诱因，同时路面受到高温炙烤，会降低司乘人员的舒适度，并易引发车辆爆胎甚至自燃，造成严重交通事故。路面高温还会加剧城市的热岛效应，而城市热岛效应加剧城市污染，降低人居环境质量，同时加大城市能耗及地表大气的热扩散，影响人们身体健康。城市道路在城市面积中所占的比例较大，其中基本上都是沥青路面，沥青路面的黑颜色对光的反射率非常低，在太阳直射下，沥青路面上的温度比绿地上高18℃，如果能降低路面温度，无疑会缓解城市热岛效应。

对于降低路面温度已经有相关文献和专利，中国专利CN201010140756.8“降低路面温度的集料及利用其制备沥青混合料的方法”采用粒径为4.75mm～9.5mm的废旧陶瓷颗粒按体积比18%～22%替换该粒径范围的石料，制备的混合料的导热系数0.680W/m·K～0.690W/m·K，减少了车辙病害和城市热岛效应，但该方法制备的混合料中陶瓷颗粒与沥青粘附性较差，路用性能有待提高。中国专利CN200920206701.5“降低路面温度的光热反射型沥青混凝土路面结构”采用在路面层上表面喷涂光热反射型涂层，在光热反射型涂层上表面撒布抗滑集料层，该路面具有高的光热反射率，从而减少了路面热吸收率，降低路面的温度。但考虑到路表的磨耗，该反射型涂层的使用寿命较短。

利用相变材料(PCM，Phase Change Materials)的相变潜热来实现能量的储存和利用，同时利用其相变时温度近似恒定的特性，可以实现体系温度的控制。目前国内外有一些对采用PCM来调节、控制沥青路面温度的相关文献。中国专利CN 200710090229.9“一种自调温公路相变材料及生产方法”，提到了采用PCM对太阳能储释，调控路面温度，以避免路面冬季霜冻安全隐患和冰冻产生裂缝，提高道路行驶安全，但没有特指沥青路面。在有关介绍PCM应用领域时，有提到了含有PCM的沥青路面可以防止道路、桥梁结冰。中国专利CN200810048628.3“一种相变沥青路面材料的制备方法”提出了由相变材料、促凝剂、支撑材料、偶联剂以及集料、填料、纤维与沥青制备相变沥青路面材料，其特征是将相变材料加入到沥青中制备相变改性沥青，并将这种相变改性沥青用于热拌沥青混合料中制备相变路面材料，但该相变路面材料高温稳定性不好。中国专利201110042023.5“自调温冷拌沥青混凝土及其制备方法”提出了将复合相变材料加入到基于微表处技术的冷拌沥青混合料中，采用冷拌方式有效避免高温拌合条件下复合相变材料的泄漏，制备的混凝土能有效降低路面温度。但该方法是基于微表处技术，与本发明所采用的技术路线不同。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种工艺简单、成本低、易实施的具有降低路面温度功能的相变调温水泥沥青复合式混凝土及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：相变调温水泥沥青复合式混凝土，其特征在于其是将掺有相变材料的水泥胶浆以自流平的方式灌注到大孔隙沥青混凝土中以保证其空隙被完全填满，其中大孔隙沥青混凝土各组分掺加比例以质量百分比计为：集料88～91%，矿粉5～7%，改性沥青4～5%，其孔隙率为20%～30%；掺有相变材料的水泥胶浆各组分掺加比例以质量百分比计为：水泥40～45%，细砂15～20%，粉煤灰5～7%，水25～30%，膨胀剂0.6～1.5%，复合相变材料5～10%，减水剂0.3～0.5%。

按上述方案，所述的集料压碎值应不大于20%，针片状含量不大于10%。

按上述方案，所述的矿粉为石灰石矿粉，且符合《公路沥青路面施工技术规范》中对填料的技术要求。 

按上述方案，所述的改性沥青为高粘度TPS改性沥青，60℃粘度为90000 Pa.s。

按上述方案，所述的细砂为机制砂或河砂，且其粒径≤0.6mm。

按上述方案，所述的粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰，粒径≤0.6mm。

按上述方案，所述的膨胀剂为UEA膨胀剂。

按上述方案，所述的复合相变材料为石蜡和膨胀石墨复合而成，膨胀石墨与石蜡的质量比为1：8~9，所述的复合相变材料的相变温度为40~50℃，相变热为150~160kJ/kg。