[发明专利]一种具有自修复功能的沥青材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于道路工程沥青材料技术领域，具体来说，涉及到一种具有自修复功能的沥青材料及其制备方法。

背景技术

沥青路面作为道路直接与行车发生关系的“界面”，在整个路面结构中具有特殊重要的意义。在沥青路面的长期使用过程中，其结构处要经历各种复杂环境的考验，一些微小开裂和局部损伤会不可避免的产生，如不能及时控制这些微损伤，这些微裂纹便会在外边荷载的作用下扩展开裂，进而会影响路面结构的使用寿命，重则会破坏整个道路的结构。所以，如何能够及时有效的修复路面中出现的裂纹和损伤成为了道路工作者关心的主要问题。沥青本身具备一定的自愈合能力，但与所处的温度、修复的时间密切相关，实际应用中很少出现长时间高温阶段供其发生自愈合。因此，有必要寻求一种新技术，对沥青路面内部出现的裂纹和损伤能够及时感知并主动修复，提升其自愈合能力，以延长路面服务寿命。

自修复微胶囊是一类以物质补给方式进行的自修复手段。采取囊壁包覆囊芯的手段，在材料产生微裂纹时，对微胶囊产生刺激，囊壁破裂，释放出囊芯材料，囊芯材料遇到分散在体系内的催化剂，在微裂纹出发生反应，改善基体性能、延缓材料损伤、延长材料寿命。由于微胶囊自修复具有适用性广、制备工艺成熟、对基体性能影响小等优点，受到的关注与研究最为广泛。目前，将自修复微胶囊技术应用到沥青的研究还相对较少。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种改善沥青性能，延长使用寿命的具有自修复功能的沥青材料及其制备方法。

本发明所述的一种具有自修复功能的沥青材料，所述沥青材料包括石油沥青、微胶囊以及固化剂，三者质量比例为100:(0.1～10):(0.05～5)；所述石油沥青为《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中规定的基质70#石油沥青、90#石油沥青或改性石油沥青；所述微胶囊由囊壁和囊芯组成，囊壁材料为改性脲醛树脂，囊芯材料为环氧树脂，二者质量比为(1:3)～(3:1)。

本发明所述的具有自修复功能的沥青材料，所述改性脲醛树脂的改性剂为硅烷偶联剂KH-550、KH-560或KH-570。

本发明所述的具有自修复功能的沥青材料，所述环氧树脂为E51或/和E44。

本发明所述的具有自修复功能的沥青材料，所述固化剂为脂肪胺固化剂或6-羟甲基-4-异丙基-7-甲氧基-1-萘甲酸甲酯。

本发明所述的一种具有自修复功能的沥青材料，所述脂肪胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺中的一种或几种。

本发明所述沥青材料的制备方法，所述制备方法的具体步骤为:制备时，控制温度为160℃～180℃，加入石油沥青、微胶囊以及固化剂高速剪切搅拌，搅拌速率为500～2000r/min，搅拌时间为5～10min，冷却至室温，即得具有自修复功能的沥青。

原理:沥青中产生微裂纹时，刺激微胶囊囊壁破裂，释放出其中的环氧树脂，环氧树脂与分散在沥青中的固化剂相遇，发生固化交联反应，使其微裂纹得到修复，改善沥青性能，延长其使用寿命。与现有技术相比，本发明所述的具有自修复功能的沥青材料具有配方简单，效率高、效果明显的优势。

附图说明

图1为采用本发明所述沥青材料后的沥青延度自愈合试验示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明所述的具有自修复功能的沥青材料及其制备方法做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

称量70#石油沥青100g，加热至160℃，加入0.5g微胶囊(脲醛树脂改性剂为KH-550，环氧树脂为E51，壁材:芯材＝2:1)以及0.25g固化剂T31，高剪切分散仪搅拌5min，搅拌速率为1000r/min，冷却至室温即得到具有自修复功能的沥青。采用沥青的延度自愈合试验，分析微胶囊加入对沥青自愈合性能的影响。沥青延度自愈合试验步骤如下：依照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011中T 0605-2011进行延度试验，制备沥青延度试样，用刀片在试件中部割开一段，产生破坏(如附图1)，未破坏深度为样品下部两个1元硬币的厚度，使破坏的样品进行自修复，自修复完成后，按照T 0605-2011测试延度L_a，定义L_a与未经破坏的样品延度(L_b)的比值(L_a/L_b)为沥青的延度愈合率。具体试验结果如表1所示:

表1微胶囊添加量(0.5％)对沥青三大指标的影响