本发明涉及一种抗路面结冰的沥青混合料及其制备方法和设备，属于沥青混凝土。
背景技术：
1、沥青路面具有平整度高、噪音小、行车舒适性好等优点，是道路建设中的主要路面类型，广泛应用于高速公路、城市道路、机场跑道等。在低温情况下，降水在沥青路面上容易造成路面结冰。沥青混凝土结合料与集料间的粘结力以及沥青混合料的强度都会在低温下大幅降低，导致路面直接或间接破坏。不仅影响路面的使用性能和安全性，还增加了维护成本。并且一旦发生凝冻，路面抗滑性能降低，造成安全隐患。目前，传统路面除冰法大多强调事后除冰，如人工除冰法、化学除冰法和导电混凝土除冰法等。但这些传统的除冰方法均存在一定不足，如人工除冰法工作量大，化学除冰法易对路面造成侵蚀，导电混凝土除冰法则能耗较高。因此，研究开发一种能够有效抗路面结冰的沥青混合料将其应用于寒冷或者高海拔地区道路建设，对于提高道路工程质量和降低安全隐患具有重要意义。
2、沥青路表结冰层清除的难题在于，路表积雪转变成水后，在低温下结冰形成销钉嵌入沥青路面表面空隙，使路表结冰层与路表之间形成较高的界面强度，难以用除冰设备将其清除。因此，如果能降低路面结冰层与路表之间的界面强度，则可使结冰层在行车荷载或者机械除雪设备的作用下快速从沥青路面表层脱落，并在外力作用下进一步发生破碎，从而快速清除路表结冰层。同时根据沥青路面凝冰损伤基本原理，如果能够有效降低冰水含量，防止路面内外的冰水积蓄，也能有效提高沥青路面的抗凝冰性能。
3、沥青路面混合料中掺入橡胶颗粒，会使路表面的集料周围分布大量的橡胶颗粒。由于存在橡胶颗粒，路面结冰时会不均匀，这就导致结冰的整体强度会降低。再加上橡胶颗粒与集料之间较大的刚度差异影响，当车辆行驶过路面、对路面施加动载荷时，橡胶颗粒处由于弹性形变能力较强会发生较大的形变，混合料的集料处刚性较强会几乎不发生形变，叠加后导致结冰层受力不均匀，因此在橡胶颗粒与集料之间的位置处会发生应力集中现象，此处冰层是非常容易破坏的，而且，橡胶颗粒会降低路面与冰层之间的粘附性，使得结冰很容易被清除。
4、将相变材料橡胶应用于沥青混合料以达到抗路面结冰的研究报道较多，如：zhong等（zhong k, sun m z. performance evaluation of high-elastic/salt-storageasphalt mixture modified with mafilon and rubber particles[j].constructionand building materials,2018, 193:153-161.）使用橡胶颗粒置换部分细集料，并设计自应力除冰效果。试验结果表明，用橡胶颗粒替代部分细集料可以使沥青混合料的除冰性能提高5倍。肖庆一等（肖庆一, 刘美彤等. 沥青路面镶嵌橡胶块铺装结构破冰机理研究[j].武汉理工大学学报(交通科学与工程版), 2014, 38(05): 1022-1025）根据车辆荷载分布特点提出了正交和横向交错两种沥青路面橡胶块的镶嵌铺装结构。通过计算冰层在荷载作用下的应力和应变值，发现橡胶块的正交和横向交错分布可以使得混合料表面冰层的剪切应变破坏和拉应变破坏在橡胶颗粒处达到峰值，从而实现自应力破冰。陈渊召等（陈渊召,李振霞.橡胶颗粒沥青路面的除冰机理[j].中南大学学报(自然科学版), 2013,44(05):2073-2081.）提出应变能密度因子准则作为判断冰层破坏的依据，并通过室内模拟试验发现路面冰层破坏的主要形式是混合型断裂破坏，复合型断裂破坏产生的裂纹呈辐射状向外扩展，在行车荷载反复作用下使得冰局部发生破碎。虽然应用橡胶材料的沥青路面可以实现薄冰覆盖的路面除冰，但是仅靠橡胶颗粒的自应力除冰效果不佳。因为橡胶材料的疏水性较弱，当积水逐渐增多时候冰层变厚，难以实现主动清除。
5、因此，为了消除路面积雪结冰对交通的隐患，鉴于抗路面结冰沥青混合料的现状，增强含橡胶沥青的疏水性。设计一种具有疏水抗结冰性能的沥青混合料是迫切需要的。
技术实现思路
1、为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有良好的稳定性，能够增强沥青路面疏水抗结冰性能的抗路面结冰的沥青混合料及其制备方法和设备。
2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
3、本发明的第一技术目的在于提供一种抗路面结冰的沥青混合料，由以下重量份数的组分制得：
4、70号基础沥青 50～70份；
5、集料 25～40份；
6、丁苯胶乳 10～30份；
7、聚二甲基硅氧烷 10～20份；
8、纳米二氧化硅 5～10份；
9、抗凝冰剂 2～8份；
10、自修复剂 1～3份。
11、所述70号基础沥青为市售克拉玛依70#（klm70）沥青，所述丁苯胶乳、聚二甲基硅氧烷和纳米二氧化硅为市售产品。
12、优选的，所述集料为锰渣矿粉、石灰岩矿粉、粉煤灰中的任意一种或几种混合而成，粒径≤2.35mm。
13、优选的，所述抗凝冰剂为氯化钠、氯化镁、氧化钙、中的任意一种。
14、优选的，所述自修复剂为硫铝酸钙、聚乙烯醇纤维、纳米级炭黑、聚丙烯腈基碳纤维中的任意一种或几种混合而成。
15、本发明的第二技术目的在于提供一种抗路面结冰的沥青混合料的制备方法，包括如下步骤：
16、s1：制备疏水sbr橡胶相变材料；
17、按照配比称取丁苯胶乳、聚二甲基硅氧烷、纳米二氧化硅和占自修复剂总量30%的自修复剂依次加入混料罐混合均匀，加入密炼机密炼，炼温度120～200℃、时间0.5～3h，得到混炼胶；将混炼后的混炼胶用压延机热压成薄片，后续根据需要采用压延机将薄片叠成所需厚度进行二次压延得到橡胶薄片，粉碎后备用。
18、s2：制备抗路面结冰的沥青混合料；
19、将克拉玛依70#（klm70）沥青、集料、抗凝冰剂占自修复剂总量70%的自修复剂依次加入混料罐混合均匀，常温常压下，以150～300r/min的速度搅拌均匀，升温至80~130℃，以200～300r/min转速搅拌0.5h后，即得到所述抗路面结冰的沥青混合料；
20、步骤1中所述压延机热压成型压力为5～20mpa，薄片厚度为0.2～1.0mm。
21、本发明的另一目的在于提供一种制备所述制备抗路面结冰的沥青混合料的制备方法所用设备，s1中所采用的压延机包括有底座，所述底座的内腔安装有第一辊筒、第二辊筒和第三辊筒，所述第一辊筒位于所述第二辊筒的一侧，所述第三辊筒位于所述第二辊筒的下方，所述第一辊筒和所述第二辊筒之间设置有挡胶板，所述第三辊筒的位置通过调节机构进行调节，所述第三辊筒通过转动机构进行转动操作，所述挡胶板的位置通过安装机构进行调节，所述调节机构包括有第一活动槽和第二活动槽，所述第一活动槽和所述第二活动槽分别开设于所述底座的两端，所述第一活动槽的内壁滑动连接有第一活动块，所述第二活动槽的内壁滑动连接有第二活动块，所述第三辊筒的两端与所述第一活动块和所述第二活动块转动连接，所述底座的顶端安装有第一电机，所述第一电机的输出端连接有第一螺纹杆，所述第一螺纹杆贯穿于所述第一活动块，所述第二活动槽的内壁固定连接有贯穿于所述第二活动块的限位杆。
22、作为本发明再进一步的方案：所述转动机构包括有安装架，所述安装架固定连接于所述底座的外壁，所述安装架的一侧固定连接有支撑架，所述安装架的外壁安装有第二电机，所述第二电机的输出端连接有第一直齿轮，所述第一直齿轮与所述第一辊筒固定连接，所述第二辊筒的一端固定连接有第二直齿轮，所述第二直齿轮与所述第一直齿轮相接触，所述第二直齿轮的一端固定连接有第三锥齿轮，所述第三锥齿轮的外壁设置有第四锥齿轮，所述第三锥齿轮与所述支撑架转动连接，所述第四锥齿轮的底端固定连接有方形杆，所述第三辊筒的一端固定连接有第一锥齿轮，所述第二活动块的内部位于所述第一锥齿轮的外壁转动连接有第二锥齿轮，所述方形杆贯穿于所述第二锥齿轮。
23、作为本发明再进一步的方案：所述安装机构包括有侧板，所述侧板对称连接于底座的顶端，两个所述侧板之间固定连接有支撑杆，所述侧板的外壁位于所述支撑杆的下方转动连接有第二螺纹杆，所述第二螺纹杆的两端固定连接有转动块，所述支撑杆和所述第二螺纹杆的外壁滑动连接有位移板，所述位移板的外壁开设有连接槽，所述连接槽的内壁开设有固定槽，所述挡胶板的外壁固定连接有连接块，所述连接块的内部滑动连接有延伸至所述连接块外部的固定块，所述固定块与所述连接块之间连接有第一弹簧，所述连接块的内部位于所述固定块的一侧滑动连接有下压座，所述下压座的内部滑动连接有延伸出所述下压座的横杆，所述横杆与所述下压座之间连接有第二弹簧，所述下压座的内部位于所述横杆的底端转动连接有第三直齿轮，所述下压座的内部位于所述第三直齿轮的底端滑动连接有推动杆，所述推动杆延伸出所述下压座。
24、作为本发明再进一步的方案：所述第一活动槽的内壁与所述第一活动块的外壁相贴合，所述第二活动槽的内壁与所述第二活动块的外壁相贴合，所述第一活动块的外壁开设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔与所述第一螺纹杆相匹配。
25、作为本发明再进一步的方案：所述第一直齿轮与所述第二直齿轮相啮合，所述第三锥齿轮与所述第四锥齿轮相啮合，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮相啮合，所述第二锥齿轮的外壁开设有方形槽，所述方形槽的内壁与所述方形杆的外壁相贴合。
26、作为本发明再进一步的方案：所述位移板的外壁开设有第二螺纹孔，所述第二螺纹杆的外壁对称开设有外螺纹，所述外螺纹与所述第二螺纹孔相匹配。
27、作为本发明再进一步的方案：所述连接槽的内壁与所述连接块的外壁相贴合，所述固定槽的内壁与所述固定块的外壁相贴合，所述下压座的外壁固定连接有竖块，所述连接块的内部开设有供所述竖块进行滑动的竖槽，所述横杆和所述推动杆的外壁均开设有齿槽，所述齿槽与所述第三直齿轮相啮合。
28、相对于现有的检测技术，本发明的有益效果体现在：
29、1、本发明的抗路面结冰的沥青混合料的制备，引入超疏水设计理念，将丁苯胶乳、聚二甲基硅氧烷、纳米二氧化硅和自修复剂混炼，制备了具有疏水抗凝冰性能的疏水sbr橡胶相变材料，从而使sbr橡胶相变材料疏水性能提高。所制备的抗路面结冰的沥青混合料具有良好疏水性，水不易在沥青混凝土内部和表面停留，在温度较低时，沥青混凝土表面或内部不易结冰，能够保证沥青混凝土的耐磨和耐摩擦性能。
30、2、本发明的抗路面结冰的沥青混合料的制备，常温常压下利用疏水sbr橡胶相变材料、基础沥青、集料、抗凝冰剂和修复剂制备抗路面结冰的沥青混合料，在突变应力作用下，自修复剂进入微裂纹中，对微裂纹进行填补，对沥青混合料起到自修复的作用，有利于沥青混合料抗开裂性能的提升和使用寿命的提高。制备方法简便易行，适合大规模工业化生产应用。
31、3、本发明所述压延机通过设置调节机构、转动机构和安装机构，第一电机运转对第二辊筒和第三辊筒之间的间隙进行调节，对压延出的薄片厚度进行调节操作；第二电机运转带动第一辊筒、第二辊筒和第三辊筒同步进行转动操作，方便进行压延操作；转动转动块带动第二螺纹杆进行转动，带动挡胶板进行位移操作，便于对挡胶板的位置进行快速的调节，且方便对挡胶板进行快速的安装和拆卸。
1.一种抗路面结冰的沥青混合料，其特征在于，由以下重量份数的组分制得：
2.根据权利要求1所述的一种抗路面结冰的沥青混合料，其特征在于，所述集料为锰渣矿粉、石灰岩矿粉、粉煤灰中的任意一种或几种混合而成，粒径≤2.35mm；所述抗凝冰剂为氯化钠、氯化镁、氧化钙中的任意一种；所述自修复剂为硫铝酸钙、聚乙烯醇纤维、纳米级炭黑、聚丙烯腈基碳纤维中的任意一种或几种混合而成。
3.一种制备如权利要求1所述的抗路面结冰的沥青混合料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.一种制备如权利要求3所述的抗路面结冰的沥青混合料的制备方法所用设备，其特征在于，s1中所采用的压延机包括有底座（1），所述底座（1）的内腔安装有第一辊筒（2）、第二辊筒（3）和第三辊筒（4），所述第一辊筒（2）位于所述第二辊筒（3）的一侧，所述第三辊筒（4）位于所述第二辊筒（3）的下方，所述第一辊筒（2）和所述第二辊筒（3）之间设置有挡胶板（5），所述第三辊筒（4）的位置通过调节机构（6）进行调节，所述第三辊筒（4）通过转动机构（7）进行转动操作，所述挡胶板（5）的位置通过安装机构（8）进行调节，所述调节机构（6）包括有第一活动槽（601）和第二活动槽（602），所述第一活动槽（601）和所述第二活动槽（602）分别开设于所述底座（1）的两端，所述第一活动槽（601）的内壁滑动连接有第一活动块（603），所述第二活动槽（602）的内壁滑动连接有第二活动块（604），所述第三辊筒（4）的两端与所述第一活动块（603）和所述第二活动块（604）转动连接，所述底座（1）的顶端安装有第一电机（605），所述第一电机（605）的输出端连接有第一螺纹杆（606），所述第一螺纹杆（606）贯穿于所述第一活动块（603），所述第二活动槽（602）的内壁固定连接有贯穿于所述第二活动块（604）的限位杆（607）。
5.根据权利要求4所述的一种制备抗路面结冰的沥青混合料的制备方法所用设备，其特征在于，所述转动机构（7）包括有安装架（701），所述安装架（701）固定连接于所述底座（1）的外壁，所述安装架（701）的一侧固定连接有支撑架（702），所述安装架（701）的外壁安装有第二电机（703），所述第二电机（703）的输出端连接有第一直齿轮（704），所述第一直齿轮（704）与所述第一辊筒（2）固定连接，所述第二辊筒（3）的一端固定连接有第二直齿轮（705），所述第二直齿轮（705）与所述第一直齿轮（704）相接触，所述第二直齿轮（705）的一端固定连接有第三锥齿轮（708），所述第三锥齿轮（708）的外壁设置有第四锥齿轮（709），所述第三锥齿轮（708）与所述支撑架（702）转动连接，所述第四锥齿轮（709）的底端固定连接有方形杆（710），所述第三辊筒（4）的一端固定连接有第一锥齿轮（706），所述第二活动块（604）的内部位于所述第一锥齿轮（706）的外壁转动连接有第二锥齿轮（707），所述方形杆（710）贯穿于所述第二锥齿轮（707）。
6.根据权利要求5所述的一种制备抗路面结冰的沥青混合料的制备方法所用设备，其特征在于，所述安装机构（8）包括有侧板（801），所述侧板（801）对称连接于底座（1）的顶端，两个所述侧板（801）之间固定连接有支撑杆（802），所述侧板（801）的外壁位于所述支撑杆（802）的下方转动连接有第二螺纹杆（803），所述第二螺纹杆（803）的两端固定连接有转动块（804），所述支撑杆（802）和所述第二螺纹杆（803）的外壁滑动连接有位移板（805），所述位移板（805）的外壁开设有连接槽（806），所述连接槽（806）的内壁开设有固定槽（807），所述挡胶板（5）的外壁固定连接有连接块（808），所述连接块（808）的内部滑动连接有延伸至所述连接块（808）外部的固定块（809），所述固定块（809）与所述连接块（808）之间连接有第一弹簧（810），所述连接块（808）的内部位于所述固定块（809）的一侧滑动连接有下压座（811），所述下压座（811）的内部滑动连接有延伸出所述下压座（811）的横杆（812），所述横杆（812）与所述下压座（811）之间连接有第二弹簧（813），所述下压座（811）的内部位于所述横杆（812）的底端转动连接有第三直齿轮（814），所述下压座（811）的内部位于所述第三直齿轮（814）的底端滑动连接有推动杆（815），所述推动杆（815）延伸出所述下压座（811）。
7.根据权利要求4所述的一种制备抗路面结冰的沥青混合料的制备方法所用设备，其特征在于，所述第一活动槽（601）的内壁与所述第一活动块（603）的外壁相贴合，所述第二活动槽（602）的内壁与所述第二活动块（604）的外壁相贴合，所述第一活动块（603）的外壁开设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔与所述第一螺纹杆（606）相匹配。
8.根据权利要求5所述的一种制备抗路面结冰的沥青混合料的制备方法所用设备，其特征在于，所述第一直齿轮（704）与所述第二直齿轮（705）相啮合，所述第三锥齿轮（708）与所述第四锥齿轮（709）相啮合，所述第一锥齿轮（706）与所述第二锥齿轮（707）相啮合，所述第二锥齿轮（707）的外壁开设有方形槽（9），所述方形槽（9）的内壁与所述方形杆（710）的外壁相贴合。
9.根据权利要求6所述的一种制备抗路面结冰的沥青混合料的制备方法所用设备，其特征在于，所述位移板（805）的外壁开设有第二螺纹孔，所述第二螺纹杆（803）的外壁对称开设有外螺纹，所述外螺纹与所述第二螺纹孔相匹配。
10.根据权利要求6所述的一种制备抗路面结冰的沥青混合料的制备方法所用设备，其特征在于，所述连接槽（806）的内壁与所述连接块（808）的外壁相贴合，所述固定槽（807）的内壁与所述固定块（809）的外壁相贴合，所述下压座（811）的外壁固定连接有竖块（10），所述连接块（808）的内部开设有供所述竖块（10）进行滑动的竖槽（11），所述横杆（812）和所述推动杆（815）的外壁均开设有齿槽，所述齿槽与所述第三直齿轮（814）相啮合。
