本發明涉及水泥瀝青材料，尤其涉及一種生物質低碳半柔性路面及其制備方法。
背景技術：
1、近年來，全球交通量持續激增，車輛軸載不斷加大，且夏季高溫時段延長，導致城市道路交叉口、公交車站、紅綠燈路口等關鍵路段的車轍、推移等病害日益突出。傳統瀝青混凝土路面因高溫穩定性不足，難以抵御重載交通帶來的永久變形，使得路面維護頻率和成本大幅攀升，而半柔性路面憑借瀝青材料的柔韌性與水泥基材料的高強度優勢，成為解決該問題的重要技術方向。
2、然而，現有半柔性路面的制備仍存在顯著技術瓶頸與環保短板：一方面，其核心材料嚴重依賴石油基改性瀝青與普通硅酸鹽水泥，兩類材料在生產過程中碳排放強度高；另一方面，盡管生物基材料（如植物油脂）和工業廢料（如粉煤灰）已嘗試應用于道路工程，但普遍存在性能缺陷：生物基瀝青的高溫抗車轍能力不足，難以滿足重載交通需求；生物基有機材料與無機灌漿材料的界面相容性差，易引發層間剝離，影響路面結構整體性。
3、此外，現有生物質半柔性路面還面臨荷載承載能力弱、低溫抗裂性不佳、長期耐久性不足等突出問題，限制了其在實際工程中的大規模推廣應用。因此，開發一種既能顯著降低碳排放、契合環保要求，又具備優異路用性能與高耐久性的生物質低碳半柔性路面及其制備方法，已成為本領域亟待解決的關鍵技術難題。
技術實現思路
1、本發明的目的是提供一種生物質低碳半柔性路面及其制備方法，解決現有的生物質半柔性路面荷載能力低、低溫抗裂性差和耐久性差的問題。
2、為實現上述目的，本發明提供了一種生物質低碳半柔性路面，包括體積百分比72%-84%的生物質瀝青混合料和16%-28%的填充材料；生物質瀝青混合料的油石比為4%-5%；生物質瀝青混合料中瀝青料包括以下質量百分比的成分：基質瀝青74%-83%，改性大豆油8%-12%，有機膨潤土7%-10%，增塑劑1.5%-3.5%，抗氧化劑0.5%-1.5%；填充材料包括以下質量百分比的成分：硅酸鹽水泥58%-70%，稻殼灰15%-20%，粉煤灰8%-10%，硅灰5%-6%，木質素磺酸鈉1.5%-3.5%，偶聯劑0.5%-1.5%。
3、優選的，所述改性大豆油為環氧化改性大豆油，環氧化改性大豆油的環氧值6%。
4、優選的，增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯，抗氧化劑為2264，硅烷偶聯劑為kh-550。
5、優選的，所述稻殼灰的比表面積不小于400m2/kg。
6、優選的，所述填充材料的水膠比為0.48-0.5。
7、上述生物質低碳半柔性路面的制備方法，包括以下步驟：
8、s1、制備改性大豆油；將大豆油與甲酸、濃硫酸在50℃-60℃下混合均勻，邊攪拌邊滴加質量濃度為30%-50%的雙氧水，反應后分層提純，用質量濃度5%?na2co3溶液洗滌油相至中性，用熱去離子水洗滌后加入無水硫酸鈉攪拌脫水，過濾后，得到改性大豆油；
9、s2、制備瀝青料；
10、s3、制備填充材料；
11、s4、將瀝青料與集料拌合、碾壓成型為具有連通孔隙的多孔生物質瀝青混合料；冷卻后將填充材料灌注到多孔生物質瀝青混合料中，凝固后得到半柔性路面。
12、優選的，所述s1中，甲酸用量為大豆油質量的8%-12%，濃硫酸的質量分數為95%-98%，濃硫酸用量為大豆油質量的0.2%-0.5%，雙氧水用量為大豆油質量的40%-60%，反應時間為3小時-5小時。
13、優選的，所述s2中，瀝青料的制備過程包括以下步驟：
14、s21、將基質瀝青預熱至流動狀態；
15、s22、在≤150℃下加入改性大豆油和一半的增塑劑進行混合；
16、s23、在140℃下加入抗氧化劑；
17、s24、將有機膨潤土與剩余的增塑劑預混成漿狀物，加入基質瀝青中，在160℃-170℃下以4000?rpm的高速剪切攪拌60分鐘，再以500?rpm-1000?rpm低速攪拌養護1小時-2小時，得到瀝青料。
18、優選的，所述s3中，填充材料的制備過程包括以下步驟：
19、s31、將硅酸鹽水泥、稻殼灰、粉煤灰、硅灰、木質素磺酸鈉、偶聯劑按照質量配比進行干混，得到均勻的干混料；
20、s32、按照水膠比0.48-0.5向攪拌機中加入水，然后向攪拌機中加入干混料，先以500?rpm-1000?rpm低速攪拌20?s-50?s，再以4000?rpm的高速攪拌1分鐘-3分鐘，得到填充材料。
21、優選的，所述生物質瀝青混合料的25℃下的針入度為60×0.1mm-80×0.1mm，軟化點≥75℃，135℃下的運動粘度為1.8-3.0，25℃下的彈性恢復率≥85%；
22、所述填充材料的初始流動度為10?s-14?s，30min流動度?≤18?s，3?h泌水率≤0.01%，7d抗壓強度≥15?mpa；
23、生物質瀝青混合料與填充材料的界面強度≥2.15?mpa，動穩定度?≥26000次/mm，-10℃低溫彎拉應變≥3200?με。
24、本發明所述的生物質低碳半柔性路面及其制備方法的優點和積極效果是：
25、1、本發明通過環氧化改性大豆油替代部分石油瀝青和超細稻殼灰替代部分水泥的雙重生物基/廢料利用策略，實現了材料層面的源頭減碳。經初步生命周期評估（lca），本發明路面體系較傳統半柔性路面碳排放降低約28.5%。同時，每公里路面可消納稻殼灰約12.6噸，有效促進了農業廢棄物的高值化利用。
26、2、本發明的環氧化改性大豆油引入了環氧基團，與有機膨潤土在高速剪切作用下形成穩定的網絡結構，顯著提升了生物基瀝青的高溫穩定性（軟化點≥78℃）和彈性恢復能力（25℃，≥95%），其抗永久變形能力優于或相當于傳統sbs改性瀝青。
27、3、超細稻殼灰具有極高的火山灰活性和微集料填充效應，與硅灰、粉煤灰復配，顯著優化了膠凝體系的顆粒級配，從而獲得高早期強度（7d抗壓強度≥35mpa）和極低的泌水率（3h泌水率≤0.01%），確保了灌漿的均勻性和密實性。
28、4、本發明采用的硅烷偶聯劑（kh-550），其分子一端可與灌漿材料中的水泥水化產物形成牢固的化學鍵，另一端則能與生物基瀝青中的有機長鏈發生糾纏或反應，從而在瀝青-水泥界面構筑牢固的“分子橋”，提高界面結合強度，界面粘結強度可達2.48?mpa以上，有效避免了層間脫粘風險。
29、5、本發明所述的半柔性路面不僅動穩定度高達26000次/mm以上，具備極強的抗車轍能力，其-10℃的低溫彎拉應變也超過3200?με，表明其兼具良好的低溫抗裂性。
30、下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
1.一種生物質低碳半柔性路面，其特征在于：包括體積百分比為72%-84%的生物質瀝青混合料和16%-28%的填充材料；生物質瀝青混合料的油石比為4%-5%；生物質瀝青混合料中瀝青料包括以下質量百分比的成分：基質瀝青74%-83%，改性大豆油8%-12%，有機膨潤土7%-10%，增塑劑1.5%-3.5%，抗氧化劑0.5%-1.5%；填充材料包括以下質量百分比的成分：硅酸鹽水泥58%-70%，稻殼灰15%-20%，粉煤灰8%-10%，硅灰5%-6%，木質素磺酸鈉1.5%-3.5%，偶聯劑0.5%-1.5%。
2.根據權利要求1所述的一種生物質低碳半柔性路面，其特征在于：所述改性大豆油為環氧化改性大豆油，環氧化改性大豆油的環氧值6%。
3.根據權利要求1所述的一種生物質低碳半柔性路面，其特征在于：所述增塑劑為鄰苯二甲酸二丁酯，抗氧化劑為2264，硅烷偶聯劑為kh-550。
4.根據權利要求1所述的一種生物質低碳半柔性路面，其特征在于：所述稻殼灰的比表面積不小于400m2/kg。
5.根據權利要求1所述的一種生物質低碳半柔性路面，其特征在于：所述填充材料的水膠比為0.48-0.5。
6.一種生物質低碳半柔性路面的制備方法，其特征在于，用于制備權利要求1-5任一項所述的生物質低碳半柔性路面，包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的一種生物質低碳半柔性路面的制備方法，其特征在于：所述s1中，甲酸用量為大豆油質量的8%-12%，濃硫酸的質量分數為95%-98%，濃硫酸用量為大豆油質量的0.2%-0.5%，雙氧水用量為大豆油質量的40%-60%，反應時間為3小時-5小時。
8.根據權利要求6所述的一種生物質低碳半柔性路面的制備方法，其特征在于，所述s2中，瀝青料的制備過程包括以下步驟：
9.根據權利要求6所述的一種生物質低碳半柔性路面的制備方法，其特征在于，所述s3中，填充材料的制備過程包括以下步驟：
10.根據權利要求6所述的一種生物質低碳半柔性路面的制備方法，其特征在于：所述生物質瀝青混合料的25℃下的針入度為60×0.1mm-80×0.1mm，軟化點≥75℃，135℃下的運動粘度為1.8-3.0，25℃下的彈性恢復率≥85%；