本發(fā)明涉及道路建設(shè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐磨耐熱瀝青混凝土及其施工方法。

背景技術(shù)：

固化廢棄物，如煤矸石、水玻璃廢砂、銅泥、赤泥、廢棄塑料瓶等等，政府每年投入大量資金深埋、焚燒，深埋不但嚴(yán)重浪費(fèi)寶貴土地資源流失，而且大量堆積如山會(huì)產(chǎn)生一氧化碳，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生巨烈爆炸現(xiàn)象的發(fā)生。焚燒產(chǎn)生的硫化物進(jìn)入大氣會(huì)破壞臭氧，且產(chǎn)生的煙霧會(huì)造成霧霾等環(huán)境污染，因此將工業(yè)廢物利用起來具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值。

目前，很多固化廢棄物被應(yīng)用到道路用瀝青混凝土中。然而由于選材比例不當(dāng)，制備方法不當(dāng)?shù)纫蛩?，?dǎo)致使用添加了固化廢棄物的瀝青混凝土所鋪設(shè)的路面耐磨性差、耐熱性差、耐老化性能差、耐候性差、容易疲勞開裂和抗車轍性能差。且由于技術(shù)手段不成熟，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高和集料飛散等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種耐磨耐熱瀝青混凝土及其施工方法，不僅運(yùn)用了多種固化廢棄物，節(jié)能環(huán)保，而且鋪設(shè)好的路面耐磨性好、耐熱性好、耐老化性能好、耐候性好、不容易疲勞開裂且抗車轍性能好，瀝青混凝土的生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)過程中集料不易飛散。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種耐磨耐熱瀝青混凝土，所述瀝青混凝土按照重量份數(shù)是由以下原料制成：65-69份骨料、6-8份瀝青、4-6份瀝青改性劑、7-9份耐磨劑、4-6份高爐礦渣粉、1-2份赤泥、3-7份耐熱添加料、0.5-0.9份穩(wěn)定劑以及0.5-0.9份助劑，其中，所述骨料按照重量份數(shù)是由1-3份銅泥、3-5份鑄造廢砂、8-12份煤矸石碎塊以及0.5-0.9份質(zhì)量濃度為0.5mol/L的氫氧化鈉溶液反應(yīng)制成，所述瀝青改性劑按照重量份數(shù)是由10-20份廢棄聚氯乙烯塑料瓶經(jīng)熔融后與1-5份介質(zhì)粉混合加熱，再經(jīng)快速冷卻和粉碎后生成的復(fù)合粉體制成，所述介質(zhì)粉是由漿狀廢棄硅藻土經(jīng)烘干、粉碎后與漿狀廢棄硅藻土重量2倍的氫氧化鈉固體及漿狀廢棄硅藻土重量1/10的二水硫酸鈣混合并加熱制成。

所述耐磨劑由重量比為1-2：3-4：3-4：2-3.5：2-3.5的碳化硅、丁晴橡膠、乙丙橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯醚橡膠組成。

所述耐熱添加料由重量比為1-2：3-3.5：2-4的硬脂酸鋇、阻燃纖維、聚酰亞胺纖維組成。

所述穩(wěn)定劑為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或苯乙烯-異二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

所述助劑為錫偶聯(lián)劑、木質(zhì)素偶聯(lián)劑或鈦酸酯偶聯(lián)劑其中一種。

所述煤矸石碎塊的粒徑為4-16mm，所述鑄造廢砂的粒徑為2-3mm，所述銅泥的粒徑為0.074-1 mm，所述赤泥的粒徑為0.074-1 mm，所述礦粉的粒徑不超過0.073mm。

所述一種耐磨耐熱瀝青混凝土的施工方法，包括以下步驟：

步驟一、按照上述的重量份數(shù)稱量選取銅泥、鑄造廢砂、煤矸石碎塊、氫氧化鈉溶液、瀝青、廢棄聚氯乙烯塑料瓶、漿狀廢棄硅藻土、氫氧化鈉固體、二水硫酸鈣、耐磨劑、高爐礦渣粉、赤泥、耐熱添加料、穩(wěn)定劑以及助劑，作為原料備用；

步驟二、從備用原料中取鑄造廢砂、氫氧化鈉溶液、煤矸石碎塊和銅泥，向鑄造廢砂中加入氫氧化鈉溶液攪拌10min，然后依次向其中加入煤矸石碎塊和銅泥，攪拌30min后制成骨料，備用；

步驟三、從備用原料中取漿狀廢棄硅藻土、氫氧化鈉固體和二水硫酸鈣，將漿狀廢棄硅藻土烘干至重量不變，再向其中加入氫氧化鈉固體和二水硫酸鈣混合攪拌均勻，并加熱至820-840℃，保持該溫度4.5h后制成介質(zhì)粉，備用；

步驟四、從備用原料中取廢棄聚氯乙烯塑料瓶，將廢棄聚氯乙烯塑料瓶破碎后預(yù)熱至175-180℃，再加入步驟三中制得的介質(zhì)粉并升溫至185-195℃，保持該溫度攪拌20min后將混合物置于降溫速率為240℃/min的條件下快速冷卻至-20℃，從而形成固化體，再將固化體粉碎成粒度為0.4mm的粉末，即制成瀝青改性劑，備用；

步驟五、從備用原料中取瀝青，將瀝青預(yù)熱至90-120℃，然后向其中加入赤泥和制得的瀝青改性劑并攪拌25min，再升溫至156-160℃，制成高粘度改性瀝青，備用；

步驟六、將步驟二中制得的骨料預(yù)熱至166-170℃，然后將步驟四中制得的高粘度改性瀝青加入其中，攪拌5min后，再將備用原料中剩余的耐磨劑、高爐礦渣粉、耐熱添加料、穩(wěn)定劑和助劑、加入其中，繼續(xù)攪拌15min，制成耐磨耐熱瀝青混凝土；

步驟七、將制得的耐磨耐熱瀝青混凝土鋪設(shè)于路基之上，壓實(shí)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

為煤矸石、鑄造廢砂、銅泥、赤泥和廢棄聚乙烯塑料瓶找到大規(guī)模應(yīng)用的方向，變廢為寶，減少固化廢棄物對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)土地的占用，使資源得到進(jìn)一步利用，節(jié)能環(huán)保。

本發(fā)明取煤矸石碎塊、鑄造廢砂和銅泥作為制備集料的主要原料，通過向鑄造廢砂中加入氫氧化鈉溶液，使得鑄造廢砂中含有的大量硅酸鈉溶于氫氧化鈉溶液中，形成的水玻璃對(duì)煤矸石碎塊起到激活作用，使煤矸石碎塊需要預(yù)熱的溫度降低，進(jìn)而降低了集料需要預(yù)熱的溫度，節(jié)省成本。鑄造廢砂帶入了碳酸鈉和碳酸氫鈉，這兩種物質(zhì)在遇水后對(duì)銅泥起到激發(fā)作用，增強(qiáng)銅泥的凝膠能力，且氫氧化鈉對(duì)銅泥進(jìn)行包覆，使銅泥顆粒表面平整光滑，可以填充更多孔隙，使集料與改性的瀝青更加完善的結(jié)合。從而使銅泥與煤矸石碎塊及鑄造廢砂之間形成嵌擠形態(tài)，提高了集料顆粒間的內(nèi)摩擦阻力和鎖結(jié)力，進(jìn)而提高了集料的性能和使用范圍。

本發(fā)明利用廢棄聚氯乙烯塑料瓶和介質(zhì)粉制成的瀝青改性劑對(duì)瀝青進(jìn)行改性，從而生成耐高溫、高強(qiáng)度的高粘度改性瀝青，改性后的瀝青與礦粉形成的膠結(jié)料的粘結(jié)力大大提高，提高了對(duì)集料的附著能力，使得改性后的瀝青與本發(fā)明制成的集料能更緊密的結(jié)合，提高了瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度和抗車轍性，使之不易開裂，提高其使用壽命。將廢棄聚氯乙烯塑料瓶熔融后加入介質(zhì)粉并經(jīng)快速冷卻后固化，使得生成的固化體韌性大大降低，機(jī)械強(qiáng)度急劇下降，非常容易粉碎，且粉碎后的粉末粉質(zhì)細(xì)膩，能快速在瀝青中分散。對(duì)瀝青進(jìn)行改性的過程中向?yàn)r青里加入了赤泥，赤泥促使瀝青改性劑在瀝青中分布更均勻，促進(jìn)了瀝青與廢棄塑料瓶粉的混合。

耐磨劑具有交聯(lián)作用，耐磨劑與集料和改性后的瀝青緊密結(jié)合，使瀝青混凝土具有足夠的抗拉強(qiáng)度，能夠抵抗施加的拉應(yīng)力。增強(qiáng)瀝青混合料路面的耐磨性、耐老化性、抗車轍性，使之不易開裂，提高其使用壽命。加入的助劑與耐磨劑相互作用，加強(qiáng)了耐磨劑的性能，從而提高了瀝青混凝土的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和耐磨性，使瀝青混凝土路面耐磨性更強(qiáng)。穩(wěn)定劑為側(cè)鏈長鍵結(jié)構(gòu)，分布于瀝青混凝土中形成一定的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到了良好耐候性和耐拉性，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。耐熱添加料不僅對(duì)集料飛散問題進(jìn)行了有效抑制，并且不會(huì)填堵骨架空間而導(dǎo)致空隙率減小，在不影響瀝青混合料強(qiáng)度的同時(shí)使其耐高溫性能增強(qiáng)，且使得瀝青混合料路面具有阻燃防火性能。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下實(shí)施例。實(shí)施本發(fā)明的過程、條件、試劑等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)，本發(fā)明沒有特別限制內(nèi)容。

實(shí)施例1

一種耐磨耐熱瀝青混凝土，所述瀝青混凝土按照重量份數(shù)是由以下原料制成：65份骨料、6份瀝青、4份瀝青改性劑、7份耐磨劑、4份高爐礦渣粉、1份赤泥、3份耐熱添加料、0.5份穩(wěn)定劑以及0.5份助劑，其中，所述骨料按照重量份數(shù)是由1份銅泥、3份鑄造廢砂、8份煤矸石碎塊以及0.5份質(zhì)量濃度為0.5mol/L的氫氧化鈉溶液反應(yīng)制成，所述瀝青改性劑按照重量份數(shù)是由10份廢棄聚氯乙烯塑料瓶經(jīng)熔融后與1份介質(zhì)粉混合加熱，再經(jīng)快速冷卻和粉碎后生成的復(fù)合粉體制成，所述介質(zhì)粉是由漿狀廢棄硅藻土經(jīng)烘干、粉碎后與漿狀廢棄硅藻土重量2倍的氫氧化鈉固體及漿狀廢棄硅藻土重量1/10的二水硫酸鈣混合并加熱制成。

所述耐磨劑由重量比為1：3：3：3.5：3.5的碳化硅、丁晴橡膠、乙丙橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯醚橡膠組成。

所述耐熱添加料由重量比為1：3：2的硬脂酸鋇、阻燃纖維、聚酰亞胺纖維組成。

所述穩(wěn)定劑為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

所述助劑為錫偶聯(lián)劑。

所述煤矸石碎塊的粒徑為4mm，所述鑄造廢砂的粒徑為2mm，所述銅泥的粒徑為0.074mm，所述赤泥的粒徑為0.074 mm，所述礦粉的粒徑為0.073mm。

所述一種耐磨耐熱瀝青混凝土的施工方法，包括以下步驟：

步驟一、按照上述的重量份數(shù)稱量選取銅泥、鑄造廢砂、煤矸石碎塊、氫氧化鈉溶液、瀝青、廢棄聚氯乙烯塑料瓶、漿狀廢棄硅藻土、氫氧化鈉固體、二水硫酸鈣、耐磨劑、高爐礦渣粉、赤泥、耐熱添加料、穩(wěn)定劑以及助劑，作為原料備用；

步驟二、從備用原料中取鑄造廢砂、氫氧化鈉溶液、煤矸石碎塊和銅泥，向鑄造廢砂中加入氫氧化鈉溶液攪拌10min，然后依次向其中加入煤矸石碎塊和銅泥，攪拌30min后制成骨料，備用；

步驟三、從備用原料中取漿狀廢棄硅藻土、氫氧化鈉固體和二水硫酸鈣，將漿狀廢棄硅藻土烘干至重量不變，再向其中加入氫氧化鈉固體和二水硫酸鈣混合攪拌均勻，并加熱至820℃，保持該溫度4.5h后制成介質(zhì)粉，備用；

步驟四、從備用原料中取廢棄聚氯乙烯塑料瓶，將廢棄聚氯乙烯塑料瓶破碎后預(yù)熱至175℃，再加入步驟三中制得的介質(zhì)粉并升溫至185℃，保持該溫度攪拌20min后將混合物置于降溫速率為240℃/min的條件下快速冷卻至-20℃，從而形成固化體，再將固化體粉碎成粒度為0.4mm的粉末，即制成瀝青改性劑，備用；

步驟五、從備用原料中取瀝青，將瀝青預(yù)熱至90℃，然后向其中加入赤泥和制得的瀝青改性劑并攪拌25min，再升溫至156℃，制成高粘度改性瀝青，備用；

步驟六、將步驟二中制得的骨料預(yù)熱至166℃，然后將步驟四中制得的高粘度改性瀝青加入其中，攪拌5min后，再將備用原料中剩余的耐磨劑、高爐礦渣粉、耐熱添加料、穩(wěn)定劑和助劑、加入其中，繼續(xù)攪拌15min，制成耐磨耐熱瀝青混凝土；

步驟七、將制得的耐磨耐熱瀝青混凝土鋪設(shè)于路基之上，壓實(shí)。

實(shí)施例2

一種耐磨耐熱瀝青混凝土，所述瀝青混凝土按照重量份數(shù)是由以下原料制成：67份骨料、7份瀝青、5份瀝青改性劑、8份耐磨劑、5份高爐礦渣粉、1.5份赤泥、5份耐熱添加料、0.7份穩(wěn)定劑以及0.7份助劑，其中，所述骨料按照重量份數(shù)是由2份銅泥、4份鑄造廢砂、10份煤矸石碎塊以及0.7份質(zhì)量濃度為0.5mol/L的氫氧化鈉溶液反應(yīng)制成，所述瀝青改性劑按照重量份數(shù)是由15份廢棄聚氯乙烯塑料瓶經(jīng)熔融后與3份介質(zhì)粉混合加熱，再經(jīng)快速冷卻和粉碎后生成的復(fù)合粉體制成，所述介質(zhì)粉是由漿狀廢棄硅藻土經(jīng)烘干、粉碎后與漿狀廢棄硅藻土重量2倍的氫氧化鈉固體及漿狀廢棄硅藻土重量1/10的二水硫酸鈣混合并加熱制成。

所述耐磨劑由重量比為1：3.5：3.5：3：3的碳化硅、丁晴橡膠、乙丙橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯醚橡膠組成。

所述耐熱添加料由重量比為1.5：3.3：3的硬脂酸鋇、阻燃纖維、聚酰亞胺纖維組成。

所述穩(wěn)定劑為苯乙烯-異二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

所述助劑為木質(zhì)素偶聯(lián)劑。

所述煤矸石碎塊的粒徑為10mm，所述鑄造廢砂的粒徑為2mm，所述銅泥的粒徑為0.9 mm，赤泥的粒徑為0.9 mm，所述礦粉的粒徑為0.072mm。

所述一種耐磨耐熱瀝青混凝土的施工方法，包括以下步驟：

步驟一、按照上述的重量份數(shù)稱量選取銅泥、鑄造廢砂、煤矸石碎塊、氫氧化鈉溶液、瀝青、廢棄聚氯乙烯塑料瓶、漿狀廢棄硅藻土、氫氧化鈉固體、二水硫酸鈣、耐磨劑、高爐礦渣粉、赤泥、耐熱添加料、穩(wěn)定劑以及助劑，作為原料備用；

步驟二、從備用原料中取鑄造廢砂、氫氧化鈉溶液、煤矸石碎塊和銅泥，向鑄造廢砂中加入氫氧化鈉溶液攪拌10min，然后依次向其中加入煤矸石碎塊和銅泥，攪拌30min后制成骨料，備用；

步驟三、從備用原料中取漿狀廢棄硅藻土、氫氧化鈉固體和二水硫酸鈣，將漿狀廢棄硅藻土烘干至重量不變，再向其中加入氫氧化鈉固體和二水硫酸鈣混合攪拌均勻，并加熱至830℃，保持該溫度4.5h后制成介質(zhì)粉，備用；

步驟四、從備用原料中取廢棄聚氯乙烯塑料瓶，將廢棄聚氯乙烯塑料瓶破碎后預(yù)熱至177℃，再加入步驟三中制得的介質(zhì)粉并升溫至190℃，保持該溫度攪拌20min后將混合物置于降溫速率為240℃/min的條件下快速冷卻至-20℃，從而形成固化體，再將固化體粉碎成粒度為0.4mm的粉末，即制成瀝青改性劑，備用；

步驟五、從備用原料中取瀝青，將瀝青預(yù)熱至105℃，然后向其中加入赤泥和制得的瀝青改性劑并攪拌25min，再升溫至158℃，制成高粘度改性瀝青，備用；

步驟六、將步驟二中制得的骨料預(yù)熱至168℃，然后將步驟四中制得的高粘度改性瀝青加入其中，攪拌5min后，再將備用原料中剩余的耐磨劑、高爐礦渣粉、耐熱添加料、穩(wěn)定劑和助劑、加入其中，繼續(xù)攪拌15min，制成耐磨耐熱瀝青混凝土；

步驟七、將制得的耐磨耐熱瀝青混凝土鋪設(shè)于路基之上，壓實(shí)。

實(shí)施例3

一種耐磨耐熱瀝青混凝土，所述瀝青混凝土按照重量份數(shù)是由以下原料制成：69份骨料、8份瀝青、6份瀝青改性劑、9份耐磨劑、6份高爐礦渣粉、2份赤泥、7份耐熱添加料、0.9份穩(wěn)定劑以及0.9份助劑，其中，所述骨料按照重量份數(shù)是由3份銅泥、5份鑄造廢砂、12份煤矸石碎塊以及0.9份質(zhì)量濃度為0.5mol/L的氫氧化鈉溶液反應(yīng)制成，所述瀝青改性劑按照重量份數(shù)是由20份廢棄聚氯乙烯塑料瓶經(jīng)熔融后與5份介質(zhì)粉混合加熱，再經(jīng)快速冷卻和粉碎后生成的復(fù)合粉體制成，所述介質(zhì)粉是由漿狀廢棄硅藻土經(jīng)烘干、粉碎后與漿狀廢棄硅藻土重量2倍的氫氧化鈉固體及漿狀廢棄硅藻土重量1/10的二水硫酸鈣混合并加熱制成。

所述耐磨劑由重量比為2：4：4：3.5：3.5的碳化硅、丁晴橡膠、乙丙橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯醚橡膠組成。

所述耐熱添加料由重量比為2：3.5：4的硬脂酸鋇、阻燃纖維、聚酰亞胺纖維組成。

所述穩(wěn)定劑為苯乙烯-異二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

所述助劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑。

所述煤矸石碎塊的粒徑為16mm，所述鑄造廢砂的粒徑為3mm，所述銅泥的粒徑為1 mm，赤泥的粒徑為1 mm，所述礦粉的粒徑為0.071mm。

所述一種耐磨耐熱瀝青混凝土的施工方法，包括以下步驟：

步驟一、按照上述的重量份數(shù)稱量選取銅泥、鑄造廢砂、煤矸石碎塊、氫氧化鈉溶液、瀝青、廢棄聚氯乙烯塑料瓶、漿狀廢棄硅藻土、氫氧化鈉固體、二水硫酸鈣、耐磨劑、高爐礦渣粉、赤泥、耐熱添加料、穩(wěn)定劑以及助劑，作為原料備用；

步驟二、從備用原料中取鑄造廢砂、氫氧化鈉溶液、煤矸石碎塊和銅泥，向鑄造廢砂中加入氫氧化鈉溶液攪拌10min，然后依次向其中加入煤矸石碎塊和銅泥，攪拌30min后制成骨料，備用；

步驟三、從備用原料中取漿狀廢棄硅藻土、氫氧化鈉固體和二水硫酸鈣，將漿狀廢棄硅藻土烘干至重量不變，再向其中加入氫氧化鈉固體和二水硫酸鈣混合攪拌均勻，并加熱至840℃，保持該溫度4.5h后制成介質(zhì)粉，備用；

步驟四、從備用原料中取廢棄聚氯乙烯塑料瓶，將廢棄聚氯乙烯塑料瓶破碎后預(yù)熱至180℃，再加入步驟三中制得的介質(zhì)粉并升溫至195℃，保持該溫度攪拌20min后將混合物置于降溫速率為240℃/min的條件下快速冷卻至-20℃，從而形成固化體，再將固化體粉碎成粒度為0.4mm的粉末，即制成瀝青改性劑，備用；

步驟五、從備用原料中取瀝青，將瀝青預(yù)熱至120℃，然后向其中加入赤泥和制得的瀝青改性劑并攪拌25min，再升溫至160℃，制成高粘度改性瀝青，備用；

步驟六、將步驟二中制得的骨料預(yù)熱至170℃，然后將步驟四中制得的高粘度改性瀝青加入其中，攪拌5min后，再將備用原料中剩余的耐磨劑、高爐礦渣粉、耐熱添加料、穩(wěn)定劑和助劑、加入其中，繼續(xù)攪拌15min，制成耐磨耐熱瀝青混凝土；

步驟七、將制得的耐磨耐熱瀝青混凝土鋪設(shè)于路基之上，壓實(shí)。