本發(fā)明屬于道路工程瀝青混合料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鎳渣瀝青混合料及其制備方法。
背景技術(shù)：
鎳渣是金屬鎳和鎳合金冶煉過程中產(chǎn)生的一種固體工業(yè)廢渣，主要成分為硅、鐵、鎂、鈣、鋁，并含有少量的銅、鎳、硫等元素，隨著我國不銹鋼產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)金屬鎳的需求越來越大，鎳渣的排放量也日益增多，工業(yè)上每生產(chǎn)一噸金屬鎳(采用閃速爐熔煉法生產(chǎn))將會(huì)產(chǎn)生6～16噸的鎳渣，如不很好地加以利用，不僅占用大量的土地，而且還會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因此有效地利用鎳渣既能帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益，又起到保護(hù)環(huán)境的雙重作用。
瀝青混合料是由礦料(粗集料、細(xì)集料、礦粉)與瀝青結(jié)合料拌和而成的混合料的總稱，工程上常用的礦石集料有碎石、礫石、機(jī)制砂、石屑、砂等。由于天然礦石集料開采時(shí)能耗高，產(chǎn)生的粉塵大，再加上對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境造成的破壞嚴(yán)重，因而其市場價(jià)格越來越高。
鎳渣是一種固體工業(yè)廢渣(粒狀)，該廢渣具有傳統(tǒng)礦石集料所具備的抗壓強(qiáng)度高、耐磨性好、收縮膨脹率低、吸水率低等特點(diǎn)，特別是耐磨性高于一般碎石、礫石和石英砂，因而用鎳渣代替?zhèn)鹘y(tǒng)礦石集料制備瀝青混合料，該瀝青混合料具有耐磨性能好、抗車轍性能好、穩(wěn)定性好、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，為鎳渣的資源化利用開辟新途徑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種鎳渣瀝青混合料，利用粒狀鎳渣在瀝青混合料中的應(yīng)用，取代傳統(tǒng)瀝青混合料中的礦石集料(如：碎石、礫石、機(jī)制砂、石屑、砂等)，既可提高瀝青混合料的性能，降低瀝青混合料的生產(chǎn)成本，又可緩解鎳渣堆積造成環(huán)境污染的壓力；本發(fā)明還公開了鎳渣瀝青混合料的制備方法，為鎳渣的資源化利用開辟新的途徑。
技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種鎳渣瀝青混合料，包括下述質(zhì)量百分比的成分：粒狀鎳渣92％～95％、石油瀝青4.0％～6.0％和礦粉1～2％。
所述的粒狀鎳渣為金屬鎳和鎳合金冶煉過程中排出的熔渣，經(jīng)過破碎和篩分即得要求粒徑。
所述的瀝青為90#或70#道路石油瀝青。
所述的礦粉為石灰?guī)r磨細(xì)得到的礦粉，其0.075mm方孔篩通過率≥75％，親水系數(shù)＜1。
所述的一種鎳渣瀝青混合料的制備方法，包括以下步驟：
1)將瀝青混合料拌和缸預(yù)先加熱到瀝青混合料拌和溫度(瀝青混合料拌和溫度：165℃)10℃以上；
2)將加熱到175℃～180℃的92～95份粒狀鎳渣到入拌和缸內(nèi)；
3)按加熱到160℃～165℃的4～6份瀝青到入所述拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min；
4)將加熱到175℃～180℃的1～2份礦粉填料加入拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min，得到混合料；
5)將步驟4)所得的混合料出缸，即得鎳渣瀝青混合料。
有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種鎳渣瀝青混合料，大量使用工業(yè)廢渣—鎳渣，制備的瀝青混合料，具有耐磨性能好、抗車轍性能好、水穩(wěn)定性好、生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，為瀝青混合料制備及鎳渣的資源化利用開辟了新的途徑，具備很好的實(shí)用性。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
一種鎳渣瀝青混合料，包括下述質(zhì)量百分比的成分：粒狀鎳渣92％～95％、石油瀝青4.0％～6.0％、礦粉1～2％。
其中，粒狀鎳渣，為金屬鎳和鎳合金冶煉過程中排出的熔渣，經(jīng)過破碎和篩分即得要求粒徑。瀝青為90#或70#道路石油瀝青。礦粉為石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石磨細(xì)得到的礦粉，其0.075mm方孔篩通過率≥75％，親水系數(shù)＜1。
一種鎳渣瀝青混合料的制備方法，包括以下步驟：
1)將瀝青混合料拌和缸預(yù)先加熱到瀝青混合料拌和溫度(瀝青混合料拌和溫度：165℃)10℃以上；
2)將加熱到175℃～180℃的92～95份粒狀鎳渣到入拌和缸內(nèi)；
3)按加熱到160℃～165℃的4～6份瀝青到入所述拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min；
4)將加熱到175℃～180℃的1～2份礦粉填料加入拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min，得到混合料；
5)將步驟4)所得的混合料出缸，即得鎳渣瀝青混合料。
另外，本發(fā)明的實(shí)施例中所使用的石油瀝青及礦粉其質(zhì)量要求均符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(jtgf40-2004)要求；實(shí)施例中的集料采用粒狀鎳渣，由各種粒徑的鎳渣經(jīng)過破碎、篩分、搭配，其合成的級(jí)配如表1所求，瀝青混凝土混合料級(jí)配采用密級(jí)配ac－13；為了進(jìn)一步說明實(shí)施例的效果，在對(duì)比例中的碎石采用與粒狀鎳渣相同的級(jí)配，其合成級(jí)配如表1所示。對(duì)比試?yán)皩?shí)施例中瀝青混合料的拌和、成型、穩(wěn)定度、流值、空隙率、飽和度、凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比及車轍動(dòng)穩(wěn)定度等試驗(yàn)和測試方法均采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(jtge20-2011)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。
表1粒狀鎳渣、碎石及礦粉篩分試驗(yàn)結(jié)果
實(shí)施例1
(1)將瀝青混合料拌和缸預(yù)先加熱到瀝青混合料拌和溫度(混合料拌和溫度：165℃)10℃以上；
(2)將加已熱到175℃～180℃的95份級(jí)配粒狀鎳渣到入拌和缸內(nèi)；
(3)按已加熱到160℃～165℃的4份瀝青到入所述拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min；
(4)將已加熱到175℃～180℃的1份礦分加入所述拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min；
(5)將步驟4所得的混合料出缸，即得鎳渣瀝青混合料。
所得鎳渣瀝青混合料的具體性能指標(biāo)如表2所示。
實(shí)施例2
(1)將瀝青混合料拌和缸預(yù)先加熱到瀝青混合料拌和溫度(混合料拌和溫度：165℃)10℃以上；
(2)將已加熱到175℃～180℃的94.2份級(jí)配粒狀鎳渣到入拌和缸內(nèi)；
(3)按已加熱到160℃～165℃的4.5份瀝青到入所述拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min；
(4)將已加熱到175℃～180℃的1.3份礦分加入所述拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min；
(5)將步驟4所得的混合料出缸，即得鎳渣瀝青混合料。
所得鎳渣瀝青混合料的具體性能指標(biāo)如表2所示。
實(shí)施例3
(1)將瀝青混合料拌和缸預(yù)先加熱到瀝青混合料拌和溫度(混合料拌和溫度：165℃)10℃以上；
(2)將已加熱到175℃～180℃的93.5份級(jí)配粒狀鎳渣到入拌和缸內(nèi)；
(3)按已加熱到160℃～165℃的5.0份瀝青到入所述拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min；
(4)將已加熱到175℃～180℃的1.5份礦分加入所述拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min；
(5)將步驟4所得的混合料出缸，即得鎳渣瀝青混合料。
所得鎳渣瀝青混合料的具體性能指標(biāo)如表2所示。
實(shí)施例4
(1)將瀝青混合料拌和缸預(yù)先加熱到瀝青混合料拌和溫度(混合料拌和溫度：165℃)10℃以上；
(2)將已加熱到175℃～180℃的92.8份級(jí)配粒狀鎳渣到入拌和缸內(nèi)；
(3)按已加熱到160℃～165℃的5.5份瀝青到入所述拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min；
(4)將已加熱到175℃～180℃的1.7份礦分加入所述拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min；
(5)將步驟4所得的混合料出缸，即得鎳渣瀝青混合料。
所得鎳渣瀝青混合料的具體性能指標(biāo)如表2所示。
實(shí)施例5
(1)將瀝青混合料拌和缸預(yù)先加熱到瀝青混合料拌和溫度(混合料拌和溫度：165℃)10℃以上；
(2)將已加熱到175℃～180℃的92.0份級(jí)配粒狀鎳渣到入拌和缸內(nèi)。
(3)按已加熱到160℃～165℃的6.0份瀝青到入所述拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min；
(4)將已加熱到175℃～180℃的2.0份礦分加入所述拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min；
(5)將步驟4所得的混合料出缸，即得鎳渣瀝青混合料。
所得鎳渣瀝青混合料的具體性能指標(biāo)如表2所示。
對(duì)比例1
(1)將瀝青混合料拌和缸預(yù)先加熱到瀝青混合料拌和溫度(混合料拌和溫度：165℃)10℃以上；
(2)將加已熱到175℃～180℃的95份級(jí)配碎石到入拌和缸內(nèi)；
(3)按已加熱到160℃～165℃的4份瀝青到入所述拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min；
(4)將已加熱到175℃～180℃的1份礦分加入所述拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min；
(5)將步驟4所得的混合料出缸，即得碎石瀝青混合料。
所得碎石瀝青混合料的具體性能指標(biāo)如表2所示。
對(duì)比例2
(1)將瀝青混合料拌和缸預(yù)先加熱到瀝青混合料拌和溫度(混合料拌和溫度：165℃)10℃以上；
(2)將已加熱到175℃～180℃的92.0份級(jí)配碎石到入拌和缸內(nèi)；
(3)按已加熱到160℃～165℃的6.0份瀝青到入所述拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min；
(4)將已加熱到175℃～180℃的2.0份礦分加入所述拌和缸內(nèi)進(jìn)行機(jī)械拌和，拌和時(shí)間為1.5min；
(5)將步驟4所得的混合料出缸，即得碎石瀝青混合料。
所得碎石瀝青混合料的具體性能指標(biāo)如表2所示。
表2實(shí)施例、對(duì)比例瀝青混合料性能及其密級(jí)配瀝青混凝土混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求
由表2實(shí)施例1～5可以看出，由粒狀鎳渣、瀝青及礦粉制備的鎳渣瀝青混合料其各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(jtgf40-2004)密級(jí)配瀝青混凝土混合料所規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。由實(shí)施例1與對(duì)比例1及實(shí)施例5與對(duì)比例2的比較可知，在相同的混合料配比情況下，由粒狀鎳渣制備的瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂抗拉強(qiáng)度、動(dòng)穩(wěn)定度等性能明顯高于由常規(guī)碎石制備的瀝青混合料。
結(jié)論：由粒狀鎳渣制備的瀝青混合料其各項(xiàng)性能完全達(dá)到《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(jtgf40-2004)所規(guī)定的密級(jí)配瀝青混凝土混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，由粒狀鎳渣制備的鎳渣瀝青混合料與普通瀝青混合料(即常規(guī)碎石制備的瀝青混合料)相比不僅具有水穩(wěn)定性好、抗凍融、高溫抗車轍性能，而且具有生產(chǎn)成本低，保護(hù)環(huán)境等效果。