一種路面抗滑磨耗層用集料及制備方法
【專利摘要】一種路面抗滑磨耗層用集料及制備方法，按質(zhì)量百分比計(jì)，將70％?98％鋁礬土礦料和2％?30％還原物質(zhì)混合均勻，加熱到1000℃?2050℃，保溫30?180min后，將液態(tài)及粒徑小于3mm物質(zhì)去除掉，冷卻到室溫，得到路面抗滑磨耗層用集料；其中，還原物質(zhì)為無(wú)煙煤、焦炭、單質(zhì)鋁中的一種或多種任意比例的混合物。本發(fā)明可以用低Al2O3含量的鋁礬土進(jìn)行制備高硬度、耐磨損和抗滑性能優(yōu)良的集料，且制備的集料中Al2O3含量≥75％。本發(fā)明路面抗滑磨耗層集料的制備方法簡(jiǎn)單，容易控制。該發(fā)明也可用于耐火材料和研磨材料的制備領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】
一種路面抗滑磨耗層用集料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于路面面層新建、養(yǎng)護(hù)和維修領(lǐng)域，具體涉及一種路面抗滑磨耗層用集 料及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 道路行駛安全問題已被社會(huì)各界廣為關(guān)注，增強(qiáng)路面抗滑性能是降低交通事故發(fā) 生率，提高行車安全的有效方法之一。在某些特殊路段，如隧道、道路交叉口、橋面、長(zhǎng)大縱 坡、彎道和匝道等路面，道路抗滑性能更為重要。環(huán)氧薄層抗滑磨耗層可以有效改善道路的 抗滑性能，對(duì)環(huán)氧薄層抗滑磨耗層已經(jīng)開展了大量研究，研究結(jié)果表明環(huán)氧薄層抗滑磨耗 層用集料是影響其耐久性的主要問題之一。環(huán)氧薄層抗滑磨耗層用集料需具有較好的硬 度、耐磨性和抗滑性。在已有的研究中采用石灰?guī)r、花崗巖、玄武巖和陶粒作為環(huán)氧薄層抗 滑磨耗層用集料，集料磨損較大，路面因集料的磨損抗滑性能衰減較快，甚至有些工程應(yīng)用 不到一年，路面抗滑性能衰減到應(yīng)用環(huán)氧薄層抗滑磨耗層前的舊路面狀況。因此，選擇或制 備一種具有優(yōu)良耐磨性、抗滑性和硬度的集料是環(huán)氧薄層抗滑磨耗層應(yīng)用的關(guān)鍵。
[0003] 高鋁含量的鋁礬土經(jīng)過煅燒后可以制備一種具有抗破碎能力強(qiáng)、抗磨損、抗腐蝕 和較高硬度的材料，可以作為水泥的磨料。但是，生產(chǎn)具有較好硬度、抗磨性和抗滑性能的 熟鋁礬土對(duì)原材料中氧化鋁含量要求較高，使低氧化鋁含量的鋁礬土礦物得不到有效利 用。這不僅浪費(fèi)了優(yōu)質(zhì)鋁礦資源，而且不利于其作為抗滑磨耗集料的廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的在于提出一種路面抗滑磨耗層用集料及 制備方法，該路面防滑磨耗層用集料具有抗破碎能力強(qiáng)、抗磨損、抗滑、抗腐蝕和較高硬度 等優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] -種路面抗滑磨耗層用集料，按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，由鋁礬土礦70%_98%以及還原 物質(zhì)2%_30%制得，其中，還原物質(zhì)為無(wú)煙煤、焦炭、單質(zhì)鋁中的一種或多種任意比例的混 合物。
[0007] 所述鋁礬土礦中Al2〇3的質(zhì)量含量2 40%。
[0008] 所述錯(cuò)研! 土礦中AI2O3的粒徑為3_30mm。
[0009] 該路面抗滑磨耗層用集料按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，Al2〇3 2 75%，F(xiàn)e203 < 8%，Si02 < 15%，Ti〇2 < 5%，含水量不大于2%。
[0010] -種路面抗滑磨耗層用集料的制備方法，按質(zhì)量百分比計(jì)，將70%-98%鋁礬土礦 料和2 %-30 %還原物質(zhì)混合均勻，加熱到1000°C_2050°C，保溫30-180min后，將液態(tài)及粒徑 小于3mm物質(zhì)去除掉，冷卻到室溫，得到路面抗滑磨耗層用集料;其中，還原物質(zhì)為無(wú)煙煤、 焦炭、單質(zhì)鋁中的一種或多種任意比例的混合物。
[0011] 所述鋁礬土礦中AI2O3的質(zhì)量含量2 40%，Al2〇3的粒徑為3-30mm。
[0012]加熱是在煅燒爐或熔煉爐中。
[0013]若是加熱溫度高于1800°c時(shí)，先冷卻到1800 °C，然后將液態(tài)及粒徑小于3mm物質(zhì)去 除掉，再自然冷卻至室溫。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0015] 由于鋁礬土礦含有412〇3』62〇3、1102、3丨02和水41 2〇3含量的增加可以有效改善集 料的硬度、抗磨性和抗滑性能，所以本發(fā)明通過煅燒除去鋁礬土礦物的水分和有機(jī)雜質(zhì)，提 高鋁礬土的致密度，從而增加鋁礬土中Al2〇3含量，進(jìn)而改善其物理性能和化學(xué)性能。在高溫 條件下，利用還原物質(zhì)將錯(cuò)鞏土礦中？62〇3、!1〇2、3；[02和部分41203還原為單質(zhì)，還原的單質(zhì) 鋁或添加的鋁可以與Fe203、Ti02、Si02氧化物產(chǎn)生鋁熱反應(yīng)，使單質(zhì)鋁被氧化為Al 203。還原 的單質(zhì)Fe、Ti和Si熔點(diǎn)低，在熔煉過程中沉降在礦料的底部，方便進(jìn)行分離，分離后礦料中 ai203含量可以明顯增加。此制備方法不但可以利用高鋁含量的鋁礬土制備抗滑磨耗層集 料，也可以利用低含量的鋁礬土制備抗滑磨耗層集料。
[0016] 本發(fā)明由鋁礬土與還原劑通過一定的煅燒和熔煉方法制備的路面抗滑耐磨層用 集料，可用于路面抗滑磨耗層用集料，也可用于瀝青混凝土和水泥混凝土中提高其耐磨性、 抗滑性和抗腐蝕性能。該集料不僅提供優(yōu)秀的宏觀紋理構(gòu)造，還可以提供優(yōu)秀的微觀紋理 構(gòu)造，確保長(zhǎng)期抗滑能力。本發(fā)明可以用低Al2〇3含量的鋁礬土進(jìn)行制備高硬度、耐磨損和抗 滑性能優(yōu)良的集料，且制備的集料中Al2〇3含量2 75%。本發(fā)明路面抗滑磨耗層集料的制備 方法簡(jiǎn)單，容易控制。該發(fā)明也可用于耐火材料和研磨材料的制備領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā) 明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0018] 本發(fā)明中的Al2〇3的粒徑均為3-30mm。
[0019] 實(shí)施例1:
[0020] 一種路面抗滑磨耗層用集料的制備方法，按質(zhì)量百分比計(jì)，將95%的鋁礬土礦(含 質(zhì)量百分含量為75%的Al2〇3)和5%的無(wú)煙煤預(yù)混均勻放入煅燒爐中，加熱到1600°C，保溫 30min，將底部粒徑小于3mm物質(zhì)去掉，自然冷卻到室溫后用顎式破碎機(jī)破碎和篩分，將不同 粒徑范圍的集料進(jìn)行分離，得到路面抗滑磨耗層用集料，性能指標(biāo)見見表1。
[0021] 實(shí)施例2:
[0022] 一種路面抗滑磨耗層用集料的制備方法，按質(zhì)量百分比計(jì)，將75%的鋁礬土礦(含 質(zhì)量百分含量為80 %的Al2〇3)和25 %的焦炭預(yù)混均勻放入煅燒爐中，加熱到1700 °C，保溫 45min，將底部粒徑小于3mm物質(zhì)去掉，自然冷卻到室溫后用顎式破碎機(jī)破碎和篩分，得到路 面抗滑磨耗層用集料，性能指標(biāo)見見表1。
[0023] 實(shí)施例3:
[0024] 一種路面抗滑磨耗層用集料的制備方法，按質(zhì)量百分比計(jì)，將70%的鋁礬土礦(含 質(zhì)量百分含量為75%的Al2〇3)和30%的無(wú)煙煤和焦炭預(yù)(無(wú)煙煤和焦炭預(yù)的質(zhì)量比為1:1) 混均勻放入煅燒爐中，加熱到1700°C，保溫45min，將底部粒徑小于3mm物質(zhì)去掉，自然冷卻 到室溫后用顎式破碎機(jī)破碎和篩分，得到路面抗滑磨耗層用集料，性能指標(biāo)見見表1。
[0025] 實(shí)施例4:
[0026] 一種路面抗滑磨耗層用集料的制備方法，按質(zhì)量百分比計(jì)，80%的鋁礬土礦(含質(zhì) 量百分含量為60%的Al2〇3)和20%的無(wú)煙煤和焦炭(無(wú)煙煤和焦炭的質(zhì)量比為1:1)預(yù)混均 勻放入煅燒爐中，加熱到1900°C，保溫80min，降溫到1800°C，將底部粒徑小于3mm物質(zhì)去掉， 冷卻到室溫后用顎式破碎機(jī)破碎和篩分，得到路面抗滑磨耗層用集料，性能指標(biāo)見見表1。 [0027] 實(shí)施例5:
[0028] 一種路面抗滑磨耗層用集料的制備方法，按質(zhì)量百分比計(jì)，將85%的鋁礬土礦(含 質(zhì)量百分含量為50%的Al2〇3)和15%的無(wú)煙煤、焦炭和鋁(無(wú)煙煤、焦炭和鋁質(zhì)量比為2:1: 1)預(yù)混均勻放入煅燒爐中，加熱到2000°C，保溫135min，降溫到1800°C，將底部液體和粒徑 小于3mm物質(zhì)去掉，自然冷卻到室溫后用顎式破碎機(jī)破碎和篩分，得到路面抗滑磨耗層用集 料，性能指標(biāo)見見表1。
[0029] 實(shí)施例6:
[0030] 一種路面抗滑磨耗層用集料的制備方法，按質(zhì)量百分比計(jì)，將80%的鋁礬土礦(含 質(zhì)量百分含量為40%的Al2〇3)和20%的無(wú)煙煤、焦炭和鋁(無(wú)煙煤、焦炭和鋁質(zhì)量比為4:2: 3)預(yù)混均勻放入煅燒爐中，加熱到2050°C，保溫175min，降溫到1800°C，將底部液體和粒徑 小于3mm物質(zhì)去掉，自然冷卻到室溫后用顎式破碎機(jī)破碎和篩分，得到路面抗滑磨耗層用集 料，性能指標(biāo)見見表1。
[0031] 表1路面抗滑磨耗層用集料的性能
[0032]
[0033]從表1可以看出，摩爾硬度高達(dá)9.6,堅(jiān)固性高達(dá)4.5%，洛杉磯磨耗損失高達(dá) 8.9%〇
[0034] 實(shí)施例7:
[0035] 一種路面抗滑磨耗層用集料的制備方法，按質(zhì)量百分比計(jì)，將98%的鋁礬土礦(含 質(zhì)量百分含量為4 0 %的A12 0 3 )和2 %的鋁預(yù)混均勻放入熔煉爐中，加熱到10 0 0 °C，保溫 180min，將底部粒徑小于3mm物質(zhì)去掉，自然冷卻到室溫后用顎式破碎機(jī)破碎和篩分，得到 路面抗滑磨耗層用集料。
[0036]本發(fā)明制得的路面抗滑磨耗層用集料按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，Al2〇3 2 75%，F(xiàn)e203 < 8%，Si02 < 15%，Ti02 < 5%，含水量不大于2%。
[0037]本發(fā)明將含鋁礬土礦物與還原物質(zhì)一起進(jìn)行煅燒和熔煉，將礦物中的水分和有機(jī) 雜質(zhì)去除掉，通過還原反應(yīng)和鋁熱反應(yīng)降低礦物中Fe2〇3、Si02和Ti0 2的含量。經(jīng)過破碎制備 得到路面抗滑磨耗層用集料。該集料具有抗破碎能力強(qiáng)、抗磨損、抗氧化、抗腐蝕和較高硬 度?？捎糜诼访婵够ズ膶佑眉希部捎糜跒r青混凝土和水泥混凝土中提高其耐磨性、抗 滑性和抗腐蝕性能。該集料不僅提供優(yōu)秀的宏觀紋理構(gòu)造，還可以提供優(yōu)秀的微觀紋理構(gòu) 造，確保長(zhǎng)期抗滑能力。本發(fā)明可以用低Al2〇3含量的鋁礬土進(jìn)行制備高硬度、耐磨損和抗滑 性能優(yōu)良的集料，且制備的集料中Al2〇3含量2 75%。本發(fā)明路面抗滑磨耗層集料的制備方 法簡(jiǎn)單，容易控制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種路面抗滑磨耗層用集料，其特征在于：按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，由鋁礬土礦70%-98%以及還原物質(zhì)2%-30%制得，其中，還原物質(zhì)為無(wú)煙煤、焦炭、單質(zhì)鋁中的一種或多種 任意比例的混合物。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種路面抗滑磨耗層用集料，其特征在于：所述鋁礬土礦中 △12〇3的質(zhì)量含量2 40%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種路面抗滑磨耗層用集料，其特征在于：所述鋁礬土礦中 Ah〇3的粒徑為3-30mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種路面抗滑磨耗層用集料，其特征在于:該路面抗滑磨耗層 用集料按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，Al2〇3 2 75%，F(xiàn)e2〇3 < 8%，Si02 < 15%，Ti02 < 5%，含水量不大于 2%〇5. -種路面抗滑磨耗層用集料的制備方法，其特征在于：按質(zhì)量百分比計(jì)，將70%-98%鋁礬土礦料和2%-30%還原物質(zhì)混合均勻，加熱到1000°C-2050°C，保溫30-180min后， 將液態(tài)及粒徑小于3mm物質(zhì)去除掉，冷卻到室溫，得到路面抗滑磨耗層用集料;其中，還原物 質(zhì)為無(wú)煙煤、焦炭、單質(zhì)鋁中的一種或多種任意比例的混合物。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種路面抗滑磨耗層用集料的制備方法，其特征在于:所述鋁 礬土礦中Al2〇3的質(zhì)量含量2 40%，Al2〇3的粒徑為3-30mm。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種路面抗滑磨耗層用集料的制備方法，其特征在于:加熱是 在煅燒爐或熔煉爐中。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種路面抗滑磨耗層用集料的制備方法，其特征在于:若是加 熱溫度高于1800°C時(shí)，先冷卻到1800°C，然后將液態(tài)及粒徑小于3mm物質(zhì)去除掉，再自然冷 卻至室溫。
【文檔編號(hào)】C04B18/02GK105837072SQ201610191709
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】叢培良, 羅偉華, 周振君, 姜藝
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)安大學(xué)