一種瀝青改性劑、改性瀝青混合料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于瀝青改性劑制備【技術領域】，公開了一種瀝青改性劑、改性瀝青混合料及其制備方法。該瀝青改性劑，包括以下重量比的組分：活化煤矸石粉60%～80%，粉煤灰10%～25%，礦渣粉10%～20%。該改性瀝青混合料，包括以下重量份的組分：5～8份瀝青改性劑、4～6份瀝青和88～92份集料。本發(fā)明能夠有效解決瀝青路面病害問題，并結(jié)合工業(yè)廢渣資源化利用現(xiàn)狀，以煤矸石為主料，粉煤灰和礦渣為輔料，制備瀝青改性劑，提高瀝青混合料使用性能，延長瀝青路面使用壽命。
【專利說明】一種瀝青改性劑、改性瀝青混合料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于浙青改性劑制備【技術領域】，特別涉及一種浙青改性劑、改性浙青混合料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著公路交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，浙青路面已成為公路路面的主要結(jié)構(gòu)形式。浙青路面完全暴露于自然環(huán)境之中，長期承受著車輛荷載的反復作用和外界自然環(huán)境的直接影響，導致高溫車轍、低溫開裂、水損害等病害頻發(fā)，且破壞機制復雜多樣，使得浙青路面壽命縮短，維修養(yǎng)護成本大大增加。近年來，隨著新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，浙青路面的研究水平和應用水平也達到了更高的層次，其中改性浙青技術的發(fā)展最為矚目。目前，SBS和SBR等聚合物改性浙青以其優(yōu)異的性能在高等級浙青路面中得到極為廣泛的應用，但同時也大幅度增加了浙青路面建設成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種浙青改性劑、改性浙青混合料及其制備方法。本發(fā)明能夠有效解決浙青路面病害問題，并結(jié)合工業(yè)廢渣資源化利用現(xiàn)狀，以煤矸石為主料，粉煤灰和礦渣為輔料，制備浙青改性劑，提高浙青混合料使用性能，延長浙青路面使用壽命。
[0004]為實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明采用如下技術方案予以實現(xiàn)。
[0005]技術方案一:
[0006]一種浙青改性劑，包括以下重量比的組分:活化煤矸石粉60%~80%，粉煤灰10%~25%，礦渣粉10%~20%。
[0007]本技術方案的特點和進一步改進在于:
[0008]所述粉煤灰中，氧化鈣的重量百分比在10%以下。
[0009]所述礦渣粉為:將堿性的水淬?；郀t礦渣進行球磨所得；所述礦渣粉細度小于200 目。
[0010]所述活化煤矸石粉為:將原塊狀煤矸石破碎后放入球磨機細磨4~6小時得煤矸石粉末；再將模數(shù)為0.7~1.3的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌勻，添加量為煤矸石粉末質(zhì)量的4%~7%，將拌勻后的混合粉末細磨I~2小時，然后在600~750°C進行煅燒并保溫6~8小時；最后在水中急冷后再粉磨2~4小時處理后所得。
[0011]技術方案二:
[0012]上述浙青改性劑的制備方法，包括以下步驟:將原塊狀煤矸石破碎后放入球磨機細磨4~6小時得煤矸石粉末；再將模數(shù)為0.7~1.3的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌勻，添加量為煤矸石粉末質(zhì)量的4%~7%，將拌勻后的混合粉末細磨I~2小時，然后在600~750°C進行煅燒并保溫6~8小時；最后在水中急冷后再粉磨2~4小時，得活化煤矸石粉；最后，按重量百分比稱取活化煤矸石粉、粉煤灰和礦渣粉后混合，將混合料粉磨至小于200目的粉末，即得。[0013]技術方案三:
[0014]一種改性浙青混合料，包括以下重量份的組分:5~8份技術方案一中的浙青改性劑、4~6份浙青和88~92份集料。
[0015]技術方案四:
[0016]上述改性浙青混合料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:首先將熱浙青和集料在拌合樓中拌和均勻，再加入浙青改性劑拌和均勻，即可。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:(1)本發(fā)明的浙青改性劑，可對排放量和堆積量巨大的工業(yè)固體廢棄物一煤矸石、粉煤灰和礦渣進行綜合利用，降低公路建設成本，具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。(2)本發(fā)明的工業(yè)廢渣浙青改性劑制備方法中，采用水玻璃前期處理煤矸石粉末，降低了煤矸石煅燒溫度，其煅燒溫度為600~750°C，而其它熱活化煤矸石煅燒溫度大于750°C，無疑降低了煤矸石煅燒成本。(3)本發(fā)明的工業(yè)廢渣浙青改性劑加入至浙青混合料中，顯著提高了浙青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及水穩(wěn)定性。相比于未采用本發(fā)明的基質(zhì)浙青混合料，本發(fā)明的改性浙青混合料在高溫車轍動穩(wěn)定度、低溫彎拉破壞應變和凍融劈裂強度上均有了大幅提高。
【具體實施方式】
[0018]在現(xiàn)代工業(yè)化進程中，產(chǎn)生了大量的工業(yè)廢棄物。例如，煤矸石、粉煤灰和礦渣等工業(yè)固體廢棄物的堆積量越來越大，這些工業(yè)廢棄物長期堆存不僅占用大量土地，而且會造成對水系和大氣的嚴重污染和危害。隨著科學技術的發(fā)展，變廢為寶，以用代治，是可以將工業(yè)廢渣轉(zhuǎn)化為有用的資源，實現(xiàn)二次開發(fā)利用。盡管近年來我國已經(jīng)開始重視煤矸石、粉煤灰和礦渣的綜合利用，但總體水平仍待提高，因此，對工業(yè)廢渣進行活性激發(fā)和建材資源化再利用還有很大的研究空間。目前，工業(yè)廢渣的資源化利用主要集中在水泥建材方面，鮮見以三者為主要原材料制備浙青改性劑及浙青混合料的相關研究報道。
[0019]本發(fā)明提出了一種浙青改性劑、改性浙青混合料及其制備方法。下面通過優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進一步說明:
[0020]實施例1
[0021](I)將原塊狀煤矸石破碎后放入球磨機細磨5小時，得煤矸石粉末；再將模數(shù)為1.0的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌勻，添加量為煤矸石粉末質(zhì)量的7%，將拌勻后的混合粉末細磨2小時后放入電阻爐進行700°C煅燒，保溫7小時，進行水中急冷后再粉磨3小時，制得活化煤矸石粉。
[0022]選取粉煤灰作為浙青改性劑制備材料，粉煤灰為低鈣粉煤灰(氧化鈣(CaO)的重量百分比在10%以下)。將堿性的水淬?；郀t礦渣進行球磨，得到礦渣粉，該礦渣粉的細度小于200目。
[0023](2) 按照以下重量百分比:活化煤矸石粉70%、粉煤灰15%和礦渣粉15%，將步驟(O制備的活化煤矸石粉、粉煤灰和礦渣粉混合均勻得到混合料，將混合料粉磨至小于200目的粉末，即得到浙青改性劑。
[0024](3)將重量份為5份的克拉瑪依A-70號浙青和90份的集料在拌合樓中拌和均勻(155~165°C ),再加入5份的浙青改性劑拌和均勻，制得改性浙青混合料。改性浙青混合料試驗級配采用AC-13C。測試改性浙青混合料的高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能和抗水害性能。
[0025]該改性浙青混合料的高溫車轍動穩(wěn)定度、低溫彎拉破壞應變和凍融劈裂強度比試驗結(jié)果分別為2585次/mm、2912y ε和93% ;而在相同配合比條件下，未采用本發(fā)明的基質(zhì)浙青混合料的高溫車轍動穩(wěn)定度、低溫彎拉破壞應變和凍融劈裂強度比試驗結(jié)果僅為1988次 /mm、2375 μ ε 和 84%,增幅分別為 30.0%、22.6% 和 10.7%。
[0026]實施例2
[0027](I)將原塊狀煤矸石破碎后放入球磨機細磨4小時，得煤矸石粉末；再將模數(shù)為
1.3的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌勻，添加量為煤矸石粉末質(zhì)量的4%，將拌勻后的混合粉末細磨2小時后放入電阻爐進行750°C煅燒，保溫6小時，進行水中急冷后再粉磨4小時，制得活化煤矸石粉。
[0028]選取粉煤灰作為浙青改性劑制備材料，粉煤灰為低鈣粉煤灰(氧化鈣(CaO)的重量百分比在10%以下)。將堿性的水淬?；郀t礦渣進行球磨，得到礦渣粉，該礦渣粉的細度小于200目。
[0029](2)按照以下重量百分比:活化煤矸石粉75%、粉煤灰15%和礦渣粉10%，將步驟(O制備的活化煤矸石粉、粉煤灰和礦渣粉混合均勻得到混合料，將混合料粉磨至小于200目的粉末，即得到浙青改性劑。
[0030](3)將重量份為4份的克拉瑪依A-70號浙青和88份的集料在拌合樓中拌和均勻(155~165°C ),再加入8份的浙青改性劑拌和均勻，制得改性浙青混合料。改性浙青混合料試驗級配采用AC-13C。測試改性浙青混合料的高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能和抗水害性能。
[0031]該改性浙青混合料的高溫車轍動穩(wěn)定度、低溫彎拉破壞應變和凍融劈裂強度比試驗結(jié)果分別為2341次/mm、2796y ε和90% ;而在相同配合比條件下，未采用本發(fā)明的基質(zhì)浙青混合料的高溫車轍動穩(wěn)定度、低溫彎拉破壞應變和凍融劈裂強度比試驗結(jié)果僅為1988次 /mm、2375 μ ε 和 84%,增幅分別為 17.8%、17.7% 和 7.1%。
[0032]實施例3
[0033](I)將原塊狀煤矸石破碎后放入球磨機細磨6小時，得煤矸石粉末；再將模數(shù)為
0.7的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌勻，添加量為煤矸石粉末質(zhì)量的4%，將拌勻后的混合粉末細磨I小時后放入電阻爐進行650°C煅燒，保溫8小時，進行水中急冷后再粉磨2小時，制得活化煤矸石粉。
[0034]選取粉煤灰作為浙青改性劑制備材料，粉煤灰為低鈣粉煤灰(氧化鈣(CaO)的重量百分比在10%以下)。將堿性的水淬?；郀t礦渣進行球磨，得到礦渣粉，該礦渣粉的細度小于200目。
[0035](2)按照以下重量百分比:活化煤矸石粉70%、粉煤灰10%和礦渣粉20%，將步驟(O制備的活化煤矸石粉、粉煤灰和礦渣粉混合均勻得到混合料，將混合料粉磨至小于200目的粉末，即得到浙青改性劑。
[0036](3)將重量份為6份的克拉瑪依A-70號浙青和89份的集料在拌合樓中拌和均勻(155~165°C ),再加入5份的浙青改性劑拌和均勻，制得改性浙青混合料。改性浙青混合料試驗級配采用AC-13C。測試改性浙青混合料的高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能和抗水害性能。[0037]該改性浙青混合料的高溫車轍動穩(wěn)定度、低溫彎拉破壞應變和凍融劈裂強度比試驗結(jié)果分別為2456次/mm、2995y ε和92% ;而在相同配合比條件下，未采用本發(fā)明的基質(zhì)浙青混合料的高溫車轍動穩(wěn)定度、低溫彎拉破壞應變和凍融劈裂強度比試驗結(jié)果僅為1988次 /mm、2375 μ ε 和 84%,增幅分別為 3.5%,26.1% 和 9.5。
[0038]從上述實施例可知，本發(fā)明制備的浙青改性劑充分利用了多種工業(yè)廢渣，提高了資源利用率，降低了工業(yè)廢渣對環(huán)境的危害。將浙青改性劑用于浙青混合料中后，能夠顯著提高浙青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及抗水害性能，改善浙青混合料的路用性能，從而延長浙青路面使用壽命。
[0039]顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。`
【權(quán)利要求】
1.一種浙青改性劑，其特征在于，包括以下重量比的組分:活化煤矸石粉60%~80%，粉煤灰10%~25%，礦渣粉10%~20%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種浙青改性劑，其特征在于，所述粉煤灰中，氧化鈣的重量百分比在10%以下。
3.如權(quán)利要求1所述的一種浙青改性劑，其特征在于，所述礦渣粉為:將堿性的水淬?；郀t礦渣進行球磨所得；所述礦渣粉細度小于200目。
4.如權(quán)利要求1所述的一種浙青改性劑，其特征在于，所述活化煤矸石粉為:將原塊狀煤矸石破碎后放入球磨機細磨4~6小時得煤矸石粉末；再將模數(shù)為0.7~1.3的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌勻，添加量為煤矸石粉末質(zhì)量的4%~7%，將拌勻后的混合粉末細磨I~2小時，然后在600~750°C進行煅燒并保溫6~8小時；最后在水中急冷后再粉磨2~4小時處理后所得。
5.一種如權(quán)利要求1所述的浙青改性劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:將原塊狀煤矸石破碎后放入球磨機細磨4~6小時得煤矸石粉末；再將模數(shù)為0.7~1.3的水玻璃添加至煤矸石粉末中拌勻，添加量為煤矸石粉末質(zhì)量的4%~7%，將拌勻后的混合粉末細磨I~2小時，然后在600~750°C進行煅燒并保溫6~8小時；最后在水中急冷后再粉磨2~4小時，得活化煤矸石粉；最后，按重量百分比稱取活化煤矸石粉、粉煤灰和礦渣粉后混合，將混合料粉磨至小于200目的粉末，即得。
6.一種改性浙青混合料，其特征在于，包括以下重量份的組分:5~8份權(quán)利要求1所述的浙青改性劑、4~6份浙青和88~92份集料。
7.—種如權(quán)利要求6所 述的改性浙青混合料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:首先將熱浙青和集料在拌合樓中拌和均勻，再加入浙青改性劑拌和均勻，即可。
【文檔編號】C08K9/02GK103483835SQ201310407080
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】熊銳, 關博文, 王璐, 羅國虎 申請人:長安大學