CN101560072B - 一种增强花岗岩或石灰岩集料表面粘附性的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种增强花岗岩或石灰岩集料表面粘附性的处理方法，该方法包括以下步骤：(1)堆放破碎后的花岗岩或石灰岩集料；(2)向集料上喷洒配置好的金属氯化物水溶液；(3)待集料表面完全被金属氯化物水溶液浸湿后，完成集料的表面处理过程。本发明提供的提高集料粘附性的处理方法具有步骤少、处理成本低的优点，处理后的集料不需要特殊的保管，其粘附性得到极大改善而且长期性能好，同时提高了沥青的高温稳定性和沥青胶浆的低温抗裂性以及抗水损坏能力。

Description

一种增强花岗岩或石灰岩集料表面粘附性的处理方法
技术领域
本发明属于沥青路面铺装技术领域，尤其是一种增强花岗岩或石灰岩集料表面粘附性的处理方法。
背景技术
现代社会中随着汽车工业和石油炼制工业的发展，交通运输进入了汽车交通的时代，各种大小、重量不等的车辆层出不穷。由于车辆载重的不断增加、汽车行驶速度的不断提高，对于路面的要求也不断的提高，各种新型的沥青材料被开发出来以满足人们的使用要求。近年来，一种对沥青路面更为严重的破坏方式——水损害引起了人们的关注，其主要表现在：沥青路面表面层产生坑洞、表面层和中面层同时产生坑洞。一级路面局部表面产生网状裂缝和变形、唧浆及其它诸如麻面、掉粒、松散及更严重的辙槽等。调查发现，我国使用一年以上的高速公路，基本上都出现了不同程度的水破坏，其破坏速度快、破坏性强，无论是南方多雨地区还是北方半干旱地区都会出现，现在高速公路的沥青路面的水破坏与车辙、裂缝一样已经成为沥青路面的主要破坏形式。
水破坏产生的主要原因是由于沥青材料和集料之间的粘附性不足造成的，目前主要应对该问题的方法有：1.生石灰与潮湿的集料拌和；2.石灰浆或石灰水涂覆集料；3.在沥青中参加氨基类抗剥落剂。上述三种方法均可以提高沥青材料和集料之间的粘附性，有效地降低沥青路面的水破坏问题。但该三种方法也存在着不足，第一种方法中的生石灰存在成本高的问题，而且其污染环境的特性使该方法不符合国家关于环保、绿色生态的要求；第二种方法中的石灰浆或石灰水处理集料存在处理成本高、处理的工艺过程较复杂的缺点；第三种方法中的氨基类抗剥落剂是一种有机类高分子合成的抗剥落剂，该抗剥落剂属于阳离子表面活性剂，使用时利用其亲水基团与酸性集料结合，其亲油基团与沥青结合以抵抗剥离，虽然该抗剥落剂掺入沥青材料后能提高沥青材料的抗水破坏的能力，但实践证明，随着时间的推移，有些抗剥落剂的作用会逐渐衰减甚至消失。比如国内的一些工程中，虽然在路面沥青材料中掺入了抗剥落剂，在通车一、两年后，就发生了严重的松散、坑槽等水破坏。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供步骤少、处理成本低，处理后的集料不需要特殊的保管，其粘附性得到改善且能提高沥青高温稳定性并能提高沥青胶浆低温抗裂性的一种增强花岗岩或石灰岩集料表面粘附性的处理方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种增强花岗岩或石灰岩集料表面粘附性的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)堆放破碎后的花岗岩或石灰岩集料；
(2)向集料上喷洒配置好的金属氯化物水溶液；
(3)待集料表面完全被金属氯化物水溶液浸湿后，完成集料的表面处理过程。
而且，所述的金属氯化物是三氯化铁或三氯化铝。
而且，所述的金属氯化物是三氯化铁。
而且，所述金属氯化物水溶液的重量百分浓度为0.3～0.7％。
而且，所述步骤(2)和步骤(3)处理过程中温度为常温。
采用上述方法处理过的花岗岩或石灰岩集料与沥青之间的粘附性得到了极大的改善，为了验证这一点，采用下列实验：
1.集料与沥青粘附性的改善实验
(1)集料选择白银花岗岩和兰州花岗岩(表1中简化为白银和兰州)，粉碎后分为相同的三组，一组白银花岗岩和兰州花岗岩使用浓度为0.5％的三氯化铁水溶液处理，另一组白银花岗岩和兰州花岗岩使用浓度为0.5％的三氯化铝水溶液处理，第三组不进行任何处理，将三组集料按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000中T0616-1993提到的水煮法进行粘附性实验，实验结果见表1：
表1：三组集料进行水煮法后的粘附等级
Figure G200910069109XD00021
由表1中可知，三氯化铁和三氯化铝的水溶液均能提高沥青与花岗岩集料的粘附性，尤以三氯化铁最好。
(2)集料选择石灰岩和花岗岩分别使用浓度为0.5％的三氯化铁水溶液进行处理后的水煮法实验结果见表2：
表2：石灰岩和花岗岩进行水煮法后的粘附等级
Figure G200910069109XD00031
由表2中可知，三氯化铁不仅可以改善花岗岩与沥青之间的粘附性，还可以提高石灰岩集料与沥青之间的粘附性。
2.处理后的集料的长期性能
(1)将浓度为0.5％的三氯化铁水溶液处理后的白银花岗岩和兰州花岗岩用自来水冲洗干净后立即进行水煮法实验，结果见表3：
表3：水煮法后的粘附等级
Figure G200910069109XD00032
(2)将分别使用浓度为0.5％的三氯化铁水溶液处理后的白银花岗岩和兰州花岗岩用自来水冲洗干净后放入蒸馏水中煮沸半小时后再进行水煮法实验，结果见表4：
表4：蒸馏水中煮沸后的水煮法实验后的粘附等级
Figure G200910069109XD00033
由表3和表4中可以看出，集料与沥青之间的粘附性并未降低，所以可证明由该方法处理后的集料与沥青之间的粘附性的长期性能同样很好。
3.三氯化铁水溶液使沥青高温性能的改善
将浓度为0.5％的三氯化铁水溶液按重量比1∶100与沥青混合进行DSR(动态剪切流变仪)实验，实验结果见表5：
表5：DSR实验结果(直径25毫米，膜厚1毫米)
Figure G200910069109XD00041
由表5中可以看出，混合三氯化铁水溶液后的沥青的G*/sinδ变大，而δ变小，说明其高温抗永久变形能力增强，这就是说采用本发明所述的方法处理后的集料表面带有的三氯化铁水溶液使沥青材料产生了意想不到的效果。
4.处理后的矿粉(石灰岩细集料)制作的沥青胶浆低温抗裂性能的改善
取50克经过浓度为0.5％的三氯化铁水溶液处理后的矿粉及加德士沥青制成胶浆用BBR(低温弯梁流变试验)试验检验其低温性能，结果见表6：
表6：BBR试验结果
Figure G200910069109XD00042
由表6中可以看出，处理后的矿粉制作的沥青胶浆的劲度变小，M值增大，显示出处理后的矿粉制作的沥青胶浆低温抗裂性能更好。
5.沥青混合料的抗水损坏能力实验
使用浓度为0.5％的三氯化铁水溶液处理兰州花岗岩，测试其马歇尔残留稳定度(沥青为兰炼90号沥青，用量5.2％)，实验结果见表7：
表7：残留稳定度表(双面各击实50次)
由表7中可以看出，马歇尔残留稳定度由未处理集料的45.2％上升到处理后的70％以上。实验中未处理的花岗岩集料在浸水48小时后捅散观察，大部分花岗岩集料颗粒表面上的沥青膜已剥落殆尽，而处理后的花岗岩集料颗粒表面的沥青膜仍然保存完好。
由上述各项实验可以看出，本发明提供的提高集料粘附性的处理方法具有步骤少、处理成本低的优点，处理后的集料不需要特殊的保管，其粘附性得到极大改善而且长期性能好，同时提高了沥青的高温稳定性和沥青胶浆的低温抗裂性。
经过成本估算，使用目前市场上的抗剥落剂的费用分摊到集料上大约为1元/吨，而用三氯化铁或三氯化铝水溶液处理集料的费用(包括药剂、设备)不高于0.4元/吨，可见其降低了施工单位的成本支出，而且提高了铺装后路面的抗剥落能力和抗车辙能力以及抗水损坏能力。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
实施例1
(1)将石料厂新破碎的花岗岩集料在一集料处理池内堆放整齐，高度、宽度不限；
(2)在集料处理池旁的100立方米储水池中配制重量百分比浓度为0.3％的三氯化铁水溶液；
(3)在集料池上方按照2×2平方米的面积横向、竖向摆布直径约5厘米的水管(直径根据工程需要选择)，该水管的管壁上每隔1米有制出一通孔，该水管连接设置在储水池中的水泵；
(4)启动水泵，水泵将储水池中的三氯化铁水溶液吸出并通过水管上制出的通孔喷洒至集料处理池中；
(5)当三氯化铁水溶液将集料处理池中的集料表面完全浸湿后，集料处理完毕，处理后的集料可直接进行施工或者在其它场所存放。
上述处理过程中，步骤(2)中的溶液配制和步骤(4)中溶液喷洒均在常温下完成。
实施例2
(1)将石料厂新破碎的石灰岩集料在一集料处理池内堆放整齐，高度、宽度不限；
(2)在集料处理池旁的100立方米储水池中配制重量百分比浓度为0.7％的三氯化铝水溶液；
(3)在集料池上方按照2×2平方米的面积横向、竖向摆布直径约5厘米的水管(直径根据工程需要选择)，该水管的管壁上每隔1米有制出一通孔，该水管连接设置在储水池中的水泵；
(4)启动水泵，水泵将储水池中的三氯化铁水溶液吸出并通过水管上制出的通孔喷洒至集料处理池中；
(5)当三氯化铁水溶液将集料处理池中的集料表面完全浸湿后，集料处理完毕，处理后的集料可直接进行施工或者在其它场所存放。
上述处理过程中，步骤(2)中的溶液配制和步骤(4)中溶液喷洒均在常温下完成。
实施例3
(1)将石料厂新破碎的花岗岩或石灰岩集料在一集料处理池内堆放整齐，高度、宽度不限；
(2)在集料处理池旁的100立方米储水池中配制重量百分比浓度为0.5％的三氯化铁水溶液；
(3)在集料池上方按照2×2平方米的面积横向、竖向摆布直径约5厘米的水管(直径根据工程需要选择)，该水管的管壁上每隔1米有制出一通孔，该水管连接设置在储水池中的水泵；
(4)启动水泵，水泵将储水池中的三氯化铁水溶液吸出并通过水管上制出的通孔喷洒至集料处理池中；
(5)当三氯化铁水溶液将集料处理池中的集料表面完全浸湿后，集料处理完毕，处理后的集料可直接进行施工或者在其它场所存放。
上述处理过程中，步骤(2)中的溶液配制和步骤(4)中溶液喷洒均在常温下完成。
通过上述实施例处理后的集料在具体施工中集料与沥青的粘附性得到了极大的改善，提高了铺装路面的抗剥落能力和抗车辙能力以抗水损坏能力。

Claims (3)

1.一种增强花岗岩或石灰岩集料表面粘附性的处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)堆放破碎后的花岗岩或石灰岩集料；
(2)向集料上喷洒配置好的金属氯化物水溶液；
(3)待集料表面完全被金属氯化物水溶液浸湿后，完成集料的表面处理过程；
所述金属氯化物水溶液的重量百分浓度为0.3～0.7％，所述的金属氯化物是三氯化铁或三氯化铝。
2.根据权利要求1所述的一种增强花岗岩或石灰岩集料表面粘附性的处理方法，其特征在于：所述的金属氯化物是三氯化铁。
3.根据权利要求1所述的一种增强花岗岩或石灰岩集料表面粘附性的处理方法，其特征在于：所述步骤(2)和步骤(3)处理过程中温度为常温。 
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