CN102417318A - 一种温拌沥青添加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种温拌沥青添加剂由石英砂、氢氧化钠、铝酸钠、氢氧化钙和水制备而成。该温拌沥青添加剂的制备方法包括：第一次水热处理：用氢氧化钠溶液将石英砂溶解；第二次水热处理：将第一次水热处理得到的溶液与铝酸钠、氢氧化钠、水混合均匀，得到的混合料中SiO2、A12O3、Na2O和H2O的摩尔比为1.8～2.2∶1∶3～4∶90～200；洗涤和干燥：将第二次水热处理得到的产物用水洗涤至pH小于11，然后鼓风干燥，得到干燥的产物；复配：干燥后的产物研磨后与氢氧化钙按照重量比3～9∶1混合均匀，即得到温拌沥青添加剂。采用本发明技术方案制得的添加剂温拌效果明显，能够降低拌合温度30℃以上。
Description
【技术领域】
本发明属于道路工程材料技术领域，涉及一种沥青添加剂及其制备方法，尤其是涉及一种温拌沥青添加剂及其制备方法。
【背景技术】
热拌沥青混合料是道路工程中应用最为广泛的一种路面材料。但在热拌沥青混合料的生产及铺筑过程中采用的温度很高，不仅消耗了大量能源，而且产生了大量的CO2、粉尘及有害气体。为达到降低沥青混合料生产过程中的能耗，并且减少气体及粉尘排放量的目的，同时又保证具有与热拌沥青混合料基本相同的路用性能和施工和易性，温拌沥青混合料制备技术应运而生。相关的研究表明，与热拌沥青技术相比，温拌沥青技术具有许多优点，(1)节约能源，当混合料的拌合温度降低30℃时，每吨沥青混合料可节约燃油2.4Kg；(2)减少排放，当混合料的拌合温度降低30℃时，可减少30％以上的CO2排放量和40％以上的粉尘排放量；(3)保护施工人员健康；(4)减少生产过程中沥青的老化，增加沥青路面的使用寿命；(5)较早的路面开放时间，减少了施工给交通带来的压力和影响；(6)降低施工对环境温度的要求，延长施工季节。
石英砂是一种储量丰富的天然资源，以石英砂为主要原料制备温拌沥青添加剂还未见文献或专利披露。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种采用天然矿物石英砂为主要原料的温拌沥青添加剂及其制备方法，使用本发明温拌沥青添加剂即可实现沥青混合料拌合与摊铺的温拌技术，为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种温拌沥青添加剂由石英砂、氢氧化钠、铝酸钠、氢氧化钙和水制备而成，其中，石英砂、氢氧化钠、铝酸钠、水和氢氧化钙的重量配比依次为0.65～0.85∶0.95～1.5∶1∶9.5～22∶0.24～0.75。
一种温拌沥青添加剂的制备方法，该方法采用石英砂为主要原料之一，制备过程包括以下步骤：
1)第一次水热处理：用氢氧化钠溶液将石英砂溶解；
2)第二次水热处理：将步骤1)得到的碱液与铝酸钠、氢氧化钠、水混合均匀，得到的混合料中SiO2、Al2O3、Na2O和H2O的摩尔比为1.8～2.2∶1∶3～4∶90～200；
3)洗涤和干燥：将步骤2)得到的产物用水洗涤至PH小于11，然后鼓风干燥，得到干燥的产物；
4)复配：将步骤3)得到的产物研磨后与氢氧化钙按照重量比3～9∶1混合均匀，即得到温拌沥青添加剂。
其中，第一次水热处理步骤中石英砂、氢氧化钠和水按照重量配比为1∶0.5～1.5∶3～5进行混合，混合后产物加入反应釜中在200～300转/分钟搅拌条件下加热至180～250℃，继续搅拌3～5小时；反应釜冷却后，即得到含活性氧化硅的碱液；第二次水热处理步骤中还包括将所述混合料加入反应釜中，在60～80转/分钟搅拌条件下升温至90～100℃，晶化3～5小时。
一种温拌沥青添加剂的制备方法，该方法采用石英砂为主要原料之一，制备过程包括以下步骤：
1)第一次水热处理：将石英砂、氢氧化钠和水按照重量比1∶0.5～1.5∶3～5进行混合，将混合后产物加入反应釜中在搅拌条件下加热至180～250℃，继续搅拌3～5小时后停止加热，待反应釜冷却后停止搅拌；
2)第二次水热处理：将步骤1)得到的碱液与铝酸钠、氢氧化钠、水混合均匀，得到的混合料中SiO2、Al2O3、Na2O和H2O的摩尔比为1.8～2.2∶1∶3～4∶90～200，将所述混合料加入反应釜中，在60～80转/分钟搅拌条件下升温至90～100℃，晶化3～5小时；
3)洗涤和干燥：将步骤2)得到的产物用水洗涤至PH小于11，然后在60～80℃条件下鼓风干燥，得到干燥的产物；
4)复配：将步骤3)得到的产物研磨后与氢氧化钙按照重量比3～9∶1混合均匀，即得到温拌沥青添加剂。
本发明一种温拌沥青添加剂的温拌效果明显，能够降低沥青混合料拌合温度30℃以上，有效的减少了混合料拌合时二氧化碳和粉尘的排放；该沥青添加剂制备过程简单，所用原料来源广泛，尤其是其主要原料石英砂储量丰富，石英砂的使用改变以往其用途单一的的状况，使得石英砂有了新的利用价值，取得了良好的经济效益，具有积极的节能环保意义。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步的阐述和说明。
实施例1
石英砂原料来自广东省河源市，SiO2含量大于99％，粒径小于100目。
将420g氢氧化钠溶于1500ml水中，移入2L反应釜，然后加入420g石英砂，启动搅拌使转速为300转/分钟，升温至200℃，继续搅拌3小时后，停止加热，通冷却水使釜内温度降至室温后停止搅拌。将574g偏铝酸钠和186.2g氢氧化钠溶入6060ml水中，待完全溶解后将溶解有氧化硅的碱液加入其中，此时，混合料中的物料摩尔比为2SiO2∶Al2O3∶3.165Na2O∶120H2O。搅拌30分钟后移入10L反应釜中，启动搅拌至60转/分钟，升温至100℃，晶化3小时，停止加热，通冷却水使反应釜温度降至室温，停止搅拌后开釜，对釜内物料进行抽滤，洗涤，然后在鼓风烘箱中60℃条件下干燥8小时得到白色固体产物，将该产物研磨后，加入400g氢氧化钙，拌和均匀后装入密封瓶中保存。
实施例2
石英砂原料来自广东省河源市，SiO2含量大于99％，粒径小于100目。
将420g氢氧化钠溶于1500ml水中，移入2L反应釜，然后加入420g石英砂，启动搅拌使转速为300转/分钟，升温至180℃，继续搅拌5小时后，停止加热，通冷却水使釜内温度降至室温后停止搅拌。将574g偏铝酸钠和186.2g氢氧化钠溶入6060ml水中，待完全溶解后将溶解有氧化硅的碱液加入其中，此时，混合料中的物料摩尔比为2SiO2∶Al2O3∶3.165Na2O∶120H2O。搅拌30分钟后移入10L反应釜中，启动搅拌至60转/分钟，升温至90℃，晶化5小时，停止加热，通冷却水使反应釜温度降至室温，停止搅拌后开釜，对釜内物料进行抽滤，洗涤，然后在鼓风烘箱中70℃条件下干燥8小时得到白色固体产物，将该产物研磨后，加入133g氢氧化钙，拌和均匀后装入密封瓶中保存。
实施例3
石英砂原料来自广东省河源市，SiO2含量大于99％，粒径小于100目。
将160g氢氧化钠溶于960ml水中，移入2L反应釜，然后加入320g石英砂，启动搅拌使转速为300转/分钟，升温至250℃，继续搅拌5小时后，停止加热，通冷却水使釜内温度降至室温后停止搅拌。将485.93g偏铝酸钠和314g氢氧化钠溶入3850ml水中，待完全溶解后将溶解有氧化硅的碱液加入其中，此时，混合料中的物料摩尔比为1.8SiO2∶Al2O3∶3Na2O∶90H2O。搅拌30分钟后移入10L反应釜中，启动搅拌至60转/分钟，升温至100℃，晶化3小时，停止加热，通冷却水使反应釜温度降至室温，停止搅拌后开釜，对釜内物料进行抽滤，洗涤，然后在鼓风烘箱中80℃条件下干燥6小时得到白色固体产物，将该产物研磨后，加入300g氢氧化钙，拌和均匀后装入密封瓶中保存。
实施例4
石英砂原料来自广东省河源市，SiO2含量大于99％，粒径小于100目。
将420g氢氧化钠溶于1400ml水中，移入2L反应釜，然后加入280g石英砂，启动搅拌使转速为300转/分钟，升温至200℃，继续搅拌4小时后，停止加热，通冷却水使釜内温度降至室温后停止搅拌。将347.9g偏铝酸钠和89.1g氢氧化钠溶入6240ml水中，待完全溶解后将溶解有氧化硅的碱液加入其中，此时，混合料中的物料摩尔比为2.2SiO2∶Al2O3∶4Na2O∶200H2O。搅拌30分钟后移入10L反应釜中，启动搅拌至60转/分钟，升温至100℃，晶化4小时，停止加热，通冷却水使反应釜温度降至室温，停止搅拌后开釜，对釜内物料进行抽滤，洗涤，然后在鼓风烘箱中80℃条件下干燥10小时得到白色固体产物，将该产物研磨后，加入200g氢氧化钙，拌和均匀后装入密封瓶中保存。
实施例5
石英砂原料来自广东省河源市，SiO2含量大于99％，粒径小于100目。
将420g氢氧化钠溶于1500ml水中，移入2L反应釜，然后加入420g石英砂，启动搅拌使转速为300转/分钟，升温至200℃，继续搅拌5小时后，停止加热，通冷却水使釜内温度降至室温后停止搅拌。将574g偏铝酸钠和186.2g氢氧化钠溶入6060ml水中，待完全溶解后将溶解有氧化硅的碱液加入其中，此时，混合料中的物料摩尔比为2SiO2∶Al2O3∶3.165Na2O∶120H2O。搅拌30分钟后移入10L反应釜中，启动搅拌至60转/分钟，升温至100℃，晶化4.5小时，停止加热，通冷却水使反应釜温度降至室温，停止搅拌后开釜，对釜内物料进行抽滤，洗涤，然后在鼓风烘箱中70℃条件下干燥8小时得到白色固体产物，将该产物研磨后，加入300g氢氧化钙，拌和均匀后装入密封瓶中保存。
需要指出的是，上述实施例仅是本发明较佳的实施方案，并不能看成对本发明技术方案的限制，在本发明技术思想基础上做出的任何改动，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种温拌沥青添加剂，该添加剂由石英砂、氢氧化钠、铝酸钠、水和氢氧化钙制备而成，所述石英砂、氢氧化钠、铝酸钠、水和氢氧化钙的重量配比依次为0.65～0.85∶0.95～1.5∶1∶9.5～22∶0.24～0.75。
2.根据权利要求1所述的温拌沥青添加剂，其特征是：所述石英砂原料的粒径小于80目。
3.一种温拌沥青添加剂的制备方法，该方法采用石英砂为主要原料之一，制备过程包括以下步骤：
1)第一次水热处理：用氢氧化钠溶液将石英砂溶解；
2)第二次水热处理：将步骤1)得到的溶液与铝酸钠、氢氧化钠、水混合均匀，得到的混合料中SiO2、A12O3、Na2O和H2O的摩尔比为1.8～2.2∶1∶3～4∶90～200；
3)洗涤和干燥：将步骤2)得到的产物用水洗涤至PH小于11，然后鼓风干燥，得到干燥的产物；
4)复配：将步骤3)得到的产物研磨后与氢氧化钙按照重量比3～9∶1混合均匀，即得到温拌沥青添加剂。
4.根据权利要求3所述的温拌沥青添加剂的制备方法，其特征是：所述第一次水热处理步骤中石英砂、氢氧化钠和水按照重量配比为1∶0.5～1.5∶3～5进行混合。
5.根据权利要求4所述的温拌沥青添加剂的制备方法，其特征是：所述混合后产物加入反应釜中在200～300转/分钟搅拌条件下加热至180～250度，继续搅拌3～5小时后停止加热，待反应釜冷却后停止搅拌。
6.根据权利要求3所述的温拌沥青添加剂的制备方法，其特征是：所述第二次水热处理步骤中还包括将所述混合料加入反应釜中，在60～80转/分钟搅拌条件下升温至90～100℃，晶化3～5小时。
7.根据权利要求3所述的温拌沥青添加剂的制备方法，其特征是：所述鼓风干燥是在60～80℃条件下进行的。
8.一种温拌沥青添加剂的制备方法，该方法采用石英砂为主要原料之一，制备过程包括以下步骤：
1)第一次水热处理：将石英砂、氢氧化钠和水按照重量比1∶0.5～1.5∶3～5进行混合，将混合后产物加入反应釜中在200～300转/分钟搅拌条件下加热至180～250度，继续搅拌3～5小时后停止加热，待反应釜冷却后停止搅拌；
2)第二次水热处理：将步骤1)得到的溶液与铝酸钠、氢氧化钠、水混合均匀，得到的混合料中SiO2、Al2O3、Na2O和H2O的摩尔比为1.8～2.2∶1∶3～4∶90～200，将所述混合料加入反应釜中，在60～80转/分钟搅拌条件下升温至90～100℃，晶化3～5小时；
3)洗涤和干燥：将步骤2)得到的产物用水洗涤至PH小于11，然后在60～80℃条件下鼓风干燥，得到干燥的产物；
4)复配：将步骤3)得到的产物研磨后与氢氧化钙按照重量比3～9∶1混合均匀，即得到温拌沥青添加剂。
9.根据权利要求3-8任一项所述的温拌沥青添加剂的制备方法，所述石英砂的粒径小于80目。
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